CN111428396B - 一种在线装载机铰链销轴磨损程度评估方法 - Google Patents

一种在线装载机铰链销轴磨损程度评估方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种在线装载机铰链销轴磨损程度评估方法,该方法包括S1、正常工况条件下销轴磨损模拟；S2、在线状态下销轴内的油液温升检测；S3、基于温升加速度的磨损危险区域极值磨量的确定；S4、基于瞬时冲击的正常工况磨损量修正；S5、融合温升极值磨量与修正工况磨损量的磨损程度评估。该方法准确性好、精度高。

Description

一种在线装载机铰链销轴磨损程度评估方法
技术领域
本发明涉及机械检测方法，特别涉及一种在线装载机铰链销轴磨损程度评估方法。
背景技术
随着社会的发展，大型装载机的使用量越来越多，在其使用过程中装载机工作装置的销轴过量磨损并进一步断裂已成为设备使用过程中的常见问题。在这样的背景前提下，对大型装载机铰链销轴磨损量进行实时检测，并进一步对磨损程度进行在线评估是必要且紧迫的。现如今大多数方法都是在离线状态下，通过检具来实现销轴磨损程度评估，但这种方法不能够实时准确反映工作过程中销轴的磨损过程且检测效率低。如何通过在考虑正常工况、温升影响、瞬时冲击的前提下来对装载机的铰链销轴磨损程度进行实时在线评估是这一研究领域存在的共性问题。
发明内容
发明目的：本发明目的是提供一种在线装载机铰链销轴磨损程度评估方法。
技术方案：本发明提供一种在线装载机铰链销轴磨损程度评估方法，包括如下步骤：
S1、正常工况条件下销轴磨损模拟；
S2、在线状态下销轴内的油液温升检测；
S3、基于温升加速度的磨损危险区域极值磨量的确定；
S4、基于瞬时冲击的正常工况磨损量修正；
S5、融合温升极值磨量与修正工况磨损量的磨损程度评估。
进一步地，所述步骤S1模拟方法：将装载机的工作装置有限元模型导入到有限元分析软件中，对其进行网格划分与前置工况约束条件的设置，然后分析在固定工况载荷一个周期性范围内铰链销处的径向磨损位置、径向磨损状态分布及最大径向磨损量Wmax。
进一步地，所述步骤S2检测方法：在装载机工作装置的铰链销外侧布置红外温度采集传感器，在非接触状态下对铰链内部的销轴工作温度进行实时检测，确定销轴的温升数值分布及固定工作周期内温升加速度较大的位置。
进一步地，所述步骤S3确定的方法：在S2的基础上，对固定工作周期内温升加速度较大的位置进行声发射冲击量It的测量(t为时间，t＝1,2,3...N秒)，测量的间隔为1秒，然后代入下式对危险区域的极值磨损量Mmax进行计算，
Figure BDA0002395269410000011
其中，Mmax为危险区域的极值磨损量；It为周期内温升加速度较大的位置的声发射冲击量；t为时间，t＝1,2,3...N秒；N为周期的最大计时时间；C(It)max为周期内所有声发射冲击量的最大值；C(It)min为周期内所有声发射冲击量的最小值。
7、进一步地，所述步骤S4的修正方法：将装载机的工作装置有限元模型导入到有限元分析软件中，对其进行网格划分与前置约束条件的设置，并在瞬时冲击模块下对销轴的最大轴向位移Zmax与最大径向冲击磨损量Cmax进行求解，
然后将求解的最大轴向位移Zmax与最大径向冲击磨损量Cmax及S1中求解的正常工况条件下的最大径向磨损量Wmax结合，对正常工况的磨损量进行修正，获取修正后的最大磨损量Xmax，
Figure BDA0002395269410000021
其中，Xmax为获取修正后的最大磨损量；L为销轴的长度；Zmax为最大轴向位移；Cmax为最大径向冲击磨损量；Wmax为正常工况条件下的最大径向磨损量。
8、进一步地，所述步骤S5的评估方法：将S3中求解得到的温升导致的极值磨损量Mmax与修正工况下的最大磨损量Xmax代入下式对磨损量程度值Q进行计算，
Figure BDA0002395269410000022
其中，Q为磨损量程度值；R为销轴的半径；Mmax为温升导致的极值磨损量；Xmax为修正工况下的最大磨损量。
有益效果：本发明可以实现在线状态下装载机铰链销轴磨损程度的实时评估，通过在考虑正常工况、温升影响、瞬时冲击的前提下来对装载机铰链销轴磨损程度进行实时评估，可以更有效地提高装载机铰链销轴磨损评估的精确性与效率。
附图说明
图1为本发明方法流程图。
具体实施方式
如图1所示，本实施例基于一种在线装载机铰链销轴磨损程度评估方法，包括以下步骤：
S1.正常工况条件下销轴磨损模拟：
将装载机的工作装置有限元模型导入到ANSYS有限元分析软件中，对其进行网格划分与前置工况约束条件的设置，然后分析在固定工况载荷一个周期性范围内铰链销处的径向磨损位置、径向磨损状态分布及最大径向磨损量Wmax。
S2.在线状态下销轴内的油液温升检测：
在装载机工作装置的铰链销外侧布置红外温度采集传感器，在非接触状态下对铰链内部的销轴工作温度进行实时检测，确定销轴的温升数值分布及固定工作周期内温升加速度较大的位置。
S3.基于温升加速度的磨损危险区域极值磨量的确定：
在S2的基础上，对固定工作周期内温升加速度较大的位置进行声发射冲击量It的测量(t为时间，t＝1,2,3...N秒)，测量的间隔为1秒，然后代入下式对危险区域的极值磨损量Mmax进行计算。
Figure BDA0002395269410000031
其中，Mmax为危险区域的极值磨损量；It为周期内温升加速度较大的位置的声发射冲击量；t为时间，t＝1,2,3...N秒；N为周期的最大计时时间；C(It)max为周期内所有声发射冲击量的最大值；C(It)min为周期内所有声发射冲击量的最小值。
S4.基于瞬时冲击的正常工况磨损量修正：
将装载机的工作装置有限元模型导入到ANSYS有限元分析软件中，对其进行网格划分与前置约束条件的设置，并在瞬时冲击模块下对销轴的最大轴向位移Zmax与最大径向冲击磨损量Cmax进行求解。
然后将求解的最大轴向位移Zmax与最大径向冲击磨损量Cmax及S1中求解的正常工况条件下的最大径向磨损量Wmax结合，对正常工况的磨损量进行修正，获取修正后的最大磨损量Xmax。
Figure BDA0002395269410000032
其中，Xmax为获取修正后的最大磨损量；L为销轴的长度；Zmax为最大轴向位移；Cmax为最大径向冲击磨损量；Wmax为正常工况条件下的最大径向磨损量。
S5.融合温升极值磨量与修正工况磨损量的磨损程度评估：
将S3中求解得到的温升导致的极值磨损量Mmax与修正工况下的最大磨损量Xmax代入下式对磨损量程度值Q进行计算。
Figure BDA0002395269410000041
其中，Q为磨损量程度值；R为销轴的半径；Mmax为温升导致的极值磨损量；Xmax为修正工况下的最大磨损量。

Claims (2)

1.一种在线装载机铰链销轴磨损程度评估方法，其特征在于：包括如下步骤：
S1、正常工况条件下销轴磨损模拟；
S2、在线状态下销轴内的油液温升检测；
S3、基于温升加速度的磨损危险区域极值磨损量的确定；
S4、基于瞬时冲击的正常工况磨损量修正；
S5、融合温升极值磨损量与修正工况磨损量的磨损程度评估，
所述步骤S1模拟方法：将装载机的工作装置有限元模型导入到有限元分析软件中，对其进行网格划分与前置工况约束条件的设置，然后分析在固定工况载荷一个周期性范围内铰链销处的径向磨损位置、径向磨损状态分布及正常工况条件下的最大径向磨损量Wmax，
所述步骤S2检测方法：在装载机工作装置的铰链销外侧布置红外温度采集传感器，在非接触状态下对铰链内部的销轴工作温度进行实时检测，确定销轴的温升数值分布及固定工作周期内温升加速度较大的位置，
所述步骤S3确定的方法：在S2的基础上，对固定工作周期内温升加速度最大的位置进行声发射冲击量It的测量，t为时间，t＝1，2，3...N秒，测量的间隔为1秒，然后代入下式对危险区域的极值磨损量Mmax进行计算，
Figure FDA0004222836420000011
其中，Mmax为危险区域的极值磨损量；It为周期内温升加速度最大的位置的声发射冲击量；t为时间，t＝1，2，3...N秒；N为周期的最大计时时间；C(It)max为周期内所有声发射冲击量的最大值；C(It)min为周期内所有声发射冲击量的最小值，
所述步骤S4的修正方法：将装载机的工作装置有限元模型导入到有限元分析软件中，对其进行网格划分与前置约束条件的设置，并在瞬时冲击模块下对销轴的最大轴向位移Zmax与最大径向冲击磨损量Cmax进行求解，
然后将求解的最大轴向位移Zmax与最大径向冲击磨损量Cmax及S1中求解的正常工况条件下的最大径向磨损量Wmax结合，对正常工况的磨损量进行修正，获取修正后的最大磨损量Xmax，
Figure FDA0004222836420000012
其中，Xmax为获取修正后的最大磨损量；L为销轴的长度；Zmax为最大轴向位移；Cmax为最大径向冲击磨损量；Wmax为正常工况条件下的最大径向磨损量。
2.根据权利要求1所述的在线装载机铰链销轴磨损程度评估方法，其特征在于：所述步骤S5的评估方法：将S3中求解得到的危险区域的极值磨损量Mmax与获取修正后的最大磨损量Xmax代入下式对磨损量程度值Q进行计算，
Figure FDA0004222836420000021
其中，Q为磨损量程度值；R为销轴的半径；Mmax为危险区域的极值磨损量；Xmax为获取修正后的最大磨损量。
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