CN117940668A - 液压泵的寿命判定系统 - Google Patents

Abstract

由原动机(2)驱动的液压泵(11)的寿命判定系统(4)包括泵控制器(5)。泵控制器(5)每经过规定期间，基于所述规定期间内的原动机(2)的实际劳动时间、原动机(2)的转速的推移、液压泵(11)的吐出压的推移及工作液的温度的推移，算出所述规定期间内的液压泵(11)的等效劳动时间。

Description

液压泵的寿命判定系统

技术领域

本公开涉及液压泵的寿命判定系统。

背景技术

目前，已知有由发动机和电动机等原动机驱动的液压泵。液压泵上，该液压泵的制造商有时会提示寿命。

另，虽不是判定寿命的技术，但专利文献1中公开了检测液压泵的磨损的技术。

现有技术文献：

专利文献：

专利文献1：日本特开平7-280688号公报。

发明内容

发明要解决的问题：

不过，从制造商提示的寿命是以液压泵在规定的条件下使用为前提，所以剩余寿命根据液压泵的运行状况会较大变动。

因此，本公开的目的在于提供一种能准确把握剩余寿命的液压泵的寿命判定系统。

解决问题的手段：

本公开提供一种液压泵的寿命判定系统，是由原动机驱动的液压泵的寿命判定系统，具备泵控制器，其每经过规定期间，基于所述规定期间内的所述原动机的实际劳动时间、所述原动机的转速的推移、所述液压泵的吐出压的推移及工作液的温度的推移，算出所述规定期间内的所述液压泵的等效劳动时间。

发明效果：

根据本公开，提供一种能准确把握剩余寿命的液压泵的寿命判定系统。

附图说明

图1是一实施方式的液压泵的寿命判定系统的概略结构图；

图2是示出图1所示的寿命判定系统装载于油压挖掘机时的、原动机的转速、操作装置的操作量及液压泵的吐出压的随时间变化的图表；

图3A是示出一个规定期间内的液压泵的吐出压的随时间变化的图表；

图3B是将一个规定期间内的液压泵的吐出压直方图化的图表；

图4A是示出原动机的转速的规定期间内的简单平均值与第一系数的关系的图表；

图4B是示出液压泵的吐出压的规定期间内的加权平均值与第二系数的关系的图表；

图4C是示出工作液的温度的规定期间内的平均值与第三系数的关系的图表。

具体实施方式

图1示出一实施方式的寿命判定系统4。该寿命判定系统4是判定液压泵11的寿命的系统。

寿命判定系统4能与液压泵11一起装载于多种机械。例如，作为装载寿命判定系统4及液压泵11的机械，可列举液压挖掘机和轮式装载机等建筑机械、冲压机械等工业机械。

液压泵11由原动机2驱动。原动机2可以是发动机，也可以是电动机。液压泵11的种类不做特别限定，液压泵11例如可以是叶片泵、齿轮泵、螺杆泵、活塞泵中的任一种。

本实施方式中，液压泵11为可变容量型的轴向柱塞泵(斜板泵或斜轴泵)，液压泵11的容量由调节器12变更。又，本实施方式中，液压泵11的最小容量比零大。不过，液压泵11的最小容量也可以是零。或者，液压泵11的容量也可以固定。

液压泵11向至少一个液压致动器14供给工作液。图例中，液压致动器14为双作用缸，但液压致动器14也可以为单作用缸。或者，液压致动器14可以为液压马达。

本实施方式中，液压泵11经控制阀13与液压致动器14连接。另，也可以是，当液压泵11是根据旋转方向切换工作液的吐出方向的双向泵时，液压泵11以形成闭合回路的形式与液压致动器14连接。

原动机2由原动机控制器3控制。原动机2为发动机时，原动机控制器3调节燃料喷射量及发动机转速。又，原动机2例如为伺服马达时，原动机控制器3为伺服放大器。

寿命判定系统4包括泵控制器5、压力传感器8及温度传感器7。压力传感器8计测液压泵11的吐出压P，温度传感器7计测工作液的温度T。本实施方式中，压力传感器8及温度传感器7设于液压泵11与控制阀13之间的供给线路上，但温度传感器7也可以设于储存工作液的罐上。

另，虽省略图示，从液压泵11与控制阀13之间的供给线路分叉出卸载线路，该卸载线路上设有卸载阀。卸载阀在控制阀13位于中立位置时变为全开，从液压泵11吐出的工作液通过卸载线路返回罐，在控制阀13从中立位置移动时根据其移动量减小开度。又，从供给线路分叉出溢流线路，该溢流线路上设有溢流阀。溢流阀发挥将液压泵11的吐出压P保持在规定值以下的作用。

泵控制器5控制上述的调节器12。装载寿命判定系统4的机械包括用于经由控制阀13使液压致动器14工作的操作装置。泵控制器5以该操作装置的操作量越大则液压泵11的容量越增加的形式控制调节器12。

例如，操作装置是包括操作杆的电气操纵杆，电气操纵杆向泵控制器5输出与操作杆的倾倒角相应的电信号。操作装置也可以是向控制阀13的先导端口输出先导压的先导操作阀。此时，从先导操作阀输出的先导压由压力传感器计测，向泵控制器5输入。

关于泵控制器5，在本说明书中公开的要素的功能，可使用包含被构成或编程为执行所公开的功能的通用处理器、专用处理器、集成电路、ASIC(Application SpecificIntegrated Circuits)、现有的电路和/或其组合的电路或处理电路来执行。处理器由于包含晶体管或其他电路，故被视为处理电路或电路。在本公开中，电路、单元或手段是执行所列举的功能的硬件，或是编程为执行所列举的功能的硬件。硬件可以是本说明书中公开的硬件，或是编程或构成为执行所列举的功能的其他已知的硬件。在硬件被认为是电路的一种的处理器时，电路、手段或单元是硬件与软件的组合，软件被使用于硬件和/或处理器的构成。

又，泵控制器5与原动机控制器3进行种种信号的收发。原动机控制器3是计测原动机2的实际劳动时间H的时间计(一般称为计时器)。时间计无需必须包含于原动机控制器3，也可以与原动机控制器3电性连接。又，原动机控制器3与计测原动机2的转速N的转速传感器电性连接。原动机控制器3向泵控制器5输入原动机2的实际劳动时间H及转速N。

本实施方式中，寿命判定系统4还包括用于使用者改变原动机2的设定转速的转速选择装置6。例如，转速选择装置6是能够选择以规定的转速间隔划分为多个等级的多个设定转速中的一个的刻度盘式的装置。例如，等级1的设定转速为1000rpm，等级2的设定转速为1200rpm，等级6的设定转速为2000rpm。

泵控制器5向原动机控制器3输入由转速选择装置6选择的设定转速Ns。原动机控制器3以使转速传感器计测的转速N为该设定转速Ns的形式控制原动机2。

又，原动机控制器3以在液压泵11未向液压致动器14供给作业液时使原动机2进行怠速运行的形式控制原动机2。怠速运行是使原动机2的转速N保持在低于设定转速Ns的状态的运行。本实施方式中，怠速运行包括转速较低的低怠速运行和转速较高的高怠速运行。不过，原动机2无需必须进行怠速运行。

泵控制器5在上述的操作装置被操作时向原动机控制器3发送操作中信号。原动机控制器3在原动机2的怠速运行中收到所述操作中信号时结束怠速运行，向使原动机2的转速N保持在设定转速Ns的通常运行移行。又，原动机控制器3在所述操作中信号发送停止后经过规定时间时，从通常运行向怠速运行移行。

例如，图2示出寿命判定系统4装载于油压挖掘机时的原动机2的转速N、操作装置的操作量及液压泵11的吐出压P的随时间的变化。于时刻t0，原动机2启动，则由于如上所述液压泵1的最小容量大于零，所以液压泵11的吐出压P稍微上升。

原动机2刚启动后，原动机控制器3进行低怠速运行。低怠速运行时的原动机2的转速N(一般简称为怠速转速)例如为设定转速Ns的20～95％。

于时刻t1，操作装置被操作，则泵控制器5向原动机控制器3发送操作中信号，原动机控制器3从低怠速运行向通常运行移行。又，泵控制器5根据操作装置的操作量控制调节器12。

于时刻t2，所有操作装置的操作停止，则泵控制器5停止向原动机控制器3发送操作中信号。原动机控制器3在操作中信号发送停止后经过规定时间成为时刻t3时，从通常运行向高怠速运行移行(换言之，怠速运行再次开始)。高怠速运行时的原动机2的转速N高于低怠速运行时的转速N，例如为设定转速Ns的25～95％。

于时刻t4，任一操作装置被操作，则泵控制器5向原动机控制器3发送操作中信号，原动机控制器3从高怠速运行向通常运行移行。

而后，例如，于时刻t5，通过转速选择装置6选择更高的设定转速Ns时，泵控制器5将该设定转速Ns向原动机控制器3输入，原动机控制器3基于该设定转速Ns控制原动机2。

接着，详细说明泵控制器5判定液压泵11的寿命的方法。泵控制器5每经过规定期间A，基于规定期间A内的原动机2的实际劳动时间Ha、原动机2的转速N的推移、液压泵11的吐出压P的推移及工作液的温度T的推移，算出规定期间内的液压泵11的等效劳动时间Li。

规定期间A从原动机2启动时或怠速运行结束时至原动机2停止时或怠速运行开始时为止。即，图2中，第一次的规定期间A是从时刻t1至时刻t3为止。另，规定期间A也可以从原动机2启动时至原动机2停止时为止或从怠速运行结束时至怠速运行再开始时为止。

进而，泵控制器5在怠速运行结束后原动机2的设定转速Ns被改变的情况下，将规定期间A的开始时期从怠速运行结束时变更为原动机2的设定转速Ns被改变时。即，第二次的规定期间A从时刻t5开始。

关于等效劳动时间Li的计算，泵控制器5从规定期间A内的原动机2的转速N的推移确定第一系数Kn，从规定期间A内的液压泵11的吐出压P的推移确定第二系数Kp，从规定期间A内的工作液的温度T的推移确定第三系数Kt。而后，如下式(1)，在规定期间A内的原动机2的实际劳动时间Ha上乘以第一系数Kn、第二系数Kp及第三系数Kt，从而算出规定期间A内的液压泵11的等效劳动时间Li。因此，能通过简单的公式算出液压泵11的等效劳动时间Li；

Li＝Kn×Kp×Kt×Ha···(1)。

液压泵11的等效劳动时间Li的计算在规定期间A后的期间B进行。规定期间A后，泵控制器5如图3B所示，将图3A所示的规定期间A中由压力传感器8计测的液压泵11的吐出压P直方图化并存储。例如，图3B的直方图是从图3A所示的压力波形抽出每微小时间(例如，0.01～0.05s)的压力值，将该些压力值按每5MPa区间合计而得。

同样地，泵控制器5在规定期间A后，将规定期间A中由温度传感器7计测的工作液的温度T直方图化并存储，并且将规定期间A中从原动机控制器3得到的原动机2的转速N直方图化并存储。

关于第一系数Kn的确定，泵控制器5算出规定期间A内的原动机2的转速N的简单平均值Na。然后，如图4A所示，泵控制器5在简单平均值Na等于基准转速Nr时将第一系数Kn确定为1.0。又，泵控制器5在简单平均值Na小于基准转速Nr时使简单平均值Na越小第一系数Kn越小，在简单平均值Na大于基准转速Nr时使简单平均值Na越大第一系数Kn越大。

图4A中，第一系数Kn的最小值为0.8，最大值为1.15，但该些可适应性变更。又，图4A中，示出Na和Kn的关系的线是由斜率不同的两条直线构成的折线，示出Na和Kn的关系的线也可以是一条直线，还可以是向上或下凸出的曲线。

关于第二系数Kp的确定，泵控制器5算出规定期间A内的液压泵11的吐出压P的加权平均值Pa。例如，泵控制器5使用下式计算加权平均值Pa：

[数1]

Pn：图3B的直方图中的各压力值；

Nn：图3B的直方图中的各压力值的次数；

另，Pn的指数可以用3代替10/3。此时，上式的整体指数为1/3。

而且，如图4B所示，泵控制器5在加权平均值Pa等于基准吐出压Pr时确定第二系数Kp为1.0。又，泵控制器5在加权平均值Pa小于基准吐出压Pr时使加权平均值Pa越小第二系数Kp越小，在加权平均值Pa大于基准吐出压Pr时使加权平均值Pa越大第二系数Kp越大。

图4B中，第二系数Kp的最小值为0.9，最大值为1.15，但该些可适应性变更。又，图4B中，示出Pa与Kp的关系的线为一条直线，但示出Na与Kn的关系的线也可以是由斜率不同的两条直线构成的折线，还可以是向上或下凸出的曲线。

关于第三系数Kt的确定，泵控制器5算出规定期间A内的工作液的温度的平均值Ta。而且，如图4C所示，泵控制器5在平均值Ta为基准温度Tr以下时确定第三系数Kt为1.0。又，泵控制器5在平均值Ta大于基准温度Tr时使平均值Ta越大第三系数Tt越大。

图4C中，示出Ta≥Tr时的Ta与Kt的关系的线为一条直线，但示出Ta≥Tr时的Ta与Kt的关系的线也可以是向上或下凸出的曲线。

如以上所说明，本实施方式的寿命判定系统4中，能每隔规定期间A考虑液压泵11的运行状况而算出液压泵11的等效劳动时间Li。因此，通过积累液压泵11的等效劳动时间Li，能准确把握液压泵11的剩余寿命。

例如，泵控制器5在每经过规定期间A时，可以如以下的式(2)，从规定期间A前的液压泵11的剩余寿命时间Lb减去等效劳动时间Li，从而算出规定期间A后的液压泵11的剩余寿命时间La；

La＝Lb-Li···(2)。

根据该结构，每经过规定期间A，就能更新液压泵11的剩余寿命时间。

又，本实施方式中，规定期间A是从原动机2启动时或怠速运行结束时(怠速运行结束后原动机2的设定转速Ns被改变的情况，就原动机2的设定转速被改变时)至原动机2停止时或怠速运行开始时为止。因此，能将液压泵11向液压致动器14供给工作液的期间作为规定期间A。又，在规定期间A后的怠速运行中或原动机2的停止中，能处理规定期间A中计测的数据。另，在规定期间A是从原动机2启动时至原动机2停止时为止或从怠速运行结束时至怠速运行再开始时为止的情况下也能同样能取得该效果。

(变形例)

本公开不限于上述的实施方式，在不脱离本公开主旨的范围内可种种变形。

例如，泵控制器5也可以原样存储规定期间A中计测的液压泵11的吐出压P。但是，这种情况下数据量庞大。相对于此，所述实施方式中，由于泵控制器5将液压泵11的吐出压P按每规定期间A进行直方图化并存储，所以能减少数据量。

又，液压泵11的等效劳动时间Li的计算也可以通过以下的式(3)进行：Li＝Kn×Kp×Kt×Kw×Ko×Kc×Ha···(3)。

式(3)中，除上述的第一系数Kn、第二系数kp及第三系数Kt之外，还使用第四系数Kw、第五系数Ko及第六系数Kc。第四系数Kw是从与暖机运行(用于从原动机2启动至液压致动器14劳动为止对机械升温的运行)相关的信息(例如，暖机运行的时间)确定的损伤系数。暖机运行适当进行时第四系数Kw为1.0，暖机运行未适当进行时第四系数小于1.0。又，第五系数Ko是从工作液的交换履历确定的损伤系数，第六系数Kc是从工作液中的杂质量(其由污染物传感器计测)确定的损伤系数。另，也可不采用第四系数Kw、第五系数Ko及第六系数Kc中的一个或多个。

此外，泵控制器5也可以不仅仅基于规定期间A内的原动机2的实际劳动时间Ha、原动机2的转速N的推移、液压泵11的吐出压P的推移及工作液的温度T的推移，还可基于原动机2的冷却水温的推移、原动机2的润滑油的交换间隔、润滑油的污染物传感器的输出信息等，算出规定期间A内的液压泵11的等效劳动时间Li。该结构也可与上述的第四系数Kw、第五系数Ko及第六系数Kc组合。

(总结)

本公开提供一种液压泵的寿命判定系统，是由原动机驱动的液压泵的寿命判定系统，具备泵控制器，该泵控制器每经过规定期间，基于所述规定期间内的所述原动机的实际劳动时间、所述原动机的转速的推移、所述液压泵的吐出压的推移及工作液的温度的推移，算出所述规定期间内的所述液压泵的等效劳动时间。

根据上述结构，能每隔规定期间考虑液压泵的运行状况算出液压泵的等效劳动时间。因此，通过累积液压泵的等效劳动时间，能准确把握液压泵的剩余寿命。

也可以是，所述液压泵向至少一个液压致动器供给工作液，所述原动机在所述液压泵未向所述至少一个液压致动器供给工作液时进行怠速运行，所述规定期间是从所述原动机启动时或所述怠速运行结束时至所述原动机停止时或所述怠速运行再开始时为止。或者，也可以是，所述规定期间是从所述原动机启动时至所述原动机的停止时为止或从所述怠速运行结束时至所述怠速运行再开始时为止。根据该些结构，能将液压泵像液压致动器供给工作液的期间作为规定期间。又，能在规定期间后的怠速运行中或原动机的停止中处理规定期间中计测的数据。

例如，也可以是，所述泵控制器在所述怠速运行结束后所述原动机的设定转速被改变的情况下，将所述规定期间的开始时期从所述怠速运行结束时变更至所述原动机的设定转速被改变时。

也可以是，所述泵控制器在每经过所述规定期间，从所述规定期间前的所述液压泵的剩余寿命时间减去所述等效劳动时间，以此算出所述规定期间后的所述液压泵的剩余寿命时间。根据该结构，每经过规定期间，能更新液压泵的剩余寿命时间。

也可以是，所述泵控制器从所述规定期间内的所述原动机的转速的推移确定第一系数，从所述规定期间内的所述液压泵的吐出压的推移确定第二系数，从所述规定期间内的所述工作液的温度的推移确定第三系数，在所述规定期间内的所述原动机的实际劳动时间上乘以所述第一系数、所述第二系数及所述第三系数，以此算出所述规定期间内的所述液压泵的等效劳动时间。根据该结构，能以简单的算式算出液压泵的等效劳动时间。

例如，也可以是，所述原动机的实际劳动时间及转速是从控制所述原动机的原动机控制器向所述泵控制器输入，上述寿命判定系统还具备计测所述液压泵的吐出压的压力传感器和计测所述工作液的温度的温度传感器。

也可以是，所述泵控制器将所述规定期间中由所述压力传感器计测的所述液压泵的吐出压在所述规定期间后直方图化并存储。根据该结构，若原样存储规定期间中计测的吐出压则数据量庞大。相对于此，若按每规定期间对吐出压直方图化并存储，则能降低数据量。

Claims (8)

1.一种液压泵的寿命判定系统，其特征在于，

是由原动机驱动的液压泵的寿命判定系统，

具备泵控制器，该泵控制器每经过规定期间，基于所述规定期间内的所述原动机的实际劳动时间、所述原动机的转速的推移、所述液压泵的吐出压的推移及工作液的温度的推移，算出所述规定期间内的所述液压泵的等效劳动时间。

2.根据权利要求1所述的液压泵的寿命判定系统，其特征在于，

所述液压泵向至少一个液压致动器供给工作液，

所述原动机在所述液压泵未向所述至少一个液压致动器供给工作液时进行怠速运行，

所述规定期间是从所述原动机启动时或所述怠速运行结束时至所述原动机停止时或所述怠速运行开始时为止。

3.根据权利要求1所述的液压泵的寿命判定系统，其特征在于，

所述液压泵向至少一个液压致动器供给工作液，

所述原动机在所述液压泵未向所述至少一个液压致动器供给工作液时进行怠速运行，

所述规定期间是从所述原动机启动时至所述原动机停止时为止或从所述怠速运行结束时至所述怠速运行再开始时为止。

4.根据权利要求2或3所述的液压泵的寿命判定系统，其特征在于，

所述泵控制器在所述怠速运行结束后所述原动机的设定转速被改变的情况下，将所述规定期间的开始时期从所述怠速运行结束时变更至所述原动机的设定转速被改变时。

5.根据权利要求1至4中任意一项所述的液压泵的寿命判定系统，其特征在于，

所述泵控制器在每经过所述规定期间，从所述规定期间前的所述液压泵的剩余寿命时间减去所述等效劳动时间，以此算出所述规定期间后的所述液压泵的剩余寿命时间。

6.根据权利要求1至5中任意一项所述的液压泵的寿命判定系统，其特征在于，

所述泵控制器从所述规定期间内的所述原动机的转速的推移确定第一系数，从所述规定期间内的所述液压泵的吐出压的推移确定第二系数，从所述规定期间内的所述工作液的温度的推移确定第三系数，在所述规定期间内的所述原动机的实际劳动时间上乘以所述第一系数、所述第二系数及所述第三系数，以此算出所述规定期间内的所述液压泵的等效劳动时间。

7.根据权利要求1至6中任意一项所述的液压泵的寿命判定系统，其特征在于，

所述原动机的实际劳动时间及转速是从控制所述原动机的原动机控制器向所述泵控制器输入，

还具备计测所述液压泵的吐出压的压力传感器和计测所述工作液的温度的温度传感器。

8.根据权利要求7所述的液压泵的寿命判定系统，其特征在于，

所述泵控制器将所述规定期间中由所述压力传感器计测的所述液压泵的吐出压在所述规定期间后直方图化并存储。