JP2017062196A - Bearing damage sing diagnosis device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、鉄道車両を含む産業機械等に用いられる軸受の異常を検知する軸受損傷予兆診断装置に関する。 The present invention relates to a bearing damage sign diagnostic apparatus for detecting an abnormality of a bearing used in industrial machines including railroad vehicles.
鉄道車両を含む産業機械等に用いられる軸受は、潤滑剤の劣化や不足を受けて損傷(例えば、焼付きや保持器の摩耗、軌道面の摩耗)することがある。軸受の損傷の中でも突発的に起こる損傷は、潤滑剤の劣化や不足により生ずる焼付きや保持器ポケット摩耗、軌道面摩耗が多く、剥離等の損傷に比べると損傷の進展が早い。 Bearings used in industrial machines including railway vehicles may be damaged (for example, seizure, cage wear, track surface wear) due to deterioration or shortage of lubricant. The damage that occurs suddenly among the damages of the bearing is often seizure, cage pocket wear, and raceway surface wear caused by deterioration or shortage of the lubricant, and the damage progresses faster than damage such as peeling.
図19は、軸受で焼付きであるつば焼が生じた場合と、保持器ポケット摩耗が生じた場合の軸受損傷過程を示す図である。同図に示すように、つば焼が生じた場合、ベアリングの隙間が大きくなり、軸受の振れ回りが大きくなる。軸受の振れ回りが大きくなると、転動体(ころ)の保持器ポケットへの衝突が大きくなり、保持器が破損に至る。保持器が破損してしまうと、保持器から転動体が脱落して軸受破損となる。 FIG. 19 is a diagram showing a bearing damage process in the case where seizure, which is seizure, occurs in the bearing and in the case where cage pocket wear occurs. As shown in the figure, when tsubaki occurs, the gap between the bearings becomes large, and the whirling of the bearings becomes large. When the bearing swing increases, the rolling element (roller) collides with the cage pocket, and the cage is damaged. If the cage is damaged, the rolling elements are dropped from the cage and the bearing is damaged.
一方、保持器ポケット摩耗が生じた場合、保持器の振れ回りが大きくなり、転動体の保持器ポケットへの衝突が大きくなり、保持器が破損に至る。保持器が破損してしまうと、上記同様に保持器から転動体が脱落して軸受破損となる。 On the other hand, when the cage pocket wear occurs, the swing of the cage increases, the collision of the rolling elements with the cage pocket increases, and the cage is damaged. If the cage is damaged, the rolling element is dropped from the cage in the same manner as described above, resulting in bearing damage.
潤滑剤の劣化による車軸の損傷を検知する従来方法には、潤滑剤に含まれる摩耗粉や水分量の光学特性及び電気伝導率を測定する方法や、機械装置(例えば、鉄道車両)内の各軸受における温度・振動を他の軸受における温度・振動と相対比較を行う方法(例えば、特許文献1)がある。 Conventional methods for detecting axle damage due to lubricant deterioration include methods for measuring the optical characteristics and electrical conductivity of wear particles and moisture contained in the lubricant, as well as various methods in mechanical devices (for example, railway vehicles). There is a method (for example, Patent Document 1) in which a temperature / vibration in a bearing is compared with a temperature / vibration in another bearing.
しかしながら、潤滑剤の劣化や不足による軸受の異常を検知する方法として、潤滑剤に含まれる摩耗粉や水分量の光学特性及び電気伝導率を測定する方法においては、軸受が回転中は軸受内部から潤滑剤の摩耗粉を抽出できないため、軸受の異常を早期に発見することができないという課題がある。特に、潤滑剤がグリースの場合、軸受の回転中に、軸受内部に存在していて潤滑に寄与している状態ではそれを検知するのは困難である。 However, as a method of detecting an abnormality of the bearing due to deterioration or shortage of the lubricant, in the method of measuring the optical characteristics and electrical conductivity of the abrasion powder and moisture contained in the lubricant, the bearing is rotated from the inside while it is rotating. Since the abrasion powder of the lubricant cannot be extracted, there is a problem that the abnormality of the bearing cannot be detected at an early stage. In particular, when the lubricant is grease, it is difficult to detect it when it is present inside the bearing and contributes to lubrication during rotation of the bearing.
一方、機械装置内での全軸受における温度・振動を相対比較する方法においては、機械装置内の軸受の全てが損傷に至ったときには異常を検知することができないという課題がある。即ち、正常な軸受が1つでも残っていれば異常を検知することは可能であるが、全ての軸受が異常になると、相対比較するための基準となる軸受がないため、全ての軸受の異常を検知することができなくなる。 On the other hand, in the method of relatively comparing the temperature and vibration of all the bearings in the mechanical device, there is a problem that an abnormality cannot be detected when all the bearings in the mechanical device are damaged. In other words, it is possible to detect an abnormality if at least one normal bearing remains, but if all bearings become abnormal, there is no reference bearing for relative comparison. Cannot be detected.
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、潤滑剤の劣化や不足により発生する軸受の損傷を早期に発見することができる軸受損傷予兆診断装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and an object of the present invention is to provide a bearing damage sign diagnostic apparatus capable of early detecting damage to a bearing caused by deterioration or shortage of a lubricant. is there.
本発明の上記目的は、下記の構成により達成される。
(1) 軸受に設けられる振動センサと、
前記振動センサの検知出力に対してフィルタリング処理を施すフィルタリング処理部と、
前記フィルタリング処理部の出力に対してFFT分析処理を施すFFT分析処理部と、
前記FFT分析処理部の出力に対してエンベロープ処理を施すエンベロープ処理部と、
前記エンベロープ処理部の出力に基づき前記軸受の損傷予兆の有無を判定する判定処理部と、を備える、軸受損傷予兆診断装置。
The above object of the present invention can be achieved by the following constitution.
(1) a vibration sensor provided on the bearing;
A filtering processing unit that performs a filtering process on the detection output of the vibration sensor;
An FFT analysis processing unit that performs an FFT analysis process on the output of the filtering processing unit;
An envelope processing unit that performs envelope processing on the output of the FFT analysis processing unit;
A bearing damage sign diagnostic apparatus comprising: a determination processing unit that determines presence / absence of a damage sign of the bearing based on an output of the envelope processing unit.
(2) 前記判定処理部は、振動の実効値変化、波高値変化、FFT分析の最大領域、及びエンベロープ処理後の軸受特徴周波数を判定対象とし、それぞれの判定基準を有する、上記(1)に記載の軸受損傷予兆診断装置。 (2) In the above (1), the determination processing unit has a determination criterion for a change in effective value of vibration, a change in peak value, a maximum region of FFT analysis, and a bearing characteristic frequency after envelope processing, and has respective determination criteria. The bearing damage predictive diagnosis device described.
(3) 前記判定処理部の判定結果に対して統計処理を施す統計処理部を更に備える、上記(1)又は(2)に記載の軸受損傷予兆診断装置。 (3) The bearing damage sign diagnostic apparatus according to (1) or (2), further including a statistical processing unit that performs statistical processing on a determination result of the determination processing unit.
本発明によれば、潤滑剤の劣化や不足により発生する軸受の損傷を早期に発見することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the damage of the bearing which generate | occur | produces by deterioration or lack of a lubricant can be discovered at an early stage.
以下、本発明の一実施形態に係る軸受損傷予兆診断装置について図面に基づいて詳細に説明する。 Hereinafter, a bearing damage sign diagnostic apparatus according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は、本発明の一実施形態に係る軸受損傷予兆診断装置1の概略構成を示すブロック図である。図2は、本実施形態に係る軸受損傷予兆診断装置1のCPUメインユニット5の機能を示すブロック図である。図3は、本実施形態に係る軸受損傷予兆診断装置1の温度センサ8,9及び振動センサ10の軸受80への取り付け状態を示す図である。
FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a bearing damage sign
まず図3を参照して軸受80の構造について説明する。同図において、軸受80は、例えば鉄道車両の車軸100に設けられた回転部品である。軸受80は、円錐形の転動体を用いた円錐ころ型の軸受であり、回転軸101に外嵌される内輪81と、ハウジング102に内嵌される外輪82と、内輪81及び外輪82との間で転動可能に配置された複数の転動体83(図3では複数あるようには見えないが、実際は複数ある)と、複数の転動体83のそれぞれを転動自在に保持する保持器84と、を備える。軸受80には、内部に潤滑剤(不図示)が注入されている。なお、車軸100が1車両分で4本ある場合、軸受80は全部で8個設けられる。
First, the structure of the
温度センサ8は、軸受80の内輪81に取り付けられており、内輪つば温度を検知する。温度センサ9は、軸受80の外輪82に取り付けられており、外輪温度を検知する。振動センサ10は、温度センサ9と同様に軸受80の外輪82に取り付けられており、軸受80の振動を検知する。温度センサ8,9、振動センサ10は、車軸毎に取り付けられる。
The
温度センサ8,9には、例えば熱電対、サーミスタ、赤外線センサ等が用いられる。振動センサ10には、例えば加速度センサ、AE(Acoustic Emission)センサ、超音波センサ、ショックパルスセンサ等が用いられる。また、加速度、速度、歪み、応力、変位等を検出することで、等価的に振動を検出して電気信号に変換することができるものも適宜使用することができる。なお、振動センサ10を、周辺ノイズが多いことが予想される車軸100に取り付ける際には、絶縁型を使用する方が周辺ノイズの影響を抑制できて好適である。さらに、振動センサ10に圧電素子等の振動検出素子を使用する場合は、この素子を樹脂で一体成型する構成とすることで、耐水性、耐衝撃性を持たせることができる。
For the
なお、図3において、Fa=60kNと記載された矢印は、後述する試験条件の1つであり、軸受80が受けるアキシアル荷重を指している。また、Fr=80kNと記載された矢印も後述する試験条件の1つであり、軸受80が受けるラジアル荷重を指している。
In FIG. 3, an arrow written as Fa = 60 kN is one of the test conditions described later, and indicates the axial load that the
次に、本実施形態に係る軸受損傷予兆診断装置1について説明する。図1において、本実施形態に係る軸受損傷予兆診断装置1は、車軸100に設けられた軸受80の潤滑剤の劣化や不足による損傷を予兆診断する機能を有する装置である。軸受損傷予兆診断装置1は、電源部2、センサ入力部3A〜3C、電源ユニット4、CPUメインユニット5、メモリ6及びI/Fボード7A,7Bを備える。電源部2は、センサ入力部3A〜3Cに動作用の電源を供給する。センサ入力部3A〜3Cには、上述した温度センサ8,9及び振動センサ10の検知出力を入力する。センサ入力部3Aには温度センサ8が接続され、温度センサ8の検知出力が入力される。センサ入力部3Bには温度センサ9が接続され、温度センサ9の検知出力が入力される。センサ入力部3Cには振動センサ10が接続され、振動センサ10の検知出力が入力される。センサ入力部3Aと温度センサ8、センサ入力部3Bと温度センサ9及びセンサ入力部3Cと振動センサ10は、それぞれリード線11により接続される。
Next, the bearing damage sign
センサ入力部3Aは、入力した温度センサ8の検知出力を増幅してCPUメインユニット5へ出力する。センサ入力部3Bは、入力した温度センサ9の検知出力を増幅してCPUメインユニット5へ出力する。センサ入力部3Cは、入力した振動センサ10の検知出力を増幅してCPUメインユニット5へ出力する。電源ユニット4は、CPUメインユニット5、メモリ6及びI/Fボード7A,7Bに動作用の電源を供給する。
The sensor input unit 3 </ b> A amplifies the input detection output of the
CPUメインユニット5は、不図示のCPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)、A/D(Analog/Digital)変換器、増幅器、DSP(Digital Signal Processor)等により構成される。ROMには、軸受80の潤滑剤の劣化や不足による損傷を予兆診断するための診断プログラムが保持されている。CPUメインユニット5の機能ブロック図は、図2に示す通りであり、フィルタリング処理部51、FFT(Fast Fourier Transform)分析処理部52、エンベロープ処理部53、判定処理部54及び統計処理部55より構成される。
The CPU
フィルタリング処理部51は、センサ入力部3Cで入力された振動センサ10の検知出力(以下、“振動測定信号”という)に対してフィルタリング処理を施す。即ち、フィルタリング処理部51は、DSPでバンドパスフィルタの機能を実現し、振動測定信号をA/D変換及び増幅したデジタルの振動測定信号から、軸受80の固有振動数に対応した軸受特徴周波数帯域を抽出する。軸受80の固有振動数は、インパルハンマ等を用いた打撃法により被測定物を加振し、被測定物に取付けた振動検出器、又は打撃により発生した音響を周波数分析することにより容易に求めることができる。
The
FFT分析処理部52は、フィルタリング処理部51の出力に対してFFT分析処理を施す。即ち、FFT分析処理部52は、フィルタリング処理された振動測定信号の波形の周波数をFFT分析し、軸受80で発生した振動の周波数スペクトルを求める。エンベロープ処理部53は、FFT分析処理部52の出力(即ち振動の周波数スペクトル)に対してエンベロープ処理を施す。判定処理部54は、エンベロープ処理部53の出力に基づき軸受80の損傷予兆の有無を判定する。判定処理部54は、振動の実効値変化、波高値変化、FFT分析の最大領域及びエンベロープ処理後の軸受特徴周波数を判定対象とし、それぞれの判定基準を有する。判定処理部54は、振動の実効値変化、波高値変化、FFT分析の最大領域及びエンベロープ処理後の軸受特徴周波数の各判定対象に対し、それぞれの判定基準と比較することで、軸受80の損傷を予兆診断する。なお、判定対象としては、必ずしも、振動の実効値変化、波高値変化、FFT分析の最大領域及びエンベロープ処理後の軸受特徴周波数の全てである必要はなく、いずれか1つだけでもよい。但し、判定対象数を多くするほど予兆診断の精度の向上が図れることは言うまでもない。
統計処理部55は、判定処理部54の判定結果に対して統計処理を施す。
The FFT
The
本実施形態に係る軸受損傷予兆診断装置1では、振動の実効値変化、波高値変化、FFT分析の最大領域及びエンベロープ処理後の軸受特徴周波数の各判定対象に対する判定基準は、軸受80の正常品との比較により得ている。即ち、予め軸受80の損傷試験を実施して、正常品との実効値変化、波高値変化、FFT分析の最大領域変化、エンベロープ処理後の軸受特徴周波数変化を比較しておくことで、それぞれの判定基準を設定するようにしている。振動の実効値変化、波高値変化、FFT分析の最大領域、及びエンベロープ処理後の軸受特徴周波数の各判定対象に対する判定基準は判定処理部54で設定される。統計処理部55は、判定処理部54の判定回数及び判定内容を記録する。
In the bearing damage sign
なお、判定処理部54に、統計処理部55で記録された判定回数及び判定内容を基に軸受80の損傷の発生頻度や発生確率を基に判定基準を決定させるようにすれば、より信頼性の高い予兆判定が可能となる。また、鉄道車両等のように、各軸受の回転速度がそれぞれ異なる場合は、同じ回転数での発生頻度を記録し統計をとることで、信頼性の高い判断が可能となる。
In addition, if the
図1において、メモリ6は、フラッシュメモリ等の不揮発性の記憶媒体であり、振動の実効値変化、波高値変化、FFT分析の最大領域及びエンベロープ処理後の軸受特徴周波数と、これらの判定基準と、統計処理結果などを記憶する。なお、メモリ6として、フラッシュメモリ等の不揮発性の記憶媒体以外に、ハードディスク等の記憶装置の使用も可能である。I/Fボード7A,7Bは、判定処理部54による軸受80の損傷予兆の有無の判定結果を外部へ出力するためのインタフェースである。出力先としては、例えばコンピュータ(不図示)、PDA(Personal Digital Assistant)等の情報機器である。
In FIG. 1, a
次に、本実施形態に係る軸受損傷予兆診断装置1の試験結果について説明する。
試験には、軸受80として、「円錐ころ型」のものと「円筒ころ型」の2種類の型式のものを用いた。円錐ころ型の軸受80を用いた試験を「第1試験」と言い、円筒ころ型の軸受80を用いた試験を「第2試験」と言う。
Next, the test result of the bearing damage sign
In the test, two types of
(第1試験)
図4は、本実施形態に係る軸受損傷予兆診断装置1を用いて円錐ころ型の軸受80を試験して得られた振動の実効値変化、波高値変化、FFT分析の最大領域及びエンベロープ処理後の軸受特徴周波数を示す図である。同図に示すように、振動の実効値変化(RMS比)は「3〜5以上」、波高値は「約5」、FFT分析の最大領域は「0〜6kHz、12〜14kHz」、エンベロープ処理後の軸受特徴周波数は「fc,Zfc,Zfi」である。図5は、本実施形態に係る軸受損傷予兆診断装置1を用いた第1試験の条件を示す図である。同図に示すように、本試験に用いた軸受80は「QT9B(単列の円錐ころ軸受)」、ラジアル荷重は「80kN」、アキシアル荷重は「60kN」、回転数は「0〜6000rpm」である。
(First test)
FIG. 4 shows the effective value change, peak value change, maximum area of FFT analysis, and after envelope processing, obtained by testing the tapered roller type bearing 80 using the bearing damage sign
図6は、本実施形態に係る軸受損傷予兆診断装置1を用いた第1試験における試験中の温度と振動状態を示す図である。同図において、横軸は時間(分)、縦軸は温度(℃)と振動(m/s2)である。温度は、軸受80の内輪つばにおける温度である。図7は、本実施形態に係る軸受損傷予兆診断装置1を用いた第1試験における振動センサ10の検知出力(振動生波形)示す図である。同図において、横軸は時間(秒)、縦軸は振動(m/s2)である。図8は、本実施形態に係る軸受損傷予兆診断装置1を用いた第1試験における振動センサ10の検知出力のPEAK値/5及び実効値を示す図である。同図において、横軸は時間(秒)、縦軸は振動(m/s2)である。図9は、本実施形態に係る軸受損傷予兆診断装置1を用いた第1試験におけるFFT分析結果を示す図である。同図において、横軸は周波数、縦軸はdBである。同図に示すように、FFT分析の最大領域は「0〜6kHz、12〜14kHz」となっている。図10は、本実施形態に係る軸受損傷予兆診断装置1を用いた第1試験におけるエンベロープ処理後のFFT分析結果を示す図である。同図において、横軸は周波数、縦軸はdBである。fc,Zfc,Zfiは、それぞれ特徴周波数成分である。
FIG. 6 is a diagram showing the temperature and vibration state during the test in the first test using the bearing damage sign
第1試験では、焼付き予兆診断するための試験を行った。本試験では正常品の軸受80を組み込み、給油を遮断することで焼付きを再現させ、焼付き前後の実効値変化、波高値変化、FFT分析の最大領域及びエンベロープ処理後の軸受特徴周波数を把握した。本試験の結果より、軸受80の保持器84の摩耗も発生していたことが分かった。保持器84と転動体83との間で摩耗が発生しており、保持器84と転動体83の衝突による保持器84の振れ回りの特徴周波数成分(fc、図10参照)が発生したと考えられる。なお、特徴周波数成分としてZfc(図10参照)が発生しているが、つば面と転動体83が焼付きにより損傷しており、内輪(つば面)が回転し、転動体83が負荷圏へ突入する際の転動体通過パルス成分が通常より顕著に検出されたためと考えられる。
In the first test, a test for diagnosis of seizure signs was performed. In this test,
また、本試験を実施後、焼付き損傷した軸受80を継続運転させて、特徴周波数成分を分析した結果、内輪キズ発生時のZfi(図10参照)成分も検出された。内輪つば面の一部が大きく摩耗し、内輪キズの場合の発生周波数であるZfi成分が検出されたものと考えられる。特徴周波数成分は公知(後述する図11参照)であり、本実施形態に係る軸受損傷予兆診断装置1にこれらの特徴周波数成分を記録させて、実使用中の軸受80と比較することで、軸受80の損傷の箇所や事象を特定することが可能となる。例えば、剥離などのキズの振動は波高値が通常の「5以上で10以下」にもなることが知られており、本試験の結果の焼付きによる波高値は「5」程度で、通常とそれほど変化は見られなかっとことから、剥離(キズ)と焼付きの区別は可能となる。図11は、軸受の各部材の欠陥と各部材で発生する異常振動周波数の関係を示す図である。
In addition, after carrying out this test, the seizure-damaged
本試験の結果から、判別基準を診断プログラムに組込むことで、軸受80の焼付き・保持器摩耗の予兆診断が可能となる。
From the result of this test, by incorporating the discrimination criterion into the diagnostic program, it is possible to perform a predictive diagnosis of seizure of the
なお、本試験は、単列の円錐ころ型の軸受80について実施したが、複列の円錐ころ軸受においても同様の試験を実施することができ、実際に複列の円錐ころ軸受を使用して試験を行ったが、振動の実効値変化、波高値変化、エンベロープ処理後の軸受特徴周波数は同等であることが確認できた。
Although this test was performed on the single-row tapered
また、実際の診断は、鉄道業界であれば鉄道走行時であるが、正常の軸受80での走行でノイズ等を把握しておけば、軸受80の損傷時の発生周波数との干渉が既知となるため、フィルタリングで干渉を避けることが可能である。
Further, the actual diagnosis is during railroad travel in the railroad industry, but if the noise or the like is grasped by running with a
(第2試験)
第2試験を説明する前に、第2試験で用いた円筒ころ型の軸受80Aについて説明する。図12は、円筒ころ型の軸受80Aの構造を示す図である。同図において、軸受80Aは、回転軸101Aに外嵌される内輪81Aと、ハウジング102Aに内嵌される外輪82Aと、内輪81A及び外輪82Aとの間で転動可能に配置された複数の転動体83A(図12では2個しか見えないが、実際はそれ以上ある)と、複数の転動体83Aのそれぞれを転動自在に保持する保持器84Aと、を備える。軸受80Aには、内部に潤滑剤(不図示)が注入されている。なお、車軸100Aが1車両分で4本ある場合、軸受80Aは全部で8個設けられる。軸受80Aの外輪82Aには、温度センサ9と振動センサ10が取り付けられる。このよう構造の軸受80Aを用いて第2試験を行った。
(Second test)
Before describing the second test, the cylindrical roller type bearing 80A used in the second test will be described. FIG. 12 is a view showing the structure of a cylindrical roller type bearing 80A. In the figure, a bearing 80A includes a plurality of rolling wheels arranged so as to be able to roll between an
図13は、本実施形態に係る軸受損傷予兆診断装置1を用いて円筒ころ型の軸受80Aを試験して得られた振動の実効値変化、波高値変化、FFT分析の最大領域及びエンベロープ処理後の軸受特徴周波数を示す図である。同図に示すように、振動の実効値変化(RMS比)は「2〜3以上」、波高値は「約5」、FFT分析の最大領域は「1.5〜4kHz」、エンベロープ処理後の軸受特徴周波数は「fc,Zfc」である。図14は、本実施形態に係る軸受損傷予兆診断装置1を用いた第2試験の条件を示す図である。同図に示すように、本試験に用いた軸受80Aは「NU324(単列の円筒ころ軸受)」、ラジアル荷重は「30kN」、アキシアル荷重は「0kN」、回転数は「0〜3000rpm」である。
FIG. 13 shows the effective value change, peak value change, maximum region of FFT analysis, and after envelope processing, obtained by testing the cylindrical roller type bearing 80A using the bearing damage sign
図15は、本実施形態に係る軸受損傷予兆診断装置1を用いた第2試験における試験中の温度と振動状態を示す図である。同図において、横軸は時間(分)、縦軸は温度(℃)並びに振動(m/s2)である。温度は、軸受80Aの外輪82Aにおける温度である。図16は、本実施形態に係る軸受損傷予兆診断装置1を用いた第2試験における振動センサ10の検知出力の実効値を示す図である。同図において、横軸は回転数(rpm)、縦軸は振動(m/s2)である。また、図中に実線で示した振動波形は軸受80Aが正常時の振動波形、図中に鎖線で示した振動波形は軸受80Aの保持器84Aが摩耗したときの振動波形である。図17は、本実施形態に係る軸受損傷予兆診断装置1を用いた第2試験におけるFFT分析結果を示す図である。同図において、横軸は周波数(Hz)、縦軸はdBである。また、図中に実線で示した波形は軸受80Aが正常時の波形、図中に鎖線で示した波形は軸受80Aの保持器84Aが摩耗したときの波形である。図18は、本実施形態に係る軸受損傷予兆診断装置1を用いた第2試験におけるエンベロープ処理後のFFT分析結果を示す図である。同図において、横軸は周波数(Hz)、縦軸はdBである。また、図中に実線で示した波形は軸受80Aが正常時の波形、図中に鎖線で示した波形は軸受80Aの保持器84Aが摩耗したときの波形である。図16〜図18の各図から分かるように、軸受80Aの正常時と異常時を明確に区別できる。
FIG. 15 is a diagram showing the temperature and vibration state during the test in the second test using the bearing damage sign
本試験では、軸受80Aにおける保持器摩耗の予兆診断のための試験を行い、保持器摩耗前後の実効値変化、波高値変化、FFT分析の最大領域、エンベロープ処理後の軸受特徴周波数を把握した。本試験の結果からも保持器84Aと転動体83Aの衝突による保持器振れ回りの特徴周波数成分(fc)が発生しており、第1試験の結果と一致している。特徴周波数成分としてZfcも発生しているが、負荷圏入り口で保持器84Aと転動体83Aの大きな衝突が発生し、転動体通過パルス成分が発生したと考えられる。なお、本試験の結果においても内輪軌道面に軽微な焼付きが発生していたことから、第1試験の結果と同じ特徴周波数成分が発生したものと考えられる。
In this test, a test for predicting the wear of the cage in the bearing 80A was performed, and the change in the effective value before and after the wear of the cage, the change in the peak value, the maximum area of the FFT analysis, and the bearing characteristic frequency after the envelope processing were obtained. Also from the result of this test, the characteristic frequency component (fc) of the cage swing due to the collision between the
本試験の結果から、判別基準を診断プログラムに組込むことで、軸受80Aの保持器摩耗の予兆診断が可能となる。 From the result of this test, by incorporating the discrimination criterion into the diagnostic program, it is possible to perform a predictive diagnosis of the cage wear of the bearing 80A.
なお、第1,第2の試験結果もZfc成分が検出されているが、剥離等の傷による損傷のZfc等との区別は波高値を比較することで判別可能である。一般に傷の場合は、転動体通過時の振動が大きく波高値が「10以上」になる場合がある。 Although the Zfc component is also detected in the first and second test results, it is possible to distinguish the Zfc from damage due to scratches such as peeling by comparing the peak values. In general, in the case of a flaw, there is a case where the vibration when passing through the rolling element is large and the peak value becomes “10 or more”.
このように、本実施形態に係る軸受損傷予兆診断装置1は、軸受80(80A)に設けられた振動センサ10の検知出力に対してフィルタリング処理、FFT分析処理、エンベロープ処理を順次施して、エンベロープ処理後の結果に基づき軸受80(80A)の損傷予兆の有無を判定するので、潤滑剤の劣化や不足により発生する軸受80(80A)の損傷を早期に発見することが可能となる。
As described above, the bearing damage sign
特に、軸受80(80A)の損傷予兆の有無の判定においては、振動の実効値変化、波高値変化、FFT分析の最大領域、及びエンベロープ処理後の軸受特徴周波数を判定対象とし、それぞれの判定基準に基づいて行うことで、軸受80(80A)の焼付きや保持器摩耗、軌道面摩耗の損傷予兆を効果的に診断することができる。 In particular, in determining whether or not there is a sign of damage to the bearing 80 (80A), the effective value change of vibration, the change in peak value, the maximum area of FFT analysis, and the bearing characteristic frequency after the envelope processing are determined as determination targets. By performing based on the above, it is possible to effectively diagnose the signs of bearing 80 (80A) seizure, cage wear, and raceway surface wear.
また、本実施形態に係る軸受損傷予兆診断装置1は、判定結果に対して統計処理を施すので、損傷の発生頻度や発生確率を基に判定基準を設定でき、より精度の高い診断が可能となる。
Moreover, since the bearing damage sign
なお、本実施形態に係る軸受損傷予兆診断装置1に、液晶モニタ等のディスプレイを追加して、損傷予兆の診断結果を視覚表示できるようにしてもよい。
Note that a display such as a liquid crystal monitor may be added to the bearing damage sign
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で適用可能である。例えば、産業機械用途等の他の用途に適用可能である。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be applied without departing from the gist of the present invention. For example, the present invention can be applied to other uses such as industrial machine uses.
1 軸受損傷予兆診断装置
2 電源部
3A〜3C センサ入力部
4 電源ユニット
5 CPUメインユニット
6 メモリ
7A,7B I/Fボード
8,9 温度センサ
10 振動センサ
11 リード線
51 フィルタリング処理部
52 FFT分析処理部
53 エンベロープ処理部
54 判定処理部
55 統計処理部
80,80A 軸受
81,81A 内輪
82,82A 外輪
83,83A 転動体
84,84A 保持器
100,100A 車軸
101,101A 回転軸
102,102A ハウジング
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記振動センサの検知出力に対してフィルタリング処理を施すフィルタリング処理部と、
前記フィルタリング処理部の出力に対してFFT分析処理を施すFFT分析処理部と、
前記FFT分析処理部の出力に対してエンベロープ処理を施すエンベロープ処理部と、
前記エンベロープ処理部の出力に基づき前記軸受の損傷予兆の有無を判定する判定処理部と、を備える、
軸受損傷予兆診断装置。 A vibration sensor provided in the bearing;
A filtering processing unit that performs a filtering process on the detection output of the vibration sensor;
An FFT analysis processing unit that performs an FFT analysis process on the output of the filtering processing unit;
An envelope processing unit that performs envelope processing on the output of the FFT analysis processing unit;
A determination processing unit that determines the presence or absence of a sign of damage to the bearing based on the output of the envelope processing unit,
Bearing damage diagnosis device.
前記判定処理部は、振動の実効値変化、波高値変化、FFT分析の最大領域、及びエンベロープ処理後の軸受特徴周波数を判定対象とし、それぞれの判定基準を有する、
軸受損傷予兆診断装置。 The bearing damage sign diagnostic apparatus according to claim 1,
The determination processing unit has a determination criterion for an effective value change of vibration, a peak value change, a maximum region of FFT analysis, and a bearing characteristic frequency after envelope processing, and has respective determination criteria.
Bearing damage diagnosis device.
前記判定処理部の判定結果に対して統計処理を施す統計処理部を更に備える、
軸受損傷予兆診断装置。 The bearing damage predictive diagnosis device according to claim 1 or 2,
A statistical processing unit that performs statistical processing on the determination result of the determination processing unit;
Bearing damage diagnosis device.
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- 2015-09-25 JP JP2015188239A patent/JP2017062196A/en active Pending
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