軸受の異常監視方法および装置
（書誌＋要約＋請求の範囲）
(19)【発行国】日本国特許庁（ＪＰ）
(12)【公報種別】公開特許公報（Ａ）
(11)【公開番号】特開平５−２０２９３０
(43)【公開日】平成５年（１９９３）８月１０日
(54)【発明の名称】軸受の異常監視方法および装置
(51)【国際特許分類第５版】
F16C 17/24 8613-3J
F01D 25/18 E 7114-3G
【審査請求】未請求
【請求項の数】２
【全頁数】６
(21)【出願番号】特願平３−５１１２７
(22)【出願日】平成３年（１９９１）３月１５日
(71)【出願人】
【識別番号】００００００２８４
【氏名又は名称】大阪瓦斯株式会社
【住所又は居所】大阪府大阪市中央区平野町四丁目１番２号
(72)【発明者】
【氏名】浜崎 繁夫
【住所又は居所】大阪市中央区平野町四丁目１番２号 大阪瓦斯株式会社内
(72)【発明者】
【氏名】延原 臣夫
【住所又は居所】大阪市中央区平野町四丁目１番２号 大阪瓦斯株式会社内
(72)【発明者】
【氏名】佐藤 富徳
【住所又は居所】大阪市中央区平野町四丁目１番２号 大阪瓦斯株式会社内
(74)【代理人】
【弁理士】
【氏名又は名称】西教 圭一郎 （外１名）
(57)【要約】
【構成】 軸受３に潤滑油を循環して供給し、この軸受３の前記潤滑油の入口温度Ｔ１、出口温度Ｔ２、循環流量ｑ、大気温度Ｔ０、回転軸６の回転数Ｎを計測して軸受３に発生する熱量Ｑを演算して求め、この熱量Ｑに対する変化熱量△Ｑに基づいて軸受が異常であると判断する。
【効果】 潤滑油を常時監視でき、これによって異常発生時の早期検出を可能とする。
【特許請求の範囲】
【請求項１】 軸受に潤滑油を循環して供給し、この軸受の前記潤滑油の入口温度Ｔ１、潤滑油の出口温度Ｔ２、潤滑油の循環流量ｑ、大気温度Ｔ０、軸受によって支持される回転軸６の回転数Ｎ、潤滑油の熱伝達係数ＣＡ、および潤滑油の比熱Ｃに基づいて、軸受に発生する熱量Ｑと、この熱量Ｑに対する変化熱量△Ｑとを演算して求め、この演算によって求められた熱量Ｑと変化熱量ΔＱとに基づいて軸受の異常を判断することを特徴とする軸受の異常監視方法。
【請求項２】 軸受に潤滑油を循環して供給し、この軸受の潤滑油の入口温度Ｔ１を検出する第１温度検出器Ｓ１と、前記軸受の潤滑油の出口温度Ｔ２を検出する第２温度検出器Ｓ２と、大気温度Ｔ０を計測する手段Ｓ３と、前記軸受によって支持される回転軸６の回転数Ｎを検出する回転数検出手段１４と、前記循環して供給される潤滑油の流量ｑを計測する流量計測手段１０と、前記入口温度Ｔ１、出口温度Ｔ２、回転数Ｎ、および流量ｑを記憶するための第１メモリＭ１と、第１メモリＭ１に記憶された記憶内容に基づいて、潤滑油の熱伝達係数をＣＡとし、および潤滑油の比熱をＣとしたときの前記軸受に発生する熱量Ｑを演算して求める演算手段１５と、この演算手段１５によって求められた熱量Ｑを記憶するための第２メモリＭ２と、前記演算手段１５からの出力に応答して、前記熱量Ｑと、その熱量Ｑに対する変化熱量ΔＱとに基づいて、軸受の異常状態を表示する手段１６とを含むことを特徴とする軸受の異常監視装置。
詳細な説明
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、たとえば滑り軸受などの異常状態を検出するためなどに好適に実施することができる軸受の異常監視方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来から、ころがり軸受に関しては、音あるいは振動などを常時検出し、それらが予め定めるしきい値を超えた場合には異常信号を出力する異常監視方法が周知である。この方法では、図５のラインＬ１において、参照符Ｗ１で示される比較的故障率が高い範囲にならないと、その軸受の異常が検出されないため、軸受の異常を早期に検出することができないという問題を有する。
【０００３】このような問題を解決するために他の先行技術では、軸受に供給される潤滑油を採取して、その潤滑油中の金属摩耗粉などを顕微鏡によって観察するフェログラフィ法が用いられている。この方法では、図５の参照符Ｗ２で示される比較的故障率の低い範囲における軸受の異常を検出することができる。しかしながらこのような先行技術では、その都度、潤滑油をサンプリングする必要があり、前記潤滑油を常時監視することができないという問題を有する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】したがって本発明の目的は、潤滑油を常時監視して、軸受の異常を早期に検出することができるようにした軸受の異常監視方法および装置を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、軸受に潤滑油を循環して供給し、この軸受の前記潤滑油の入口温度Ｔ１、潤滑油の出口温度Ｔ２、潤滑油の循環流量ｑ、大気温度Ｔ０、軸受によって支持される回転軸６の回転数Ｎ、潤滑油の熱伝達係数ＣＡ、および潤滑油の比熱Ｃに基づいて、軸受に発生する熱量Ｑと、この熱量Ｑに対する変化熱量△Ｑとを演算して求め、この演算によって求められた熱量Ｑと変化熱量ΔＱとに基づいて軸受の異常を判断することを特徴とする軸受の異常監視方法である。
【０００６】また本発明は、軸受に潤滑油を循環して供給し、この軸受の潤滑油の入口温度Ｔ１を検出する第１温度検出器Ｓ１と、前記軸受の潤滑油の出口温度Ｔ２を検出する第２温度検出器Ｓ２と、大気温度Ｔ０を計測する手段Ｓ３と、前記軸受によって支持される回転軸６の回転数Ｎを検出する回転数検出手段１４と、前記循環して供給される潤滑油の流量ｑを計測する流量計測手段１０と、前記入口温度Ｔ１、出口温度Ｔ２、回転数Ｎ、および流量ｑを記憶するための第１メモリＭ１と、第１メモリＭ１に記憶された記憶内容に基づいて、潤滑油の熱伝達係数をＣＡとし、および潤滑油の比熱をＣとしたときの前記軸受に発生する熱量Ｑを演算して求める演算手段１５と、この演算手段１５によって求められた熱量Ｑを記憶するための第２メモリＭ２と、前記演算手段１５からの出力に応答して、前記熱量Ｑと、その熱量Ｑに対する変化熱量ΔＱとに基づいて、軸受の異常状態を表示する手段１６とを含むことを特徴とする軸受の異常監視装置である。
【０００７】
【作用】本発明に従えば、軸受に潤滑油を循環して供給し、この軸受の潤滑油の入口温度Ｔ１、出口温度Ｔ２、潤滑油の循環流量ｑ、大気温度Ｔ０および軸受によって支持される回転軸の回転数Ｎが計測され、そのときの潤滑油の熱伝達係数ＣＡ、潤滑油の比熱Ｃを既知量としてその軸受に発する熱量Ｑを演算して求め、この熱量Ｑと熱量Ｑに対して変化した熱量△Ｑとに基づいて、この変化熱量ΔＱが予め定める値以上になったとき、軸受に異常状態が発生したものと判断される。
【０００８】このようにして潤滑油の入口温度Ｔ１、出口温度Ｔ２、流量ｑ、回転数Ｎ、大気温度Ｔ０を常時計測して、前記変化熱量Ｑが予め定める値以上であるか否かを連続的に監視することができ、これによって軸受の異常を早期に発見することができる。
【０００９】請求項２記載の本発明に従えば、軸受の潤滑油の入口温度Ｔ１が第１温度検出器Ｓ１によって検出され、また出口温度Ｔ２が第２温度検出器Ｓ２によって検出される。また軸受によって支持される回転軸６の回転数Ｎは回転数検出手段１４によって検出され、潤滑油の循環流量ｑは流量計測手段１０によって計測される。第１メモリＭ１には、前記入口温度Ｔ１、出口温度Ｔ２、回転数Ｎ、大気湿度Ｔ０および流量ｑが記憶される。このような第１メモリＭ１に記憶された記憶内容に基づいて、演算手段１５によって潤滑油の熱伝達係数がＣＡおよび比熱がＣであるときの軸受に発生する熱量Ｑが演算して求められ、その変化熱量ΔＱに基づいて軸受に異常が発生したものと判断され、前記演算手段からの出力に応答して、表示手段によって前記異常であることが表示される。
【００１０】
【実施例】図１は、本発明の一実施例の系統図である。ポンプ１によって循環管路２内を循環される潤滑油は、滑り軸受３に供給される。この軸受３は、メタルカバー２０によって覆われる外輪４内に同軸に配置される軸受メタルとよばれる内輪５を有し、内輪５内には回転軸６が回転自在に支持される。滑り軸受３の循環方向Ａ上流側の入口７近傍には第１温度検出器Ｓ１が設けられ、この温度検出器Ｓ１によって循環管路２内を循環する潤滑油の入口温度Ｔ１が検出される。また滑り軸受３の前記循環方向Ａ下流側の出口８付近には、第２温度検出器Ｓ２が設けられ、この温度検出器Ｓ２によって循環管路２内を流れる潤滑油の出口温度Ｔ２が検出される。循環管路２の前記ポンプ１よりも循環方向Ａ下流側には熱交換器９が設けられ、管路１０に供給された冷却水と熱交換を行って、前記滑り軸受３によって昇温された潤滑油が冷却される。この熱交換器９よりも循環方向Ａ下流側であり、かつ前記第１温度検出器Ｓよりも循環方向Ａ上流側には、循環管路２内を循環する潤滑油の流量を計測するための流量計１０が設けられ、この流量計１０によって流量ｑが計測される。
【００１１】図２を参照して、前記回転軸６に関連して設けられる回転数検出手段１４、大気温度検出器Ｓ３、第１温度検出器Ｓ１、第２温度検出器Ｓ２、および流量計１０からの各出力は、第１メモリＭ１の各記憶領域に個別的に記憶され、演算手段１５において異常判断の評価関数として、求められる。
【００１２】すなわち、滑り軸受３の熱平衡状態は下記のようになる。
【００１３】ここで、潤滑油の出入口温度をそれぞれＴ１，Ｔ２、潤滑油の比熱Ｃ、流量ｑ、回転軸６の回転数をＮ、冷却系の冷却温度をＱｃ、大気温度をＴ０、大気へ逃げる熱量をＱ０、回転軸６が回転することによって発生する熱量をＱとするとき、正常時における熱量の平衡状態は、【００１４】
【数１】Ｑ＝Ｑ０＋Ｑｃの関係式が成立し、発熱量Ｑは、回転数Ｎの関数となるため、滑り軸受の型式が決まると次式が既知の関数として定まる。
【００１５】
【数２】Ｑ＝Ｑ（Ｎ）
また、大気へ逃げる熱量Ｑ０は、冷却配管系からの熱損失と考えられ，同様に冷却配管系が決まると、次式が既知の関数として定まる。
【００１６】
【数３】
Ｑ０≒ＣＡ・｛（Ｔ１＋Ｔ２）／２ − Ｔ０ ｝
ここにＣＡは、熱伝達係数で定数である。
【００１７】冷却熱量ＱＣは、次式で与えられる。
【００１８】
【数４】ＱＣ＝Ｃ・ｑ・（Ｔ２−Ｔ１）
数２、数３、数４を数１に代入すれば、正常時には、以下の式が成立する。
【００１９】
【数５】
Ｑ＝ＣＡ・｛（Ｔ１＋Ｔ２）／２ − Ｔ０｝＋ Ｃ・ｑ・（Ｔ２−Ｔ１）
しかし、異常時には、熱量がＱが変化量△Ｑだけ変化して正常時の状態からずれる。この変化量を正規化した値Ｋは、【００２０】
【数６】Ｋ＝ △Ｑ／Ｑで異常変化率として監視すればよい。
【００２１】△Ｑは、数５より、【００２２】
【数７】
△Ｑ＝ＣＡ・{(Ｔ１＋Ｔ２)／２−Ｔ０}＋Ｃ・ｑ・(Ｔ２−Ｔ１)−Ｑ(Ｎ)したがって、【００２３】
【数８】
Ｋ＝ ΔＱ／Ｑ ＝{ＣＡ・{(Ｔ１＋Ｔ２)／２−Ｔ０}＋Ｃ・ｑ・(Ｔ２−Ｔ１)｝／Ｑ−１このように数８の演算を行って変化率Ｋを求め、この変化率Ｋが予め定める値Ｋ１以上になったとき、軸受３に異常が発生したものと判断される。このような予め定める値Ｋ１は、第２メモリＭ２に記憶されており、各値Ｋ，Ｋ１は、表示手段１６によって図３に示されるように、Ｋ値をラインＬ２で示し、Ｋ１値をラインＬ３で示すグラフによって記録紙１９上に折れ線で表示するようにしてもよい。また、この表示手段１６は、たとえば陰極線管あるいは液晶表示素子などによって実現するようにしてもよい。この場合には、図４に示されるように、表示手段１６の表示画面２０に各数値Ｔ０，Ｔ１，Ｔ２，Ｎ，ｑ，Ｋ，Ｋ１をそのまま表示するようにしてもよい。
【００２４】前述した実施例では、滑り軸受について説明したけれども、ころがり軸受に関してもまた、本発明を好適に実施することができる。また各熱量Ｑ，ΔＱに基づいて、それらの変化率Ｋだけでなく、温度差（Ｔ２−Ｔ１）によって軸受の異常を判断するようにしてもよい。
【００２５】
【発明の効果】本発明によれば、軸受に循環して供給される潤滑油の入口温度Ｔ１、出口温度Ｔ２、循環流量ｑ、大気温度Ｔ０、回転軸の回転数Ｎを計測して演算し、その軸受の熱量の変化量に基づいて異常の発生を判断するようにしたので、その軸受を常時監視することができ、早期に異常の発生を検出することが可能となる。
