CN113670984B - 检测磨屑的检测方法和装置、判定方法和装置及工程机械 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及工程机械领域，公开了一种检测磨屑的检测方法和装置、判定方法和装置及工程机械，该检测方法包括：获取监测电路的实时电流，其中，所述监测电路中连接有磨屑吸附模块，所述磨屑吸附模块用于吸附所述油液中存在的磨屑，每当所述磨屑吸附模块吸附到所述磨屑时所述实时电流产生变化；判断所述实时电流是否产生变化；以及根据判断结果，判定所述油液中是否存在所述磨屑。藉此，实现了避免因磨屑尺寸较小或者磨屑落点不在电路连接点之间而无法连通电路的情况，降低出现漏检的概率，提高可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及工程机械领域，具体地，涉及一种检测磨屑的检测方法和装置、判定方法和装置及工程机械。
背景技术
臂架旋转机构为液压直驱机构，通过液压驱动将机构内活塞的平动转换为臂架的轴向旋转。臂架旋转机构由于长期在大负载等复杂工况下运行，齿轮间不断发生啮合导致表面磨损，尤其是在旋转机构反复启停中产生冲击振动，加剧齿轮间的磨损。长期的磨损将使机构中齿轮配合间隙变大，使其不能平稳运动，最终造成结构的报废。
如何检测旋转机构使用中轮齿的磨损情况，尤其是振动过程中的磨损情况，是确保机构安全运行的关键。现有技术中公开了两种检测磨损情况的技术。其中，一种是润滑油铁屑检测装置，如图1所示，当润滑油从该装置壳体3-5中通过时，铁屑将被检测头吸附并将磁钢3-1与铁磁性金属片3-2导通，被导通的电路中将有电流流过，电流测量模块实时对流过各金属片的总电流进行测量，所以根据电流测量模块测得总电流大小即可计算出铁磁性金属片组中被导通金属片的数量，进而测量出润滑油中铁屑含量的多少。另一种是发动机金属磨屑清理装置，该装置电控主体4-4中设有电源，电磁体在探针4-7末端并与电源相连，可对磨屑进行吸附；该装置还能通过检测端4-8对金属磨屑进行检测。虽然现有润滑油磨屑监测装置，可实现润滑油中磨屑的监测或清理，但并不具备对机械设备健康情况进行判定的功能。通过磨屑连通电路的检测方式也会因磨屑尺寸较小无法连通电路，或因吸附过程中铁屑落点不在磁钢和金属片之间，导致电路无法连通，进而出现漏检的情况。
发明内容
本发明的目的是提供一种检测磨屑的检测方法和装置、判定方法和装置及工程机械，其可解决或至少部分解决上述问题。
为了实现上述目的，本发明的一个方面提供一种用于检测油液中磨屑的检测方法，该检测方法包括：获取监测电路的实时电流，其中，所述监测电路中连接有磨屑吸附模块，所述磨屑吸附模块用于吸附所述油液中存在的磨屑，每当所述磨屑吸附模块吸附到所述磨屑时所述实时电流产生变化；判断所述实时电流是否产生变化；以及根据判断结果，判定所述油液中是否存在所述磨屑。
可选地，所述磨屑吸附模块用于在第二磁场的作用下产生第一磁场，所述磨屑吸附模块通过所述第一磁场对流经所述第一磁场的所述油液中存在的所述磨屑进行吸附。
可选地，所述第二磁场为用于产生所述第二磁场的第二磁场产生模块在通电作用下产生的。
此外，本发明的另一方面还提供一种用于判定机械设备健康状况的判定方法，该判定方法包括：根据上述的检测方法检测所述机械设备油腔的油液中是否存在磨屑；以及在所述油液中存在所述磨屑的情况下，根据所述磨屑的数量，判定所述机械设备中产生所述磨屑的部件的磨损状态和/或所述机械设备的工作状态。
可选地，所述监测电路包括小磨屑监测电路和大磨屑监测电路，所述小磨屑监测电路中的所述磨屑吸附模块吸附到的所述磨屑的尺寸小于第一预设值，所述大磨屑监测电路中的所述磨屑吸附电路吸附到的所述磨屑的尺寸大于或等于所述第一预设值，根据所述磨屑的数量判定所述机械设备中产生所述磨屑的部件的磨损状态和/或所述机械设备的工作状态包括以下至少一者：在仅所述小磨屑监测电路的所述实时电流产生变化的情况下，若所述磨屑的数量未达到第二预设值，则判定所述部件处于正常磨损状态和/或所述机械设备处于正常工作状态；和/或若所述磨屑的数量达到所述第二预设值，则判定所述部件处于疲劳磨损状态和/或所述机械设备处于正常工作状态；以及在所述大磨屑监测电路的所述实时电流产生变化的情况下，判定所述部件处于剧烈磨损状态/严重切削磨损状态和/或所述机械设备处于异常运转状态。
可选地，所述磨屑的数量基于所述实时电流产生变化的次数而被确定。
相应地，本发明的另一方面还提供一种用于检测油液中磨屑的检测装置，该检测装置包括：实时电流获取模块，用于获取监测电路的实时电流，其中，所述监测电路中连接有磨屑吸附模块，所述磨屑吸附模块用于吸附所述油液中存在的磨屑，每当所述磨屑吸附模块吸附到所述磨屑时所述实时电流产生变化；以及磨屑判定模块，用于：判断所述实时电流是否产生变化；以及根据判断结果，判定所述油液中是否存在所述磨屑。
可选地，所述磨屑吸附模块用于在第二磁场的作用下产生第一磁场，所述磨屑吸附模块通过所述第一磁场对流经所述第一磁场的所述油液中存在的所述磨屑进行吸附。
可选地，所述第二磁场为用于产生所述第二磁场的第二磁场产生模块在通电作用下产生的。
相应地，本发明的另一方面还提供一种用于判定机械设备健康状况的判定装置，该判定装置包括：上述的检测装置；以及健康判定模块，用于在所述油液中存在所述磨屑的情况下，根据所述磨屑的数量，判定所述机械设备中产生所述磨屑的部件的磨损状态和/或所述机械设备的工作状态。
可选地，所述监测电路包括小磨屑监测电路和大磨屑监测电路，所述小磨屑监测电路中的所述磨屑吸附模块吸附到的所述磨屑的尺寸小于第一预设值，所述大磨屑监测电路中的所述磨屑吸附电路吸附到的所述磨屑的尺寸大于或等于所述第一预设值，所述健康判定模块根据所述磨屑的数量判定所述机械设备中产生所述磨屑的部件的磨损状态和/或所述机械设备的工作状态包括以下至少一者：在仅所述小磨屑监测电路的所述实时电流产生变化的情况下，若所述磨屑的数量未达到第二预设值，则判定所述部件处于正常磨损状态和/或所述机械设备处于正常工作状态；和/或若所述磨屑的数量达到所述第二预设值，则判定所述部件处于疲劳磨损状态和/或所述机械设备处于正常工作状态；以及在所述大磨屑监测电路的所述实时电流产生变化的情况下，判定所述部件处于剧烈磨损状态/严重切削磨损状态和/或所述机械设备处于异常运转状态。
可选地，所述磨屑的数量基于所述实时电流产生变化的次数而被确定。
此外，本发明的另一方面还提供一种工程机械，该工程机械包括：上述的检测装置；和/或上述的判定装置。
通过上述技术方案，根据获取的监测电路的实时电流是否有变化来判定油液中是否存在磨屑，监测电路中的磨屑吸附模块每当吸附到磨屑时其电阻发生变化从而引起实时电流产生变化，如此，通过对油液中的磨屑进行吸附来检测油液中是否存在磨屑，无需连通电路，只要油液中存在磨屑就可进行吸附，可以避免因磨屑尺寸较小或者磨屑落点不在电路连接点之间而无法连通电路的情况，降低出现漏检的概率，提高可靠性。
本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是润滑油铁屑检测装置的示意图；
图2是发动机金属磨屑清理装置的示意图；
图3是本发明一实施例提供的用于检测油液中磨屑的检测方法的流程图；
图4是本发明另一实施例提供的吸附磨屑的磨屑吸附装置的结构示意图；
图5是本发明另一实施例提供的磨屑吸附装置的电路连接简图；
图6是本发明另一实施例提供的用于判定机械设备健康状况的判定方法的流程图；
图7是本发明另一实施例提供的磨屑吸附装置在臂架旋转机构上的安装示意图；
图8是本发明另一实施例提供的磨屑吸附装置在臂架旋转机构上的安装示意图；
图9是本发明另一实施例提供的根据检测到小磨屑判定机械设备健康状况的逻辑示意图；
图10是本发明另一实施例提供的根据检测到大磨屑判定机械设备健康状况的逻辑示意图；以及
图11是本发明另一实施例提供的用于检测油液中磨屑的检测装置的结构框图。
附图标记说明
1 臂架旋转机构 2 磨屑吸附装置
2-1 连接头 2-2 绝缘壳体
2-3 铁芯 2-1-1 导线绕组导线插口
2-1-2 监测电路插头 2-2-1 导线绕组
2-2-2 导线绕组导线插头 2-4 导线绕组电路电阻R1
2-5 监测电路电阻R2 2-6 导线绕组电路电流检测模块
2-7 监测电路电流检测模块 2-8 导线绕组电路电源U1
2-9 监测电路电源U2 2-10 轮齿磨损判定模块
3 小磨屑吸附装置 4 大磨屑吸附装置
5 实时电流获取模块 6 磨屑判定模块
3-1 磁钢 3-2 铁磁性金属片组
3-3 绝缘层 3-4 绝缘套
3-5 壳体 4-1 手柄
4-2 开关 4-3 电流调节装置
4-4 电控主体 4-5 电流表
4-6 套管2 4-7 探针
4-8 检测端 4-9 检测器电流表
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
在机械设备运行过程中，部件的磨损会产生磨屑，此磨屑沉积在机械设备的润滑油腔内。本发明实施例提出了一种通过对油液中磨屑含量变化和/或磨屑大小进行检测以反映机械设备健康状况的装置和方法，其可以对机械设备运行过程中部件的磨损和振动情况进行实时的监测与分析，判定机械设备的健康状况，有效对机械设备的健康状态进行实时监测和预警。
本发明实施例的一个方面提供一种用于检测油液中磨屑的检测方法。
图3是本发明一实施例提供的用于检测油液中磨屑的检测方法的流程图。如图3所示，检测方法包括以下内容。
在步骤S30中，获取监测电路的实时电流，其中，监测电路中连接有磨屑吸附模块，磨屑吸附模块用于吸附油液中存在的磨屑，每当磨屑吸附模块吸附到磨屑时实时电流产生变化。当磨屑吸附模块吸附到磨屑时，磨屑吸附模块在监测电路中呈现的电阻发生变化，因此，实时电流发生变化。可选地，实时电流是否发生变化可以是将其与初始电流进行比较，其中，初始电流为磨屑吸附模块未吸附到磨屑时监测电路的电流。在一监测电路中，当磨屑吸附模块吸附到磨屑时，磨屑吸附模块在监测电路中的电阻包括磨屑的电路，相比于未吸附到磨屑时磨屑吸附模块在监测电路中的电阻产生变化，因此，实时电流会发生变化。此外，实时电流是否发生变化还可以是将最新获取的实时电流与上一次获取到的实时电流进行比较。当在上一次获取到实时电流后，磨屑吸附模块吸附到磨屑时，监测电路中的实时电流产生变化，再次获取到实时电流时即获取到产生变化后的实时电流，将再次获取到的实时电流与上一次获取到的实时电流进行比较，即可发现实时电流产生变化，从而可知磨屑吸附模块吸附到了磨屑。另外，在本发明实施例中，在一监测电路中可以连接有一个或多个磨屑吸附模块，磨屑吸附模块的数量可以根据油液横截面的宽度来定，以保证检测范围能覆盖到整个油液横截面，避免出现漏检的现象。另外，无论一监测电路连接有多少个磨屑吸附模块，磨屑吸附模块之间均是并联连接的，实时电流和初始电流均为监测电路的干路电流。
在步骤S31中，判断实时电流是否产生变化。可选地，判断实时电流相比于初始电流是否产生变化，用实时电流的电流值减去初始电流的电流值，得到差值，判断差值是否为零。可选地，判断最新获取的实时电流相比于上一次获取的实时电流是否产生变化，将最新获取的实时电流的电流值减去上一次获取的实时电流的电流值，得到差值，判断差值是否为零。
在步骤S32中，根据判断结果，判定油液中是否存在磨屑。当实时电流没有变化时，说明磨屑吸附模块没有吸附到磨屑，判定油液中没有磨屑；当实时电流有变化时，说明磨屑吸附模块吸附到磨屑，判定油液中存在磨屑。
通过上述技术方案，根据获取的监测电路的实时电流是否有变化来判定油液中是否存在磨屑，监测电路中的磨屑吸附模块每当吸附到磨屑时其电阻发生变化从而引起实时电流产生变化，如此，通过对油液中的磨屑进行吸附来检测油液中是否存在磨屑，无需连通电路，只要油液中存在磨屑就可进行吸附，可以避免因磨屑尺寸较小或者磨屑落点不在电路连接点之间而无法连通电路的情况，降低出现漏检的概率，提高可靠性。
可选地，在本发明实施例中，磨屑吸附模块用于在第二磁场的作用下产生第一磁场，磨屑吸附模块通过第一磁场对流经第一磁场的油液中存在的磨屑进行吸附。例如，磨屑吸附模块可以是铁芯。
可选地，在本发明实施例中，第二磁场为用于产生第二磁场的第二磁场产生模块在通电作用下产生的。例如，第二磁场产生模块为导线绕组，对导线绕组通电使其产生第二磁场。具体地，可以是在交流电或者直流电的作用下产生第二磁场。
图4是本发明另一实施例提供的吸附磨屑的磨屑吸附装置的结构示意图，图5是本发明另一实施例提供的磨屑吸附装置的电路连接简图。在本发明实施例中，磨屑吸附装置中不只是包括有磨屑吸附模块，在监测电路中也不是只连接有磨屑吸附模块，下面结合图4和图5对磨屑吸附装置和监测电路中可以连接的部件进行示例性介绍。其中，在该实施例中，磨屑吸附模块为铁芯，第二磁场产生模块为导线绕组。电源为导线绕组进行供电，导线绕组产生磁场将铁芯磁化；被磁化后，铁芯产生磁场，铁芯通过其产生的磁场对流经其产生的磁场的油液中的磨屑进行吸附；吸附铁芯后，铁芯在监测电路中呈现的电阻发生变化，从而使得监测电路的电流发生变化；检测到监测电路的电流的变化，判定油液中有磨屑。此外，在该实施例中，对臂架旋转机构的油腔中油液的磨屑进行检测，在臂架旋转机构中，轮齿因振动冲击或磨损产生磨屑进入油液环流中，轮齿磨损产生的是金属磨屑。
如图4所示，磨屑吸附装置主要由连接头2-1、绝缘壳体2-2、铁芯2-3、导线绕组导线插口2-1-1、监测电路插头2-1-2、导线绕组2-2-1、导线绕组导线插头2-2-2构成。绝缘壳体2-2通过螺纹连接旋入润滑油腔外壁中，导线绕组2-2-1内置于绝缘壳体2-2之中，并通过导线绕组导线插头2-2-2与连接头2-1上的导线绕组导线插口2-1-1相连；然后，外部供电电路与导线绕组导线插口2-1-1相连，形成闭合回路，以为导线绕组2-2-1供电，例如，如图5所示，导线绕组电路电源U1 2-8为导线绕组2-2-1供电，经过导线绕组电路电阻R1 2-4连接到导线绕组导线插口2-1-1；此外，在电路中还连接有导线绕组电路电流检测模块2-6，导线绕组电路电流检测模块2-6用于检测电流。此外，在本发明实施例中，在导线绕组电路电源U12-8的供电电路中，可以连接一个或多个导线绕组2-2-1，每个磨屑吸附装置中包括一个导线绕组2-2-1，导线绕组电路电源U1 2-8的供电电路连接有几个导线绕组2-2-1就对应几个磨屑吸附装置，如图5所示，导线绕组电路电源U1 2-8对应三个磨屑吸附装置，也就是，导线绕组电路电源U1 2-8为三个导线绕组2-2-1供电，其中，三个导线绕组2-2-1并联。此外，无论导线绕组电路电源U1 2-8为几个导线绕组2-2-1供电，导线绕组电路电流检测模块2-6均检测的是导线绕组电路电源U1 2-8的干路电流。梯形的铁芯2-3下端可增大铁屑吸附面积，上部为外螺纹结构，与绝缘壳体2-2采用螺纹连接固定，连接头2-1上设有两个监测电路插头2-1-2与铁芯2-3相连，具体地，铁芯2-3上具有两个铁芯插口，监测电路插头2-1-2插入到铁芯插口中；外部供电电路与监测电路插头2-1-2相连，形成监测电路以通过监测电路的实时电流相比于初始电流的变化来检测磨屑的产生，如图5所示，监测电路电源U2 2-9通过监测电路电阻2-5连接到监测电路插头2-1-2以连接到铁芯2-3形成闭合回路。同样地，在本发明实施例中，在监测电路电源U2 2-9的供电电路中，可以连接一个或多个铁芯2-3，也就是监测电路中可以连接有一个或多个铁芯2-3，每个磨屑吸附装置中包括一个铁芯2-3，监测电路电源U2 2-9的供电电路连接有几个铁芯2-3就对应几个磨屑吸附装置。如图5所示，监测电路电源U2 2-9对应三个磨屑吸附装置，也就是，监测电路电源U2 2-9连接有三个铁芯2-3，其中，三个铁芯2-3并联。此外，无论监测电路电源U2 2-9连接有几个铁芯2-3，监测电路电流检测模块2-7均检测的是监测电路电源U1 2-8的干路电流，也就是检测监测电路的干路电流。需要说明的是，在本发明实施例中使用的导线绕组电路电阻、监测电路电阻、导线绕组电路电源、监测电路电源、导线绕组电路电流检测模块、监测电路电流检测模块均是本领域普通的电源、电阻和电流检测装置。
如图5所示，当检测油液中是否有磨屑时，通过导线绕组电路电源U1 2-8供电，电流通过导线绕组电路电阻R1 2-4及导线绕组2-2-1形成闭合回路，导线绕组2-2-1产生磁场将铁芯2-3磁化，铁芯2-3产生磁场并通过其产生的磁场对磨屑进行吸附。可以通过导线绕组电路电流检测模块2-6查看电路中电流大小，铁芯吸附磨屑的能力强弱可通过调整导线绕组电路电阻R1 2-4控制导线绕组电路电流大小实现。其中，铁芯吸附磨屑的能力强弱表现在可以吸附多大尺寸的磨屑。具体地，根据以下公式计算出电磁吸力：为通过铁芯极化面的磁通量，S为铁芯极化面面积，δ为磨屑与吸附面距离，α为修正系数，一般在3-4之间。另外，/>I为电流值(如图5所示，I为导线绕组电路电阻R1 2-4所在支路的电流)，W为导线绕组线圈匝数，Gδ为磁导，/>R0为衔铁旋转位置到铁芯中心的长度，μ0为磁导率0.4πe-8H，r为极化面半径。将磨屑看成是球体，利用/>计算出R，R为磨屑的尺寸。参照图5，在导线绕组电路电源U1 2-8为12V、导线绕组电路电阻R1 2-4设定为150Ω时电路中电流为0.08A，铁芯可以吸附100um尺寸磨屑。铁芯2-3通过监测电路插头2-1-2连接在监测电路中，监测电路中由监测电路电源U22-9供电，监测电路电源U2 2-9、监测电路电阻R2 2-5、铁芯2-3及监测电路电流检测模块2-7形成闭合回路。轮齿因振动冲击或磨损产生的磨屑进入油液环流中，当经过磨屑吸附装置时被铁芯2-3吸附，若设铁芯2-3电阻为R3，磨屑电阻为R4，吸附磨屑前的监测电路电流检测模块2-7示数为I2，吸附磨屑后的监测电路电流检测模块2-7示数为I3，监测电路电流检测模块2-7示数变化量为ΔI则： 需要说明的是，在上述计算电流变化量的公式中，认为三个磨屑吸附装置中的铁芯吸附到的磨屑的电阻是相同的，但是，实际上在包括多个磨屑吸附装置的监测电路中，多个磨屑吸附模块吸附到的磨屑的电阻可能是相同的也可能是不同的，可能部分是相同的、部分不通的，等等，在本发明实施例中对此不进行限制，只需要计算出干路的实时电流，计算干路的实时电流相比于初始电流的变化量即可。
综上所述，1)在本发明实施例中，磨屑吸附装置主要由创新性设计的连接头、绝缘壳体、铁芯、导线绕组导线插口、监测电路插头、导线绕组、导线绕组导线插头构成，螺纹连接和插拔式的装配方式使得磨屑吸附装置结构更加紧凑，体积更小，安装更为方便；2)通过对磨屑进行吸附以及根据磨屑吸附模块所在监测电路的电流的变化对油液中是否有磨屑进行识别，相比于现有技术中有条件的闭合电路更加稳定，对是否有磨屑的识别效果更好，更实用。
此外，本发明实施例的另一方面提供一种用于判定机械设备健康状况的判定方法。
图6是本发明另一实施例提供的用于判定机械设备健康状况的判定方法的流程图。如图6所示，该判定方法包括以下内容。
在步骤S60中，检测机械设备油腔的油液中是否存在磨屑，具体地，根据上述实施例中所述的用于检测油液中磨屑的检测方法来检测机械设备油腔的油液中是否存在磨屑。其中，油液是在机械设备的油腔中流动。可选地，在本发明实施例中不对机械设备进行限制，任何使用油液的且磨屑出现在油液中的设备均可以使用本发明实施例提供的判定方法判定健康状况。例如，机械设备可以是臂架旋转机构。在机械设备油腔的油液中存在磨屑的情况下，执行步骤S61；在机械设备油腔的油液中不存在磨屑的情况下，继续执行步骤S60。
在步骤S61中，根据磨屑的数量，判定机械设备中产生磨屑的部件的磨损状态和/或机械设备的工作状态。其中，磨屑的数量基于实时电流产生变化的次数而被确定。参照实施例中所述的方法判断实时电流的变化，每当实时电流变化一次，对磨屑的数量累计一次，实时电流变化几次就对磨屑的数量累计几次，实时电流变化的次数即为磨屑的数量。
通过上述技术方案，在油液中产生磨屑的情况下，根据磨屑的数量，判定机械设备中产生磨屑的部件的磨损状态和/或机械设备的工作状态，如此，实现了判定机械设备的健康状况。
可选地，在本发明实施例中，可以采用两个监测电路吸附磨屑，根据两个监测电路分别对应的磨屑的数量判定部件的磨损状态和/或机械设备的工作状态。其中，两个监测电路为大磨屑监测电路和小磨屑监测电路，分别监测油液中的尺寸较大的磨屑和尺寸较小的磨屑，小磨屑监测电路中的磨屑吸附模块吸附到的磨屑的尺寸小于第一预设值，大磨屑监测电路中的磨屑吸附电路吸附到的磨屑的尺寸大于或等于第一预设值。可选地，在本发明实施例中，在磨屑吸附模块在第二磁场的作用下产生第一磁场以通过第一磁场对油液中的磨屑进行吸附的情况下，可以通过调节第二磁场的大小来控制吸附较大的磨屑和较小的磨屑。优选地，在第二磁场为用于产生第二磁场的第二磁场产生模块在通电作用下产生的情况下，可以通过控制第二磁场产生模块的电路的电流的大小来实现不同磨屑吸附模块吸附磨屑的尺寸不同。例如，参见上述实施例中所述的相关内容，通过调节导线绕组所在电路的导线绕组电路电阻的大小来实现。具体地，可以参照上述实施例中所述的方法控制磨屑吸附模块吸附到的磨屑的尺寸。根据磨屑的数量判定机械设备中产生磨屑的部件的磨损状态和/或机械设备的工作状态包括以下至少一者：在仅小磨屑监测电路的实时电流产生变化的情况下，若磨屑的数量未达到第二预设值，则判定部件处于正常磨损状态和/或机械设备处于正常工作状态；和/或磨屑的数量达到第二预设值，则判定部件处于疲劳磨损状态和/或机械设备处于正常工作状态；以及在大磨屑监测电路的实时电流产生变化的情况下，判定部件处于剧烈磨损状态/严重切削磨损状态和/或机械设备处于异常运转状态。
下面以机械设备为臂架旋转机构，产生磨屑的部件为轮齿为例对本发明实施例提供的用于判定机械设备健康状况的判定方法进行示例性说明。此外，在该实施例中，磨屑吸附模块为铁芯。
本发明实施例中针对一种新型臂架旋转机构由于长期在大负载、反复启停等复杂工况下，易产生较大振动冲击，导致轮齿产生磨损失效的问题，提出了一种通过对油液中磨屑含量变化进行监测以反映旋转机构健康状况的方法，该方法不仅节约了传统的阶段性停机检修成本，也能对环流油腔中的磨屑进行清理、聚类，使臂架旋转驱动机构更加安全可靠。其中，对油液中磨屑的检测使用上述实施例中所述的用于检测油液中磨屑的检测方法，具体地，上述实施例中所述的磨屑吸附装置安装在臂架旋转机构的油腔外壁上，如图8所示，例如，采用螺纹连接。另外，在该实施例中，使用了吸附较小磨屑的小磨屑吸附装置3和吸附较大磨屑的大磨屑吸附装置4。此外，吸附某种尺寸的磨屑的磨屑吸附装置的数量可以根据油液横截面的宽度确定，如图7所示，在臂架旋转机构1上，针对吸附某种尺寸磨屑，安装有三个磨屑吸附装置2，具体地的电路连接关系可以参照图5所示。根据上述内容可知，采用图4所示的磨屑吸附装置和图5所示的电路连接关系检测磨屑，当导线绕组电路电源U12-8为12V、导线绕组电路电阻R1 2-4设定为150Ω时电路中电流为0.08A，铁芯可以吸附100um尺寸磨屑。可以将本申请中的第一预设值设置为100um，小磨屑吸附装置3吸附金属磨屑尺寸小于100um，大磨屑吸附装置4吸附的金属磨屑尺寸大于或等于100um。具体地，小磨屑吸附装置3和大磨屑吸附装置4分别对应的导线绕组电路电阻R1 2-4的阻值与吸附到的金属磨屑尺寸的关系如表1所示。
表1
| 名称 | R1(Ω) | 金属磨屑尺寸(um) |
| 小磨屑吸附装置 | ＞150(±5％) | ＜100(±8％) |
| 大磨屑吸附装置 | ≤150(±5％) | ≥100(±8％) |
具体地，在该实施例中，判定机械设备健康状况时使用磨屑吸附装置与相应电路元件，三个磨屑吸附装置为一组，即小磨屑吸附装置3有三个、大磨屑吸附装置4有三个，三个小磨屑吸附装置3和三个大磨屑吸附装置4与臂架旋转机构的环流油腔外壁采用螺纹连接，三个小磨屑吸附装置之间3并联，三个大磨屑吸附装置4之间并联。小磨屑吸附监测装置3和大磨屑吸附监测装置4成90°夹角布置，结构相同，但磁力强弱不同，可实现对大小磨屑进行分离吸附。需要说明的是，在图8中，若油液环流方向为逆时针，油液先经过附图标记为3的磨屑吸附装置，再经过附图标记为4的磨屑吸附装置，按照先吸附小磨屑再吸附大磨屑，通过调节电流大小设置附图标记为3的磨屑吸附装置为小磨屑吸附装置以及附图标记为4的磨屑吸附装置为大磨屑吸附装置。因此，附图标记为3的磨屑吸附装置只能吸附尺寸在100um以下金属磨屑，为小磨屑吸附装置，附图标记为4的磨屑吸附装置能够吸附尺寸在100um以上的金属磨屑，为大磨屑吸附装置。若油液环流方向为顺时针，按照先吸附小磨屑再吸附大磨屑，则通过调节电流大小设置附图标记为3的磨屑吸附装置为大磨屑吸附装置以及附图标记为4的磨屑吸附装置为小磨屑吸附装置。
在正常的臂架旋转机构运行过程中，其运行过程相对平稳，磨屑的尺寸小于100um，随油液环流流经小磨屑吸附装置3被吸附。当机构在长期进行启停或遭遇恶劣工况产生大的冲击振动时，油液中会出现较大磨屑颗粒，尺寸超过100um，小磨屑吸附装置3无法进行吸附，随油液环流流经大磨屑吸附装置4时被吸附，并发生预警。小磨屑吸附装置3和大磨屑吸附装置4所在位置都留有磨屑存储凹槽，可防止因油液环流冲击将已吸附的磨屑再次带入轮齿之间，进而加剧轮齿的磨损。小磨屑吸附装置3和大磨屑吸附装置4采用螺纹与臂架旋转机构本体相连，可轻易拆装，将磨屑从液压腔体中清除，防止磨损进一步加剧。
根据上述实施例中所述的相关内容分别确定小磨屑吸附装置3中的铁芯所在小磨屑监测电路实时电流的变化次数N1与大磨屑吸附装置4中的铁芯所在大磨屑监测电路实时电流的变化次数N2。通过多次试验测试得到臂架旋转机构正常工作状态下的电流变化次数[N]作为轮齿磨损状态的阙值，也就是本发明实施例中所述的第二预设值，则轮齿磨损判定模块2-10有如下判断准则(可参照表2)：
1)若仅小磨屑吸附装置3中的铁芯吸附到金属磨屑，电流变化次数为N1，且N1<[N]，表示臂架旋转机构轮齿处于正常磨损状态，机构正常平稳运转；若N1≥[N]，则表示臂架旋转机构轮齿处于疲劳磨损状态，轮齿磨损判定模块2-10将进行红色预警，并向臂架旋转机构液压控制系统发送停止运行信号，提醒工作人员对臂架旋转机构进行检修，排除隐患，逻辑原理如图9所示。
2)若大磨屑吸附装置4中的铁芯吸附到金属磨屑，电流变化次数为M2，N2＞0，表示臂架旋转机构运转过程中遭遇极端工况，产生过载冲击，致使轮齿发生剧烈磨损或严重切削磨损，轮齿磨损判定模块2-10将进行红色预警，并向臂架旋转机构液压控制系统发送停止运行信号，臂架旋转机构寿命终止，逻辑原理如图10所示。
表2臂架旋转机构工作状态与轮齿磨损状态判定
综上所述，在本发明实施例提供的技术方案中，1)通过对油液中金属磨屑含量进行监测，实现实时反映轮齿的磨损状态的装置与方法，通过轮齿磨损状态判定装置可准确的对臂架旋转机构轮齿磨损情况进行检测和预警，进而实现臂架旋转机构的健康监测；2)采两组磨屑吸附装置，通过多次试验，确定了导线绕组电阻的阻值与金属磨屑尺寸关系，调整铁芯吸附磨屑能力的强弱，可实现对大小磨屑的分离监测；3)磨屑吸附装置所在位置留有磨屑存储凹槽，可防止因油液环流冲击将已吸附的磨屑再次带入轮齿之间，进而加剧轮齿的磨损；4)磨屑吸附装置采用螺纹与臂架旋转机构本体相连，可轻易拆装，将磨屑从液压腔体中清除，防止磨损进一步加剧；5)螺纹连接和插拔式的装配方式使得磨损吸附装置结构更加紧凑，体积更小，安装更为方便。
相应地，本发明实施例的另一方面还提供一种用于检测油液中磨屑的检测装置。
图11是本发明另一实施例提供的用于检测油液中磨屑的检测装置的结构框图。如图11所示，该检测装置包括实时电流获取模块5和磨屑判定模块6。其中，实时电流获取模块5用于获取监测电路的实时电流，其中，监测电路中连接有磨屑吸附模块，磨屑吸附模块用于吸附油液中存在的磨屑，每当磨屑吸附模块吸附到磨屑时实时电流产生变化；磨屑判定模块6用于判断实时电流是否产生变化；以及根据判断结果，判定油液中是否存在磨屑。
可选地，在本发明实施例中，磨屑吸附模块用于在第二磁场的作用下产生第一磁场，磨屑吸附模块通过第一磁场对流经第一磁场的油液中存在的磨屑进行吸附。
可选地，在本发明实施例中，第二磁场为用于产生第二磁场的第二磁场产生模块在通电作用下产生的。
本发明实施例提供的用于检测油液中磨屑的检测装置的具体工作原理及益处与本发明实施例提供的用于检测油液中磨屑的检测方法的具体工作原理及益处相似，这里将不再赘述。
相应地，本发明实施例的另一方面还提供一种用于判定机械设备健康状况的判定装置。该判定装置包括：上述实施例中所述的检测装置；以及健康判定模块，用于在油液中存在所述磨屑的情况下，根据磨屑的数量，判定机械设备中产生磨屑的部件的磨损状态和/或机械设备的工作状态。
可选地，在本发明实施例中，监测电路包括小磨屑监测电路和大磨屑监测电路，小磨屑监测电路中的磨屑吸附模块吸附到的磨屑的尺寸小于第一预设值，大磨屑监测电路中的磨屑吸附电路吸附到的磨屑的尺寸大于或等于第一预设值，健康判定模块根据磨屑的数量判定机械设备中产生磨屑的部件的磨损状态和/或机械设备的工作状态包括以下至少一者：在仅小磨屑监测电路的实时电流产生变化的情况下，若磨屑的数量未达到第二预设值，则判定部件处于正常磨损状态和/或机械设备处于正常工作状态；和/或若磨屑的数量达到第二预设值，则判定部件处于疲劳磨损状态和/或机械设备处于正常工作状态；以及在大磨屑监测电路的实时电流产生变化的情况下，判定部件处于剧烈磨损状态/严重切削磨损状态和/或机械设备处于异常运转状态。
可选地，在本发明实施例中，磨屑的数量基于实时电流产生变化的次数而被确定。
本发明实施例提供的用于判定机械设备健康状况的判定装置的具体工作原理及益处与本发明实施例提供的用于判定机械设备健康状况的判定方法的具体工作原理及益处相似，这里将不再赘述。
此外，本发明实施例的另一方面还提供一种工程机械，该工程机械包括上述实施例中所述的检测装置和/或判定装置。
以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。
Claims (11)
1.一种用于检测油液中磨屑的检测方法，其特征在于，该检测方法包括：
获取已处于导通状态的监测电路的实时电流，其中，所述监测电路中连接有磨屑吸附模块，所述磨屑吸附模块用于吸附所述油液中存在的磨屑且针对已吸附磨屑留有磨屑存储凹槽，每当所述磨屑吸附模块吸附到所述磨屑时所述实时电流产生变化；
判断所述实时电流是否产生变化；以及
根据判断结果，判定所述油液中是否存在所述磨屑；
其中，在所述油液中存在所述磨屑的情况下，所述磨屑的数量基于所述实时电流产生变化的次数而被确定；
其中，判断所述实时电流是否发生变化为将最新获取的实时电流与上一次获取到的实时电流进行比较来进行判断。
2.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，所述磨屑吸附模块用于在第二磁场的作用下产生第一磁场，所述磨屑吸附模块通过所述第一磁场对流经所述第一磁场的所述油液中存在的所述磨屑进行吸附。
3.根据权利要求2所述的检测方法，其特征在于，所述第二磁场为用于产生所述第二磁场的第二磁场产生模块在通电作用下产生的。
4.一种用于判定机械设备健康状况的判定方法，其特征在于，该判定方法包括：
根据权利要求1-3中任一项所述的检测方法检测所述机械设备油腔的油液中是否存在磨屑；以及
在所述油液中存在所述磨屑的情况下，根据所述磨屑的数量，判定所述机械设备中产生所述磨屑的部件的磨损状态和/或所述机械设备的工作状态。
5.根据权利要求4所述的判定方法，其特征在于，所述监测电路包括小磨屑监测电路和大磨屑监测电路，所述小磨屑监测电路中的所述磨屑吸附模块吸附到的所述磨屑的尺寸小于第一预设值，所述大磨屑监测电路中的所述磨屑吸附电路吸附到的所述磨屑的尺寸大于或等于所述第一预设值，根据所述磨屑的数量判定所述机械设备中产生所述磨屑的部件的磨损状态和/或所述机械设备的工作状态包括以下至少一者：
在仅所述小磨屑监测电路的所述实时电流产生变化的情况下，
若所述磨屑的数量未达到第二预设值，则判定所述部件处于正常磨损状态和/或所述机械设备处于正常工作状态；和/或
若所述磨屑的数量达到所述第二预设值，则判定所述部件处于疲劳磨损状态和/或所述机械设备处于正常工作状态；以及
在所述大磨屑监测电路的所述实时电流产生变化的情况下，判定所述部件处于剧烈磨损状态/严重切削磨损状态和/或所述机械设备处于异常运转状态。
6.一种用于检测油液中磨屑的检测装置，其特征在于，该检测装置包括：
实时电流获取模块，用于获取已处于导通状态的监测电路的实时电流，其中，所述监测电路中连接有磨屑吸附模块，所述磨屑吸附模块用于吸附所述油液中存在的磨屑且针对已吸附磨屑留有磨屑存储凹槽，每当所述磨屑吸附模块吸附到所述磨屑时所述实时电流产生变化；以及
磨屑判定模块，用于：
判断所述实时电流是否产生变化；以及
根据判断结果，判定所述油液中是否存在所述磨屑；
其中，在所述油液中存在所述磨屑的情况下，所述磨屑的数量基于所述实时电流产生变化的次数而被确定；
其中，判断所述实时电流是否发生变化为将最新获取的实时电流与上一次获取到的实时电流进行比较来进行判断。
7.根据权利要求6所述的检测装置，其特征在于，所述磨屑吸附模块用于在第二磁场的作用下产生第一磁场，所述磨屑吸附模块通过所述第一磁场对流经所述第一磁场的所述油液中存在的所述磨屑进行吸附。
8.根据权利要求7所述的检测装置，其特征在于，所述第二磁场为用于产生所述第二磁场的第二磁场产生模块在通电作用下产生的。
9.一种用于判定机械设备健康状况的判定装置，其特征在于，该判定装置包括：
权利要求6-8中任一项所述的检测装置；以及
健康判定模块，用于在所述油液中存在所述磨屑的情况下，根据所述磨屑的数量，判定所述机械设备中产生所述磨屑的部件的磨损状态和/或所述机械设备的工作状态。
10.根据权利要求9所述的判定装置，其特征在于，所述监测电路包括小磨屑监测电路和大磨屑监测电路，所述小磨屑监测电路中的所述磨屑吸附模块吸附到的所述磨屑的尺寸小于第一预设值，所述大磨屑监测电路中的所述磨屑吸附电路吸附到的所述磨屑的尺寸大于或等于所述第一预设值，所述健康判定模块根据所述磨屑的数量判定所述机械设备中产生所述磨屑的部件的磨损状态和/或所述机械设备的工作状态包括以下至少一者：
在仅所述小磨屑监测电路的所述实时电流产生变化的情况下，
若所述磨屑的数量未达到第二预设值，则判定所述部件处于正常磨损状态和/或所述机械设备处于正常工作状态；和/或
若所述磨屑的数量达到所述第二预设值，则判定所述部件处于疲劳磨损状态和/或所述机械设备处于正常工作状态；以及
在所述大磨屑监测电路的所述实时电流产生变化的情况下，判定所述部件处于剧烈磨损状态/严重切削磨损状态和/或所述机械设备处于异常运转状态。
11.一种工程机械，其特征在于，该工程机械包括：
权利要求6-8中任一项所述的检测装置；和/或
权利要求9或10所述的判定装置。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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