BR112021013700A2

BR112021013700A2 - Método para diagnóstico de dispositivo de rolamento

Info

Publication number: BR112021013700A2
Application number: BR112021013700-9A
Authority: BR
Inventors: Taisuke MARUYAMA; Masayuki Maeda; Ken Nakano
Original assignee: Nsk Ltd.
Priority date: 2019-01-15
Filing date: 2020-01-10
Publication date: 2021-09-21
Also published as: WO2020149233A1; KR20210099121A; JP7099551B2; KR102611596B1; CN113302411A; EP3913245A4; US20220074813A1; US12013307B2; EP3913245B1; CN113302411B; EP3913245A1; JPWO2020149233A1

Abstract

método para diagnóstico dedispositivo de rolamento. a presente invenção refere-se a um método para diagnosticar um dispositivo de rolamento (10) incluindo um membro externo (1), um membro interno (3) e elementos rolantes (5) inclui aplicar uma tensão ca a um circuito elétrico incluindo o membro externo (1), os elementos rotativos (5) e o membro interno (3); medir uma impedância e um ângulo de fase do circuito elétrico quando a tensão ca é aplicada; e medir uma constante dielétrica de um lubrificante pelo menos um entre o membro externo (1) e os elementos rotativos (5) e entre o membro interno (3) e os elementos rotativos (5) com base na impedância medida e o ângulo de fase medido.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para “MÉTODO PARA DIAGNÓSTICO DE DISPOSITIVO DE ROLAMENTO”.

CAMPO TÉCNICO

[001] A presente invenção refere-se a um método para diagnosticar um dispositivo de rolamento.

ANTECEDENTES TÉCNICOS

[002] Um dispositivo de rolamento, como um rolamento, é usado em uma ampla variedade de campos industriais, como automóveis e diversas máquinas industriais. Entender um estado de lubrificação dentro do dispositivo de rolamento é uma questão extremamente importante do ponto de vista de assegurar o bom funcionamento da máquina, a vida útil do dispositivo de rolamento e semelhantes. Ao entender adequadamente o estado de lubrificação, é possível realizar a manutenção, como o fornecimento de vários lubrificantes (óleo, graxa e semelhantes) e a substituição do dispositivo de rolamento em um momento ideal sem excesso ou deficiência. No entanto, uma vez que é difícil realizar diretamente a observação visual do estado de lubrificação, um método de monitoramento de vibração, som e estado da película de óleo é proposto como um método de diagnóstico para um dispositivo de rolamento.

[003] Na Literatura de Patentes 1, uma tensão de CA é aplicada a uma roda giratória de um dispositivo de rolamento em um estado sem contato e um estado de película de óleo de um rolamento pode ser estimado usando uma capacidade eletrostática medida. Ou seja, um circuito elétrico equivalente é modelado em relação à película de óleo como um capacitor, uma tensão CA é aplicada à roda giratória do dispositivo de rolamento em um estado sem contato e a capacidade eletrostática da película de óleo é medida. Uma vez que a capacidade eletrostática e a espessura da película de óleo (espessura da película lubrificante) têm uma correlação, o estado da película de óleo é estimado a partir dessa correlação.

LISTA DE CITAÇÕES LITERATURA DE PATENTE

[004] Literatura de Patente 1 Patente Japonesa No. 4942496

SUMÁRIO DA INVENÇÃO PROBLEMA TÉCNICO

[005] De acordo com a técnica divulgada na Literatura Patente 1, é possível medir a espessura da película de óleo. No entanto, este método é capaz de calcular apenas a espessura da película de óleo e são difíceis de entender outros elementos que afetam o estado de lubrificação.

[006] A presente invenção fornece um método de diagnóstico para um dispositivo de rolamento capaz de entender um estado de lubrificação de um dispositivo de rolamento em consideração não apenas à espessura da película lubrificante, mas também a uma proporção de contato de metal.

SOLUÇÃO PARA O PROBLEMA

[007] Um método para diagnosticar um dispositivo de rolamento incluindo um membro externo, um membro interno e um elemento de rotativo e inclui: aplicação de uma tensão CA a um circuito elétrico incluindo o membro externo, o elemento rotativo e o membro interno; medir uma impedância e um ângulo de fase do circuito elétrico quando a tensão CA é aplicada; medir uma constante dielétrica de um lubrificante pelo menos uma entre o membro externo e o elemento rotativo e entre o membro interno e o elemento rotativo com base na impedância medida e no ângulo de fase medido; e calcular uma concentração de pó de desgaste do lubrificante a partir da constante dielétrica medida.

EFEITOS VANTAJOSOS DA INVENÇÃO

[008] De acordo com a presente invenção, é possível apreender não apenas uma espessura de uma película lubrificante, mas também uma relação de contato de metal em um dispositivo de rolamento e, mais especificamente, é possível diagnosticar um estado de lubrificação do dispositivo de rolamento com mais precisão. Em particular, na presente invenção, uma vez que uma quantidade de desgaste do dispositivo de rolamento também é calculada, é possível diagnosticar o estado de lubrificação do dispositivo de rolamento com mais precisão.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[009] A Figura 1 é um gráfico que ilustra um modelo físico sob uma condição de lubrificação mista quando uma peça de teste de esfera é pressionada contra uma peça de teste de disco.

[010] As Figuras 2A e 2B são diagramas de um circuito elétrico no diagnóstico de um aparelho de rolamento, onde a Figura 2A é um circuito elétrico correspondente a uma peça de teste de esfera (elemento de rolamento) mostrado na Figura 1, e a Figura 2B é um circuito elétrico de todo o aparelho de rolamento.

[011] A Figura 3 é um gráfico que ilustra uma relação entre a concentração de pó de desgaste em um lubrificante e uma constante dielétrica do lubrificante.

[012] A Figura 4 é um diagrama conceitual de um aparelho de rolamento e um dispositivo de teste do mesmo.

[013] A Figura 5 é um gráfico de um resultado da medição de uma espessura média da película de óleo e uma razão de ruptura da película de óleo ao alterar a velocidade de rotação de um eixo giratório.

[014] A Figura 6 é um gráfico em que a espessura média da película de óleo após a correção é sobreposta ao gráfico da Figura 5.

[015] A Figura 7 é um gráfico da concentração do pó de desgaste e da constante dielétrica de acordo com a velocidade de rotação do eixo giratório.

DESCRIÇÃO DAS CONCRETIZAÇÕES

[016] A seguir, uma concretização de um método de diagnóstico para um aparelho de rolamento (aparelho de rolamento / mancal) de acordo com a presente invenção será descrito em detalhes com referência aos desenhos.

[017] Como uma técnica de diagnóstico de película de óleo em um aparelho de rolamento ou arte relacionada, existe um dispositivo de inspeção divulgado na Literatura Patente 1. Em uma configuração do aparelho de inspeção, a modelagem é realizada em relação a uma película de óleo como um capacitor, uma tensão CA é aplicada a uma roda giratória de um aparelho de rolamento em um estado sem contato e uma capacidade eletrostática da película de óleo é medida. Uma vez que existe uma correlação específica entre a capacidade eletrostática e a espessura da película de óleo, é possível estimar o estado da película de óleo do aparelho de rolamento. No entanto, no método da Literatura de Patente 1, apenas a espessura da película de óleo é medida, e é difícil entender uma relação de contato de metal. Além disso, uma vez que uma capacidade eletrostática fora de uma área de contato Hertziana não é considerada, uma precisão de estimativa do valor da própria espessura da película de óleo não é alta.

[018] A presente invenção estabelece um método (método de impedância) capaz de aplicar uma tensão CA a uma área de contato elasto-hidrodinâmica (EHD) e medir a espessura da película de óleo e uma razão de ruptura da película de óleo na área de contato EHD a partir de uma impedância complexa medida Z Usando este método, a espessura da película de óleo pode ser medida com alta precisão. Aqui, um processo de deduzir a espessura da película de óleo e a razão de ruptura (razão de contato de metal) da película de óleo será descrito.

[019] A Figura 1 é um gráfico que ilustra um modelo físico sob uma condição de lubrificação mista quando uma peça de teste de esfera é pressionada contra uma peça de teste de disco. Neste modelo, a peça de teste de disco corresponde a um anel externo ou um anel interno de um aparelho de rolamento, e a peça de teste de esfera corresponde a um elemento de rolamento de um aparelho de rolamento. Um eixo y representa um eixo em uma direção de espessura da película de óleo e um eixo x representa um eixo em uma direção ortogonal à direção da espessura da película de óleo. Além disso, h1 é uma espessura da película de óleo em uma parte onde uma película de óleo é formada na área de contato EHD, a é um raio de círculo de contato Hertziano, r é um raio da peça de teste de esfera, S é uma área de contato Hertziana e a é uma razão de ruptura da película de óleo. Portanto, uma área onde a película de óleo é rompida na área de contato EHD é representada por αS conforme mostrado na Figura 1. Além disso, f (x) na Figura 1 é uma função que representa uma coordenada y da superfície da peça de teste da esfera em um intervalo (a <x <r) diferente da área de contato EHD, e é expressa pela seguinte Equação (1). Equação 1

[020] Uma vez que uma peça de teste de esfera real é elasticamente deformada ao receber uma carga e, estritamente falando, a peça de teste de esfera não é uma esfera fora da área de contato EHD, mas é assumida como uma esfera mesmo após a deformação, conforme mostrado na Equação (1) na presente invenção.

[021] Normalmente, uma área com a chamada forma de ferradura em que a película de óleo é fina, existe na área de contato EHD, mas uma espessura de película de óleo ha (espessura média de película de óleo) que é uma média na área de contato EHD foi determinada na presente invenção. Portanto, em um caso em que a película de óleo é rompida em uma parte da área de contato EHD, a espessura média ha da película de óleo a ser determinada é expressa pela seguinte Equação (2) usando a razão de ruptura a e a espessura da película de óleo hl de a película de óleo. Equação 2

[022] A Figura 2A é um diagrama de um circuito elétrico (circuito elétrico equivalente) E1 obtido pela conversão de um modelo físico da Figura 1 em um circuito elétrico que é eletricamente equivalente. Aqui, R1 é uma resistência em uma área onde a película de óleo está rompida, C1 é uma capacidade eletrostática devido à película de óleo na área de contato Hertziana e C2 é uma capacidade eletrostática gerada fora da área de contato Hertziana quando se assume que um o espaço entre duas superfícies da peça de teste do disco e da peça de teste da esfera é preenchido com o lubrificante (óleo lubrificante ou graxa) até uma posição de x = r na Figura 1. Ou seja, na presente invenção, uma área fora da área de contato EHD também é levada em consideração como um capacitor. A película de óleo na área de contato Hertziano forma um circuito paralelo do capacitor C1 (capacidade eletrostática C1) e a resistência R1 (valor de resistência R1), e o circuito paralelo e o capacitor C2 (capacidade eletrostática C2) fora do contato Hertziano são conectados em paralelo.

[023] A Figura 2B mostra um circuito elétrico E4 quando o modelo físico da Figura 1 é aplicado a um aparelho de rolamento 10 (ver Figura 4) tendo um anel externo 1 e um anel interno 3. Uma vez que cada elemento rotativo 5 está em contato com o anel externo 1 e o anel interno 3, como mostrado na Figura 2B, um circuito elétrico E2 no qual dois circuitos elétricos E1 (entre o anel externo 1 e o elemento rotativo 5 e entre o anel interno 3 e o elemento rotativo 5) estão conectados em série e são formados para cada elemento rotativo 5.

[024] Além disso, quando n elementos rotativos 5 são fornecidos no aparelho de rolamento 10, n circuitos elétricos E2 são conectados em paralelo. Portanto, como mostrado na Figura 2B, o aparelho de rolamento 10 incluindo todos os n elementos de rolamento 5 forma um circuito elétrico E3. No diagnóstico do aparelho de rolamento 10 da presente concretização, uma tensão CA é aplicada entre o anel externo 1 e o anel interno 3 do aparelho de rolamento 10 a partir de uma fonte de energia, de modo que todo um circuito elétrico E4 mostrado na Figura 2B seja formado.

[025] Aqui, a tensão de CA V aplicada ao circuito elétrico na Figura 2A é expressa pela seguinte Equação (3). Equação 3

[026] Uma corrente I fluindo através de todo o circuito elétrico na Figura 2A é expressa pela seguinte Equação (4). Equação 4

[027] Portanto, a impedância complexa Z de todo o circuito elétrico na Figura 2(a) é expressa pela seguinte Equação (5). Equação 5

[028] Aqui, j é um número imaginário, t é um tempo, w é uma frequência angular da tensão e θ é um deslocamento de uma fase da tensão e da corrente, ou seja, um ângulo de fase. Pode-se observar na Equação (5) que a impedância complexa Z inclui duas variáveis independentes de valor absoluto | Z | da impedância complexa Z e do ângulo de fase θ. Isso significa que dois parâmetros independentes (aqui, a espessura média ha da película de óleo e a razão de ruptura a) podem ser medidos por meio da medição da impedância complexa Z.

[029] Aqui, a impedância complexa Z de todo o circuito elétrico mostrado na Figura 2A é expressa pela seguinte Equação (6). Equação 6

[030] Além disso, a partir da Equação (6), as seguintes equações (7) e (8) podem ser obtidas. Equação 7 Equação 8

[031] Aqui, a resistência Ri da região onde a película de óleo é rompida na Equação (7) é inversamente proporcional à área de contato e, portanto, é expressa pela seguinte Equação (9). Equação 9

[032] Aqui, R10 é uma resistência em um estado estacionário (ou seja, a = 1). R10 é expresso pela seguinte Equação (10) a partir da Equação (6), onde | Z0 | é uma impedância em um estado estacionário e θ0 é um ângulo de fase. Equação 10

[033] Portanto, a razão de ruptura a é expressa pela seguinte Equação (11) a partir das Equações (7), (9) e (10). Equação 11

[034] A capacidade eletrostática C1 devido à película de óleo na área de contato Hertziana é expressa pela seguinte Equação (12) usando uma constante dielétrica a do lubrificante usado para o teste. Equação 12

[035] Por outro lado, a capacidade eletrostática C2 gerada fora da área de contato Hertziana pode ser considerada como sendo formada pela conexão de capacitores anelares, cada um tendo uma largura mínima dx, um comprimento 2πx e uma altura f(x) em paralelo em uma faixa de a <x <r conforme indicado pela área sombreada na Figura 1. Portanto, a capacidade eletrostática C2 é expressa pela seguinte Equação (13). Equação 13

[036] Aqui, uma vez que r >> a e r >> h1 são geralmente satisfeitos, a capacidade eletrostática C2 pode ser aproximada pela seguinte Equação (14) com base na Equação (13). Equação 14

[037] A partir das Equações acima (8), (12) e (14), a seguinte Equação (15) é obtida. Equação 15

[038] Aqui, a fim de obter h1 na Equação (15), uma função de Lambert W é usada. Com respeito a qualquer número complexo z, uma função W de Lambert W(z) é definida pela seguinte Equação (16). Equação 16

[039] Portanto, a partir das Equações (2), (15) e (16), a espessura média ha de película de óleo obtida é expressa pela seguinte Equação (17). Equação 17

[040] Ou seja, a partir das Equações (11) e (17), a espessura média ha da película de óleo e a razão de ruptura da película de óleo a podem ser calculados medindo a impedância e a fase no estado estacionário e no momento da formação da película de óleo.

[041] A descrição acima se refere ao circuito elétrico E1 da Figura 2A como uma configuração básica, mas também pode ser aplicada ao circuito elétrico E4 da Figura 2B levando em consideração o número de elementos rotativos 5 do aparelho de rolamento 10. No circuito elétrico E4, dois pontos de contato onde um elemento rotativo 5 está em contato com o anel externo 1 e o anel interno 3 correspondem a um circuito em série incluindo dois circuitos elétricos E1 e o número total (n) dos elementos rotativos 5 no aparelho de rolamento 10 corresponde ao número de circuitos paralelos, cada um incluindo dois circuitos elétricos E1 conectados em série. Além disso, quando uma pluralidade de aparelhos de rolamento 10 está presentes (dois no exemplo da Figura 4 a serem descritos posteriormente), os circuitos elétricos E3 da Figura 2B são conectados em paralelo à tensão CA.

[042] Em um aparelho de rolamento, o desgaste (principalmente o desgaste que ocorre na região de αS na Figura 1) ocorre aos membros com o decorrer do tempo de operação, e estima-se que tal desgaste afete o desempenho e o estado de lubrificação. Em um caso em que ocorre desgaste no aparelho de rolamento, a espessura média ha da película de óleo obtida pela Equação (17) é geralmente maior do que uma espessura teórica hac da película de óleo (Hamrock BJ e Dowson D. Lubrificação elasto-hidrodinâmica isotérmica de pontos de contato: parte III- resultados totalmente inundados. ASME Trans J Lubricat Technol 1977; 99: 264-275). Isso ocorre porque a constante dielétrica є do lubrificante é aumentada devido à inclusão de pó de desgaste no óleo. A Figura 3 é um gráfico que mostra uma relação entre uma concentração de pó de desgaste Fe no lubrificante e a constante dielétrica є do lubrificante. A constante dielétrica a do lubrificante aumenta à medida que a concentração de pó de desgaste Fe aumenta. Ou seja, um grau de desgaste (concentração de pó de desgaste e quantidade de desgaste) pode ser monitorado calculando a constante dielétrica assumida a partir da espessura da película de óleo medida. Aqui, um processo de cálculo da constante dielétrica será descrito.

[043] Supõe-se que a espessura da película de óleo h1 na parte de formação da película de óleo dentro da área de contato EHD ou lubrificação elasto-hidrodinâmica (EHL) se expressa como segue usando uma espessura de película de óleo hlimit da película de óleo e a razão de ruptura a na qual o contato do metal começa a ocorrer. Isso tem o objetivo de corrigir uma espessura de película de óleo calculada mais espessa do que um valor teórico para a mesma espessura de película de óleo que o valor teórico. A espessura da película de óleo h1 na Equação (18) é basicamente o mesmo conceito que aqueles nas Equações (1) e (2), e ha = (1 - a) 2hlimit também pode ser obtido a partir das Equações (2) e (18). Equação 18

[044] Quando um ângulo de fase θ que satisfaz a equação acima é θ', a razão de ruptura a é expressa pela seguinte Equação (19) usando o valor absoluto | Z | da impedância complexa medida da Equação (11). Equação 19

[045] A partir das Equações acima (8), (12) e (14), a seguinte Equação (20) é obtida. Equação 20

[046] Aqui, o valor absoluto | Z | da impedância complexa Z é apagada pela Equação (20) / Equação (19), e a seguinte Equação (21) é obtida. Equação 21

[047] Substituindo a Equação (18) na Equação (21), a seguinte Equação (22) é obtida. Equação 22

[048] Ou seja, o ângulo de fase θ’ que satisfaz a Equação (18) pode ser calculado a partir da razão de ruptura a da película de óleo e a espessura da película de óleo hlimit no qual o contato de metal começa a ocorrer. Portanto, uma espessura média de película de óleo ha’ após a correção na área de contato EHL assumida a partir da hipótese da Equação (18) é expressa pela seguinte Equação (23) usando o valor absoluto | Z | da impedância complexa Z e do ângulo de fase θ'. Equação 23

[049] Além disso, a constante dielétrica assumida є’ após o desgaste pode ser expressa pela seguinte Equação (24) usando o ângulo de fase θ'. Equação 24

[050] Portanto, a constante dielétrica є‘ é expressa pela Equação (25) usando a razão de ruptura a, a espessura média da película de óleo ha e o ângulo de fase θ'. Equação 25 sin 𝜃′ 𝜀′ = … (25) 2𝜋𝜔|𝑍|((1 − 𝛼)2 𝑎2 /2ℎ𝑎 + 𝑟(ln(𝑟(1 − 𝛼)/ℎ𝑎 ) − 1))

[051] Um lado direito da constante dielétrica є’ da Equação (25) é todos os valores anteriormente e valores descritos anteriormente, de modo que a constante dielétrica є’ pode ser calculada.

[052] O ponto no método de cálculo descrito acima é assumir a espessura da película de óleo h1 na parte de formação de película de óleo por qualquer método, e este método de suposição não é particularmente limitado.

[053] Por exemplo, em vez da espessura da película de óleo hlimit em que o contato do metal ocorre na Fórmula (18), por exemplo, uma rugosidade da superfície (rugosidade quadrada média [nm]: Rq1, Rq2) prescritas em JISB0601 (2013) podem ser usadas. Portanto, h1 pode ser obtido usando a seguinte Equação (18)‘ em vez da Equação (18), de modo a calcular є' posteriormente. Como um parâmetro para dar o grau de interferência de interprojeção na área de contato EHL, um valor de relação de espessura de película X é geralmente usado (documento de referência: Tribology, Yamamoto Yuji, Kaneda Motohiro, Rikogakusha Publishing Co., Ltd., 2007). Aqui, o valor λ <3, ou seja, um fenômeno em que o contato do metal começa quando cerca de três vezes a rugosidade é conhecida, e tal fenômeno é usado. Equação 26

[054] Quando a espessura teórica da película de óleo hc é conhecida, h1 pode ser obtida usando a seguinte Equação (18)” em vez da Equação (18), de modo a calcular ainda mais є'.

Equação 27

[055] Exemplos da presente invenção serão descritos abaixo.

[056] A Figura 4 é um diagrama conceitual do aparelho de rolamento (aparelho de rolamento) 10 e um dispositivo de teste para testar o aparelho de rolamento 10. O aparelho de rolamento 10 inclui o anel externo fixo (membro externo) 1, o anel interno (membro interno) 3 que é um anel em um lado rotativo ajustado a um eixo giratório 16 e uma pluralidade de elementos rotativos 5 interpostos entre uma superfície de calha formada em uma superfície periférica interna do anel externo 1 e uma superfície de calha formada em uma superfície periférica externa do anel interno 3. Uma película de óleo (película lubrificante) incluindo o lubrificante, como óleo ou graxa fornecida para lubrificação, existe entre o anel externo 1 e os elementos rotativos 5 e entre o anel interno 3 e os elementos rotativos 5. O aparelho de rolamento 10 é aplicado a um corpo móvel, como um automóvel, um veículo de duas rodas ou um veículo ferroviário, uma máquina industrial, uma máquina-ferramenta ou semelhante, mas o dispositivo ao qual o aparelho de rolamento 10 é aplicado não é particularmente limitado.

[057] Uma extremidade de um eixo de propulsão que penetra no aparelho de rolamento 10 é conectada a um medidor LCR geral 20 (também servindo como a tensão CA) através de um conector rotativo 12, e a outra extremidade do eixo de propulsão é conectada a um motor de transmissão 14. O conector rotativo 12 pode ser configurado anexando uma escova de carbono a um anel rotativo em uma extremidade do eixo de propulsão ou anexando um anel deslizante ao eixo de propulsão, mas não é particularmente limitado.

[058] No dispositivo de teste da Figura 4, uma frequência ώ da tensão CA e uma tensão V da tensão CA são inseridas no medidor LCR

20. Em resposta à entrada, o medidor LCR 20 emite o valor absoluto |

Z | e o ângulo de fase θ da impedância do aparelho de rolamento 10 conectado ao medidor LCR 20.

[059] O lubrificante utilizado é uma poli-a-olefina e tem uma viscosidade cinemática a 40° C de 19 mm2 / se uma constante dielétrica de 2,1. As condições de medição são as seguintes. Temperatura: 25°C Velocidade de rotação do eixo giratório: 50 a 6000 RPM Carga radial: O N Carga Axial: 30 N Pressão máxima de contato: 0,9 GPa

[060] Em primeiro lugar, a resistência (resistência de estado de contato) R10 (a = 1) da parte de contato de metal no momento da parada, isto é, em um estado onde nenhuma película de óleo estava presente foi medida (consulte a Equação (10)). Depois disso, a impedância (valor absoluto) | Z | e o ângulo de fase θ foram medidos durante a aplicação de uma corrente alternada.

[061] Em seguida, usando as Equações (11) e (17), a espessura média da película de óleo ha e a razão de ruptura α da película de óleo foram medidas ao alterar a velocidade de rotação N do eixo giratório. A Figura 5 é um gráfico que mostra os resultados da medição.

[062] A partir da Figura 5, entende-se que em uma faixa de alta rotação onde a velocidade de rotação N é alta, a espessura da película de óleo ha é menor do que a espessura teórica da película de óleo hc obtida por uma equação de Hamrock-Dowson descrita no artigo relacionado à espessura teórica da película de óleo hc descrita acima. No gráfico da Figura 5, a espessura teórica da película de óleo hc à temperatura ambiente (25° C) na qual o experimento foi realizado é indicada por uma linha tracejada. No entanto, uma vez que a temperatura do anel externo era de 33° C a uma velocidade de rotação de 6000 RPM, a espessura teórica da película de óleo hc a 30° C, que pode ser estimada para representar um valor próximo à espessura teórica da película de óleo hc ao longo de toda a rotação velocidade, também é indicada por uma linha tracejada. Uma vez que a espessura real da película de óleo é menor do que a espessura teórica da película de óleo na região de alta rotação, espera-se que esta região seja uma região de lubrificação esgotada (o lubrificante é removido de uma superfície de transferência entre os elementos rotativos e o anel externo ou anel interno e, portanto, não é suficientemente lubrificado). Na verdade, na faixa de alta velocidade de rotação, à medida que a velocidade de rotação N aumenta, a razão de ruptura α da película de óleo diminui e a espessura média da película de óleo ha aumenta, o que não é contraditório.

[063] Por outro lado, em uma faixa de baixa velocidade de rotação (<100 RPM), onde a velocidade de rotação N é baixa, conforme a velocidade de rotação N aumenta, tanto a razão de ruptura α quanto a espessura da película de óleo ha diminuem, que são contraditórios. Além disso, obteve-se um resultado que a espessura da película de óleo ha era maior do que a espessura teórica da película de óleo hc.

[064] Em relação a este fenômeno que é aparentemente contraditório, os inventores examinaram e estudaram pesquisas anteriores, e focaram em um fenômeno como mostrado na Figura 3 que a constante dielétrica do lubrificante aumenta à medida que a concentração de pó de desgaste contido no lubrificante aumenta. Ou seja, considera-se que uma vez que ocorre desgaste na área de contato e a constante dielétrica do lubrificante aumenta, a espessura média da película de óleo ha obtida pela Equação (17) exibe um comportamento contrário à razão de ruptura a da película de óleo, e excede a espessura teórica da película de óleo hc (linha tracejada ou linha tracejada).

[065] Portanto, os inventores deram importância ao fenômeno acima e mediram a espessura média da película de óleo ha’ após a correção usando a Equação (23) derivada da Equação (18) em consideração ao limite de espessura da película de óleo e a razão de ruptura α da película de óleo na qual o contato com o metal começa a ocorrer. A Figura 6 é um gráfico no qual a espessura média da película de óleo ha’ após a correção medida usando a Equação (23) é sobreposta ao gráfico da Figura 5 hlimit (a espessura da película de óleo na qual o contato do metal começa a ocorrer) usado na medição da Fórmula (23) era ha do ponto de medição indicado por hlimit na Figura 5 ou 6. Nas Figuras 5 e 6, hlimit = 27 nm a uma velocidade de rotação N = 387 RPM.

[066] A partir da Figura 6, entende-se que a espessura média da película de óleo ha’ após a correção é aproximadamente a mesma que a espessura teórica da película de óleo hc na faixa de baixa velocidade de rotação da velocidade de rotação N. Quando a velocidade de rotação é de 100 RPM ou mais, a espessura média da película de óleo ha e a espessura média da película de óleo ha’ após a correção se sobrepõem, e apenas ha' no círculo branco é mostrada com ênfase na visibilidade e ha no círculo preto não é mostrada. Do exposto, estima-se que em uma velocidade de rotação predeterminada ou superior, a espessura da película de óleo aumenta e a razão de ruptura diminui e, portanto, o pó de desgaste não é gerado, e o evento mostrado na Figura 3 não ocorre.

[067] A Figura 7 é um gráfico que mostra a constante dielétrica є‘ do lubrificante calculada usando a Equação (25); a Figura 7 mostra a concentração de pó de desgaste Fe do lubrificante. A concentração de pó de desgaste Fe foi calculada a partir do є’ medido usando a relação entre a constante dielétrica e a concentração de pó de desgaste mostrada na Figura 3. Com base na concentração de pó de desgaste, a quantidade de desgaste do aparelho de rolamento 10, isto é, a quantidade de desgaste de pelo menos um entre o anel externo (membro externo) 1 e os elementos rotativos 5 ou entre o anel interno

(membro interno) 3 e os elementos rotativos 5 pode ser calculada. Em particular, na presente concretização, usando o circuito elétrico nas Figuras 2A e 2B, a medição é realizada usando a corrente realmente fluindo na vizinhança da área de contato onde os elementos rotativos 5 e o anel externo 1 ou o anel interno 3 estão em contato um com o outro, e a concentração de pó de desgaste e a quantidade de desgaste na vizinhança da área de contato são calculados. Entender o estado nas proximidades da área de contato é muito útil para entender o estado real de operação.

[068] Pela Figura 7, foi verificado que a constante dielétrica assumida na faixa de baixa velocidade de rotação da velocidade de rotação N aumentou e, portanto, a concentração de pó de desgaste incluído no lubrificante foi aumentada. Aqui, a concentração de pó de desgaste é em termos de graxa Li. Conforme descrito acima, de acordo com a presente concretização, pode-se observar a partir da medição da constante dielétrica que algum evento, ou seja, uma anormalidade (que aumenta a constante dielétrica) ocorre na área de contato, sem a necessidade de cálculo da concentração do pó de desgaste.

[069] A presente invenção não está limitada à concretização acima, e modificações, melhorias e semelhantes podem ser feitas conforme apropriado. Materiais, formas, tamanhos, valores numéricos, formas, números, posições de disposição e semelhantes de componentes na concretização acima são arbitrários e não limitados, desde que a presente invenção possa ser alcançada.

[070] Embora as concretizações sejam descritas acima com referência aos desenhos, é desnecessário dizer que a presente invenção não está limitada a tais exemplos. Será evidente para aqueles peritos na técnica que várias mudanças e modificações podem ser concebidas dentro do escopo das reivindicações. Também é entendido que as várias mudanças e modificações pertencem ao escopo técnico da presente invenção. Os elementos constituintes nas concretizações descritas acima podem ser combinados livremente dentro de uma faixa que não se afaste do espírito da presente invenção.

[071] O presente pedido é baseado no pedido de patente japonesa nº 2019-003990 apresentado em 15 de janeiro de 2019, cujo conteúdo é aqui incorporado por referência.

LISTA DE SINAIS DE REFERÊNCIA 1 anel externo (membro externo) 3 anel interno (membro interno) 5 elemento rotativo 10 aparelho de rolamento (aparelho de rolamento) 12 conector giratório 14 motor 15 elemento de transmissão 16 eixo giratório 20 medidor LCR 30 recipiente de isolamento térmico

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Método para diagnosticar um dispositivo de rolamento, incluindo um membro externo, um membro interno e um elemento rotativo, caracterizado pelo fato de que compreende: aplicar uma voltagem CA a um circuito elétrico incluindo o membro externo, o elemento rotativo e o membro interno; medir uma impedância e um ângulo de fase do circuito elétrico quando a tensão CA é aplicada; e medir uma constante dielétrica de um lubrificante pelo menos um dentre o membro externo e o elemento rotativo e entre o membro interno e o elemento rotativo com base na impedância medida e no ângulo de fase medido.

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que ainda compreende: calcular uma concentração de pó de desgaste do lubrificante a partir da constante dielétrica medida.