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Comparing Data Sources for Condition Monitoring Suitability

Vergleich verschiedener Datenquellen hinsichtlich Eignung zur Zustandsüberwachung

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Abstract

In our global competitive markets, industrial companies are forced to strive for the best achievable economic efficiency. This is valid for the whole product life cycle. For machine manufacturers, this often means exploring new and better ways of product maintenance, e.g. moving from scheduled or reactive maintenance towards condition-based maintenance in order to reduce the total cost of ownership.

In machines with gearboxes, vibration picked up at the machine housing often serves as input signal for performing condition monitoring. However, other measurable variables such as the loaded transmission error exist, too. Even for one physical dimension such as acceleration, many different types of sensors with different properties are available.

This work provides an insight on the suitability of different kinds of measurements and sensors for gear damage detection. It takes into account the specific properties of various kinds of gear damage as well as the operating point of the gearbox to be monitored. Based on the physical properties of real sensors, adequate sensor equipment for condition monitoring is selected.

Zusammenfassung

Im globalen Wettbewerb sehen sich Industrieunternehmen gezwungen, ihre Wirtschaftlichkeit zu maximieren. Dies erstreckt sich auf den gesamten Produktlebenszyklus. Für Maschinenhersteller bedeutet dies u. A., neue und verbesserte Wege zur Wartung und Reparatur ihrer Produkte zu erforschen. Dies kann etwa einen Wechsel von planmäßiger Wartung hin zu zustandsbasierter Wartung bedeuten, um Gesamtbetriebskosten von Maschinen zu verringern. Bei Getrieben dienen am Gehäuse erfasste Vibrationssignale oftmals als Eingangsgröße zur Zustandsüberwachung. Es existiert jedoch eine große Anzahl weiterer messbarer Größen an Getrieben. Ein Beispiel ist die Drehwegabweichung unter Last. Und für viele dieser Messgrößen existieren mehrere Sensortypen, die sich z. B. im verwendeten physikalischen Messprinzip oder in ihren weiteren Spezifikationen unterscheiden. Diese Veröffentlichung zeigt einen Einblick in die Eignung verschiedener Messarten auf die Eignung zur Schadenserkennung an Zahnrädern. Hierbei werden Charakteristika verschiedener Schadensarten sowie der Betriebspunkt des zu überwachenden Getriebes berücksichtigt. Am Beispiel realer Messungen wird die Eignung unterschiedlicher messtechnischer Einrichtungen verglichen.

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References

  1. Amarnath M, Sujatha C (2015) Surface contact fatigue failure assessment in spur gears using lubricant film thickness and vibration signal analysis. Tribol Trans 58(2):327–336

    Article  Google Scholar 

  2. Bihr J, Heider M, Otto M, Stahl K, Kume T, Kato M (2014) Gear noise prediction in automotive transmissions. Int Gear Conf 1:457–465

    Google Scholar 

  3. Fromberger ML, Kohn B, Utakapan T, Otto M, Stahl K (2016) Condition monitoring by position encoders. Inter-noise Noise-con Congr Conf Proc 253(1):7451–7459

    Google Scholar 

  4. Hu C, Smith WA, Randall RB, Peng Z (2016) Development of a gear vibration indicator and its application in gear wear monitoring. Mech Syst Signal Process 76:319–336

    Article  Google Scholar 

  5. ISO 10825: Gears—Wear and damage to gear teeth—Terminology, ISO, 1995

  6. Kohn B, Utakapan T, Fromberger M, Otto M, Stahl K: Flank modifications for optimal excitation behaviour. In: Forsch im Ingenieurwesen 81(2–3), pp. 65–71, 2017

    Article  Google Scholar 

  7. Kolerus J, Wassermann J (2017) Zustandsüberwachung von Maschinen. expert-Verl, Renningen

    Google Scholar 

  8. Lu S, Qin Y, Hang J, Zhang B, Wang Q (2018) Adaptively Estimating Rotation Speed From DC Motor Current Ripple for Order Tracking and Fault Diagnosis. IEEE Trans Instrum Meas 9(9):1–13

    Article  Google Scholar 

  9. Otto M, Fromberger M, Stahl K (2016) Die Verzahnungssteifigkeit in Berechnung und Experiment. In: SMK 2016-Schweizer Maschinenelemente Kolloquium. TUDpress, Dresden, S 33–44

  10. Randall RB (2011) Vibration-based Condition Monitoring. Wiley, Chichester (UK)

    Book  Google Scholar 

  11. Remond D (1998) Practical performances of high-speed measurement of gear transmission error or torsional vibrations with optical encoders. Meas Sci Technol 9(3):347–353

    Article  Google Scholar 

  12. Schmidt S, Heyns PS, De Villiers JP (2018) A tacholess order tracking methodology based on a probabilistic approach to incorporate angular acceleration information into the maxima tracking process. Mech Sys and Sig. Proc 100:630–646

    Google Scholar 

  13. Utakapan T, Fromberger ML, Heider M, Otto M, Höhn BR, Stahl K (2016) Measurement of gear noise behaviour for different microgeometries. Inter-noise Conf Proc 253(2):6595–6605

    Google Scholar 

  14. Utakapan T, Kohn B, Fromberger M, Otto M, Stahl K (2018) Auswertung des Anregungsverhaltens eines mehrstufigen Getriebes. Forsch Ingenieurwes 82(4):411–423

    Article  Google Scholar 

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Fromberger, M., Sendlbeck, S., Rothemund, M. et al. Comparing Data Sources for Condition Monitoring Suitability. Forsch Ingenieurwes 83, 521–527 (2019). https://doi.org/10.1007/s10010-019-00331-y

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