如何看待自带感知能力的机械传动产品

话说我们上周刚刚介绍了一款自带感知功能的的概念型智能联轴器产品，立刻就有网友留言表示其价格会很吓人...

讲真，我是绝对认同这种经典评论的，毫不夸张的说，估计这款产品最终发布时的价格比同级别的联轴器贵个好几倍，基本上是肯定的事情。

可是话说回来，又有多少应用了新技术的产品是便宜的呢？看一款产品是否会被市场用户接受和认可，首先当然还是要看它能够为用户带来多大价值。

而在本案中，这个关于价值的问题自然就是：我们会在什么样的情况下用到像智能联轴器这样的这自带感知的机械传动部件呢？

首先，我想，经过这两年工业 4.0、智能制造发展趋势的各种洗脑，大部分人应该都很了解物联网、IoT 和信息化的价值了。我们能够看到在工业制造领域，各类产品都在呈现物联网化的趋势，并且正在越来越多的被应用到生产设备中的各个角落，这些其实都是在为设备的生产运行提供信息和数据，以提升企业运营的决策效率。

而在我们的生产设备中，除了控制器、传感器、变频驱动器...等电气和自动化产品外，还有着大量的机械零部件，尤其是那些帮助实现设备运转的各类传动组件，例如：联轴器、减速机...等等，它们在设备运行过程中的各种数据状况信息，对设备的生产运营管理和决策来说，也是十分重要的。因此，制造企业的信息化升级，需要让这些“铁嘎达”产品也变得有感知，并能够融入到智能化的生产制造体系中，成为工业物联网的一部分。

可是，为什么要把感知功能集成到机械传动部件中呢？

这就要谈到对这些机械部件进行状态监控的应用场景了。

拿我们上周提到的智能联轴器的这个例子来说，很明显其解决的就是机械传动负载力矩反馈的应用问题。

但需要注意的是，在这里，联轴器监控的是传动系统中间环节的力矩水平。而不是我们以往只能通过电机的电流反馈间接检测整个传动系负载状况的做法。

尽管通过电机电流反馈获得的系统负载数据，也能够帮助我们在一定程度上实现对设备的预防性维护，例如：通过对电机扭矩输出状况和趋势进行分析，预防因系统过载而可能带来的设备停机（停产）；但对于有着较为复杂机械传动系统的生产设备来说，要能够在出现系统异常（如过载）预警时，快速精准的找到机械传动的故障点，并有效的采取预防或纠正措施，就需要对多级传动组件中的各（多）个环节的运行状况进行实时动态的监控和诊断。

如果在机械传动链中有类似智能联轴器这样的自带扭矩反馈感知的机械传动产品，那么我们就可以直接从负载获得一手的负载扭矩信息，不仅能够实时检测其过载状况，还能够根据反馈数据变化趋势的分析和预判，提前对可能出现状况的传动环节采取相应的预防措施，例如有计划的保养和维护...等等，以减少设备的意外停机，并提升生产效率。

另外，我们知道，联轴器是连接电机轴输出和机械负载的动力传动组件，确保其在应用过程中尤其是在高速运转时输入/输出轴之间的同心度和直线度，对于生产设备的高效稳定运行是至关重要的。

为此，我们需要在设备安装集成时，借助专门的仪器设备对联轴器两侧的轴的同心度和直线度进行调整。

而在设备投入运行以后，设备连续运行引起的机械磨损或运行中的某些异常状况，可能会导致传动连接的松动或者轴心偏离，甚至剧烈振动和高温发热等极为严重的问题，进而因故障造成设备的停机和损坏。

因此，为了避免此类恶劣的风险状况的出现，并降低设备意外故障损失和意外停机时间，就需要对机械动力传动机构的运行状态进行动态的实时检测。

目前主流的做法是通过监测和分析设备振动频谱的方式对其进行间接的预防性维护。这不仅需要额外布置昂贵的振动传感器和监控模块组件，而且要求在振动监测和频谱分析方面具备非常专业的背景知识和应用经验。因此，只有在一些风险成本较高的大型电机传动系统中，才会使用到如此高成本的状态监控方案，而大部分生产设备在运行时，其机械传动系统是没有任何检测和保护的。

而如果联轴器自带感知，那么我们就可以基于其自身反馈的状态信息实现上述的预防性维护检测，而无需在传动部件上增加额外的检测元器件和相应的线路敷设，这将在一定程度上降低对传动系统状态检测的应用难度和总体成本。

再比如本刊之前提到过传动系统优化的重要性，以往我们只能根据电机的电流反馈和编码器的速度/位置曲线推算整个传动系统的刚性和能耗。而有了这样的智能传动产品，就可以通过其实时反馈的传动数据直接获得传动轴的振动频率和幅度，这将有助于快速找到传动系统刚性的薄弱点，以采取有效措施优化传动系统性能。不仅如此，基于多个传动组件反馈的扭矩数据，我们还能够分析出电机功耗在系统中每个机械传动环节的分布情况，快速简化系统结构，提升系统传动效能。这对于帮助设备制造商不断改进和优化设备系统设计，是有着非常积极的意义的。

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类似的应用场景其实还有很多，说明用户对这种集成状态监测功能的机械连接产品的需求应该是存在的。但这并不意味着用户一定会在其传动系统中立刻使用这样的产品，因为这很大程度上还是要取决于其所面临的故障停机乃至设备损坏的风险损失的大小。

相比那些关系到国计民生的大型传动系统（如：能源、交通、钢铁、水利...等）来说，传统工业设备中机械传动故障造成的设备损坏或停产损失很可能要小的多，但依然还是有损失的。事实上，如果按照单位时间的设备产量计算，类似电机（或减速机、联轴器...等）断轴这样的机械故障导致的经济损失往往也是非常可观的。只是现在市面上状态监测产品或解决方案，其应用成本往往已经远高出用户基于故障风险所预设的期望值，以至于大部分企业宁愿增加人为的运营维护投入，也不愿意购买价格昂贵的状态监测系统。例如，目前一款入门级经济性振动监测产品（振动传感器 +状态通道模块）的价格都要在万元 RMB 级别，这基本上是一个 3kW 欧系伺服轴（驱动器+电机）的价格了。

所以说，无论是未来出现自带感知的智能联轴器也好，智能轴承或减速机也罢，市场和用户是否能够认可和接受这些集成状态监测功能的机械传动产品，很大程度上，还是要看产品的成本和厂家的定价。并且，可以预见的是，新产品在其入市早期价格必然是很高的，以至于能够在此时购买使用的用户必定是极少数的；而随着应用和装机数量的增加，产品成本将会呈现逐步下降的趋势，用户对产品的接受程度也会随之渐渐提升，这和任何一种新产品技术在市场中普及的过程都是一样的，而一般在工业市场中，这通常会是好几年的事情。

此外，智能机械传动部件的市场前景，应该还与其产品的功能特性和应用体验有着很大的关系。

从功能特性看，用户需要的智能产品，肯定不只是自带感知的联轴器，还可能会有减速机、丝杠、轴承...等等各类智能机械传动解决方案；用户需要检测的，可能不仅仅是力矩反馈，可能还会有温度、振动（幅度和频率）...等等。所以，不出意外的话，未来应该会出现各种集成不同状态监测功能的机械传动类产品。

此外，这些智能机械传动产品的应用体验也是非常关键的。这不仅是说它们的性能、质量、精度和使用寿命...等等，还包括将智能产品集成到设备系统时的易用性，换句话说就是，相比传统机械传动组件在应用过程中会增加多少工作量。从产品使用的角度看，这些工作可能包括：无线连接的设置组态、无线通讯传输距离和范围、产品（尤其是内部电池）的寿命及其维护和更换方法...等等；而从状态监测应用解决方案上看，可能还包括在监视仪表和设备程序中要用到的与智能传动组件（联轴器）相关的应用参数和功能块，如：数据展示（图表）、报警阈值、互动连锁...等等。如此看来，传统机械零部件供应商与检测仪表、自动化产品（系统）厂商之间的跨界合作，应该是很容易预见的事情了。

文章来源—— mcrazy 智造商