[发明专利]轴承组件上的载荷传感装置、方法以及计算机程序产品

说明书

技术领域

本发明涉及一种载荷传感装置，其包括配置成测量轴承组件上的载荷的至少一个应变计。本发明还涉及一种方法用于监测和/或优化使用此类载荷传感装置的过程。本发明进一步涉及一种包括计算机程序的计算机程序产品，计算机程序包括布置成使计算机或者处理器执行此方法的步骤的计算机程序代码。

背景技术

有大量的应用，其中，在操作中感应置于轴承上的载荷以及载荷的类型能够提供关于轴承以及由轴承所支撑的物体的有用的以及显著的信息。

大多数的载荷传感装置包括固定至轴承的至少一个应变计。通常的应变计类型包括支撑金属箔图案的绝缘弹性背衬。当轴承变形时，所述金属箔变形，这导致其电阻改变。电阻的此变化通常使用惠斯通电桥来测量，此变化可以用于确定轴承上的载荷。

如果在轴承使用期间，此轴承经受温度变化或者温度梯度，热膨胀将导致轴承尺寸的变化，这将作为一个应变由测量计检测。因此，为了补偿或者抵消应变计的电阻的改变，许多应变计设置了温度补偿装置，应变计的电阻的改变是由于温度波动或者温度梯度引起的轴承的膨胀/收缩导致的。

例如，PCT公开的WO 01/23862号专利文献描述了一种用于监测圆锥滚子轴承操作状况的系统，此系统包括置于所述圆锥滚子轴承的固定座圈中的凹槽内的多个应变传感器。温度传感器被置于凹槽内以抵制以及抵消由温度变化产生的应变传感器的电阻的变化。

美国专利文献4118933公开了一种包括多对应变计的轴承载荷指示器，其中每对中的一个应变计(一“虚拟应变计”)被安装为不响应应变，而是作为温度补偿器。在每对应变计中的温度补偿应变计不是完全固定至轴承的支撑架而是连接至其上以便只受此位置的温度支配，而在每对中的另一个应变计通过固定至所述轴承的支撑架并且受支撑架上的载荷以及其温度两者的支配。

发明内容

本发明的目的是提供一种改善的载荷传感装置，其包括：至少在应变计位置的至少一个应变计，所述至少一个应变计被配置成测量轴承组件上的载荷；以及温度补偿装置，其布置成补偿由至少一个应变计进行测量的温度的影响。

通过包括温度补偿装置的载荷传感装置来实现此目的，温度补偿装置配置成接收数据并且确定(即，计算、估计或者预测，而不是直接测量)表示由所述至少一个应变计进行测量的所述数据的影响的变量。

因此，在至少一个应变计的位置上，此类载荷传感装置不需要任何诸如温度传感器或者虚拟传感器等用于测量诸如温度等数据的设备与至少一个应变计一起放置在至少一个应变计的位置。使用由温度补偿装置接收的其他数据替代决定在应变计位置的温度的影响。

在应变计位置的温度不一定被确定。仅需要确定由应变计进行测量的在轴承组件的某些部件上的温度的影响。例如，如果轴承壳体的顶端受到高温，轴承壳体的顶端可膨胀。这可引起轴承壳体内部的应变，为了获得准确的应变计测量值，其必须被补偿。

例如，根据本发明的一实施例，温度补偿装置包括至少一个温度传感器，其被布置成在远离至少一个应变计的至少一个位置测量至少一个温度并且使用所测量的远端的温度数据确定表示由至少一个应变计进行测量的至少一个所测量的温度的影响的变量。

另外地或者可替代地，所述温度补偿装置被布置成使用工艺参数数据确定变量。即，至少一个应变计可被配置成测量下述至少一个设备的轴承组件上的载荷：连续铸造设备、用于采矿的设备或者一应用，其中，轴承组件在使用时至少暂时暴露在超过50-60℃、超过100℃、超过200℃、超过300℃、超过500℃或者超过700℃的温度。

在这种情况下，根本不需要进行温度的测量。例如，测量或者确定的工艺参数由至少一个应变计进行测量，或者相同或者相似的设备和/或在相同或者相似的过程中和/或在相似的情况下，可以使用预先测量或者确定的工艺参数确定变量。使用过程仿真模型或者有限元方法(FEM)可以直接的测量和/或确定工艺参数。

所述工艺参数数据可以是直接或者间接确定的任何数据，其允许表示由所述至少一个应变计进行测量的所述数据的影响的变量。在连续铸造设备中，此类工艺参数数据可包括下述中的至少一个：铸坯(strand)温度数据、铸坯位置数据、铸坯尺寸数据、压力数据、振动数据、铸造速度数据、熔化金属温度数据、室内温度数据。

根据本发明的载荷传感装置可使用于监测和/或优化系统和/或过程，其中至少使用一个轴承组件。例如，使用根据本发明的载荷传感装置可以更精确的确定在一定系统和/或一定过程和/或在一定情况下所使用的轴承组件的使用寿命。