РЕМЕННАЯ ПЕРЕДАЧА И СПОСОБ КОНТРОЛЯ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ УКАЗАННОЙ ПЕРЕДАЧИ Российский патент 2018 года по МПК F16H7/02 G01M13/02 

Изобретение относится к ременной передаче и к способу контроля технического состояния такой ременной передачи, причем, в частности, речь идет о т.н. зубчатом или ремне синхронизатора и способе контроля его технического состояния.

Ременные передачи указанного типа состоят соответственно, по меньшей мере, из приводного или направляющего шкива и ремня, наложенного по окружности шкива и касающегося при этом участка окружности шкива («дуга охвата»).

Если речь идет о плоском ремне, то плоскость окружности шкива, контактирующая с ремнем, имеет, как правило, плоскую, неструктурированную поверхность. Однако, если речь идет о клиновидном ремне, то на поверхности по периметру окружности шкива, выполнен, как правило, желоб, в который заходит клиновидный ремень. Если же речь идет о зубчатом ремне или ремне синхронизатора, то на поверхности по периметру окружности шкива, выполнена, гребенка, форма и распределение зубцов которой соответствует форме и распределению зубцов зубчатого ремня или ремня синхронизатора. При прохождении зубчатого ремня или ремня синхронизатора по поверхности шкива зубцы зубчатого ремня заходят в промежутки между зубцами шкива, что обеспечивает геометрическое замыкание ремня и шкива в направлении вращения шкива.

Конструктивное исполнение ремней осуществляют, как правило, на основе указанных в каталогах рабочих характеристик, публикуемых производителями ремней паушально, т.е. без указания области применения. Указанные различными производителями характеристики предлагаемых ими ремней невозможно сравнивать, так как не понятно, на основе чего они получены. В частности, не известно, на основе какого срока службы определены характеристики. В настоящее время не существует подробных инструкций или стандартов для определения сравнимых между собой рабочих характеристик. Вместо этого производители приводных ремней применяют собственные методики расчетов конструктивного исполнения. По этой причине указанные различными производителями характеристики и критерии отбора невозможно сравнивать или их сравнение возможно только при очень высокой трудоемкости и значительной неточности. Таким образом, изделия с кажущимися аналогичными характеристиками не обладают взаимозаменяемостью, так как их характеристики выявлены разными путями.

Примерная установка для расчета требований, которым должны соответствовать приводные ремни, дана в инструкции VDI (СНИ=Союз немецких инженеров) 2758. В пункте 3 отмечено: «Ременная передача, с одной стороны, должна надежно работать определенное время при заданных требованиях или рабочих условиях (количестве оборотов, моментах, монтажном пространстве, нагрузках, сдвигах валов, температурах и других внешних воздействиях) и, с другой стороны, оказывать минимальное воздействие на окружающую среду (шум, вибрация и т.п.)». При этом остается открытым вопрос о том, каким образом могут быть выполнены эти требования при оптимальном использовании потенциала спецификации соответствующих приводных ремней.

Чтобы обеспечить соответствие ремней предъявляемым к ним требованиям, не смотря на множество неточностей и параметров, не учитываемых при обычном методе конструктивного исполнения ремней, на практике к полученным на основе расчетных нагрузок рабочим характеристикам прибавляют запас надежности, перекрывающий любую непредсказуемость расчета конструктивного исполнения.

Недостатком при этом является то, что выбранный соответствующем образом ремень, хотя и будет соответствовать предъявляемым механическим требованиям, но с учетом частично значительно завышенных требований. Это опасно тем, что для определенных целей применения пропускают или не находят оптимальные решения. За счет этого стандартный запас надежности предъявляет такие высокие требования к механическим свойствам применяемого ремня, что им может соответствовать только один ремень, свойства материала которого, например его гибкость, выходят за установленные для него рамки, чтобы соответствовать при предусмотренном предназначении и этим требованиям.

Практически почти невозможно обычным методом рассчитать конструктивное исполнение ременной передачи относительно заданного срока службы. При обычной методике расчета конструктивного исполнения не принимают в расчет результаты и параметры специальных тестов.

Из DE 10 2009 003 732 A1 известен гибкий ремень, в частности приводной ремень, выполненный для регистрации рабочих параметров, по меньшей мере, с датчиком и автономным встроенным источником питания датчика. Электропитание обеспечивает, по меньшей мере, один гибкий пьезоэлемент, порционно вырабатывающий электроэнергию при временном изменении радиуса изгиба ремня, т.е. в тот момент, когда участок ремня с пьезоэлементом проходит по одному из ременных шкивов ременной передачи. Пьезоэлемент соединен с датчиком посредством размещенных также в ремне электрических соединительных элементов, соединенных в свою очередь с размещенным в ремне устройством хранения информации для записи зафиксированных датчиком результатов измерений. В ремне также устанавливают электроаккумулятор и выпрямитель для зарядки аккумулятора через выпрямитель произведенными пьезоэлементом порциям энергии. Таким образом, аккумулятор непрерывно питает датчик и устройство накопления информации электроэнергией.

Исходя из описанного выше уровня техники, задачей изобретения является создание ременной передачи и способа контроля ее технического состояния, обеспечивающих простым образом возможность получения результатов измерений для определения нагрузок, которым подвергался ремень за время рабочего использования, чтобы обеспечить возможность спрогнозировать оставшийся срок службы ремня.

Относительно способа задачу изобретения решают путем включения в мониторинг ременной передачи, по меньшей мере, рабочих этапов согласно пункту 1 формулы изобретения.

Относительно ременной передачи указанную задачу изобретения решают путем выполнения такой ременной передачи согласно пункту 6 формулы изобретения.

Предпочтительные варианты осуществления изобретения указаны в зависимых пунктах формулы и далее подробно раскрыты в рамках общего изобретательского замысла.

Способ контроля технического состояния ременной передачи с установленным с возможностью вращения шкивом и ремнем, проведенным по шкиву, причем ремень и шкив снабжены соответствующей маркировкой и установлены относительно друг друга таким образом, чтобы при прохождении ремня по окружности шкива маркировки (К1, К2) шкива и ремня в точке срабатывания находились точно друг против друга, включает, таким образом, следующие рабочие этапы:

а) фиксирование точки срабатывания посредством устройства слежения, причем устройство слежения выдает сигнал при нахождении маркировок в точке срабатывания;

b) фиксирование количества сигналов за определенный прошедший временной период; и

с) определение нагрузок на ремень и шкив за прошедший временной период на основе количества выданных сигналов, соответствующего количеству оборотов ремня, с учетом релевантных факторов воздействия.

Ременная передача согласно настоящему изобретению, включающая проведенный по шкиву ремень и устройство слежения, характеризуется тем, что на ремень и шкив нанесены маркировки, и что устройство слежения выдает сигнал, если маркировки шкива и ремня находятся точно друг против друга.

Тем самым в изобретении предложено оснастить шкив и ремень и соединить с устройством слежения таким образом, чтобы обеспечить возможность мониторинга хода шкива и ремня и сохранения на основе результатов мониторинга точных данных о количестве оборотов, совершенных ремнем и шкивом за время их срока службы.

Для этого в ременной передаче согласно настоящему изобретению ремень и шкив снабжают соответствующей маркировкой, причем ремень и шкив установлены относительно друг друга таким образом, чтобы в определенном рабочем положении ременной передачи маркировки ремня и шкива находились точно друг против друга (в «точке срабатывания»). Одновременно в приводе по данному изобретению установлено устройство слежения, выдающее сигнал при нахождении маркировок в точке срабатывания.

Этот сигнал устройства слежения в случае, если количество зубцов ремня равно целому кратному зубцов шкива, показывает, что ремень совершил полный оборот. В случае, если количество зубцов ремня не равно целому кратному зубцов шкива, сигнал показывает, что ремень совершил некоторое количество полных оборотов, определяемое соотношением количества зубцов ремня и количества зубцов шкива.

Соединенный с устройством слежения счетчик обеспечивает запоминание общего количества совершенных ремнем полных оборотов. При этом счетчик входит в состав устройства обработки данных, фиксирующего количество выданных устройством контроля сигналов и определяющего на основе этой информации и с учетом дополнительных факторов влияния нагрузки, воздействовавшие на ремень или шкив за прошедший период их использования.

В качестве маркировки для решения задач по данному изобретению используют в принципе все маркировки, которые можно закрепить на ремне и шкиве и по которым можно определить момент достижения маркировкой точки срабатывания. Используют, например, оптические, магнитные, электрические или любые другие обозначения с возможностью их физической фиксации.

По меньшей мере, фиксирование частоты встречи маркировок ремня и шкива в точке срабатывания, т.е. количества завершенных оборотов ремня, обеспечивает возможность с учетом соответствующих релевантных факторов воздействия, например свойств материала ремня и шкива, геометрии ремня и шкива, условий трения, температур, атмосферы окружающей среды и т.д. точно определить нагрузки, воздействовавшие на ремень за прошедший период его использования. Например, фиксирование потребляемой мощности приводного двигателя, например, фиксирование потребляемого тока электродвигателя, обеспечивает с учетом соответствующих потерь мощности возможность определить передаваемую на ремень мощность. На основе соответствующих полученных данных посредством необходимого устройства обработки данных определяют оставшийся срок службы ремня или шкива. Эта информация обеспечивает, в свою очередь, возможность осуществить специальное техническое обслуживание и, при необходимости, замену выработавшего свой срок службы элемента ременной передачи по данному изобретению.

Способ согласно настоящему изобретению обеспечивает возможность осуществления анализа заданных параметров на основе зафиксированного количества сигналов или на основе выявленных нагрузок на ремень или шкив. Для этого зафиксированное на этапе b) количество сигналов или выявленные на этапе с) нагрузки сравнивают с заданным параметром. Если количество зафиксированных сигналов или выявленные нагрузки не соответствуют заданному параметру, дается команда на необходимость технического обслуживания или аварийной остановки.

Таким образом, мониторинг согласно настоящему изобретению обеспечивает информацию о неравномерности работы с отклонениями от заданного функционала ременной передачи. Например, в передачах с зубчатым ремнем или ремнем синхронизатора фиксируют проскальзывание, что требует немедленного технического обслуживания. В плоскоременной передаче или клиноременной передаче также можно фиксировать проскальзывание и своевременно предпринимать контрмеры. Мониторинг обеспечивает также незамедлительное сообщение о разрыве ремня, которое инициирует при обнаружении такового, например, сигнал «аварийный останов».

Другим важным аспектом изобретения является возможность получения данных о долговременности срока службы ременной передачи в различных условиях путем осуществления мониторинга по данному изобретению. Эти данные используют в качестве основы специализированного выбора ремня с оптимальными характеристиками для конкретной цели. Способ использования таких данных при выборе компонентов машинного оборудования является объектом патентной заявки 10 2015 107 176.2, содержание которой включено в настоящее описание в качестве ссылки.

В частности, в сочетании с образом действий по данному изобретению, а также отдельно от него предпочтительно наличие в маркировке ремня или шкива информации о характеристиках ремня или шкива для считывания их устройством слежения и учета при определении нагрузок. Полученные таким образом конкретные данные обеспечивают не только однозначное соотнесение соответствующей информации с конкретной деталью, но и оптимизацию достоверности информации, полученной путем отслеживания маркировки.

В случае маркировки ремня или шкива речь идет не только о средстве идентификации характеристик с возможностью фиксирования их устройством слежения, но и о носителе информации. Средство идентификации содержит различную информацию (например, изготовитель/дата производства/получатель/дата ввода в эксплуатацию/характеристики материала и т.п./штатный срок службы/интервалы замены/ гарантийные обязательства и т.д.). Эту информацию устройство обработки данных использует для определения нагрузок на ремень или шкив за прошедший период и для прогнозирования оставшегося срока службы этих элементов.

Наличие у ремня или шкива релевантной индивидуальной информации обеспечивает возможность осуществления способа по данному изобретению с применением одних и тех же устройств слежения и обработки данных для любых комбинаций ремня и шкива без необходимости внесения в устройства слежения и обработки данных специальных данных о конкретной комбинации ремня и шкива. Однако независимо от изобретения обеспечена также возможность мониторинга наступающих в процессе эксплуатации изменений характеристик на основе индивидуализации ремня или шкива. В качестве маркировки, в частности, ремня особенно предпочтительны средства идентификации с активным переносом информации на приемное устройство, или активируемые приемным устройством для передачи записанных данных на приемное устройство. Маркировка шкива выполнена в виде датчика, показывающего в этом случае не только момент достижения точки срабатывания, но и служащего устройством контроля. В этом случае датчик в шкиве выдает сигнал завершения ремнем полного оборота в момент встречи чипа ремня с датчиком в точке срабатывания.

Очевидно, что в сочетании с другими маркировками предпочтительно выполнение маркировки шкива в виде датчика, активируемого устройством слежения в момент нахождения в точке срабатывания вместе с маркировкой ремня.

В этом случае в рамках изобретения необходимо использовать соответствующе промаркированные ремень и шкив, у которых маркировка шкива в виде датчика и маркировка ремня настроены взаимно на инициализацию маркировкой ремня сигнала для маркировки шкива в виде датчика в момент достижения ими точки срабатывания.

Другой часто используемый на практике особенно предпочтительный вариант осуществления, очень эффективный при мониторинге ременной передачи и отдельно от данного изобретения в качестве самостоятельного варианта, отличается тем, что маркировка ремня или шкива выполнена в виде активного элемента с одной или несколькими рабочими характеристиками ремня или шкива, передающего их на устройство слежения в момент достижения точки срабатывания. В этом случае маркировка ремня или шкива выполнена таким образом, чтобы активно отслеживать в процессе эксплуатации одну или несколько характеристик ремня или шкива и передавать результаты этого отслеживания в виде сигнала на устройство слежения в момент достижения точки срабатывания. Это обеспечивает, например, возможность фиксирования посредством датчика в или на ремне динамические или статичные силовые процессы в ремне, температурный режим ремня, его растяжение или другую деформацию при прохождении по шкиву.

Ремень для привода вала также оснащают соответственно активными элементами, например датчиками. Например, посредством тензометрических пленок определяют растяжение ремней и, тем самым, приложенную растягивающую нагрузку. Последняя служит, в свою очередь, мерой приложенного вращательного момента. Приводные ремни, например, преднатягивают в соответствии с передаваемыми усилиями. Неправильное (пред-)натяжение ремня приводит к сокращению срока службы ремня. Фиксирование приложенного вращательного момента и фактического преднатяжения ремня посредством датчиков в виде опциональной маркировки и сравнение результатов этой фиксации с заданной величиной преднатяжения обеспечивает возможность выдачи сигнала тревоги или отключения передачи при принижении порога преднатяжения, чтобы предотвратить повреждение ремня. В случаях, когда преднатяжение ремня зависит от характера растяжения корпуса, в котором работает конкретная ременная передача, также фиксируют преднатяжение ремня и, при необходимости, регулируют его, если вследствие высокой наружной температуры и, тем самым, из-за возникшего растяжения каркаса увеличение промежутка между осями вращения ременных шкивов приводит к увеличению преднатяжения или низкая наружная температура вызывает уменьшение преднатяжения из-за сокращения промежутка между осями вращения ременных шкивов.

Примером средства идентификации с большим объемом считываемой посредством соответствующего датчика информации является чип RFID (радиочастотной идентификации).

Конструктивные размеры современных средств идентификации с возможностью считывания данных или активных измерительных датчиков настолько минимизированы, что такие элементы устанавливают в ремнях без нарушения их функциональности. Местом установки такого элемента в зубчатом ремне или ремне синхронизатора является, например, область над центром одного из зубцов и под растягиваемыми элементами в эластичном материале обкладки (например, резина или полиуретан) ремня. В клиновидных ремнях соответствующий элемент устанавливают под растягиваемыми элементами. В плоских ремнях возможна их установка между слоями ремня. Кроме этого в каждом типе ремней возможна установка средства идентификации на обратной стороне ремня. Для этого в нем выполняют углубление, в которое помещают средство идентификации.

Если ремни изготавливают специализированно, то чипы RFID, датчики и другие, соответственно миниатюрные детали маркировки ремня устанавливают вглубь материала ремня уже на этапе изготовления ремня.

Однако на практике такое специализированное изготовление является исключением. Как правило, производитель изготавливает чаще очень широкий ремень в форме рулона (т.н. «сляб»), от которого затем отрезают ремни («массовое штучное производство»), ширину которых затем подгоняют под предусмотренное применение. Для обеспечения возможности маркировки ремня и в этом массовом случае предложено, чтобы соответствующую маркировку устанавливали в соответствующий ремень после его массового штучного производства. Для этого в ремне в соответствующем месте выполняют, например, углубление, в которое устанавливают конструктивный элемент, служащий маркировкой. В заключении углубление закрывают, чтобы защитить конструктивный элемент от воздействия окружающей среды.

Углубление в материале ремня выполняют сверлением или другим соответствующим образом со снятием материала. Для этого предусмотрен обрабатывающий станок, выполняющий на соответствующих технологических узлах следующие рабочие операции: «установку ремня», «выполнение углубления», установку конструктивного элемента в углубление», «опциональное закрытие углубления», «снятие ремня». Станок выполняют также в виде многооперационного станка, на котором соответствующие технологические операции выполняют на натянутом ремне.

Сигналы, вырабатываемые устройством слежения или обработки данных, передают методом телекоммуникации. Для этого используют существующие на соответствующем производстве информационные сети. К ним относятся стационарные кабельные (например, LAN), а также беспроводные (например, WLAN, радиорелейные) системы передачи данных.

Полученные в процессе мониторинга данные отправляют производителю или поставщику ремня или шкива для проведения анализа, прогнозирования и создания системы отбора указанного типа. Таким образом, результаты измерений включают в процесс дальнейшей разработки соответствующих машинных компонентов «Ремень», «Шкив», «Комплект ремень/шкив». Производитель или поставщик в случае необходимости направляет эксплуатанту соответствующей контролируемой ременной передачи предупреждения о предстоящих аварийных ситуациях.

Другой аспект раскрытого в данном изобретении технического решения состоит в том, что маркировка ремня или шкива средством идентификации, конкретизирующим соответствующий конструктивный элемент обеспечивает использование в каждом отдельном случае правильного ремня и правильного шкива, сочетающихся друг с другом для соответствующего применения. Это обеспечивает возможность надежного исключения ошибок при монтаже или выборе соответствующей пары «Ремень/Шкив».

В случае поломки информация, получаемая раскрытыми здесь различными возможными способами мониторинга, обеспечивает прояснение гарантийных обязательств и случаев. В первую очередь это релевантно, если мониторинг был осуществлен в соответствии с данным изобретением.

Естественно существует возможность установить как в ремне, так и в соответствующем шкиве не только одну единственную маркировку, но, при необходимости, соответственно распределенные две или более маркировок, чтобы обеспечить возможность оптимального фиксирования соответственно контролируемых характеристик. При этом все или только отдельные маркировки выполняют в виде активных элементов. Например, возможна комбинация выполненной в виде пассивного носителя информации маркировки с активной маркировкой в виде датчика для фиксирования определенных характеристик или состояний ремня или шкива.

При маркировке ремня в виде активного элемента его энергоснабжение осуществляют, например, указанным, известным из уровня техники образом. В альтернативном варианте необходимую энергию передают индуктивно на активный элемент или на соединенный с элементом, также установленный в ремне аккумулятор.

Существует также возможность установить на ремне, предпочтительно на его внешней обратной стороне, фотогальванический элемент для производства энергии. Такие элементы производят в настоящее время в виде гибких пленок, повторяющих при соответствующем их исполнении деформацию ремня при его проведении на шкиве ременной передачи.

В случаях реверсивного движения ремня между двумя конечными положениями, когда определенные участки ремня никогда не проходят по направляющему шкиву ременной передачи, энергоснабжающие элементы устанавливают в соответствующих неперенаправляемых участках, за счет чего они не подвержены механическим нагрузкам.

Когда в ремне место производства или заведения энергии удалено от места потребления энергии, например, активным элементом или датчиком, в ремень втачивают электропроводящий соединительный проводник для соединения соответствующего активного элемента с устройством производства, накопления или заведения электроэнергии. В альтернативном варианте для этого используют растягиваемый элемент или другой слой ремня, выполненный из электропроводящего материала или со встроенным в него электропроводником для обеспечения электрического соединения. Существует также возможность использовать электропроводящие волокна для передачи сигналов между маркировкой в виде активного измерительного датчика и устройством передачи сигнала. Такие электропроводящие волокна используют также в качестве антенн для беспроводной передачи сигналов на удаленное устройство слежения.

В шкиве энергоснабжение активной маркировки в виде носителя информации или датчика осуществляют путем установки электропроизводящего устройства в виде динамо-втулки. На шкиве устанавливают также энергоснабжающий фотогальванический элемент. Возможно также бесконтактное индуктивное подсоединение или использование известного способа производства электроэнергии посредством вработанного в ремень пьезоэлемента. При наличии достаточного монтажного пространства необходимую энергию обеспечивают и за счет батарей или аккумуляторов, установленных в соответствующем ремне или в соответствующем шкиве.

В зависимости от конкретных условий в шкив или ремень устанавливают различные, выполненные в виде датчиков маркировки для фиксирования различных характеристик и факторов воздействия. Каждую из выполненных в виде датчика маркировок обеспечивают необходимой для ее работы энергией.

При установке в шкив одного или нескольких датчиков в качестве маркировки в зависимости от материала конкретного шкива предпочтительно измерять изменение объема. Такие изменения вызваны перепадами температуры или вздутиями под воздействием внешних факторов, например влажности или химикатов.

Зафиксированные устройством слежения данные на соответствующее приемное устройство передают в отдельных случаях посредством нескольких передатчиков или централизованно одним общим передающим устройством.

Достоверность указанных, полученных, в частности, способом согласно настоящему изобретению результатов мониторинга, подтверждает датчик вращательного момента, установленный на приводном вале двигателя ременной передачи. Таким образом фиксируют действующие на ременную передачу приводные моменты, обеспечивающие возможность определить возникающие в ременной передаче потери. Диапазон нагрузок запоминают и сравнивают с заданными для расчета валов (или осей) параметрами. Это обеспечивает возможность определить нагрузку на прорези в вале от регулировочных пружин, воздействий пильных дисков и т.п. Это обеспечивает возможность измерить любое количество факторов, определяющих срок службы компонентов и, тем самым, функциональность оборудования, и передать измерения посредством произведенной энергии на автономное устройство для дальнейшей обработки данных.

Скорость движения определена количеством оборотов вала и внешним диаметром шкива, направляющего ремень в ременной передаче. Диаметр ременного шкива подвержен постоянному износу. Соответствующие датчики фиксируют уменьшение диаметра вследствие износа. Для обеспечения оптимальной постоянной скорости зафиксированное уменьшение диаметра компенсируют увеличением числа оборотов.

Как было указано, раскрытые выше варианты осуществления эффективны особенно предпочтительно в рамках данного изобретения, а также по отдельности в сочетании с другими вариантами осуществления для оптимального применения данного изобретения.

Однако указанные варианты осуществления без прямого отсыла к изобретению или к признакам по данному изобретению предоставляют возможность независимо от изобретения обеспечить их преимущества и эффективность.

Далее примеры осуществления изобретения более подробно раскрыты на основе чертежей, на которых схематично представлено следующее:

Фиг.1 – принципиальное устройство ременной передачи в качестве осевого привода;

Фиг.2 – принципиальное устройство т.н. «Передачи Q типа «Омега» (Ω-передача)»;

Фиг.3 – ременная передача;

Фиг.4 – участок ремня ременной передачи по Фиг.3 – вид сбоку;

Фиг.5 – участок ременной передачи по Фиг.3 – вертикальная проекция его обратной стороны.

Ременные передачи используют, как правило, в линейных осевых приводах. В самом простом варианте линейный осевой привод L состоит согласно Фиг.1 из приводного шкива М, направляющего шкива U, скользящей каретки S и ремня R, соединенного с кареткой S. Ремень R постоянно попеременно передвигает каретку S между двумя ее конечными положениями.

Другой пример ременной передачи показан на Фиг.2 в качестве т.н. «Передачи типа «Омега» (Ω-передача)». Приводной шкив М двигателя и два направляющих шкива U в виде роликов закреплены в этом случае на скользящей каретке S.

На Фиг.3 на примере другого приводного блока Е показан вариант выполнение ременной передачи и вариант осуществления мониторинга ременной передачи (приводного блока L). Приводной блок Е по Фиг.3 предназначен, например, для передачи приводного момента от моторного шкива М на соединенный с направляющим шкивом U (не показано) механизм отбора мощности.

Ремень R выполнен в этом случае в виде обычного зубчатого ремня.

Соответственно на окружной поверхности приводного шкива М и направляющего шкива U, контактирующей с зубцами Z ремня R выполнена гребенка, соответствующая по геометрии и распределению зубцам Z ремня R таким образом, чтобы зубцы Z ремня R при прохождении по шкивам U, М входили в геометрическое замыкание с гребенкой шкивов U, М.

В данном случае угол охвата ремнем R каждого из равноразмерных шкивов U, М составляет 180°.

В ремне R в качестве маркировки установлен RFID-чип К1. RFID-чип К1 установлен в данном случае в углублении, высверленном в одном из зубцов Z ремня R после его массового штучного изготовления. При этом углубление с RFID-чипом К1 выполнено эластичном материале обкладки ремня R в зоне основания зубца Z, т.е. между центром MZ зубца Z и растягиваемым элементом Т ремня R.

RFID-чип К1 содержит, например, информацию о типе, дате производства, дате приемки получателем и об использованных материалах ремня и т.п.

В приводном шкиве М в качестве маркировки установлен датчик К2. Датчик К2 выполнен в виде устройства, считывающего записанную на установленном в качестве маркировки RFID-чипе К1 информацию.

Датчик К2 установлен в краевой зоне шкива М рядом с промежутком С между двумя зубцами Zs1, Zs2 шкива U. В момент захождения зубца Z ремня R с RFID-чипом К1 в промежуток С RFID-чип К1 встречается с датчиком К2, который считывает записанную на RFID-чипе К1 информацию. Таким образом, датчик К2 служит устройством слежения, фиксирующим момент противостояния датчика К2 и RFID-чипа К1.

В качестве точки А срабатывания, т.е. точки непосредственного противостояния маркировки ремня (RFID-чип К1) и маркировки шкива (датчик К2) и выдачи датчиком К2 соответствующего сигнала Х, определена точка, в которой датчик К2 и RFID-чип К1 расположены у оснащенного RFID-чипом К1 зубца Z ремня R на прямой G, проходящей через оси D1, D2 вращения шкивов U, M (положение на 9:00 часов шкива U). Таким образом, на Фиг.3 RFID-чип К1 и датчик К2 показаны непосредственно перед точкой А срабатывания в указанном для приводного шкива М направлении вращения.

Датчик К2 выдает сигнал Х об одновременном достижении RFID-чипом К1 и датчиком К2 точки А срабатывания в виде радиосигнала на приемо-передающее устройство W, направляющее сигнал Х, например, по сети WLAN или LAN на приемник N, соединенные, в свою очередь, с устройством Y обработки данных.

Сигнал Х содержит наряду с информацией о нахождении RFID-чипа К1 и датчика К2 в точке А срабатывания также информацию, считанную датчиком К2 с RFID-чипа К1.

Устройство Y обработки данных фиксирует количество отправленных сигналов Х и, тем самым, количество полных оборотов ремня R. На основе этой информации и дополнительно переданной, считанной с RFID-чипа К1 информации, например, о характеристиках и состоянии ремня R составляют прогноз о его вероятно оставшемся сроке службы организуют необходимое техническое обслуживание.

По Фиг.4 видно, что в зонах наиболее нагруженных на практике зубцов Z ремня R соответственно установлена маркировка К1, причем эта маркировка выполнена, как было указано, как правило, в виде активного датчика или RFID-элемента. Соответственно маркировка К1 содержит, фиксирует, передает или принимает информацию о ремне R и обеспечивает ею датчик К2, служащий в качестве устройства слежения. Наряду с маркировкой К1 в зоне зубцов Z ремня R устанавливают аккумулирующее устройство В для накопления электроэнергии, необходимой для питания активных маркировок К1, т.е. служащих в качестве маркировки по данному изобретению датчиков или активных средств идентификации.

Как показано на Фиг.4 и Фиг.5, на противоположной зубцам Z ремня R обратной стороне ремня R установлены гальванические элементы Р1 для производства электроэнергии или светоизлучающие элементы Р2, например фотодиоды, испускающие световые сигналы для обозначения определенного рабочего состояния соответствующего ремня R. Соединение элементов Р1 с аккумулятором В или маркировкой К1 обеспечивают вработанные в ремень R электропроводящие волокна F, вработанные в материал ремня R, например, в виде части растягиваемого элемента Т или в качестве отдельных проводников.

Соответствующим образом рядом с датчиком К2 на торцевой стороне приводного шкива М необходимо установить гальванический элемент Р3 для производства энергии, обеспечивающей работу датчика К2.

В качестве другого практического примера раскрытого технического решения необходимо указать подъемные приводы с работающими, как правило, для безопасности двумя параллельными зубчатыми ремнями. При выходе из строя одного ремня оставшийся ремень несет нагрузку или, по меньшей мере, контролируемо снижает ее.

Подъемные приводы обеспечивают часто только движение между нижним и верхним конечным положением, между которыми, однако, в определенных положениях возможно осуществление и дополнительных стопорений. Это обеспечивает действие тормозных нагрузок или ускорения всегда на одни и те же зубцы ремня. Речь идет о зубцах, находящихся в момент соответствующего стопорения или при достижении соответствующего конечного положения в зоне охвата ременного шкива. В одном и том же положении подъема один и тот же зубец ремня всегда расположен в одном и том же промежутке гребенки шкива.

Оснащение ремней и шкивов маркировкой, выполненной, в частности, в идее средства идентификации, обеспечивает возможность определения выполненных подъемов путем подсчета контактов в соответствующих положениях. Для этого в соответствующих местах в зубец ремня встраивают в качестве маркировки RFID-чип и датчик в качестве маркировки в промежуток гребенки шкива. Информация в RFID-чипе однозначно идентифицирует соответствующий зубец, что обеспечивает возможность однозначно определить момент достижения зубцом ответствующего промежутка гребенки в критическом положении стопорения. Остальные зубцы ремня просто проходят по шкиву без воздействия на них высоких нагрузок. Это обеспечивает возможность определить для «критических» зубцов количество контактов между соответствующими зубцами и шкивом и путем сравнения с записанным в банк данных заданным количеством контактов до возможного выхода ремня из строя точно определить оставшийся срок службы.

Идеальное распределение нагрузок обеспечено, если оба ремня изготовлены идентичным образом и идентично преднатянуты. Посредством тензометрических полосок определяют нагрузку ремней, в частности растягивающую. Растягивающую нагрузку измеряют соответствующим датчиками и посредством соответствующих передающих средств отправляют на внешнее приемное устройство. Это можно осуществить на шкивах или в любом месте ремня.

Возможен также вариант, когда осуществляют сравнение соответственно действующих нагрузок между обоими ремнями или датчиками на обоих ремнях. Для подачи, передачи или запитки энергии используют растягиваемые элементы в ремнях.

В реверсивном режиме не все участки ремня проходят по шкиву. На не проходящих шкив участках встроенное в ремень сигнальное устройство идентифицирует, например, оптическим сигналом исправное или неисправное состояние ремня. В частности, это сигнальное устройство идентифицирует соответствие нагрузок на ремень заданным параметрам или отклонение от заданных допусков. О слишком большом отклонении сигнализирует соединенное устройством слежения устройство обработки данных, что обеспечивает возможность отключить оборудование до наступления более серьезных повреждений.

Изобретение относится к ременной передаче и к способу контроля технического состояния такой ременной передачи, причем, в частности, речь идет о т.н. зубчатом или ремне синхронизатора и способе контроля его технического состояния. Ремень (R) и шкив (M, U) оснащены соответственно маркировкой (К1, К2), и ремень (R) и шкив (M, U) установлены относительно друг друга таким образом, чтобы при прохождении ремня (R) по шкиву (M, U) маркировки (К1, К2) ремня (R) и шкива (M, U) находились в точке срабатывания точно друг против друга, при этом выполняют следующие этапы: а) фиксирование точки срабатывания посредством устройства слежения (К2), причем устройство слежения (К2) выдает сигнал при нахождении маркировок (К1, К2) в точке срабатывания; б) фиксирование количества сигналов (Х) за определенный прошедший временной период; и в) определение нагрузок на ремень (R) или шкив (M, U) за прошедший временной период на основе количества выданных сигналов (Х), соответствующего количеству оборотов ремня (R), с учетом релевантных факторов воздействия. Технический результат - создание ременной передачи и способа контроля ее технического состояния, обеспечивающих простым образом возможность получения результатов измерений для определения нагрузок, которым подвергался ремень за время рабочего использования, чтобы обеспечить возможность спрогнозировать оставшийся срок службы ремня. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Способ контроля технического состояния ременной передачи (L, E), включающей установленный с возможностью вращения шкив (M, U) и проведенный по шкиву (M, U) ремень (R), причем ремень (R) и шкив (M, U) оснащены маркировкой (К1, К2) и ремень (R) и шкив (M, U) установлены относительно друг друга таким образом, чтобы при прохождении ремня (R) по шкиву (M, U) маркировки (К1, К2) ремня (R) и шкива (M, U) находились в точке срабатывания точно друг против друга, при котором выполняют следующие этапы:

а) фиксируют точку срабатывания посредством устройства слежения (К2), причем устройство слежения (К2) выдает сигнал при нахождении маркировок (К1, К2) в точке срабатывания;

б) фиксируют количество сигналов (Х) за определенный прошедший временной период; и

в) определяют нагрузки на ремень (R) или шкив (M, U) за прошедший временной период на основе количества выданных сигналов (Х), соответствующего количеству оборотов ремня (R), с учетом релевантных факторов воздействия.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что на этапе в) в качестве факторов воздействия учитывают характеристики материала ремня (R) и шкива (M, U), геометрию ремня (R) и шкива (M, U), условия трения, действующие статичные и динамические нагрузки, растяжение или деформацию ремня (R) при его прохождении по шкиву (M, U), температуру, объем, атмосферу окружающей среды или потребляемую мощность предназначенного для привода ременной передачи (E, L) приводного двигателя.

3. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что на основе выявленных нагрузок и с учетом факторов воздействия посредством устройства (Y) обработки данных составляют прогноз ожидаемого срока службы ремня (R) или шкива (M, U).

4. Способ по любому из пп. 1-3, отличающийся тем, что зафиксированное на этапе б) количество сигналов или выявленные на этапе в) нагрузки сравнивают с заданным параметром и при отклонении зафиксированного количества сигналов или выявленных нагрузок от соответствующего заданного параметра инициируют команду на необходимость технического обслуживания или аварийной остановки.

5. Способ по любому из пп. 1-4, отличающийся тем, что маркировка (К1, К2) ремня (R) или шкива (M, U) содержит информацию о характеристиках ремня (R) или шкива (M, U), при этом соответствующую информацию считывают с устройства (К2) слежения и учитывают при определении нагрузок.

6. Ременная передача, содержащая

- установленный с возможностью вращения шкив (M, U),

- проходящий по шкиву (M, U) ремень (R) и

- устройство (К2) слежения,

отличающаяся тем, что

на ремне (R) и на шкиве (M, U) установлено по маркировке (К1, К2), при этом устройство (К2) слежения вырабатывает сигнал (Х) в момент нахождения маркировок (К1, К2) шкива (M, U) и ремня (R) на шкиве (M, U) точно друг против друга.

7. Ременная передача по п. 6, отличающаяся тем, что устройство (К2) слежения соединено со счетчиком, подсчитывающим количество инициированных устройством (К2) слежения сигналов (Х).

8. Ременная передача по п. 7, отличающаяся тем, что счетчик является частью устройства (Y) обработки данных, фиксирующего количество инициированных устройством (К2) слежения сигналов (Х) и на основе этой информации и с учетом других факторов воздействия определяющего нагрузки, воздействовавшие на ремень (R) или шкив (M, U) за прошедший период их эксплуатации.

9. Ременная передача по любому из пп. 6-8, отличающаяся тем, что маркировка (К1, К2) шкива (M, U) или ремня (R) является средством идентификации с информацией о ремне (R).

10. Ременная передача по п. 9, отличающаяся тем, что маркировка (К1, К2) является RFID-чипом.

11. Ременная передача по любому из пп. 8-10, отличающаяся тем, что устройство (Y) соединено с датчиком (К2) для считывания информации с маркировки (К1).

12. Ременная передача по любому из пп. 6-11, отличающаяся тем, что маркировка (К1, К2) ремня (R) или шкива (M, U) выполнена в виде активного элемента, фиксирующего в процессе работы одну или несколько характеристик ремня (R) или шкива (M, U) и передающего их на устройство (К2) слежения в момент достижения точки срабатывания.

13. Ременная передача по любому из пп. 9-12, отличающаяся тем, что если ремень (R) является зубчатым ремнем или ремнем синхронизатора, то средство идентификации установлено над центром зубцов и под растягиваемым элементом в эластичном материале обкладки ремня (R) или на обратной стороне ремня (R), причем если ремень (R) является клиновидным ремнем, то средство идентификации установлено под растягиваемым элементом или на обратной стороне ремня (R), или если ремень (R) является плоским ремнем, то средство идентификации установлено между слоями ремня (R).

14. Ременная передача по любому из пп. 6-13, отличающаяся тем, что устройство (К2) слежения соединено с устройством (W) передачи данных.

15. Ременная передача по любому из пп. 6-14, отличающаяся тем, что маркировка (К1, К2) ремня (R) или шкива (M, U) выполнена одновременно в виде устройства (К2) слежения.