Lager Datensatz

Der Datensatz umfasst Schwingungsmessungen an Rillenkugellagern des Typs SKF 6314 und Zylinderrollenlagern des Typs NJ2307. Beide Lagertypen wurden im unbeschädigten Zustand sowie mit künstlich eingebrachten Schäden an unterschiedlichen Lastpunkten untersucht, die die Betriebsbedingungen an ihren jeweiligen Einbaupositionen im SEED-Achsgetriebe nachbilden. Die Messdaten ermöglichen eine systematische Analyse der Schwingungssignaturen und unterstützen die Entwicklung und Bewertung von Methoden zur Lagerfehlerdiagnose. Diese Arbeit wurde durch die Forschungsprojekte SEED (Smart Efficient Electric Driveline, FKZ 13FH585KX0) und KI-Werkstatt (FEIH_2486678) gefördert. Die nachfolgenden Abbildungen zeigen den Aufbau und die technischen Spezifikationen beider Lagertypen.

Die Messungen wurden auf einem Lagerprüfstand vom Typ APS 58 durchgeführt, der aus einer elektrischen Antriebseinheit, einem Lagergehäuse und zwei pneumatischen Stellantrieben zum Aufbringen von radialen und axialen Belastungen besteht. Die aufgebrachten Kräfte wurden mit HBM-U2B-Zug-/Druckkraftmesswertern gemessen, deren Messbereiche für radiale und axiale Kräfte bei ±20 kN bzw. ±10 kN lagen. Die Kraftsignale wurden mit MATLAB/Simulink verarbeitet und aufgezeichnet.

Die Drehzahl wurde mit einem optischen Sensor vom Typ Autosen A0014 bei einer Abtastfrequenz von 1 kHz gemessen. Die Schwingungsdaten wurden mit einem am Lagergehäuse montierten piezoelektrischen ICP-Beschleunigungsaufnehmer vom Typ PCB 603C01 und einem Datenerfassungssystem von National Instruments (NI) erfasst.

Bei den 6314-Rillenkugellagern wurden die Schwingungssignale mit Abtastfrequenzen von 51,2 kHz, 25,6 kHz und 12,8 kHz über eine Dauer von 120 s pro Messung aufgezeichnet. Beim NJ2307-Zylinderrollenlager wurden die Schwingungssignale mit 10 kHz über eine Dauer von 60 s pro Messung aufgezeichnet.

Beide Lagertypen wurden auf demselben Prüfstand und unter denselben Belastungspunkten getestet. Die entsprechenden Lagergehäuse wurden bei den Tests jeweils für Rillenkugellager bzw. Zylinderrollenlager verwendet. 

The operating conditions were derived from the gearbox input torques of the SEED axle gearbox. Based on a free-body analysis of the drive shaft, two combined load cases were defined: 3257 N radial and 1556 N axial and 4893 N radial and 2337 N axial, corresponding to gearbox input torques of 215 Nm and 323 Nm, respectively. These load cases were applied at rotational speeds of 1000 rpm and 2000 rpm.

Folgende Zustände wurden untersucht:

•    Einwandfreies Lager
•    Laserinduzierter Defekt an der inneren Laufbahn
•    Laserinduzierter Defekt am Außenring eines Kugellagers (Typ 6314) und durch Bohrung verursachter Defekt am Außenring eines Zylinderrollenlagers (Typ NJ2307)
•    Korrosionsbedingte Schäden (nur Lagertyp 6314)

Der Datensatz unterstützt die Entwicklung und Bewertung von vibrationsbasierten Methoden zur Erkennung von Lagerfehlern, zur Fehlerklassifizierung und zur Erkennung von Anomalien. Er eignet sich für die Signalverarbeitung, die Merkmalsextraktion, konventionelles maschinelles Lernen und Deep Learning.

Die Kombination aus verschiedenen Abtastfrequenzen, Betriebspunkten, Lagerzuständen und Lagertypen ermöglicht zudem Untersuchungen zu Datenerweiterung, generativen Modellen und der Übertragbarkeit von Diagnosemethoden zwischen dem Rillenkugellager vom Typ 6314 und dem Zylinderrollenlager vom Typ NJ2307.