泵车及其泵车臂架疲劳健康监控系统、方法

泵车及其泵车臂架疲劳健康监控系统、方法
【专利摘要】本发明公开了一种泵车臂架疲劳健康监控系统、方法，该泵车臂架疲劳健康监控系统、方法通过实时获取泵送参数信息和臂架姿态信息，进而根据泵送参数信息和臂架姿态信息获得泵车臂架实时的应力情况，最终根据累计承受的应力循环次数和泵车臂架的总疲劳寿命计算出疲劳损耗率；操作人员可以通过疲劳损耗率了解泵车臂架当前的健康状况，进而采取措施降低泵车的作业风险并保障作业效率；在此基础上，本发明还公开了一种泵车，该泵车设置有上述的泵车臂架疲劳健康监控系统。
【专利说明】
【技术领域】
[0001] 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。 泵车及其泵车臂架疲劳健康监控系统、方法

【背景技术】
[0002] 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。
[0003] 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。
[0004] 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。
[0005] 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； t匕如，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。
[0006] 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】

[0007] 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。
[0008] -方面，本发明提出了一种泵车臂架疲劳健康监控系统，包括：
[0009] 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；
[0010] 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；
[0011] 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；
[0012] 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。
[0013] 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。
[0014] 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。
[0015] 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。
[0016] 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。
[0017] 在优选地技术方案中，所述臂架姿态监测单元设置有速度传感器，所述速度传感 器用于获取各个所述伸缩油缸动作的速度；或者，所述臂架姿态监测单元设置有加速度传 感器，所述速度传感器用于获取各个所述伸缩油缸动作的加速度。
[0018] 在优选地技术方案中，所述泵送参数信息至少包括泵送系统的泵送压力和换向频 率；或者，所述泵送参数信息至少包括泵送系统的排量及换向频率。
[0019] 在优选地技术方案中，当所述疲劳损耗率达到第一预定值时，所述泵送控制单元 控制所述泵送系统降低排量和换向频率至预定范围，所述臂架控制单元控制所述泵车臂架 的动作速度限定在预定范围。
[0020] 在优选地技术方案中，当所述疲劳损耗率达到第二预定值时，所述泵送控制单元 控制所述泵送系统停止泵送，所述臂架控制单元控制所述泵车臂架停止动作。
[0021] 本发明提出的泵车臂架疲劳健康监控系统的工作原理如下：通过实时监控泵送参 数信息和臂架姿态信息可以实时获取泵车臂架的载荷情况，载荷随时间的积累可以得到泵 车臂架的应力循环次数，进而获知泵车臂架已消耗的疲劳寿命，而泵车臂架的总疲劳寿命 可以预先获知的，根据总疲劳寿命和已消耗的疲劳寿命可以获知泵车臂架的疲劳损耗率； 随着疲劳损耗率越来越大，泵车臂架出现故障（比如开裂、变形、断裂等）的风险就会越来 越高，为了降低事故风险，将疲劳损耗率与健康状况判定单元上内置的数据进行对比，根据 对比结果来判定泵车臂架当前的健康状况，然后根据泵车臂架实时的健康状况来控制泵送 系统和泵车臂架的动作，当健康状况良好时，泵送系统和泵车臂架均可执行高负载、大功率 下的作业，当健康状况不佳时，为防止事故，泵送控制单元可以将泵送系统的作业参数（比 如排量、换向频率、连续作业时间等）限制在合适范围，臂架控制单元可以将泵车臂架的动 作参数（比如展开或收回的速度、旋转角度等）限制在合适范围。
[0022] 另一方面，本发明提出了另一种泵车臂架疲劳健康监控系统，包括数据采集模块、 数据处理模块、健康状况判定单元和警报器；其中，
[0023] 所述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；
[0024] 所述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泵送 参数信息获得所述泵车臂架的疲劳损耗率；
[0025] 所述健康状况判定单元分别与数据处理模块、警报器连接，所述健康状况判定单 元根据所述疲劳损耗率判定所述泵车臂架的健康状况；
[0026] 所述警报器用于在所述健康状况达到预定状况时发出警报。
[0027] 该泵车臂架疲劳健康监控系统通过设置警报器，在泵车臂架的健康状况不佳的时 候，通过警报器发出警报，以提示操作人员采取安全措施（比如停止作业或者进行检修保 养等），从而避免故障发生。
[0028] 又一方面，本发明还提出了一种泵车臂架疲劳健康监控方法，包括以下步骤：
[0029] 实时获取泵车泵送系统的泵送参数信息；
[0030] 实时获取泵车臂架的臂架姿态信息；
[0031] 根据所述泵送参数信息和臂架姿态信息获取泵车臂架的疲劳损耗率。
[0032] 在优选地技术方案中，所述泵车臂架疲劳健康监控方法还包括以下步骤：
[0033] 根据所述疲劳损耗率判定所述泵车臂架的健康状况；
[0034] 根据所述健康状况控制所述泵送系统和泵车臂架的动作；或者，在所述健康状况 达到预定状态时，发出警报。
[0035] 本发明提出的泵车臂架疲劳健康监控方法通过实时获取泵送参数信息和臂架姿 态信息，进而根据泵送参数信息和臂架姿态信息获得泵车臂架实时的应力情况，最终可以 根据累计消耗的应力循环次数和泵车臂架的总疲劳寿命获得疲劳损耗率；操作人员可以通 过疲劳损耗率了解泵车臂架当前的健康状况，进而采取措施降低作业风险。
[0036] 又一方面，本发明还提出一种泵车，包括底盘、转塔、泵送系统和泵车臂架系统，所 述泵送系统固定安装在底盘上，转塔可转动地设置在底盘上；所述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；泵车臂架包括多个伸缩油缸及多个首尾依 次铰接的臂节，所述泵车臂架的第一臂节铰接在转塔上，所述伸缩油缸分别设置在第一臂 节与转塔之间、相邻臂节之间；其中，该泵车还设置有上述任一项的泵车臂架疲劳健康监控 系统。
[0037] 该泵车通过设置上述的泵车臂架疲劳健康监控系统，可以对泵车臂架的健康状况 进行实时监控，操作人员可以根据泵车臂架的实时健康状况采取适当的措施，进而保证作 业安全的同时有效发挥泵车的作业潜能。

【专利附图】

【附图说明】
[0038] 构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实 施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
[0039] 图1为本发明第一具体实施例的泵车臂架疲劳健康监控系统的原理框图；
[0040] 图2为本发明第二实施例的泵车臂架疲劳健康监控系统的工作流程框图。
[0041] 附图标记说明：
[0042] 1 一泵车臂架2-泵送系统3-臂架控制单元4 一泵送控制单元
[0043] 5-数据采集模块6-数据处理模块7-健康状况判定单元
[0044] 51-臂架姿态监测单元52-泵送系统监测单元
[0045] 61-信号采集单元62-健康计算单元

【具体实施方式】
[0046] 需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相 互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
[0047] 通常，泵车设置有底盘、转塔、泵送系统、泵车臂架系统、臂架控制单元和泵送控制 单元，其中，臂架控制单元用于控制泵车臂架动作，泵送控制单元用于控制泵送系统动作； 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；泵车臂架与转塔连接，通过转塔的动作，泵车臂架 可相对于底盘转动；泵车臂架通常设置有多个首尾依次铰接的臂节，泵车臂架的第一臂节 铰接在转塔上，第一臂节与转塔之间设置有伸缩油缸，相邻臂节之间设置有伸缩油缸，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，进而将输送管道的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 方式折叠并支撑于底盘上。为提升泵车的作业安全，降低泵车臂架在作业过程中出现事故 的风险，如图1所示，本发明第一具体实施例提出的泵车臂架疲劳健康监控系统包括数据 采集模块5、数据处理模块6、健康状况判定单元7和控制单元；其中，数据采集模块5包括 臂架姿态监测单元51和泵送系统监测单元52 ;臂架姿态监测单元51与泵车臂架1相连， 用于获取臂架姿态信息；泵送系统监测单元52与泵送系统2相连，用于获取泵送参数信息； 数据处理模块6包括信号采集单元61和健康计算单元62,其中，信号采集单元61分别与臂 架姿态监测单元51、泵送系统监测单元52连接，用于接收臂架姿态信息和泵送参数信息， 并将臂架姿态信息和泵送参数信息转换为数字信号；健康计算单元62利用预定的计算策 略根据信号采集单元61反馈的数字信号获得泵车臂架1的疲劳损耗率；控制单元包括泵送 控制单元4和臂架控制单元3,泵送控制单元4、臂架控制单元3分别与健康状况判定单元 7连接，泵送控制单元4用于根据健康状况控制泵车泵送系统2动作，臂架控制单元3根据 健康状况控制泵车臂架1动作。
[0048] 臂架姿态信息是指能够反映泵车臂架1当前所处姿态的参数信息，狭义而言该参 数为各个臂节的倾角；但是，各臂节的倾角可以通过其它的参数计算得出，因此，广义上，臂 架姿态信息还可以是以下几种：
[0049] 1)第一臂节的倾角及相邻臂节之间的夹角；鉴于泵车臂架1的多个臂节是依次铰 接形成，当获得第一臂节的倾角及相邻臂节之间的夹角时，计算出其它各个臂节的倾角是 可以实现的；因此，通过第一臂节的倾角及相邻臂节之间的夹角可以反映泵车臂架1的姿 态。
[0050] 2)各个伸缩油缸的伸出长度；在第一臂节和转塔之间、相邻臂节之间均设置有伸 缩油缸，通过伸缩油缸的动作才能驱使各个臂节产生旋转动作，因此，伸缩油缸的伸出长度 与第一臂节的倾角、相邻臂节之间的夹角具有一一对应的关系，因此，通过各个伸缩油缸的 伸出长度可以反映泵车臂架1的姿态。
[0051] 3)各个伸缩油缸的动作速度（或加速度）；根据物理学原理可知，位移、速度、加速 度和时间之间具有明确的数学关系，在获知实时速度（或加速度）、时间的前提下，获得伸 缩油缸的伸出长度显然是可以做到的，根据各个伸缩油缸的伸出长度获得各个臂节的倾角 也是可以实现的，因此，通过实时监控各个伸缩油缸的动作速度（或加速度）可以获知泵车 臂架1的当前姿态。
[0052] 泵送参数信息是指能够反映泵送系统2的作业状况的参数，狭义而言是指泵送系 统2在单位时间内所泵送的物料的量，也可以用单位时间内输送管道流过的物料的量来形 容；然而，泵送系统2主要由两个主油缸和两个输送缸构成，主油缸与输送缸 对应，泵 送物料时，两个输送缸在两个主油缸驱使下交替动作；在此情况下，泵送系统2在单位时间 内所泵送的物料显然还可以由其它的参数计算获得，因此，广义上，泵送参数信息还可以包 括以下几种组合：
[0053] 1)排量和换向频率；排量指输送缸一个周期性动作所泵出的物料的量，换向频率 则与单位时间内泵送系统2泵出物料的次数相对应，显然，通过排量和换向频率可以反映 泵送系统2的作业状况。
[0054] 2)泵送压力和换向频率；泵送压力指主油缸内或与主油缸相连的液压系统内的 压力，在泵送作业时，泵送压力与排量具有一定关联性，尤其在其它外部环境（比如泵送高 度）不变的情况下，泵送压力与排量具有一一对应的关系，因此，也可以通过泵送压力和换 向频率来反映泵送系统2的作业状况。
[0055] 对于具体型号的泵车而言，泵车臂架1系统的结构参数（比如各臂节的长度、自 重、输送管道的自重、各伸缩油缸的长度和自重等）是可以预先获知的；对于特定型号的泵 车臂架1而言，其总疲劳寿命N也是预先通过试验获知的，比如采用相同型号的泵车臂架1 进行试验，试验时，将泵车臂架置于某一预定姿态下，泵送系统置于某一预定参数下，在此 状态下进行疲劳试验，最终可以测定泵车臂架受到的应力及在该应力作用下泵车臂架所承 受的总应力循环次数即总疲劳寿命，然后使用其它的泵车臂架测试其它应力状态下的应力 循环次数，在有限次试验后，即可得到多个应力状态下的总疲劳寿命；当然，为了节省人力、 物力和财力，也可以采用计算机模拟计算技术来计算泵车臂架在各种应力条件下的总疲劳 寿命。
[0056] 在特定的作业环境下，泵车所泵送的物料的密度是可以预先获知的；泵送作业时， 物料经泵车臂架1上的输送管道运动至预定的布料位置，泵车臂架1承受的载荷主要包括 各臂节的自重、伸缩油缸的自重、输送管道的自重及物料的自重，因此，在获得臂架姿态信 息后和泵送参数信息后，可以计算出泵送作业过程中，整个泵车臂架1的受力情况，换而言 之，可以获得泵车臂架1实时的应力情况。为了简明体现疲劳损耗率的计算方式，下面举例 说明：
[0057] 假如泵车臂架在工作过程中已承受应力为Ai的应力循环次数为Ni，且已承受应力 为A 2的应力循环次数N2 ;在应力为Ai时，泵车臂架的总疲劳寿命为NZ1 ;在应力为A2时，泵 车臂架的总疲劳寿命为NZ2 ;那么泵车臂架当前的疲劳损耗率为Ns = Ni/Nu+NVNu ;-般而 言，当疲劳损耗率达到1时，意味着这泵车臂架出现疲劳损耗（如开裂、断裂或变形等）的 概率较大，因此，为了降低泵车的作业风险，在疲劳损耗率达到或即将达到1时，应当采取 措施降低臂架出现疲劳损耗的风险。
[0058] 为了提前采取安全措施，在健康状况判定单元7内预先置入数据模型，将疲劳损 耗率Ns与预置的数据模型进行对比，根据对比结果来判定泵车臂架1的疲劳健康状况；t匕 如：当疲劳损耗率N s小于第一预定值ηι时，判定泵车臂架1的健康状况处于优良状态，当 疲劳损耗率Ns达到第一预定值 ηι时，判定泵车臂架1的健康状况处于亚健康状态，当疲劳 损耗率Ns达到第二预定值n 2 (0 < ni < n2 < 1)时，判定泵车臂架1的健康状况处于危险状 态。
[0059] 根据泵车臂架1健康状况的不同，泵车臂架1和泵送系统2可以采取不同的措施， 以兼顾施工效率和作业安全；比如，当泵车臂架1的健康状况处于优良状态时，泵送系统2 和泵车臂架1可以按照作业的需要执行不受限制的动作，比如泵车臂架1的展开高度和速 度、泵送排量和换向频率均可以不受额外限制；当泵车臂架1的健康状况处于亚健康状态 时，泵送系统2和泵车臂架1的动作受到一定程度的限制，比如可以将泵车臂架1的展开高 度和速度、泵送排量和换向频率限制在适当范围内，进而确保作业安全；当泵车臂架1的健 康状况处于危险状态时，泵送系统2和泵车臂架1的动作受到完全限制，此时泵车无法正常 作业，应当进行检修和保养，排除潜在风险。
[0060] 在实际作业过程中，泵车臂架1的载荷通常是波动的，为了有效获取泵车臂架1的 应力状况，并获得相应的应力循环次数，在泵车臂架1的预定位置上设置力传感器，健康计 算单元62实时记录力传感器所检测到的数据，并计算出各种应力下的循环次数；为了减少 数据的处理量，在数据处理的过程中，健康计算单元62可以通过雨流计数法（也称塔顶法， 该法在疲劳寿命计算已获得广泛应用，具体内容本文不再赘述。）对健康计算单元记录的应 力数据值进行处理，进而使毫无规律且数量庞大的应力种类减小，最终为疲劳损耗率队的 计算提供便利。
[0061] 在上述实施例中，为了获得相邻臂节之间的夹角及第一臂节的倾角，臂架姿态监 测单元51设置有第一角度传感器和第二角度传感器，其中，第一角度传感器用于获取相邻 臂节之间的夹角，第二角度传感器用于获取泵车臂架1的第一臂节的倾角（即第一臂节与 水平面之间的夹角）；具体地，可将第一角度传感器设置在相邻臂节之间的铰接轴上，第二 角度传感器设置在第一臂节与转塔之间的铰接轴上（一般而言，底盘水平支撑在地面上， 相应地，转塔也处于水平放置的状态，铰接轴相当于平行水平面设置）。
[0062] 在上述实施例中，为了获得各伸缩油缸的伸出长度，臂架姿态监测单元51设置有 第一位移传感器和第二位移传感器，其中，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，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。
[0063] 在上述实施例中，为了获得伸缩油缸的动作速度，臂架姿态监测单元51设置有速 度传感器，速度传感器用于获取各个伸缩油缸动作的速度，速度传感器具体可以设置在各 个伸缩油缸的活塞杆上；同理，为了获得伸缩油缸的动作加速度臂架姿态监测单元51设置 有加速度传感器，加速度传感器用于获取各个伸缩油缸动作的加速度，加速度传感器具体 也可以设置在各个伸缩油缸的活塞杆上。
[0064] 综上，本发明第一实施例提出的泵车臂架疲劳健康监控系统通过实时监控泵送参 数信息和臂架姿态信息可以实时获取泵车臂架1的载荷情况，载荷随时间的积累可以得到 泵车臂架1已经承受的应力循环次数，进而获知泵车臂架1已消耗的疲劳寿命，而泵车臂 架1的总疲劳寿命可以预先获知的，根据总疲劳寿命和已消耗的疲劳寿命自然就可以获知 泵车臂架1的疲劳损耗率；随着疲劳损耗率越来越大，泵车臂架1出现故障（比如开裂、变 形、断裂等）的风险就会越来越高，为了降低事故风险，将疲劳损耗率与健康状况判定单元 7上内置的数据进行对比，根据对比结果来判定泵车臂架1当前的健康状况，然后根据泵车 臂架1实时的健康状况来控制泵送系统2和泵车臂架1的动作，当健康状况良好时，泵送系 统2和泵车臂架1均可执行高负载、大功率下的作业，当健康状况不佳时，为防止事故，泵送 控制单元4可以将泵送系统2的作业参数（比如排量、换向频率、连续作业时间等）限制在 合适范围，臂架控制单元3可以将泵车臂架1的动作参数（比如展开或收回的速度、旋转角 度等）限制在合适范围。
[0065] 另一方面，本发明第二实施例还提出另一种泵车臂架疲劳健康监控系统，与第一 实施例不同的是，该泵车臂架疲劳健康监控系统设置有警报器；该警报器可以根据泵车臂 架1的健康状况来决定是否发出警报，比如，当健康状况处于亚健康状态或危险状态时，警 报器发出警报，进而提示操作人员采取防范措施（比如停止作业、检修保养等），从而避免 发生事故；如图2所示，该泵车臂架疲劳健康监控系统的作业流程主要包括以下几个步骤： [0066] S1 :臂架姿态监测单元51实时获取泵车臂架的臂架姿态信息；
[0067] S2 :泵送系统监测单元52实时获取泵车泵送系统的泵送参数信息；
[0068] S3 :健康计算单元62根据臂架姿态信息和泵送参数信息获得疲劳损耗率；
[0069] S4 :健康状况判定单元7根据疲劳损耗率判定泵车臂架1的健康状况；
[0070] S5 :当泵车臂架1的健康状况达到预定的状态时，警报器发出警报。
[0071] 又一方面，本发明第三那具体实施例还提出了一种泵车臂架疲劳健康监控方法， 包括以下步骤：
[0072] 实时获取泵送系统2的泵送参数信息；
[0073] 实时获取泵车臂架的臂架姿态信息；
[0074] 根据泵送参数信息和臂架姿态信息获取泵车臂架1的疲劳损耗率；
[0075] 根据疲劳损耗率判定泵车臂架1的健康状况；
[0076] 根据健康状况控制泵送系统2和泵车臂架1的动作；或者，当泵车臂架1的健康状 况达到预定的状态时，发出警报。
[0077] 该泵车臂架疲劳健康监控方法通过实时获取泵送参数信息和臂架姿态信息，进而 根据泵送参数信息和臂架姿态信息获得泵车臂架1实时的应力情况，最终可以根据累计承 受的应力循环次数和泵车臂架1的总疲劳寿命算出疲劳损耗率；操作人员可以通过疲劳损 耗率了解泵车臂架1当前的健康状况，进而采取措施降低作业风险。
[0078] 另外，本发明具体实施例还提出一种泵车，与现有泵车不同的是，该泵车还设置有 上述的泵车臂架疲劳健康监控系统。通过设置上述的泵车臂架疲劳健康监控系统，该泵车 可以对泵车臂架1的健康状况进行实时监控，操作人员可以根据泵车臂架1的实时健康状 况采取适当的措施，进而保证作业安全的同时有效发挥泵车的作业潜能。
[0079] 以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精 神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1. 一种泵车臂架疲劳健康监控系统，其特征在于，包括： 数据采集模块（5)，用于实时获取泵车臂架（1)的臂架姿态信息和泵车泵送系统（2)的 泵送参数信息； 数据处理模块￠)，与所述数据采集模块（5)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（1)的疲劳损耗率； 健康状况判定单元（7)，与数据处理模块（6)连接，用于根据所述疲劳损耗率判定所述 泵车臂架（1)的健康状况； 控制单元，包括泵送控制单元（4)和臂架控制单元（3)，所述泵送控制单元（4)、臂架控 制单元（3)分别与健康状况判定单元（7)连接，所述泵送控制单元（4)用于根据所述健康 状况控制所述泵送系统（2)动作，所述臂架控制单元（3)根据所述健康状况控制所述泵车 臂架⑴动作。
2. 根据权利要求1所述的泵车臂架疲劳健康监控系统，其特征在于，所述数据采集 模块（5)包括臂架姿态监测单元（51)和泵送系统监测单元（52)，所述臂架姿态监测单元 (51)用于获取所述臂架姿态信息，所述泵送系统监测单元（52)用于获取所述泵送参数信 息。
3. 根据权利要求2所述的泵车臂架疲劳健康监控系统，其特征在于，所述数据处理模 块（6)包括信号采集单元￠1)和健康计算单元（62)，所述信号采集单元￠1)分别与臂架 姿态监测单元（51)、泵送系统监测单元（52)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（62)利 用预定的计算策略根据所述信号采集单元￠1)反馈的数字信号获得泵车臂架（1)的疲劳 损耗率。
4. 根据权利要求2所述的泵车臂架疲劳健康监控系统，其特征在于，所述臂架姿态监 测单元（51)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（1)的第一臂节与水平面 之间的夹角。
5. 根据权利要求2所述的泵车臂架疲劳健康监控系统，其特征在于，所述臂架姿态监 测单元（51)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。
6. 根据权利要求2所述的泵车臂架疲劳健康监控系统，其特征在于，所述臂架姿态监 测单元（51)设置有速度传感器，所述速度传感器用于获取各个所述伸缩油缸动作的速度； 或者，所述臂架姿态监测单元（51)设置有加速度传感器，所述速度传感器用于获取各个所 述伸缩油缸动作的加速度。
7. 根据权利要求2所述的泵车臂架疲劳健康监控系统，其特征在于，所述泵送参数信 息至少包括泵送系统（2)的泵送压力和换向频率；或者，所述泵送参数信息至少包括泵送 系统（2)的排量及换向频率。
8. 根据权利要求1至7任一项所述的泵车臂架疲劳健康监控系统，其特征在于，当所述 疲劳损耗率达到第一预定值时，所述泵送控制单元（4)控制所述泵送系统（2)降低排量和 换向频率至预定范围，所述臂架控制单元（3)控制所述泵车臂架（1)的动作速度限定在预 定范围。
9. 根据权利要求8所述的泵车臂架疲劳健康监控系统，其特征在于，当所述疲劳损耗 率达到第二预定值时，所述泵送控制单元（4)控制所述泵送系统（2)停止泵送，所述臂架控 制单元（3)控制所述泵车臂架（1)停止动作。
10. -种泵车臂架疲劳健康监控系统，其特征在于，包括数据采集模块（5)、数据处理 模块￠)、健康状况判定单元（7)和警报器；其中， 所述数据采集模块（5)用于实时获取泵车臂架（1)的臂架姿态信息和泵车泵送系统的 泵送参数信息； 所述数据处理模块（6)与所述数据采集模块（5)连接，用于根据所述臂架姿态信息和 泵送参数信息获得所述泵车臂架（1)的疲劳损耗率； 所述健康状况判定单元（7)分别与数据处理模块￠)、警报器连接，所述健康状况判定 单元（7)根据所述疲劳损耗率判定所述泵车臂架（1)的健康状况； 所述警报器用于在所述健康状况达到预定状况时发出警报。
11. 一种泵车臂架疲劳健康监控方法，其特征在于，包括以下步骤： 实时获取泵车泵送系统（2)的泵送参数信息； 实时获取泵车臂架的臂架姿态信息； 根据所述泵送参数信息和臂架姿态信息获取泵车臂架（1)的疲劳损耗率。
12. 根据权利要求11所述的泵车臂架疲劳健康监控方法，其特征在于，还包括以下步 骤： 根据所述疲劳损耗率判定所述泵车臂架（1)的健康状况； 根据所述健康状况控制所述泵送系统（2)和泵车臂架（1)的动作；或者，在所述健康状 况达到预定状态时，发出警报。
13. -种泵车，包括底盘、转塔、泵送系统（2)和泵车臂架系统，所述泵送系统（2)固定 安装在底盘上，转塔可转动地设置在底盘上；所述泵车臂架系统包括输送管道和泵车臂架 (1)，输送管道布置在泵车臂架（1)上；泵车臂架（1)包括多个伸缩油缸及多个首尾依次铰 接的臂节，所述泵车臂架（1)的第一臂节铰接在转塔上，所述伸缩油缸分别设置在第一臂 节与转塔之间、相邻臂节之间；其特征在于，还设置有权利要求1至10任一项所述的泵车臂 架疲劳健康监控系统。
【文档编号】E04G21/04GK104120885SQ201410334947
【公开日】2014年10月29日 申请日期:2014年7月15日 优先权日:2014年7月15日
【发明者】雷新军, 卢立秀, 邓习树 申请人:三一集团有限公司