智能軸承關(guān)鍵技術(shù)及發(fā)展趨勢

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(yù)為“機器的關(guān)節”，定義智能軸承之前，先說(shuō)明一下“智能機器”。對智能機器的解釋也非常的多，多數帶有未來(lái)色彩?！?span>McGraw-Hill Dictionary of Scientific & Technical Terms》定義智能機器為：“使用傳感器來(lái)監測環(huán)境并調整其運行，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(shí)現自我“照顧”的機械系統，但也不是說(shuō)智能機器就無(wú)需維護（未來(lái)夢(mèng)想），而是使用其內置的智能程序來(lái)檢測潛在的問(wèn)題并簡(jiǎn)化維護間隔時(shí)間與程序。

   同樣的，對于智能軸承的定義也有多種說(shuō)法，國內西安交通大學(xué)研究團隊定義其為：在傳統軸承的基礎上集成不同用途的傳感裝置和調控裝置，使其結合成為一體而形成獨特的軸承結構單元，利用信息處理、自動(dòng)控制等技術(shù)實(shí)現軸承運行狀態(tài)實(shí)時(shí)在線(xiàn)監測、故障檢測以及狀態(tài)實(shí)時(shí)調控。

2、智能軸承的特點(diǎn)

  智能軸承是一個(gè)系統。

   智能軸承的特點(diǎn)：

1） 自感知: 基于微傳感器技術(shù)集成轉速、振動(dòng)、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(shí)現對外圈、內圈、保持架甚至滾動(dòng)體服役信息的監測與識別，信息覆蓋程度高; 由于傳感器直接集成于軸承本體，監測信號的信噪比高，能更靈敏、更早期地發(fā)現設備及軸承狀態(tài)的異常。

2） 自決策: 基于海量軸承服役數據，結合大數據與深度學(xué)習技術(shù)，提取軸承健康狀態(tài)下的服役信息特征，識別當前運行狀態(tài)與軸承歷史數據趨勢，評估軸承的服役健康狀態(tài)，對可能出現的異常工況做出預警判斷。

3） 自調控: 在軸承服役狀態(tài)監測與評估診斷的基礎上，結合滾動(dòng)軸承服役狀態(tài)機理研究，通過(guò)潤滑劑量、冷卻參數、預緊狀態(tài)及工況( 如轉速、切削量)等調節滾動(dòng)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知性

3、智能軸承的發(fā)展

   80年代開(kāi)始，SKF最先開(kāi)始研究智能軸承（也稱(chēng)傳感器軸承），主要用于汽車(chē)防抱系統（ABS）。智能軸承通過(guò)對轉速、溫度、振動(dòng)及載荷等數據的監測、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)主要集成了轉速、溫度、振動(dòng)、載荷及潤滑狀態(tài)等多種傳感器，并具備自發(fā)電、無(wú)線(xiàn)信號傳輸等功能。該軸承技術(shù)目前已在風(fēng)電、鐵路及汽車(chē)等高端領(lǐng)域得到了應用，結合Internet 網(wǎng)絡(luò )、云技術(shù)、狀態(tài)監測及信號處理技術(shù)，實(shí)現了對軸承運行工況及運行狀態(tài)的監測、評估及預測。同時(shí)，該技術(shù)可實(shí)現智能組網(wǎng)，使得多個(gè)軸承實(shí)現相互通信形成“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，在自感知的基礎上，實(shí)現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(diǎn)是模塊化監測功能，可根據需求靈活配置相應的監測模塊完成多種物理量的監測，如軸承溫度、轉速、徑向軸位移以及載荷等數據。傳感器組的外殼與徑向軸密封圈的外圈固定在一起，而旋轉的測量件與軸承內環(huán)固定連接在一起，形成了一個(gè)結構很緊湊的單元，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)系統概念，具備和 SKF 洞悉軸承類(lèi)似的架構，提供了一個(gè)基于云的、全面的硬件和軟件基礎設施，包括從配備傳感器組件到數字化服務(wù)的每個(gè)數字化增值階段。

  國內的研究

   國內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(kāi)展的信號采集、監測分析等工作。

  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(guò)對傳感器的集成、對基于云的狀態(tài)監測技術(shù)的研究，實(shí)現了軸承自感知及一定程度的自決策功能，在自調控技術(shù)方面國際先進(jìn)技術(shù)也主要以簡(jiǎn)單的潤滑調整技術(shù)為主，缺乏對軸承載荷、工況、冷卻等的綜合調控。

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(wú)線(xiàn)供電技術(shù)。解決在線(xiàn)檢測的供電需求。

  3）信號傳輸。

  4）智能診斷技術(shù)。

  5）智能調控技術(shù)。

5、結束語(yǔ)

  智能軸承的出現、發(fā)展緊隨應用需求和工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，風(fēng)電、高鐵等重大機械設備的運行，需要對軸承的工作狀態(tài)進(jìn)行監控，以避免問(wèn)題的進(jìn)一步擴大。有了市場(chǎng)需求，還必須得有技術(shù)支承，現代工業(yè)對高端軸承的需求使得智能軸承成為一個(gè)發(fā)展方向。使智能軸承具備自感知、自決策、自調控功能，是國外軸承企業(yè)高端軸承發(fā)展的主要方向之一。因此，國內企業(yè)也要緊跟應用需求，通過(guò)給予一定投入，不斷的嘗試、創(chuàng )新，時(shí)刻準備著(zhù)，當技術(shù)突破，應用需求增加時(shí)，能夠站在行業(yè)的最前列。

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