CN110848550A - 挖掘机润滑状态在线监测装置、自润滑系统及方法 - Google Patents

Abstract

本申请属于工程机械润滑技术领域，尤其涉及一种挖掘机润滑状态在线监测装置、自润滑系统及方法，其中，挖掘机润滑状态在线监测装置包括信号发生器、油膜厚度传感器和信号接收处理器；油膜厚度传感器设置在挖掘机的绞点处，用于检测绞点处的润滑油膜厚度；信号发生器与油膜厚度传感器的信号输入端连接，用于向油膜厚度传感器实时发送电信号；信号接收处理器与油膜厚度传感器的信号输出端连接，用于对油膜厚度传感器采集的数据进行处理，得到绞点处的实时润滑状态。本申请能够对挖掘机的各绞点进行实时监测，相对准确的确定加注时间及加注量。

Description

挖掘机润滑状态在线监测装置、自润滑系统及方法

技术领域

本申请属于工程机械润滑技术领域，尤其涉及一种挖掘机润滑状态在线监测装置、自润滑系统及方法。

背景技术

挖掘机在工作过程中各传动件承受着循环重载荷且有较大冲击，因此，在各传动件的连接部位均需加注润滑油，以保护各连接部位，减少摩擦损伤，提高产品寿命。当前，润滑油的加注时间间隔及加注量主要依据理论计算、经验或实际情况得到。加注方式则主要依靠人工加注或自动集中定量加注。

现有的润滑油加注方法存在以下的问题：

(1)润滑油的加注间隔过长，易导致润滑油的加注不及时，可能会引起设备故障；

(2)润滑油加注量不易控制，如添加过多会导致润滑油的浪费，增加了成本；

(3)依靠人工加注时，劳动强度较大；自动集中加注的方式，易导致润滑油的浪费。

发明内容

基于此，本申请首先提供了一种挖掘机润滑状态在线监测装置，能够对挖掘机的各绞点进行实时监测，相对准确的确定加注时间及加注量。

第一方面，本申请提供了一种挖掘机润滑状态在线监测装置，包括信号发生器、油膜厚度传感器和信号接收处理器；

所述油膜厚度传感器设置在挖掘机的绞点处，用于检测所述绞点处的润滑油膜厚度；

所述信号发生器与所述油膜厚度传感器的信号输入端连接，用于向所述油膜厚度传感器实时发送电信号；

所述信号接收处理器与所述油膜厚度传感器的信号输出端连接，用于对所述油膜厚度传感器采集的数据进行处理，得到所述绞点处的实时润滑状态。

进一步地，所述油膜厚度传感器设置在所述绞点处的轴套、销轴和润滑油加注口中的一处或多处。

进一步地，所述油膜厚度传感器包括电阻传感器、电涡流传感器和超声波传感器中的一种或多种。

本申请还提供了一种挖掘机的自润滑系统及方法，能够对挖掘机的各绞点实现定点定量自动加注润滑油。

第二方面，本申请提供了一种自润滑系统，包括如上所述的挖掘机润滑状态在线监测装置，还包括电磁阀、油泵和油箱；

所述油箱、所述油泵、所述电磁阀和注油管通过管路依次连接；所述注油管的出油端用于与所述绞点处的润滑油加注口对接；

所述信号接收处理器分别与所述油泵和所述电磁阀连接，用于根据得到的所述绞点处的实时润滑状态打开或关闭所述油泵和所述电磁阀。

进一步地，还包括单向阀，所述单向阀设置于所述油泵与所述电磁阀之间的管路上，使所述管路内的液体仅能从所述油泵流向所述电磁阀。

进一步地，还包括第一信号交换器、第二信号交换器和第三信号交换器；

所述信号发生器通过所述第一信号交换器与所述油膜厚度传感器的信号输入端电连接；

所述油膜厚度传感器的信号输出端通过所述第二信号交换器与所述信号接收处理器电连接；

所述信号接收处理器通过所述第三信号交换器分别与所述油泵和所述电磁阀电连接。

进一步地，还包括温度传感器和加热器；

所述加热器与所述油泵的出油口连通；

所述温度传感器用于检测所述油泵的出油口位置的油温，且所述温度传感器与所述第二信号交换器电连接；

所述信号接收处理器根据所述温度传感器的检测值控制报警器或加热器启停。

进一步地，还包括压力传感器；

所述压力传感器用于检测所述油箱内的压力，且所述压力传感器与所述第二信号交换器电连接；

所述信号接收处理器根据所述压力传感器的检测值控制报警器启停。

进一步地，当所述电磁阀为多个时，还包括润滑油集中器；所述润滑油集中器设置在所述单向阀与各所述电磁阀之间的管路上，所述润滑油集中器分别与各所述电磁阀管路连接。

第三方面，本申请提供了一种基于所述的自润滑系统的自润滑方法，包括以下步骤：

所述信号发生器向所述油膜厚度传感器发送电信号；

所述油膜厚度传感器将检测信号发送给信号接收处理器，经处理后得到所述绞点处的实时润滑状态；

所述信号接收处理器根据所述绞点处的实时润滑状态打开或关闭所述油泵和所述电磁阀，对所述绞点处注入润滑油。

本申请的技术效果为：

本申请通过在挖掘机的绞点处安装用于测量润滑油油膜厚度的油膜厚度传感器，利用信号发生器使油膜厚度传感器工作，并通过信号接收处理器采集及处理信号，实时监测润滑油油膜厚度，以此获取实时润滑状态；在此基础上，建立了带有反馈机制的自动润滑系统，实现定点定量的润滑油自动加注，有效减少欠润滑状态的发生，提高设备的寿命，同时克服了人工及自动集中加注的缺点，降低操作人员劳动强度，减少润滑油的消耗。

为使本申请的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本申请实施例提供的挖掘机润滑状态在线监测装置的连接关系示意图；

图2为所述在线监测装置采用电阻传感器时的原理示意图；

图3为所述在线监测装置采用电阻传感器时的输出信号处理后的结果示意图；

图4为所述在线监测装置采用电涡流传感器时的原理示意图；

图5为所述在线监测装置采用电涡流传感器时的输出信号处理后的结果示意图；

图6为所述在线监测装置采用超声波传感器时的原理示意图；

图7为所述在线监测装置采用超声波传感器时的输出信号处理后的结果示意图；

图8为本申请实施例提供的自润滑系统的连接关系示意图；

图9为本申请实施例提供的自润滑系统的工作原理示意图。

图中标号：

1-信号发生器； 2-信号接收处理器；

201-放大器； 202-处理器；

3-第一信号交换器； 4-第二信号交换器；

5-第三信号交换器； 6-第一油膜厚度传感器；

7-第二油膜厚度传感器； 8-第三油膜厚度传感器；

9-第一电磁阀； 10-第二电磁阀；

11-第三电磁阀； 12-润滑油集中器；

13-单向阀； 14-加热器；

15-溢流阀； 16-润滑油箱；

17-温度传感器； 18-温度信号；

19-油泵； 20-电动机；

21-控制信号； 22-过滤器；

23-压力信号； 24-压力传感器；

25-润滑油箱； 26-轴套；

27-销轴； 28-润滑油；

29-润滑油加注口。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

在本申请实施例的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本申请实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“连通”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1所示，本申请实施例首先提供了一种挖掘机润滑状态在线监测装置，包括信号发生器1、第一油膜厚度传感器6和信号接收处理器2。

第一油膜厚度传感器6设置在挖掘机的绞点处，用于检测绞点处的润滑油28的膜厚度。

具体的，第一油膜厚度传感器6可以设置在绞点处的轴套26、销轴27和润滑油加注口中的一处或多处。本实施例中，是在轴套26上两个相对的位置分别开孔，并在孔内分别安装一个第一油膜厚度传感器6。

信号发生器1分别与两个第一油膜厚度传感器6的信号输入端连接，由挖掘机自带蓄电池供电，用于向第一油膜厚度传感器6实时发送直流或交变电流信号。

信号接收处理器2可以包括放大器201和处理器202。放大器201的作用为将采集到的信号转化为电信号并进行放大处理，处理器202的作用为将采集到的电信号转化为润滑油28的油膜厚度，以此获取挖掘机绞点的实时润滑状态。

第一油膜厚度传感器6可以采用电阻传感器、电涡流传感器和超声波传感器，下面分别对这三种传感器的工作方式进行说明。

如图2和图3所示，提供了第一油膜厚度传感器6为电阻传感器时的实施方式。

电阻传感器包括两个触点，分别安装于销轴27及轴套26上，其中轴套26上的安装位置可以位于润滑油加注口29处。该实施方式利用金属导电性能与润滑油导电性能相差悬殊的特性以及油膜厚度与油膜电阻之间的关系，当油膜将接触面完全隔开时，两个触点间的电阻较大，电压也较大；而当金属相接触时，两个触点间的电阻急剧下降，电压也较小。通过测量两个触点之间的电压变化，可以有效地测定金属接触百分比，实现实时监测润滑状态。

另一方面，通过对脉冲信号计数，可定性得到润滑状态：

参照公式：n＝N/(f0×t0)，其中，N为监测得到的脉冲数，f0为输入脉冲频率，t0为一个挖掘过程周期的时间。

当n＝1时，说明该绞点处于完全润滑状态；当0<n<1时，说明该绞点处于不完全润滑状态；当n＝0时，说明该绞点处于无润滑状态。

如图4和图5所示，提供了第一油膜厚度传感器6为电涡流传感器时的实施方式。

该实施方式中，电涡流传感器的线圈安装于润滑油加注口29中。本实施方式中，利用高频正弦交变电流线圈的特征阻抗Z与金属导体表面距离h在一定范围内呈线性关系的特性，通过电子线路将线圈阻抗Z的变化转化为电压变化，实现实时监测润滑状态。

电涡流传感器的线圈在销轴27附近表面产生交变磁场，由于交变磁场的反作用，使产生磁场的电涡流传感器的等效阻抗发生变化，等效阻抗Z的函数表达式为Z＝F(σ,ξ,τ,h,I,ω)。由于销轴的电导率σ、磁导率ξ、尺寸因子τ、传感器线圈的激励电流强度I、角频率ω保持恒定不变，电涡流传感器中等效阻抗Z就成为电涡流传感器的探头与销轴27表面距离h的单值函数，在一定范围内呈线性关系。通过将等效阻抗Z的变化转化为电压变化，即可实现对润滑油加注口29处润滑油膜的厚度实时监测。

如图6和图7所示，提供了第一油膜厚度传感器6为超声波传感器时的实施方式。

超声波传感器安装于润滑油加注口29中。本实施方式基于超声波脉冲反射法，利用超声波在不同介质的界面产生反射和折射的特点对润滑油油膜的厚度进行测量，利用超声波脉冲在材料中的往返传播时间t和速度c，由公式h＝0.5ct得到润滑油膜的厚度h，实现对润滑状态的实时监测。

如图8和图9所示，本申请还提供了一种自润滑系统的实施方式，包括3组挖掘机润滑状态在线监测装置，还包括电磁阀、油泵和油箱等。具体为：

本实施方式中，在挖掘机的三处绞点分别设置第一油膜厚度传感器6、第二油膜厚度传感器7和第三油膜厚度传感器8，信号发生器1通过第三信号交换器5分别与第一油膜厚度传感器6、第二油膜厚度传感器7和第三油膜厚度传感器8的信号输入端电连接，第一油膜厚度传感器6、第二油膜厚度传感器7和第三油膜厚度传感器8的信号输出端分别与第二信号交换器4电连接。

信号接收处理器2同时与第二信号交换器4以及第一信号交换器3电连接，接收来自第二信号交换器4的各路检测信号，并向第一信号交换器3发出控制信号。

第一信号交换器3分别与第一电磁阀9、第二电磁阀10、第三电磁阀11以及电动机20电连接。

电动机20与油泵19传动连接，用于驱动油泵19工作。油泵19的进油口与润滑油箱25通过管路连通，油泵19的出油口通过管路依次与单向阀13、润滑油集中器12连通，润滑油集中器12通过管路分别与第一电磁阀9、第二电磁阀10和第三电磁阀11的进油口分别连通，第一电磁阀9、第二电磁阀10和第三电磁阀11的出油口通过管路分别与三处绞点的润滑油注油口分别连通。

工作时，信号发生器1通过第三信号交换器5分别向第一油膜厚度传感器6、第二油膜厚度传感器7和第三油膜厚度传感器8分别发送电信号；各油膜厚度传感器将检测信号分别通过第二信号交换器4发送给信号接收处理器2，经处理后得到各绞点处的实时润滑状态；信号接收处理器2根据各绞点处的实时润滑状态，通过第一信号交换器3分别向电动机20发送控制信号21、向第一电磁阀9、第二电磁阀10和第三电磁阀11发送开闭信号，由油泵19从润滑油箱25中抽取润滑油，经由润滑油集中器12、第一电磁阀9、第二电磁阀10和第三电磁阀11向对应的绞点处注入润滑油。

当油膜厚度传感器为电阻传感器时，根据公式：n＝N/(f0*t0)，当n<1时，即提示驾驶员当前润滑系统处于欠润滑状态，需进行润滑油加注；当n＝0时，当前润滑状态为无润滑，润滑油加注系统自动开启，对相应绞点进行加注润滑油，当n＝1时，停止加注润滑油。

当油膜厚度传感器为电涡流或超声波传感器时，依据电涡流或超声波传感器原理，当润滑油膜的厚度h小于特定值时，即提示驾驶员当前润滑系统处于欠润滑状态，需进行润滑油加注；当h＝0时，当前润滑状态为无润滑，润滑油加注系统自动开启，对相应绞点进行加注润滑油，当h大于特定值时，停止加注润滑油。

本实施例中，由于同时需要同时对3组挖掘机润滑状态在线监测装置进行数据采集、处理和注油，所以需要用到信号交换器进行数据交换。当涉及的传感器较少时，可以不用信号交换器或在各节点选择性的使用。

在更优选的实施例中，还可以包括温度传感器17和加热器14；加热器14与油泵19的出油口通过管道连通，用于对送至润滑油集中器12的润滑油进行加热；温度传感器17用于检测油泵19的出油口位置的油温，且温度传感器17向第二信号交换器4发送温度信号18；信号接收处理器2根据温度信号18来控制报警器报警，或控制加热器14启停。

在更优选的实施例中，还可以包括压力传感器24；压力传感器24用于检测油箱内的压力，且压力传感器24将压力信号23送至第二信号交换器4；信号接收处理器2根据压力信号23控制报警器报警。

在更优选的实施例中，还可以在润滑油箱25与油泵19之间的管路上设置过滤器22，对润滑油进行过滤。

在更优选的实施例中，还可以在油泵19与单向阀13之间的管路上设置支管路，并设置溢流阀15，多余的润滑油将通过溢流阀15回流至润滑油箱16。

本实施方式具有以下优点：

(1)可实现绞点润滑状态实时监测，定点定量加注润滑油；

(2)克服了人工及自动集中加注的缺点，降低操作人员劳动强度，减少润滑油的消耗；

(3)有效减少欠润滑状态的发生，提高设备的寿命。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本申请的具体实施方式，用以说明本申请的技术方案，而非对其限制，本申请的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种挖掘机润滑状态在线监测装置，其特征在于，包括信号发生器、油膜厚度传感器和信号接收处理器；

所述油膜厚度传感器设置在挖掘机的绞点处，用于检测所述绞点处的润滑油膜厚度；

所述信号发生器与所述油膜厚度传感器的信号输入端连接，用于向所述油膜厚度传感器实时发送电信号；

所述信号接收处理器与所述油膜厚度传感器的信号输出端连接，用于对所述油膜厚度传感器采集的数据进行处理，得到所述绞点处的实时润滑状态。

2.根据权利要求1所述的挖掘机润滑状态在线监测装置，其特征在于，所述油膜厚度传感器设置在所述绞点处的轴套、销轴和润滑油加注口中的一处或多处。

3.根据权利要求1所述的挖掘机润滑状态在线监测装置，其特征在于，所述油膜厚度传感器包括电阻传感器、电涡流传感器和超声波传感器中的一种或多种。

4.一种自润滑系统，其特征在于，包括权利要求1～3任一项所述的挖掘机润滑状态在线监测装置，还包括电磁阀、油泵和油箱；

所述油箱、所述油泵、所述电磁阀和注油管通过管路依次连接；所述注油管的出油端用于与所述绞点处的润滑油加注口对接；

所述信号接收处理器分别与所述油泵和所述电磁阀连接，用于根据得到的所述绞点处的实时润滑状态打开或关闭所述油泵和所述电磁阀。

5.根据权利要求4所述的自润滑系统，其特征在于，还包括单向阀，所述单向阀设置于所述油泵与所述电磁阀之间的管路上，使所述管路内的液体仅能从所述油泵流向所述电磁阀。

6.根据权利要求4所述的自润滑系统，其特征在于，还包括第一信号交换器、第二信号交换器和第三信号交换器；

所述信号发生器通过所述第一信号交换器与所述油膜厚度传感器的信号输入端电连接；

所述油膜厚度传感器的信号输出端通过所述第二信号交换器与所述信号接收处理器电连接；

所述信号接收处理器通过所述第三信号交换器分别与所述油泵和所述电磁阀电连接。

7.根据权利要求6所述的自润滑系统，其特征在于，还包括温度传感器和加热器；

所述加热器与所述油泵的出油口连通；

所述温度传感器用于检测所述油泵的出油口位置的油温，且所述温度传感器与所述第二信号交换器电连接；

所述信号接收处理器根据所述温度传感器的检测值控制报警器或加热器启停。

8.根据权利要求6所述的自润滑系统，其特征在于，还包括压力传感器；

所述压力传感器用于检测所述油箱内的压力，且所述压力传感器与所述第二信号交换器电连接；

所述信号接收处理器根据所述压力传感器的检测值控制报警器启停。

9.根据权利要求5所述的自润滑系统，其特征在于，当所述电磁阀为多个时，还包括润滑油集中器；所述润滑油集中器设置在所述单向阀与各所述电磁阀之间的管路上，所述润滑油集中器分别与各所述电磁阀管路连接。

10.一种基于权利要求4所述的自润滑系统的自润滑方法，其特征在于，包括以下步骤：

所述信号发生器向所述油膜厚度传感器发送电信号；

所述油膜厚度传感器将检测信号发送给信号接收处理器，经处理后得到所述绞点处的实时润滑状态；

所述信号接收处理器根据所述绞点处的实时润滑状态打开或关闭所述油泵和所述电磁阀，对所述绞点处注入润滑油。

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