伤度的评价值DE 的实施例的情况进行说明。
[0092] 首先，在步骤S1中，管理装置60的处理装置64从附属装置的姿态传感器91 (图 2A、图2B)、附属装置的载荷传感器92 (图2A、图2B)以及回转角传感器84 (图2A、图2B)， 取得由挖土机20 (图1)在作业中反复进行的一系列动作的至少1个周期量的测定值。与 这些测定值一起，还取得作业种类、作业年月日、机身编号等信息。
[0093] 从回转角传感器84取得上部回转体82(图2A、图2B)的回转角。根据附属装置的 姿态传感器91以及回转角传感器84的检测值，来确定挖土机20的姿态。挖土机20的一 系列动作中、通过附属装置的姿态传感器91、附属装置的载荷传感器92以及回转角传感器 84取得测定值的时间范围，可以由管理装置60的管理操作者进行设定，也可以由挖土机20 的驾驶者或者维护人员进行设定。
[0094] 图16A~图16D表不由挖土机20反复进行的一系列动作的一例。图16A~图16D 分别概略地表示一系列动作的1个周期内的各工序，具体而言为挖掘开始、提起回转、排 土、返回回转的各工序中的任意时刻的挖土机20的姿态。在挖土机20的运转时，例如，一 系列动作被反复进行，因此图16A~图16D所示的姿态依次出现。
[0095] 图17A~图17C分别表示挖土机20动作中的动臂用的液压缸内的液压、斗杆前端 的高度以及回转角度的时间波形（时间变化）的一例。图17A所示的实线L1以及L2分别 表不液压缸内的杆侧的液压以及底侧的液压。在图17A~图17C中，时刻tl与图16A所不 的挖掘开始对应。在从时刻tl到t2为止的期间进行挖掘。在从时刻t2到t3为止的期间， 进行图16B所示的动臂的提起以及回转的动作。在从时刻t3到t4为止的期间，进行图16C 所示的排土以及返回回转的动作。与一系列动作的反复进行相对应，与从时刻tl到t4为 止的波形近似的波形周期性地出现。
[0096] 在步骤S2 (图15)中，在一系列动作的1个周期内，提取应该进行解析的多个时刻 (以下，称作"解析时刻"。）。作为一例，如图17A所示，从1个周期内提取时刻tl~t4这 四个解析时刻。例如，将液压缸内的液压、回转角度的时间波形的峰值、拐点等的特征性时 亥IJ，作为解析时刻加以提取。当使进行提取的解析时刻的个数增多时，虽然解析精度提高， 但解析所需要的计算时间变长。可以由处理装置64(图1)基于图17A~图17C所示的时 间波形来自动地提取解析时刻，也可以由操作者观察时间波形而决定解析时刻，并从输入 装置61 (图1)输入解析时刻。
[0097] 在步骤S3(图15)中，在各个解析时刻，使用解析模型来计算对动臂、斗杆等部件 分别施加的应力的分布。基于按照每个解析时刻决定的挖土机的特定姿态，来计算应力的 分布。即，按照在反复进行的一系列动作的1个周期内出现的挖土机的各种姿态的每个姿 态，基于施加于挖土机的部件的载荷来计算应力的分布。在应力的分布的计算中，例如能够 应用有限元法等数值解析方法。此时，挖土机的姿态以及施加于挖土机的部件的载荷被用 作解析条件。此处，载荷通过矢量表示。根据液压缸内的液压、液压缸的轴方向（附属装置 的姿态）以及回转角加速度，来求出载荷的大小以及方向。通过对回转角进行二阶微分来 计算回转角加速度。
[0098] 图18表示在某一个解析时刻施加于动臂的应力的分布的计算结果。按照构成解 析模型的每个要素以及每个节点来计算应力。在图18中，应力相对较大的部位用相对较浓 的颜色表示。按照每个解析时刻且按照每个部件计算图18所示那样的应力分布的解析结 果。
[0099] 图19表示施加于挖土机的部件的一个评价点Ep (图18)的应力的时间波形的一 例。在各个解析时刻tl~t4计算出应力。按照动臂、斗杆、铲斗等的每个部件，对于多个 评价点（在使用有限元法的情况下为多个要素以及节点）求出图19所示的应力的时间波 形。
[0100] 在步骤S4(图15)中，按照各部件的每个评价点，计算在1个周期的动作期间中所 蓄积的损伤度（以下称作"单周期损伤度"。）。由此，得到部件内的单周期损伤度的分布。 基于根据应力的时间变化提取的应力的极值，来计算单周期损伤度。以下，对计算单周期损 伤度的方法的一例进行说明。首先，对图19所示的应力的时间波形的极大值和极小值进行 检测。基于极大值和极小值，求出应力变动的范围即应力范围Α σ，并且求出每个应力范围 A 〇的出现频率。应力范围Δ 〇 i的出现频率用ni表示。
[0101] 图20表示S-N线图的一例。例如，在图20所示的S-N线图中，应力范围Δ σ i的 疲劳寿命（断裂反复次数）为Ni次。根据累积疲劳损伤法则（又称线性损伤法则），单周 期损伤度D由以下的公式表示。
[0102]【数式1】
[0104]例如，当将部件的保用寿命设为Tg(时间）、将一系列动作的每1个周期的平均时 间设为Tp(时间）时，所保用的反复次数由Tg/Tp表示。单周期损伤度的假定值由其倒数 即Tp/Tg表示。在单周期损伤度D与该假定值一致的条件或者低于假定值的条件下使用挖 土机20的情况下，能够保证部件的保用寿命Tg。
[0105] 在步骤S5(图15)中，计算出部件的累积损伤度的分布。以下，对累积损伤度的计 算方法进行说明。管理装置60 (图1)按照每个管理对象的挖土机20的机身以及每个部 件，来计算从机身的运转开始时刻到当前时刻为止的单周期损伤度的总和（累积损伤度）。 在使成为此次的数据收集的对象的动作开始之前所蓄积的累积损伤度，存储于存储装置 63 (图1)。当挖土机20的部件的某个部位的累积损伤度成为1时，在该部位产生断裂的可 能性变高。
[0106] 在步骤S6(图15)中，在步骤S5中求出的累积损伤度与机身编号等信息建立关联 地存储于存储装置63 (图1)。如此，按照每个挖土机的机身以及部件的每个评价部位，求出 累积损伤度。
[0107] 通过以上实施例对本发明进行了说明，但本发明并不限定于这些实施例。例如，能 够进行各种变更、改良、组合等的情况对于本领域技术人员而显而易见的。
【主权项】
1. 一种挖土机支援装置，具有： 显不画面，显不图像；以及 处理装置，将图像显示于上述显示画面， 上述处理装置取得评价对象的挖土机的部件所蓄积的累积损伤度的评价值的时刻履 历，并将累积损伤度的上述评价值与判定阈值进行比较，在上述评价值超过上述判定阈值 的情况下，通知评价对象的上述挖土机为失配状态的情况，上述判定阈值用于判定评价对 象的上述挖土机是否为失配状态，且随着运转时间的增加而增加。2. -种挖土机支援装置，具有： 显不画面，显不图像；以及 处理装置，将图像显示于上述显示画面， 上述处理装置取得评价对象的挖土机的部件所蓄积的累积损伤度的评价值的时刻履 历，并将累积损伤度的上述评价值与判定阈值一起按时间序列显示于上述显示画面，上述 判定阈值用于判定评价对象的上述挖土机是否为失配状态，且随着运转时间的增加而增 加。3. 如权利要求1或2所述的挖土机支援装置，其中， 上述判定阈值包含指标值，该指标值由评价对象的上述挖土机的目标寿命以及被认为 部件达到寿命的累积损伤度即累积损伤度的极限值来定义， 上述处理装置将上述指标值按时间序列显示于上述显示画面。4. 如权利要求1至3中任一项所述的挖土机支援装置，其中， 上述判定阈值包含累积损伤度的上限值，该累积损伤度的上限值成为判定在下一个维 护时期之前、累积损伤度是否到达被认为部件达到寿命的累积损伤度即累积损伤度的极限 值的判定基准， 上述处理装置基于紧前的维护时期的上述挖土机的累积损伤度的上述评价值、下一个 维护时期、以及被认为部件达到寿命的累积损伤度即累积损伤度的极限值，求出累积损伤 度的上述上限值，并将上述上限值与累积损伤度的上述评价值一起按时间序列显示于上述 显示画面。5. 如权利要求4所述的挖土机支援装置，其中， 上述处理装置对最近计算出的累积损伤度的上述评价值与上述上限值进行比较，当上 述评价值超过上述上限值时，通知上述挖土机在下一个维护时期之前具有达到寿命的危险 性的情况。6. 如权利要求1至5中任一项所述的挖土机支援装置，其中， 作为通过上述处理装置显示于上述显示画面的累积损伤度的上述评价值，采用对于上 述挖土机的多个部件的各个、按照多个评价部位的每个计算出的累积损伤度的最大值。7. 如权利要求6所述的挖土机支援装置，其中， 上述处理装置将上述挖土机的作业内容、示出累积损伤度的上述最大值的部件、以及 部件内的评价部位，与上述挖土机的累积运转时间建立对应地显示于上述显示画面。8. 如权利要求1至7中任一项所述的挖土机支援装置，其中， 上述处理装置将累积损伤度的上述评价值以及上述判定阈值与上述挖土机的累积运 转时间建立对应地通过图表形式显示。
【专利摘要】本发明提供一种挖土机支援装置，能够高精度地判别运转中的挖土机是否适合于当前的作业内容、作业环境。显示画面显示图像。处理装置取得评价对象的挖土机的部件所蓄积的累积损伤度的评价值的时刻履历，并将累积损伤度的评价值与判定阈值进行比较，该判定阈值用于判定评价对象的挖土机是否为失配状态，且随着运转时间的增加而增加。在评价值超过判定阈值的情况下，通知评价对象的挖土机为失配状态的情况。或者，将累积损伤度的评价值与判定阈值一起按时间序列显示于显示画面。
【IPC分类】E02F9/20
【公开号】CN105275043
【申请号】CN201510187735
【发明人】小川正树, 申镭
【申请人】住友重机械工业株式会社
【公开日】2016年1月27日
【申请日】2015年4月20日