[发明专利]泵车及其泵车臂架疲劳健康监控系统、方法

说明书

技术领域

本发明涉及工程机械技术，具体涉及一种泵车及其泵车臂架疲劳健康监控系统、方法。

背景技术

泵车通常包括底盘、转塔、泵送系统和泵车臂架系统，其中，泵送系统固定安装在底盘上，转塔可转动地设置在底盘上，泵车臂架系统与转塔连接，通过转塔的动作，泵车臂架系统可相对于底盘转动；泵车臂架系统包括输送管道和泵车臂架，输送管道布置在泵车臂架上；泵车臂架由多个伸缩油缸及多个首尾依次铰接的臂节构成，泵车臂架的第一臂节铰接在转塔上，伸缩油缸分别设置在第一臂节与转塔之间、相邻臂节之间，通过这些伸缩油缸的动作可使泵车臂架展开成或折叠成预定形状；在作业状态，泵车臂架根据需要展开成某一特定形状，进而将输送管道末端置于预定的布料位置，泵送系统将物料(比如混凝土)加压后经输送管道输送至预定的布料位置，在非工作状态，泵车臂架按预定方式折叠并且其一端支撑于底盘上。

鉴于泵车作业时，泵车臂架始终处于“悬臂”状态，且在作业过程中，泵车臂架不可避免的会上下、左右摆动，导致泵车臂架所受载荷通常较大；因此，在长期使用后，泵车臂架容易开裂，甚至会出现泵车臂架断裂的问题；一旦泵车臂架开裂或断裂，很容易出现生产安全事故，轻则损坏机器，重则机毁人亡。

当前，为了保证泵车的可靠性，防止作业过程中出现安全事故，通常采用“定期保养，事后维修”的模式对泵车进行维护，故障检测、修复的设备和手段也较落后，导致整机可靠性差、安全隐患多、停机待修时间长，进而严重影响了泵车的施工效率和整机工作潜力的发挥。

为保证泵车的可靠运行，对泵车本身的健康状况进行检测显得尤为重要和紧迫；比如，金属结构的疲劳载荷时间历程对泵车机械结构的寿命影响很大，相关数据的有效采集和分析，是设备管理人员进行维修决策和估算剩余寿命所必不可少的重要科学依据。然而，当前泵车的监测都是通过实验人员定期带仪器设备到泵车上进行检测，测试过程比较繁琐且还存在安全风险，并且所得到的数据也只是单个时间点的数据值，并不能完全说明整机长期以来的工作状态，因而无法长期监测机械应力和疲劳寿命，导致无法对即将出现的故障进行预判，也就无法在故障来临之前第一时间向维护人员发出警示，进而错失采取预防措施的最佳时机。

因此，对于泵车而言，能长期稳定实时在线监测泵车臂架的健康状态，并在泵车处于危险工作状态时能发出预警或做出有利反应的监测控制系统对于泵车的发展来说具有极其重要的意义。

发明内容

有鉴于此，本发明提出一种泵车臂架疲劳健康监控系统及方法，以便对泵车臂架的疲劳健康状况进行实时监控，进而提升泵车的作业效率和安全性。

一方面，本发明提出了一种泵车臂架疲劳健康监控系统，包括：

数据采集模块，用于实时获取泵车臂架的臂架姿态信息和泵车泵送系统的泵送参数信息；

数据处理模块，与所述数据采集模块连接，用于根据所述臂架姿态信息和所述泵送参数信息获得所述泵车臂架的疲劳损耗率；

健康状况判定单元，与数据处理模块连接，用于根据所述疲劳损耗率判定所述泵车臂架的健康状况；

控制单元，包括泵送控制单元和臂架控制单元，所述泵送控制单元、臂架控制单元分别与健康状况判定单元连接，所述泵送控制单元用于根据所述健康状况控制所述泵送系统动作，所述臂架控制单元根据所述健康状况控制所述泵车臂架动作。

在优选地技术方案中，所述数据采集模块包括臂架姿态监测单元和泵送系统监测单元，所述臂架姿态监测单元用于获取所述臂架姿态信息，所述泵送系统监测单元用于获取所述泵送参数信息。

在优选地技术方案中，所述数据处理模块包括信号采集单元和健康计算单元，所述信号采集单元分别与臂架姿态监测单元、泵送系统监测单元连接，用于接收所述臂架姿态信息和泵送参数信息，并将所述臂架姿态信息和泵送参数信息转换为数字信号；所述健康计算单元利用预定的计算策略根据所述信号采集单元反馈的数字信号获得泵车臂架的疲劳损耗率。

在优选地技术方案中，所述臂架姿态监测单元设置有第一角度传感器和第二角度传感器，所述第一角度传感器用于获取相邻臂节之间的夹角，所述第二角度传感器用于获取所述泵车臂架的第一臂节与水平面之间的夹角。

在优选地技术方案中，所述臂架姿态监测单元设置有第一位移传感器和第二位移传感器，所述第一位移传感器用于获取相邻臂节之间的伸缩油缸的伸出长度，所述第二位移传感器用于获取第一臂节与转塔之间的伸缩油缸的伸出长度。