[发明专利]应力和/或累积损伤监测系统

说明书

技术领域

本发明涉及土方工程设备，特别涉及一种实时应力和/或累积损伤检测系统。

背景技术

在采矿业，一直在努力降低开采矿石或表土的成本。在成本计算中存在这样的衡量：使土壤或矿石采集设备以最大负荷工作和使采矿设备超负荷工作或疲劳状态工作时造成的损害的比较。矿业设备制造商通常通过给出保守的操作说明以试图保持非常低的故障率来保护自己，然而矿井经营者的兴趣在于在矿石采集和将采集每吨矿石的代价降低到最小程度时对设备的损害之间找到最经济的平衡。

发明内容

制造商和第三方供应商提供了一些监测系统，这些监测系统在具有一定代表性的结构部件上设置应变仪，以提供拉铲挖土机的负载及对应的应力信息。利用这些系统，可记录由应变仪测得的应力的时间表，从而生成应力随时间段的变化报告，使得可以对不同的经营者在不同的经营状况下在一个时间段本监测点相对另一监测点产生相对多的压力/损伤的信息进行相关比较。虽然有用，这些相对信息并不能就设备有多接近断裂或在设备疲劳运转过程中造成了多大的损害提供相关建议。没有这些信息，监控系统对帮助矿井经营者和设备操作者达成其有成本效益的最大化生产，同时达成对设备的最小损害的目的作用非常有限。

根据本领域公知常识的当前状况，可以实时地、有效地指示装置是否工作在设计限值内，接近断裂的真实程度或真实的累积损伤率的监测系统并不存在。现有系统提供的相对测量会导致误差，其结果是造成频繁的假报警和假警告。

因此，需要提供一种改进的、可提供这样信息的监测系统。

通过长期的经验和研究的积累，发明人实现了通过如这里描述的仔细观察和结构分析得到应变仪的位置、校准和解释，提供了一种可出人意料地、实时地向操作者和矿井管理提供可靠的直接建议的监控系统。

发明内容

根据本发明一个广泛的方面，提供一种用于土方工程设备的应力和/或累积损伤检测系统，其包括：

多个应变仪，每个应变仪测量多个对应的应力检测位中的一个的应力；

用于接收从所述多个应变仪采集实时应力数据的数据采集单元；

用于处理采集到的实时应力数据以计算一个或多个实际累积损伤和/或实际即时应力的测量值的处理器和存储器；以及

至少一个输出设备，用于提供所述测量值与相应的参考值的比较信息。

在一实施例中，本系统应用于挖掘机，应力检测位中的至少一个设置在挖掘机的动臂或斗杆上。应力检测位包括一些在动臂和斗杆上的、能够用于最准确地预报动臂和斗杆在一系列操作模式下的应力或累积损伤的位置。应力检测位还包括一些预测会在操作过程中断裂的位置。所述至少一个输出设备包括用于将数据传送至管理人员的办公室或其他远程地点的设备，使得所述信息可从测量器被获取，所述操作状态能够被用于维修计划、员工培训、采矿计划或其他管理任务。累积损伤的测量值与其对应的参考值的对比信息通过所述至少一个输出设备呈现，从而建议或激发动臂、斗杆和主要架构所需的检查级别。累积损伤可用于定义或调整和应力检测位有关的参考值，以在早期检测出裂缝从而减少计划外停工。

在一实施例中，本系统进一步包括载荷测量仪、位置测量仪和方向测量仪中的至少一个，以用于测量由执行器导致的应力，或用于测量执行器位置或执行器方向，其中，

数据采集单元也从载荷、位置或方向测量仪采集实时载荷、位置或方向数据；

处理器和存储器也处理所述采集到的实时载荷、位置或方向，以确定设备的操作状态，以及

所述至少一个输出设备也根据确定好的操作状态提供信息。本系统应用于挖掘机时，应力检测位中的至少一个设置在挖掘机的动臂或斗杆上，并且所述操作状态包括动臂和斗杆的位置信息。根据所述确定好的操作状态提供的信息包括关于如何降低即时应力或累积损伤的测量值的程序化建议。原始数据被记录，并可被用于分析以清楚地判断事故中产生高应力或损伤的根本原因。

在一实施例中，测量值与相应的参考值的比较信息以即时应力测量值或相对于参考值的归一化的累积损伤测量值的方式呈现。

在一实施例中，应力的参考值为最大的容许应力。

在一实施例中，累积损伤的参考值是基于预设目标疲劳率计算得到的。

在一实施例中，用隐含寿命或维护周期来表达所述累积损伤的测量值和参考值的比较。

在一实施例中，当所测的其中一个即时应力超过或接近相应的参考值时，位于所述至少一个输出设备上的警报被激活。