CN107725535A - 一种挖掘机液压缸泄漏检测方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种挖掘机液压缸泄漏检测方法和装置,涉及挖掘机技术领域、液压缸泄漏检测技术领域和计算机技术领域。其中,方法包括:获取挖掘机的液压缸的腔内压力数据;获取所述液压缸所对应的机械臂的机械臂倾角数据;基于腔内压力数据在预定时间内的变化情况和机械臂倾角数据在预定时间内的变化情况进行判断,得到液压缸的泄漏情况。设备包括:感测腔内压力信号的压力传感器、感测机械臂倾角信号的倾角传感器、信号采集控制器以及电子设备。本发明可在挖掘机整机状态下检测机械臂液压缸的泄漏情况,无需拆卸下液压缸单独进行检测,能够及时检测出液压缸的泄漏情况,避免液压缸泄漏造成的事故,并对液压系统故障定位与维修具有指导意义。
Description
技术领域
本发明涉及挖掘机技术领域、液压缸泄漏检测技术领域和计算机技术领域,尤其涉及一种挖掘机液压缸泄漏检测方法和装置。
背景技术
挖掘机能够挖掘高于或者低于承机面的物料,并转移物料至其他处。是应用十分广泛的工程机械。挖掘机液压系统为其提供动力,液压缸的内泄漏和阀中位外泄漏是挖掘机常见的故障模式。液压缸的泄漏严重影响挖掘机机械臂的运动速度和出力性能,影响了挖掘机的工作效率并存在安全隐患。因此,挖掘机机械臂液压缸的泄漏检测非常必要。
现有技术中虽然有一些装置和方法能够检测液压缸的泄漏,但大多是基于实验台的泄漏检测方法,不适用于挖掘机整机状态下的液压缸泄漏检测。由于挖掘机设备巨大,存在一定的制造和装配误差,很难通过精确的模型进行液压缸泄漏的定量故障诊断。
发明内容
(一)发明目的
本发明的目的是提供一种挖掘机液压缸泄漏检测系统、方法和装置,本发明通过提取挖掘机机械臂液压缸进油口压力、出油口压力和机械臂倾角信号的特征,然后进行特征的规则匹配,实现了挖掘机机械臂液压缸在无需拆卸的情况下的内泄漏和阀中位泄漏的定性检测。
(二)技术方案
为解决上述问题,本发明的第一方面提供了一种挖掘机液压缸泄漏检测方法,用于前述任一项所述的挖掘机液压缸泄漏检测系统,该方法包括以下步骤:获取挖掘机的液压缸的腔内压力数据;获取所述液压缸所对应的机械臂的机械臂倾角数据;基于腔内压力数据在预定时间内的变化情况和机械臂倾角数据在预定时间内的变化情况进行判断,得到液压缸的泄漏情况。
进一步,所述的挖掘机液压缸泄漏检测方法,其中,所述腔内压力数据和机械臂倾角数据为挖掘机工作在预定工作状态时所产生的数据;所述预定工作状态为:铲斗中装载预定重量的负载,机械臂悬停在空中,液压回路中主换向阀处于中位,液压泵处于关闭状态。
进一步,所述的挖掘机液压缸泄漏检测方法,其中,所述腔内压力数据包括:无杆腔压力数据和有杆腔压力数据。
进一步,所述的挖掘机液压缸泄漏检测方法,其中,所述基于腔内压力数据在预定时间内的变化情况和机械臂倾角数据在预定时间内的变化情况进行判断,得到液压缸的泄漏情况具体为:将所述腔内压力数据和机械臂倾角数据代入预设的特征规则进行判断,得到所述液压缸的泄漏情况;所述预设的特征规则包括以下四项中的一项或多项:
若无杆腔压力数据、有杆腔压力数据和机械臂倾角数据在预定时间内均无变化或变化值均小于预设的压力变化第一阈值、倾斜角变化第一阈值,则判定液压缸正常;
若无杆腔压力数据和有杆腔压力数据之差的绝对值在预定时间内的减少量超过压力变化第二阈值,则判定液压缸内泄;
若无杆腔压力数据和有杆腔压力数据之中的任一个在预定时间内的减少量超过压力变化第三阈值,则判定液压缸外泄;
若机械臂倾角数据在预定时间内的减少量超过倾斜角变化第二阈值,则判定液压缸内外并泄。
进一步,所述的挖掘机液压缸泄漏检测方法,其中,在获取所述腔内压力数据和机械臂倾角数据之后,还包括:基于预设的信号特征提取规则分别对所述腔内压力数据和机械臂倾角数据进行特征提取,并将进行特征提取后的腔内压力数据和机械臂倾角数据作为判断液压缸的泄漏情况的输入数据;
所述的预设的信号特征提取规则为:每隔预定时间,对获取的腔内压力数据和机械臂数据分别求取一次均值和方差。
根据本发明的又一方面,提供了一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,其特征在于,该程序被处理器执行时实现前述任一项所述挖掘机液压缸泄漏检测方法的步骤。
根据本发明的又一方面,提供了一种挖掘机液压缸泄漏检测的装置,包括:前端采集装置和与所述前端采集装置通信连接的电子设备;所述前端采集装置包括:信号采集控制器和与其电气连接的压力传感器和倾角传感器;
所述压力传感器,用于感测挖掘机液压缸的腔内压力信号;所述倾角传感器,用于感测挖掘机液压缸的机械臂倾角信号;所述信号采集控制器,用于分别对所述压力传感器和倾角传感器进行控制以采集所述腔内压力信号和机械臂倾角信号,并对采集的腔内压力信号和机械臂倾角信号进行处理,得到腔内压力数据和机械臂倾角数据;
所述电子设备,包括至少一个处理器以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器;其中,所述存储器存储有可被所述一个处理器执行的程序,所述程序被所述至少一个处理器执行,以使所述至少一个处理器能够执行前述任一项所述的挖掘机液压缸泄漏检测方法。
进一步,所述的挖掘机液压缸泄漏检测的装置,其中,所述压力传感器,可拆卸的设置在挖掘机的液压缸上;所述倾角传感器,可拆卸的设置在挖掘机的机械臂上。
进一步,所述的挖掘机液压缸泄漏检测的装置,其中,所述压力传感器,通过可拆卸的方式与预先设置在挖掘机的液压缸上的传感器接头固定连接;所述倾角传感器通过磁铁吸附、气压吸附、螺接、卡扣连接中任一种方式可拆卸的设置在挖掘机的机械臂上。
(三)有益效果
本发明的上述技术方案具有如下有益的技术效果:
1、本发明设计的对液压缸的泄漏情况的判断方法可在挖掘机整机状态下检测机械臂液压缸的泄漏情况,无需拆卸下液压缸单独进行检测。
2、本发明仅仅通过测出液压缸的腔内压力数据和机械臂的倾角数据这两种数据,并代入预设的判断模型,即可得到液压缸的泄漏情况,因此,本发明感测数据类型较少、判断模型简单、计算量少,进行液压缸检测时方便、快速。
3、本发明中,压力传感器和倾角传感器可拆卸的与液压缸和机械臂连接,这使得在进行泄漏检测时,对传感器的安装即为方便。
4、本发明中,采用了均值和方差对腔内压力数据和机械臂倾角数据进行特征提取,这种方式可消除一些不确定因素产生的信号毛刺,有一定抗干扰能力,且使得计算简单可行。
附图说明
图1是挖掘机液压缸泄漏检测方法的步骤流程图;
图2是挖掘机的液压缸和机械臂的结构示意图;
图3是基于腔内压力数据和机械臂倾角数据在预定时间内的变化情况对液压缸的泄漏情况具体的判断逻辑示意图;
图4是挖掘机液压缸泄漏检测装置的各个部件连接关系示意图。
附图标记:
11、铲斗液压缸,12、斗杆液压缸,13、动臂液压缸,
21、铲斗,22、斗杆,23、动臂。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了,下面结合具体实施方式并参照附图,对本发明进一步详细说明。应该理解,这些描述只是示例性的,而并非要限制本发明的范围。此外,在以下说明中,省略了对公知结构和技术的描述,以避免不必要地混淆本发明的概念。
图1是挖掘机液压缸泄漏检测方法的步骤流程图;图2是挖掘机的液压缸和机械臂的结构示意图。
如图1、2所示,在本发明的一个实施例中,挖掘机液压缸泄漏检测方法包括以下步骤:
步骤S1,获取挖掘机的液压缸在预定时间内的腔内压力数据。
获取腔内压力数据的方式可以通过有线通信或无线通信的方式来获取。
液压缸可以为挖掘机的铲斗液压缸11、斗杆液压缸12或动臂液压缸13。
腔内压力数据包括:驱动动臂的液压缸的腔内压力数据、驱动斗杆的液压缸的腔内压力数据和驱动铲斗的液压缸的腔内压力数据。
其中,每个液压缸的腔内压力数据包括两腔压力数据,具体地包括无杆腔压力数据和有杆腔压力数据。其中,无杆腔指的是液压缸的结构中具有活塞杆的腔室;有杆腔指的是液压缸的结构中没有活塞杆的腔室。
预定时间指的是获取腔内压力数据的时间是根据具体情况进行预先设定。例如,可以设置预定时间为10分钟。
步骤S2,获取与所述液压缸所对应的机械臂在预定时间内的机械臂倾角数据。
获取机械臂倾角数据的方式可以通过有线通信或无线通信的方式来获取。其中,机械臂包括铲斗21、斗杆22和动臂23。与所述液压缸所对应的机械臂指的是所述液压缸所分别驱动的机械臂。进行泄漏检测时按液压回路(铲斗回路、斗杆回路和动臂回路)进行检测,每个回路的液压缸驱动对应的机械臂,具体地:铲斗液压缸11驱动铲斗21运转、斗杆液压缸12驱动斗杆22、动臂液压缸13驱动动臂23。
机械臂倾角数据包括:铲斗21与水平面的倾角、斗杆22与水平面的倾角以及动臂23与水平面的倾角。
预定时间指的是获取机械臂倾角数据的时间是根据具体情况进行预先设定。例如,可以设置预定时间为10分钟。
步骤S3,基于腔内压力数据在预定时间内的变化情况和机械臂倾角数据在预定时间内的变化情况进行判断,得到液压缸的泄漏情况。
其中,腔内压力数据在预定时间内的变化情况包括:无杆腔压力数据和有杆腔压力数据之中的任一个在预定时间内的变化情况;无杆腔压力数据和有杆腔压力数据之差的绝对值在预定时间内的变化情况。
液压缸的泄漏情况包括液压缸正常、判定液压缸内泄、液压缸外泄、液压缸内外并泄这四种情况。其中,液压缸内泄指的是液压缸的内泄漏,液压缸外泄指的是阀中位外泄漏。
在对整个挖掘机的液压缸进行检测时,其中,对铲斗回路进行检测需要测量:铲斗液压缸的两腔压力、铲斗倾角、斗杆倾角和动臂倾角;对斗杆回路进行检测需要测量:斗杆液压缸的两腔压力、斗杆倾角和动臂倾角;对动臂回路进行检测需要测量:动臂液压缸的两腔压力和动臂倾角;也可以统一测三个液压缸的两腔压力和三个机械臂的倾角。
上述挖掘机液压缸泄漏检测方法的实施例中,步骤S1和步骤S2执行无先后顺序,步骤S3的执行需要依赖于步骤S1和步骤S2的输出结果。
本发明实施例的有益效果是:
一方面,本发明实施例提供的挖掘机液压缸泄漏检测方法可以在挖掘机整机状态下检测机械臂液压缸的泄漏情况,无需拆卸下液压缸单独进行检测。相对于现有技术中需要将液压缸拆卸下来才能进行泄漏情况检测,大大简化了步骤,提高了效率。
另一方面,本发明实施例提供的挖掘机液压缸泄漏检测方法,仅仅通过测出液压缸的腔内压力数据和机械臂的倾角数据这两种数据,并代入预设的判断模型,即可得到液压缸的泄漏情况,因此,本发明感测数据类型较少、判断模型简单、计算量少,进行液压缸检测时方便、快速。
进一步,在前述实施例的基础上,在挖掘机液压缸泄漏检测方法的另一个实施例中,腔内压力数据和机械臂倾角数据为挖掘机工作在预定工作状态时所产生的数据;预定工作状态为:铲斗中装载预定重量的负载,机械臂悬停在空中,液压回路中主换向阀处于中位,液压泵处于关闭状态。
其中,可通过捆绑沙袋方式实现铲斗中装载预定重量的负载。
进一步,在前述实施例的基础上,在挖掘机液压缸泄漏检测方法的另一个实施例中,所述基于腔内压力数据在预定时间内的变化情况和机械臂倾角数据在预定时间内的变化情况进行判断,得到液压缸的泄漏情况具体为:将所述腔内压力数据和机械臂倾角数据代入预设的特征规则进行判断,得到所述液压缸的泄漏情况。
图3是基于腔内压力数据和机械臂倾角数据在预定时间内的变化情况对液压缸的泄漏情况具体的判断逻辑示意图。
如图3所示,预设的特征规则包括以下四项中的一项或多项:
若无杆腔压力数据、有杆腔压力数据和机械臂倾角数据在预定时间内均无变化或变化值均小于预设的压力变化第一阈值、倾斜角变化第一阈值,则判定液压缸正常。
若无杆腔压力数据和有杆腔压力数据之差的绝对值在预定时间内的减少量超过压力变化第二阈值,则判定液压缸内泄。
若无杆腔压力数据和有杆腔压力数据之中的任一个在预定时间内的减少量超过压力变化第三阈值,则判定液压缸外泄。
若机械臂倾角数据在预定时间内的减少量超过倾斜角变化第二阈值,则判定液压缸内外并泄。
进一步,在前述实施例的基础上,在挖掘机液压缸泄漏检测方法的另一个实施例中,在获取所述腔内压力数据和机械臂倾角数据之后,还包括:基于预设的信号特征提取规则分别对所述腔内压力数据和机械臂倾角数据进行特征提取,并将进行特征提取后的腔内压力数据和机械臂倾角数据作为判断液压缸的泄漏情况的输入数据。其中,预设的信号特征提取规则为:每隔预定时间,对获取的腔内压力数据和机械臂数据分别求取一次均值和方差。
本实施例中,采用了均值和方差对腔内压力数据和机械臂倾角数据进行特征提取,这种方式可消除一些不确定因素产生的信号毛刺,有一定抗干扰能力,且使得计算简单可行。
需要说明的是,本领域普通技术人员可以理解实现上述挖掘机液压缸泄漏检测方法的任一实施例中的全部或部分流程,是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成,所示的程序可存储于计算机可读存储介质中,所述的存储介质可为磁碟、光碟、只读存储记忆体(ROM)或随机存储记忆体(RAM)等。
本发明还提供了一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,该程序被处理器执行时实现权利要求上述挖掘机液压缸泄漏检测方法的步骤。
图4是挖掘机液压缸泄漏检测装置的各个部件连接关系示意图。
如图4所示,本发明还提供了一种挖掘机液压缸泄漏检测的装置,该装置包括:前端采集装置和与所述前端采集装置通信连接的电子设备。
其中,前端采集装置包括:信号采集控制器和与其电气连接的压力传感器和倾角传感器。压力传感器,用于感测挖掘机液压缸的腔内压力信号,并将测得的腔内压力信号发送至信号采集控制器。倾角传感器,用于感测挖掘机液压缸的机械臂倾角信号,并将测得的机械臂倾角信号发送至信号采集控制器。
信号采集控制器,用于分别对所述压力传感器和倾角传感器进行控制以采集所述腔内压力信号和机械臂倾角信号,并对采集的腔内压力信号和机械臂倾角信号进行处理,得到腔内压力数据和机械臂倾角数据,并通过无线通信模块或数据传输线将腔内压力数据和机械臂倾角数据发送至电子设备;这里的处理包括:模数转换、去噪等处理。
信号采集控制器可以采用美国国家仪器公司的分布式采集系统cRIO9030和电压模拟信号采集卡9205,将腔内压力信号和机械臂倾角信号采集进cRIO设备,并通过TCP/IP协议将信号无线传输至电子设备。
其中,电子设备,用于接收腔内压力数据和机械臂倾角数据,并将所述腔内压力数据和机械臂倾角数据代入预设的特征规则进行判断,得到液压缸的泄漏情况。电子设备包括至少一个处理器以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器;其中,所述存储器存储有可被所述一个处理器执行的指令,所述指令被所述至少一个处理器执行,以使所述至少一个处理器能够执行前述挖掘机液压缸泄漏检测方法的任一实施例中的步骤。
电子设备可以是台式电脑、服务器、平板电脑、智能手机等设备。电子设备还用于实现数据的接收、显示、诊断、存储、报警的功能。
进一步,在前述实施例的基础上,在挖掘机液压缸泄漏检测装置的另一个实施例中,压力传感器,可拆卸的设置在挖掘机的液压缸上;倾角传感器,可拆卸的设置在挖掘机的机械臂上。
具体地,压力传感器,通过可拆卸的方式与预先设置在挖掘机的液压缸上的传感器接头固定连接。
倾角传感器通过磁铁吸附、气压吸附、螺接、卡扣连接中任一种方式可拆卸的设置在挖掘机的机械臂上。
本发明实施例的进一步的有益效果是:在液压缸上预设有传感器接头,该传感器接头通过可拆卸的方式与压力传感器连接,进行泄漏检测时只需将压力传感器与传感器接头连接即可获取液压缸的腔内压力数据,倾角传感器与机械臂可拆卸连接,方便的吸附在机械臂上,传感器方便拆装。这种将压力传感器和倾角传感器与液压缸和机械臂可拆卸连接设计使得在进行泄漏检测时,对传感器的安装即为方便。
应当理解的是,本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理,而不构成对本发明的限制。因此,在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。此外,本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。
Claims (10)
1.一种挖掘机液压缸泄漏检测方法,其特征在于,包括以下步骤:
获取挖掘机的液压缸的腔内压力数据;
获取所述液压缸所对应的机械臂的机械臂倾角数据;
基于腔内压力数据在预定时间内的变化情况和机械臂倾角数据在预定时间内的变化情况进行判断,得到液压缸的泄漏情况。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,
所述腔内压力数据和机械臂倾角数据为挖掘机工作在预定工作状态时所产生的数据;
所述预定工作状态为:铲斗中装载预定重量的负载,机械臂悬停在空中,液压回路中主换向阀处于中位,液压泵处于关闭状态。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,
所述腔内压力数据包括:无杆腔压力数据和有杆腔压力数据。
4.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,所述基于腔内压力数据在预定时间内的变化情况和机械臂倾角数据在预定时间内的变化情况进行判断,得到液压缸的泄漏情况具体为:将所述腔内压力数据和机械臂倾角数据代入预设的特征规则进行判断,得到所述液压缸的泄漏情况;
所述预设的特征规则包括以下四项中的一项或多项:
若无杆腔压力数据、有杆腔压力数据和机械臂倾角数据在预定时间内均无变化或变化值均小于预设的压力变化第一阈值、倾斜角变化第一阈值,则判定液压缸正常;
若无杆腔压力数据和有杆腔压力数据之差的绝对值在预定时间内的减少量超过压力变化第二阈值,则判定液压缸内泄;
若无杆腔压力数据和有杆腔压力数据之中的任一个在预定时间内的减少量超过压力变化第三阈值,则判定液压缸外泄;
若机械臂倾角数据在预定时间内的减少量超过倾斜角变化第二阈值,则判定液压缸内外并泄。
5.根据权利要求1-4任一项所述的方法,其特征在于,在获取所述腔内压力数据和机械臂倾角数据之后,还包括:基于预设的信号特征提取规则分别对所述腔内压力数据和机械臂倾角数据进行特征提取,并将进行特征提取后的腔内压力数据和机械臂倾角数据作为判断液压缸的泄漏情况的输入数据;
所述的预设的信号特征提取规则为:每隔预定时间,对获取的腔内压力数据和机械臂数据分别求取一次均值和方差。
6.一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,其特征在于,该程序被处理器执行时实现权利要求1-5任一项所述挖掘机液压缸泄漏检测方法的步骤。
7.一种挖掘机液压缸泄漏检测的装置,其特征在于,包括:前端采集装置和与所述前端采集装置通信连接的电子设备;
所述前端采集装置包括:信号采集控制器和与其电气连接的压力传感器和倾角传感器;
所述压力传感器,用于感测挖掘机液压缸的腔内压力信号;
所述倾角传感器,用于感测挖掘机液压缸的机械臂倾角信号;
所述信号采集控制器,用于分别对所述压力传感器和倾角传感器进行控制以采集所述腔内压力信号和机械臂倾角信号,并对采集的腔内压力信号和机械臂倾角信号进行处理,得到腔内压力数据和机械臂倾角数据;
所述电子设备,包括至少一个处理器以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器;其中,所述存储器存储有可被所述一个处理器执行的程序,所述程序被所述至少一个处理器执行,以使所述至少一个处理器能够执行权利要求1-5任一项所述挖掘机液压缸泄漏检测方法。
8.根据权利要求7所述的装置,其特征在于,
所述压力传感器,可拆卸的设置在挖掘机的液压缸上;
所述倾角传感器,可拆卸的设置在挖掘机的机械臂上。
9.根据权利要求8所述的装置,其特征在于,
所述压力传感器,通过可拆卸的方式与预先设置在挖掘机的液压缸上的传感器接头固定连接。
10.根据权利要求8所述的装置,其特征在于,
所述倾角传感器通过磁铁吸附、气压吸附、螺接、卡扣连接中任一种方式可拆卸的设置在挖掘机的机械臂上。
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