CN113063579B - 一种远程式钢弹簧隔振器在线故障检测装置及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种远程式钢弹簧隔振器在线故障检测装置及其方法，包括承载基座、托板、承载弹簧、压力传感器及主控系统，托板位于承载基座正上方，并通过至少两条承载弹簧连接，压力传感器与托板上端面连接，主控系统嵌于承载基座内，并与压力传感器电气连接。其使用方法包括设备装配，监控运行及数据分析等三个步骤。本发明一方面可有效满足多种类型钢弹簧隔振器及复杂现场环境下稳定运行及使用的需要；另一方面数据检测精度高，且数据获取全面，可实现对钢弹簧隔振器运行状态同步进行精确检测作业的同时，另可实现对钢弹簧隔振器运行状态进行动态仿真，从而达到提高钢弹簧隔振器设备运行稳定性和可靠性的目的。

Description

一种远程式钢弹簧隔振器在线故障检测装置及其方法

技术领域

本发明涉及一种远程式钢弹簧隔振器在线故障检测装置及方法，属汽车技术领域。

背景技术

钢弹簧隔振器在机械设备、建筑施工等领域中有着极为广泛的应用，对设备及建筑运行和使用的安全性、稳定性和舒适性发挥着不可替代的作用，因此在钢弹簧隔振器实际使用中，需要对其运行状态进行有效的监控并及时发现其运行故障，针对这一问题，当前开发了诸如专利公开号为CN111859676A，公开日为20201030，专利申请号为2020107184425，专利名称为一种针对浮置板轨道钢弹簧损伤的智能检测方法，专利公开号为CN109031988A，公开日为20181218，专利申请号为201810788941，专利名称为一种钢弹簧隔振器检测系统等现有技术，虽然可以一定程度满足使用的需要，但一方面存在设备结构复杂，使用安装难度大，并易受到实际使用场地环境限制，应用的灵活性和通用性均相对较差，难以有效满足使用的需要；另一方面当前的钢弹簧隔振器检测设备在运行时，往往仅能对钢弹簧隔振器受到的压力等单一参数进行检测，检测数据精度及全面性差，难以准确获得钢弹簧隔振器运行状态参数，从而导致无法对钢弹簧隔振器运行时存在的故障及故障隐患全面检测，从而造成钢弹簧隔振器运行监控作业工作效率及质量较低，难以有效满足使用的需要。

因此针对这一问题，迫切需要开发一种全新的钢弹簧隔振器检测系统及方法，以满足实际使用的需要。

发明内容

为了解决现有技术上的不足，本发明提供一种远程式钢弹簧隔振器在线故障检测装置及方法。

一种远程式钢弹簧隔振器在线故障检测装置，包括承载基座、托板、承载弹簧、压力传感器及主控系统，承载基座为横断面呈矩形的腔体结构，托板为横断面呈矩形的板状结构，位于承载基座正上方并与承载基座同轴分布，托板上端面与承载基座上端面平行分布，承载基座、托板间通过至少两条承载弹簧连接，承载弹簧环绕承载基座轴线均布，其上端面及下端面分别通过弹性铰链与承载基座、托板铰接，压力传感器至少两个，环绕托板轴线均布并与托板上端面连接，且各压力传感器上端面分布在同一与托板上端面平行分布的平面内，主控系统嵌于承载基座内，并与压力传感器电气连接，主控系统包括数据处理电路、数据通讯总线电路、滤波电路、信号放大电路、串口通讯电路、辅助驱动电池，数据处理电路分别与数据通讯总线电路、辅助驱动电池电气连接，数据通讯总线电路另通过滤波电路、信号放大电路与至少一个串口通讯电路电气连接，串口通讯电路与各压力传感器电气连接，且压力传感器间相互并联。

进一步的，所述的数据处理电路包括基于DSP芯片、FPGA芯片及CPID芯片中任意一种的核心处理电路、MOS驱动电路、多路稳压直流电源电路、晶振时钟电路、分频时钟电路，所述核心处理电路分别与MOS驱动电路、多路稳压直流电源电路、晶振时钟电路、分频时钟电路电气连接，所述晶振时钟电路通过分频时钟电路分别与MOS驱动电路和数据通讯总线电路电气连接，所述MOS驱动电路另与数据通讯总线电路电气连接。

进一步的，所述的托板上端面设横断面呈“凵”字形承载槽，托板下端面设倾角传感器、加速度传感器及振动传感器，其中所述压力传感器嵌于承载槽槽底连接，其上端面比承载槽槽底高0.1—1毫米，且各压力传感器上端面间通过弹性衬板连接，所述弹性衬板嵌于承载槽内，与承载槽同轴分布并与承载槽侧壁滑动连接，所述倾角传感器与托板同轴分布，所述加速度传感器及振动传感器环绕托板轴线均布，所述倾角传感器、加速度传感器及振动传感器均与主控系统电气连接。

进一步的，所述的承载基座包括承载机架、承载腔、导向滑槽及接线端子，其中所述承载机架为横断面呈“冂”字形槽装结构，所述承载腔为与承载机架同轴分布的闭合腔体结构，嵌于承载机架内并通过导向滑槽与承载机架侧壁内表面滑动连接，所述主控系统嵌于承载腔内，且主控系统对应的承载腔侧壁设接线端子，并通过接线端子与压力传感器电气连接。

进一步的，所述的承载弹簧轴线与承载基座上端面呈45°—90°夹角，且当承载弹簧与承载基座上端面夹角小于90°时，以承载基座轴线对称分布的两承载弹簧的伸缩方向相反。

一种远程式钢弹簧隔振器在线故障检测装置的使用方法，包括如下步骤：

S1，设备装配，首先对承载基座、托板、承载弹簧、压力传感器及主控系统进行组装，然后将组装后的设备通过承载基座安装至待检测钢弹簧隔振器一侧，并使钢弹簧隔振器与承载基座轴线平行分布，同时将托板与待检测钢弹簧隔振器上端面做连接工件连接，将主控系统与外部电路系统电气连接，同时通过通讯网络与远程数据监控系统连接，即可完成设备装配；最后由远程数据监控系统各主控系统分配独立数据通讯识别身份编码及通讯地址，并为各待检测钢弹簧隔振器设置监控数据异常阀值；

S2，监控运行，完成S1步骤后，在待检测钢弹簧隔振器进行减震运行时，托板同步进行振荡运行，并在运行过程中通过承载弹簧对震动作用力进行减震吸收，同时，一方面通过各压力传感器对振荡作用的压力值进行检测，另一方面通过托板下端面的倾角传感器、加速度传感器及振动传感器对振荡作用下托板发生振荡频率、振荡方向及倾斜角度进行检测，从而达到对待检测钢弹簧隔振器运行时受力情况同步分析检测及监控的目的；

S3,数据分析，将S2步骤中采集的各数据通过主控系统汇总，并将获取的数据与S1步骤设定的数据通讯识别身份编码及通讯地址进行汇编，得到反馈数据，然后将反馈数据通过通讯网络发送至远程数据监控系统中，最后由数据通讯识别身份编码及通讯地址对接收的反馈数据进行解码，并根据S2步骤实际检测数据与S1步骤设定的阀值进行比对运算，即可对当前待检测钢弹簧隔振器运行状态分析及故障检测。

进一步的，所述的通讯网络为无线通讯网络、在线通讯网络中的任意一种或两种共用。

进一步的，所述的远程数据监控系为基于云计算的服务平台，且所述远程数据监控系另设至少一个基于BIM技术的三维动态仿真模型。

本发明一方面系统构成简单，安装维护运行灵活方便，通用性好，可有效满足多种类型钢弹簧隔振器及复杂现场环境下稳定运行及使用的需要；另一方面数据检测精度高，且数据获取全面，可实现对钢弹簧隔振器运行状态同步进行精确检测作业的同时，另可实现对钢弹簧隔振器运行状态进行动态仿真，提高钢弹簧隔振器设备运行监控作业的精度的同时，并辅助实现对钢弹簧隔振器运行故障进行预警作业，从而达到提高钢弹簧隔振器设备运行稳定性和可靠性的目的。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式来详细说明本发明；

图1为本发明系统结构示意图；

图2为主控系统电路结构示意图；

图3为数据处理电路结构示意图；

图4为本发明方法流程示意图。

图中各标号：承载基座1、托板2、承载弹簧3、压力传感器4、主控系统5、弹性铰链6、承载槽21、倾角传感器22、加速度传感器23、振动传感器24、弹性衬板25、承载机架101、承载腔102、导向滑槽103、接线端子104。

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于施工，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

如图1—4所示，一种远程式钢弹簧隔振器在线故障检测装置，包括承载基座1、托板2、承载弹簧3、压力传感器4及主控系统5，承载基座1为横断面呈矩形的腔体结构，托板2为横断面呈矩形的板状结构，位于承载基座1正上方并与承载基座1同轴分布，托板2上端面与承载基座1上端面平行分布，承载基座1、托板2间通过至少两条承载弹簧3连接，承载弹簧3环绕承载基座1轴线均布，其上端面及下端面分别通过弹性铰链6与承载基座1、托板2铰接，压力传感器4至少两个，环绕托板2轴线均布并与托板2上端面连接，且各压力传感器4上端面分布在同一与托板2上端面平行分布的平面内，主控系统5嵌于承载基座1内，并与压力传感器4电气连接。

本实施例中，所述主控系统5包括数据处理电路、数据通讯总线电路、滤波电路、信号放大电路、串口通讯电路、辅助驱动电池，数据处理电路分别与数据通讯总线电路、辅助驱动电池电气连接，数据通讯总线电路另通过滤波电路、信号放大电路与至少一个串口通讯电路电气连接，串口通讯电路与各压力传感器4电气连接，且压力传感器4间相互并联。

重点说明的，所述的数据处理电路包括基于DSP芯片、FPGA芯片及CPID芯片中任意一种的核心处理电路、MOS驱动电路、多路稳压直流电源电路、晶振时钟电路、分频时钟电路，所述核心处理电路分别与MOS驱动电路、多路稳压直流电源电路、晶振时钟电路、分频时钟电路电气连接，所述晶振时钟电路通过分频时钟电路分别与MOS驱动电路和数据通讯总线电路电气连接，所述MOS驱动电路另与数据通讯总线电路电气连接。

本实施例中，所述的托板2上端面设横断面呈“凵”字形承载槽21，托板2下端面设倾角传感器22、加速度传感器23及振动传感器24，其中所述压力传感器4嵌于承载槽21槽底连接，其上端面比承载槽21槽底高0.1—1毫米，且各压力传感器4上端面间通过弹性衬板25连接，所述弹性衬板25嵌于承载槽21内，与承载槽21同轴分布并与承载槽21侧壁滑动连接，所述倾角传感器22与托板2同轴分布，所述加速度传感器23及振动传感器24环绕托板2轴线均布，所述倾角传感器22、加速度传感器23及振动传感器24均与主控系统5电气连接。

同时，所述的承载基座1包括承载机架101、承载腔102、导向滑槽103及接线端子104，其中所述承载机架101为横断面呈“冂”字形槽装结构，所述承载腔102为与承载机架101同轴分布的闭合腔体结构，嵌于承载机架101内并通过导向滑槽103与承载机架101侧壁内表面滑动连接，所述主控系统5嵌于承载腔102内，且主控系统5对应的承载腔102侧壁设接线端子104，并通过接线端子104与压力传感器4电气连接。

本实施例中，所述的承载弹簧3轴线与承载基座1上端面呈45°—90°夹角，且当承载弹簧3与承载基座1上端面夹角小于90°时，以承载基座1轴线对称分布的两承载弹簧3的伸缩方向相反。

一种远程式钢弹簧隔振器在线故障检测装置的使用方法，包括如下步骤：

S1，设备装配，首先对承载基座1、托板2、承载弹簧3、压力传感器4及主控系统5进行组装，然后将组装后的设备通过承载基座1安装至待检测钢弹簧隔振器一侧，并使钢弹簧隔振器与承载基座1轴线平行分布，同时将托板2与待检测钢弹簧隔振器上端面做连接工件连接，将主控系统5与外部电路系统电气连接，同时通过通讯网络与远程数据监控系统连接，即可完成设备装配；最后由远程数据监控系统各主控系统5分配独立数据通讯识别身份编码及通讯地址，并为各待检测钢弹簧隔振器设置监控数据异常阀值；

S2，监控运行，完成S1步骤后，在待检测钢弹簧隔振器进行减震运行时，托板2同步进行振荡运行，并在运行过程中通过承载弹簧3对震动作用力进行减震吸收，同时，一方面通过各压力传感器4对振荡作用的压力值进行检测，另一方面通过托板2下端面的倾角传感器22、加速度传感器23及振动传感器24对振荡作用下托板2发生振荡频率、振荡方向及倾斜角度进行检测，从而达到对待检测钢弹簧隔振器运行时受力情况同步分析检测及监控的目的；

S3,数据分析，将S2步骤中采集的各数据通过主控系统5汇总，并将获取的数据与S1步骤设定的数据通讯识别身份编码及通讯地址进行汇编，得到反馈数据，然后将反馈数据通过通讯网络发送至远程数据监控系统中，最后由数据通讯识别身份编码及通讯地址对接收的反馈数据进行解码，并根据S2步骤实际检测数据与S1步骤设定的阀值进行比对运算，即可对当前待检测钢弹簧隔振器运行状态分析及故障检测。

本实施例中，所述的通讯网络为无线通讯网络、在线通讯网络中的任意一种或两种共用。

本实施例中，所述的远程数据监控系为基于云计算的服务平台，且所述远程数据监控系另设至少一个基于BIM技术的三维动态仿真模型。

本发明一方面系统构成简单，安装维护运行灵活方便，通用性好，可有效满足多种类型钢弹簧隔振器及复杂现场环境下稳定运行及使用的需要；另一方面数据检测精度高，且数据获取全面，可实现对钢弹簧隔振器运行状态同步进行精确检测作业的同时，另可实现对钢弹簧隔振器运行状态进行动态仿真，提高钢弹簧隔振器设备运行监控作业的精度的同时，并辅助实现对钢弹簧隔振器运行故障进行预警作业，从而达到提高钢弹簧隔振器设备运行稳定性和可靠性的目的。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (8)

1.一种远程式钢弹簧隔振器在线故障检测装置，其特征在于：所述的远程式钢弹簧隔振器在线故障检测装置包括承载基座(1)、托板(2)、承载弹簧（3）、压力传感器（4）及主控系统（5），所述承载基座(1)为横断面呈矩形的腔体结构，所述托板(2)为横断面呈矩形的板状结构，位于承载基座(1)正上方并与承载基座(1)同轴分布，所述托板(2)上端面与承载基座(1)上端面平行分布，所述承载基座(1)、托板(2)间通过至少两条承载弹簧（3）连接，所述承载弹簧（3）环绕承载基座(1)轴线均布，其上端面及下端面分别通过弹性铰链（6）与承载基座(1)、托板(2)铰接，所述压力传感器（4）至少两个，环绕托板(2)轴线均布并与托板(2)上端面连接，且各压力传感器（4）上端面分布在同一与托板(2)上端面平行分布的平面内，所述主控系统（5）嵌于承载基座(1)内，并与压力传感器（4）电气连接，所述主控系统（5）包括数据处理电路、数据通讯总线电路、滤波电路、信号放大电路、串口通讯电路、辅助驱动电池，所述数据处理电路分别与数据通讯总线电路、辅助驱动电池电气连接，所述数据通讯总线电路另通过滤波电路、信号放大电路与至少一个串口通讯电路电气连接，所述串口通讯电路与各压力传感器（4）电气连接，且压力传感器（4）间相互并联。

2.根据权利要求1所述的一种远程式钢弹簧隔振器在线故障检测装置，其特征在于：所述的数据处理电路包括基于DSP芯片、FPGA芯片及CPID芯片中任意一种的核心处理电路、MOS驱动电路、多路稳压直流电源电路、晶振时钟电路、分频时钟电路，所述核心处理电路分别与MOS驱动电路、多路稳压直流电源电路、晶振时钟电路、分频时钟电路电气连接，所述晶振时钟电路通过分频时钟电路分别与MOS驱动电路和数据通讯总线电路电气连接，所述MOS驱动电路另与数据通讯总线电路电气连接。

3.根据权利要求1所述的一种远程式钢弹簧隔振器在线故障检测装置，其特征在于：所述的托板(2)上端面设横断面呈“凵”字形承载槽（21），托板(2)下端面设倾角传感器（22）、加速度传感器（23）及振动传感器（24），其中所述压力传感器（4）嵌于承载槽（21）槽底连接，其上端面比承载槽（21）槽底高0.1—1毫米，且各压力传感器（4）上端面间通过弹性衬板（25）连接，所述弹性衬板（25）嵌于承载槽（21）内，与承载槽（21）同轴分布并与承载槽（21）侧壁滑动连接，所述倾角传感器（22）与托板(2)同轴分布，所述加速度传感器（23）及振动传感器（24）环绕托板(2)轴线均布，所述倾角传感器（22）、加速度传感器（23）及振动传感器（24）均与主控系统（5）电气连接。

4.根据权利要求1所述的一种远程式钢弹簧隔振器在线故障检测装置，其特征在于：所述的承载基座(1)包括承载机架（101）、承载腔（102）、导向滑槽（103）及接线端子（104），其中所述承载机架（101）为横断面呈“冂”字形槽装结构，所述承载腔（102）为与承载机架（101）同轴分布的闭合腔体结构，嵌于承载机架（101）内并通过导向滑槽（103）与承载机架（101）侧壁内表面滑动连接，所述主控系统（5）嵌于承载腔（102）内，且主控系统（5）对应的承载腔（102）侧壁设接线端子（104），并通过接线端子（104）与压力传感器（4）电气连接。

5.根据权利要求1所述的一种远程式钢弹簧隔振器在线故障检测装置，其特征在于：所述的承载弹簧（3）轴线与承载基座(1)上端面呈45°—90°夹角，且当承载弹簧（3）与承载基座(1)上端面夹角小于90°时，以承载基座(1)轴线对称分布的两承载弹簧（3）的伸缩方向相反。

6.一种远程式钢弹簧隔振器在线故障检测装置的使用方法，其特征在于，所述的远程式钢弹簧隔振器在线故障检测装置的使用方法包括如下步骤：

S1，设备装配，首先对承载基座(1)、托板(2)、承载弹簧（3）、压力传感器（4）及主控系统（5）进行组装，然后将组装后的设备通过承载基座(1)安装至待检测钢弹簧隔振器一侧，并使钢弹簧隔振器与承载基座(1)轴线平行分布，同时将托板(2)与待检测钢弹簧隔振器上端面的连接工件连接，将主控系统（5）与外部电路系统电气连接，同时通过通讯网络与远程数据监控系统连接，即可完成设备装配；最后由远程数据监控系统各主控系统（5）分配独立数据通讯识别身份编码及通讯地址，并为各待检测钢弹簧隔振器设置监控数据异常阀值；

S2，监控运行，完成S1步骤后，在待检测钢弹簧隔振器进行减震运行时，托板(2)同步进行振荡运行，并在运行过程中通过承载弹簧（3）对震动作用力进行减震吸收，同时，一方面通过各压力传感器（4）对振荡作用的压力值进行检测，另一方面通过托板(2)下端面的倾角传感器（22）、加速度传感器（23）及振动传感器（24）对振荡作用下托板(2)发生振荡频率、振荡方向及倾斜角度进行检测，从而达到对待检测钢弹簧隔振器运行时受力情况同步分析检测及监控的目的；

S3,数据分析，将S2步骤中采集的各数据通过主控系统（5）汇总，并将获取的数据与S1步骤设定的数据通讯识别身份编码及通讯地址进行汇编，得到反馈数据，然后将反馈数据通过通讯网络发送至远程数据监控系统中，最后由数据通讯识别身份编码及通讯地址对接收的反馈数据进行解码，并根据S2步骤实际检测数据与S1步骤设定的阀值进行比对运算，即可对当前待检测钢弹簧隔振器运行状态分析及故障检测。

7.根据权利要求6所述的一种远程式钢弹簧隔振器在线故障检测装置的使用方法，其特征在于：所述的通讯网络为无线通讯网络、在线通讯网络中的任意一种或两种共用。

8.根据权利要求6所述的一种远程式钢弹簧隔振器在线故障检测装置的使用方法，其特征在于：所述的远程数据监控系统为基于云计算的服务平台，且所述远程数据监控系统另设至少一个基于BIM技术的三维动态仿真模型。

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