文章出處:知識中心 網(wǎng)責(zé)任編輯: 洛陽軸承 閱讀量: 發(fā)表時間:2020-07-17 09:22:41
智能軸承關(guān)鍵技術(shù)及發(fā)展趨勢
1、什么是智能軸承?
軸承譽為“機器的關(guān)節(jié)”,定義智能軸承之前,先說明一下“智能機器”。對智能機器的解釋也非常的多,多數(shù)帶有未來色彩?!?span>McGraw-Hill Dictionary of Scientific & Technical Terms》定義智能機器為:“使用傳感器來監(jiān)測環(huán)境并調(diào)整其運行,以在不確定且易變的環(huán)境下完成特定任務(wù)的機器”。智能機器是一種可以實現(xiàn)自我“照顧”的機械系統(tǒng),但也不是說智能機器就無需維護(hù)(未來夢想),而是使用其內(nèi)置的智能程序來檢測潛在的問題并簡化維護(hù)間隔時間與程序。
同樣的,對于智能軸承的定義也有多種說法,國內(nèi)西安交通大學(xué)研究團(tuán)隊定義其為:在傳統(tǒng)軸承的基礎(chǔ)上集成不同用途的傳感裝置和調(diào)控裝置,使其結(jié)合成為一體而形成獨特的軸承結(jié)構(gòu)單元,利用信息處理、自動控制等技術(shù)實現(xiàn)軸承運行狀態(tài)實時在線監(jiān)測、故障檢測以及狀態(tài)實時調(diào)控。
2、智能軸承的特點
智能軸承是一個系統(tǒng)。
智能軸承的特點:
1) 自感知: 基于微傳感器技術(shù)集成轉(zhuǎn)速、振動、溫度、載荷及潤滑狀態(tài)等多源服役信息采集傳感裝置,傳感器集成化程度高,可實現(xiàn)對外圈、內(nèi)圈、保持架甚至滾動體服役信息的監(jiān)測與識別,信息覆蓋程度高; 由于傳感器直接集成于軸承本體,監(jiān)測信號的信噪比高,能更靈敏、更早期地發(fā)現(xiàn)設(shè)備及軸承狀態(tài)的異常。
2) 自決策: 基于海量軸承服役數(shù)據(jù),結(jié)合大數(shù)據(jù)與深度學(xué)習(xí)技術(shù),提取軸承健康狀態(tài)下的服役信息特征,識別當(dāng)前運行狀態(tài)與軸承歷史數(shù)據(jù)趨勢,評估軸承的服役健康狀態(tài),對可能出現(xiàn)的異常工況做出預(yù)警判斷。
3) 自調(diào)控: 在軸承服役狀態(tài)監(jiān)測與評估診斷的基礎(chǔ)上,結(jié)合滾動軸承服役狀態(tài)機理研究,通過潤滑劑量、冷卻參數(shù)、預(yù)緊狀態(tài)及工況( 如轉(zhuǎn)速、切削量)等調(diào)節(jié)滾動軸承的服役狀態(tài),提高重大裝備服役的安全可靠性及維修的可預(yù)知性
3、智能軸承的發(fā)展
80年代開始,SKF最先開始研究智能軸承(也稱傳感器軸承),主要用于汽車防抱系統(tǒng)(ABS)。智能軸承通過對轉(zhuǎn)速、溫度、振動及載荷等數(shù)據(jù)的監(jiān)測、分析,以形成反饋。國際知名軸承公司在智能軸承的研究方面一直在不斷進(jìn)步。
SKF insight
SKF Insight( 洞悉)主要集成了轉(zhuǎn)速、溫度、振動、載荷及潤滑狀態(tài)等多種傳感器,并具備自發(fā)電、無線信號傳輸?shù)裙δ?。該軸承技術(shù)目前已在風(fēng)電、鐵路及汽車等高端領(lǐng)域得到了應(yīng)用,結(jié)合Internet 網(wǎng)絡(luò)、云技術(shù)、狀態(tài)監(jiān)測及信號處理技術(shù),實現(xiàn)了對軸承運行工況及運行狀態(tài)的監(jiān)測、評估及預(yù)測。同時,該技術(shù)可實現(xiàn)智能組網(wǎng),使得多個軸承實現(xiàn)相互通信形成“網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)”,將狀態(tài)信息發(fā)送到云端進(jìn)行決策分析,在自感知的基礎(chǔ)上,實現(xiàn)了一定意義上的自決策,是智能軸承技術(shù)目前最具有代表性的成果。
FAG-Variosense
FAG-Variosense主要特點是模塊化監(jiān)測功能,可根據(jù)需求靈活配置相應(yīng)的監(jiān)測模塊完成多種物理量的監(jiān)測,如軸承溫度、轉(zhuǎn)速、徑向軸位移以及載荷等數(shù)據(jù)。傳感器組的外殼與徑向軸密封圈的外圈固定在一起,而旋轉(zhuǎn)的測量件與軸承內(nèi)環(huán)固定連接在一起,形成了一個結(jié)構(gòu)很緊湊的單元,能夠與各種不同尺寸軸承相適配。FAG基于Variosense 傳感器單元,提出智能生態(tài)系統(tǒng)概念,具備和 SKF 洞悉軸承類似的架構(gòu),提供了一個基于云的、全面的硬件和軟件基礎(chǔ)設(shè)施,包括從配備傳感器組件到數(shù)字化服務(wù)的每個數(shù)字化增值階段。
國內(nèi)的研究
國內(nèi)智能軸承的研究集中在高校,主要針對的是嵌入式智能軸承而開展的信號采集、監(jiān)測分析等工作。
綜上,智能軸承技術(shù)的發(fā)展還處在傳感器軸承的層面,通過對傳感器的集成、對基于云的狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)的研究,實現(xiàn)了軸承自感知及一定程度的自決策功能,在自調(diào)控技術(shù)方面國際先進(jìn)技術(shù)也主要以簡單的潤滑調(diào)整技術(shù)為主,缺乏對軸承載荷、工況、冷卻等的綜合調(diào)控。
4、關(guān)鍵技術(shù)
1)傳感器技術(shù)。智能化、微型化、集成度高、多樣化的可利用的傳感器。
2)自供電/無線供電技術(shù)。解決在線檢測的供電需求。
3)信號傳輸。
4)智能診斷技術(shù)。
5)智能調(diào)控技術(shù)。
5、結(jié)束語
智能軸承的出現(xiàn)、發(fā)展緊隨應(yīng)用需求和工業(yè)技術(shù)的發(fā)展,風(fēng)電、高鐵等重大機械設(shè)備的運行,需要對軸承的工作狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控,以避免問題的進(jìn)一步擴大。有了市場需求,還必須得有技術(shù)支承,現(xiàn)代工業(yè)對高端軸承的需求使得智能軸承成為一個發(fā)展方向。使智能軸承具備自感知、自決策、自調(diào)控功能,是國外軸承企業(yè)高端軸承發(fā)展的主要方向之一。因此,國內(nèi)企業(yè)也要緊跟應(yīng)用需求,通過給予一定投入,不斷的嘗試、創(chuàng)新,時刻準(zhǔn)備著,當(dāng)技術(shù)突破,應(yīng)用需求增加時,能夠站在行業(yè)的最前列。
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