履带支重轮温度监控系统的制作方法

本实用新型涉及工程机械关键部件工作性能检测领域，特别涉及一种履带支重轮温度监控系统。

背景技术：

在不同的工作场所，例如建筑工地，矿山采掘作业区，填埋工地等，均可以通过以履带行走装置为底盘的各类工程机械来完成各种类型的工作。现场作业测试与实验条件测试均表明，长时间的户外作业会导致支重轮中的工作温度升高，温度升高到一定程度后，会导致支重轮中密封部件——浮封环的橡胶圈高温失效，失去其应有的材料弹性，进而导致封装在支重轮内部的润滑油泄漏，进一步，支重轮内部零件失去润滑条件而进行干摩擦，最终，干摩擦条件下支重轮内部零件如转动轴、衬套等抱死，支重轮整体无法转动，失去工作能力。如不及时更换会导致驱动功率升高、加速驱动轮磨损以及链轨节失效的后果。

目前履带支重轮通常使用浮动油封对密封腔体内的润滑油进行机械密封。当支重轮工作时，两端轴座连同其浮封胶圈、浮封环与轴及轴上的O形密封圈一起固连在挖掘机的机架上不动，而轮体及两端的浮封胶圈、浮封环、双金属衬套则一起绕着轴转动，以保证双金属衬套与轴之间形成滑动摩擦。支重轮体与链轨节形成滚动摩擦，长时间运转或者在高温环境下金属间摩擦会产生大量热量，因而导致轮体以及轮体内部浮动油封工作环境温度的变化。支重轮上亦没有配置相关温度检测设备，机器操作人员偶尔会采用人体触摸或便携式温度测试设备检测温度，但工作过程中大部分时间不会主动检测支重轮温度变化。

在作业过程中由于缺少对支重轮实时温度的监控，导致温度不断升高超过橡胶材料许用的长期工作温度，从而发生浮封环失效，并诱发支重轮抱死的故障后，现场作业需停止，并现场更换支重轮。但由于作业环境具有随机性，现场通常不具备更换支重轮的条件和必要的工具，更换支重轮通常会导致现场较长时间停工，造成较大的经济损失。

技术实现要素：

鉴于以上技术问题，本实用新型提供了一种履带支重轮温度监控系统，通过对支重轮温度进行实时采样和分析，可以对支重轮工作状态进行及时有效的监控。

根据本实用新型的一个方面，提供一种履带支重轮温度监控系统，包括履带支重轮温度监控装置、温度传感器和报警装置，其中：

温度传感器与履带支重轮温度监控装置连接，报警装置与履带支重轮温度监控装置连接；

温度传感器布置在支重轮上端；

温度传感器检测履带支重轮的当前工作温度；履带支重轮温度监控装置对履带支重轮的当前工作温度进行储存和监控，生成与输出预警信息；报警装置根据履带支重轮温度监控装置的指示，发出预警信号。

在本实用新型的一个实施例中，温度传感器设置在支重轮内轴座。

在本实用新型的一个实施例中，温度传感器与支重轮内轴座之间采用细牙螺纹连接；在温度传感器传感器底部有橡胶密封垫圈。

在本实用新型的一个实施例中，在每个履带支重轮中对应安装一个温度传感器。

在本实用新型的一个实施例中，在安装前，对温度传感器的安装面做铣削处理；所有温度传感器应与支重轮安装为整体后，再进行润滑油加注；之后再作为整体安装在履带架上。

在本实用新型的一个实施例中，所述系统还包括数据采集系统，其中：

数据采集系统设置在温度传感器与履带支重轮温度监控装置之间；

数据采集系统将温度传感器中的阻值变化转换成电压变化，并利用桥路保证在高温段的数据采集灵敏度。

在本实用新型的一个实施例中，报警装置包括驾驶员终端、以及设置在驾驶室的指示灯和蜂鸣器。

在本实用新型的一个实施例中，履带支重轮温度监控装置包括温度获取模块、温度监控模块和温度预警模块，其中：

温度获取模块与温度传感器连接，以实时获取支重轮当前工作温度；

温度监控模块与温度获取模块连接，以通过监控支重轮当前工作温度实现对支重轮工作状态的监控；

温度预警模块分别与温度获取模块和报警装置连接，将支重轮当前工作温度与至少一个温度安全阈值进行比较，指示报警装置发出相应报警信号。

在本实用新型的一个实施例中，温度安全阈值包括第一安全阈值、第二安全阈值和第三安全阈值，其中，第三安全阈值大于第二安全阈值，第二安全阈值大于第一安全阈值；

所述温度预警模块包括温度比较器和预警控制器，其中：

温度比较器与温度获取模块连接，以将支重轮当前工作温度与第一安全阈值、第二安全阈值和第三安全阈值进行比较；

预警控制器与报警装置连接，以在支重轮当前工作温度小于第一安全阈值的情况下，指示报警装置发出第一预警信号；在支重轮当前工作温度处于第一安全阈值与第二安全阈值之间的情况下，指示报警装置发出第二预警信号；在支重轮当前工作温度处于第二安全阈值与第三安全阈值之间的情况下，指示报警装置发出第三预警信号；以及在支重轮当前工作温度大于第三安全阈值的情况下，指示报警装置发出第四预警信号。

在本实用新型的一个实施例中，履带支重轮温度监控装置还包括温度存储模块和数据上传模块，其中：

温度存储模块与温度获取模块连接，以实时存储支重轮当前工作温度；

数据上传模块与温度存储模块连接，以将采集的支重轮工作温度数据上传给云端服务器。

本实用新型通过对支重轮温度进行实时采样和分析，可以对支重轮工作状态进行及时有效的监控，基于采集的温度数据，可以分析出温度工作走势并对温度变化做出预判和相应预警。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型通用小型履带底盘的示意图。

图2为本实用新型履带支重轮温度监控系统第一实施例的示意图。

图3为本实用新型履带支重轮温度监控系统第二实施例的示意图。

图4为本实用新型一个实施例中带有温度传感器的支重轮整体的示意图。

图5为本实用新型履带支重轮温度监控装置第一实施例的示意图。

图6为本实用新型履带支重轮温度监控装置第二实施例的示意图。

图7为本实用新型一个实施例中温度预警模块的示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本实用新型及其应用或使用的任何限制。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本实用新型的范围。

同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。

在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

本实用新型涉及一种履带支重轮温度监控系统，通过对支重轮温度进行实时采样和分析，可以对支重轮工作状态进行及时有效的监控。

在图1中展示的是通用小型履带底盘1000，本实用新型可实施在具有相同底盘的任何类型的机器，例如，液压挖掘机、推土机、履带式装载机等。如图1所示，该底盘由驱动轮1001、导向轮1002、支重轮1003、托链轮1004、链轨节1005、履带板1006、车架1007组成。另外，履带底盘的驱动机构可以包括机械驱动装置、液压驱动装置、电力驱动装置或其组合。驱动机构启动之后，驱动轮的转动可引起履带围绕驱动轮、导向轮和支重轮、托链轮移动以与地面表面接合，从而推动整机移动。驱动轮可在不同的方向上被驱动以在向前或向后的方向上推动机器。另外，整机可通过对履带架两侧履带驱动轮实施有差别的动力输入来进行转向。在图1所示的履带结构中，相邻的履带链节通过销轴连接在一起，履带驱动轮可通过驱动链轨节销轴实现对整条履带的驱动。

图2为本实用新型履带支重轮温度监控系统第一实施例的示意图。如图2所示，所述履带支重轮温度监控系统可以包括温度传感器100、履带支重轮温度监控装置200和报警装置300，其中：

温度传感器100与履带支重轮温度监控装置200连接，报警装置300与履带支重轮温度监控装置200连接。

温度传感器100布置在支重轮上端。

温度传感器100，用于检测履带支重轮浮封环工作位置的当前工作温度。

在本实用新型的一个实施例中，在每个履带支重轮中对应安装一个温度传感器100。

在本实用新型的一个实施例中，温度传感器100具体可以为安装在履带支重轮内轴座上的铂电阻全封装温度探头。

履带支重轮温度监控装置200，用于对履带支重轮的当前工作温度进行储存、监控和判断，生成与输出预警信息。

报警装置300，用于根据履带支重轮温度监控装置200的指示，发出预警信号。

在本实用新型的一个实施例中，报警装置300可以包括驾驶员终端、以及设置在驾驶室的指示灯和蜂鸣器。

基于本实用新型上述实施例提供的履带支重轮温度监控系统，通过对支重轮温度进行实时采样和分析，可以对支重轮工作状态进行及时有效的监控，基于采集的温度数据，可以分析出温度工作走势并对温度变化做出预判和相应预警。

在本实用新型的一个实施例中，履带支重轮温度监控装置200具体可以用于将支重轮当前工作温度与至少一个(例如三个)温度安全阈值进行比较，给出相应的预警方案。

本实用新型上述实施例设置了多个温度安全阈值，对应地，给出了不同温度限定值对应的预警方案，以实现多种温度状态的预警，提醒驾驶员采用不同的应对方案缓解支重轮工作温度过热，及时停车冷却或及时更换，提高支重轮的使用稳定性和可靠性。

在本实用新型的一个实施例中，履带支重轮温度监控装置200还可以用于以第二预定时间间隔，将采集的支重轮工作温度数据上传给云端服务器。

本实用新型上述实施例加入了数据上传功能，便于工程技术人员对异常数据进行分析，进一步，用于支重轮性能的改进。

图3为本实用新型履带支重轮温度监控系统第二实施例的示意图。与图2所示实施例相比，在图3所示实施例中，所述系统还可以包括数据采集仪400，其中：

数据采集仪400，设置在温度传感器100与履带支重轮温度监控装置200之间。

数据采集仪400，用于将温度传感器100中的阻值变化转换成电压变化，并利用桥路保证在高温段的数据采集灵敏度。

本实用新型上述实施例中，当履带支重轮的工作温度发生变化时，温度传感器中的铂电阻阻值会相应发生变化，变化的阻值通过数据采集仪中的电路解算，转换成模拟电压信号并进一步转换成数字信号。进一步，表征支重轮工作温度的数字信号作为输入量进入履带支重轮温度监控装置200，在履带支重轮温度监控装置200中，对当前的支重轮工作温度进行储存和判断，并指示报警装置300发出相应报警信号。

在本实用新型的一个实施例中，如图3所示，所述履带支重轮温度监控系统还可以包括电源300。整套温度监控系统电源由工程车辆电瓶供电，在不同的电压入口应配置不同变压器以保证各电子元器件的电源匹配。

图4中展示的是带有温度传感器的支重轮整体2001，通常，支重轮由轮体2002、支重轮轴2003、轴套2004、外轴座2005、内轴座2006、O型圈2007、轴端挡圈2008、浮封环2009、浮封橡胶2010和栓塞2011组成，本实用新型中在内轴座安装温度传感器2100。

由于支重轮与车架之间的连接方式为固连，且支重轮的拆卸方式一般为整体拆卸。

此外，履带底盘工程机械一般为户外作业，履带支重轮受到的载荷形式一般可分为轴向静载荷/冲击载荷、垂向静载荷/冲击载荷四种类型，因此履带支重轮的温度传感器的安装方式要牢固可靠。为保证温度传感器的安装牢固性，温度传感器的安装面做铣削处理，保证传感器安装的平整度。

由于支重轮本身的安装空间已十分紧凑，因此，所有温度传感器应与支重轮安装为整体后，再进行润滑油加注，之后再作为整体安装在履带架上。

在图2中展示的是温度传感器2100在支重轮中的具体安装方式。考虑到支重轮中的注油量一般为空腔体积的2/3，在工作中浮封环上端由于缺少润滑油的直接润滑，在摩擦条件下相对温升较快，因此将温度传感器布置在支重轮上端。

考虑到支重轮外轴座已开有注油口，再加纵向温度传感器安装孔会增加同一零件的顺序加工步骤，因此将温度传感器的安装位置设置在支重轮内轴座，这样传感器安装孔和注油孔可以同时进行机加工。

温度传感器与支重轮内轴座之间采用细牙螺纹连接，在传感器底部有橡胶密封垫圈，防止支重轮中润滑油泄漏。

本实用新型上述实施例支重轮上配置的温度传感器可以实现便捷拆换，整套系统能够自动进行温度实时采样、测量、分析和存储。同时，接合支重轮内部所使用材料特性设置了多个温度安全阈值，给出了不同温度限定值对应的预警方案，以实现多种温度状态的预警。

下面通过具体实施例对本实用新型履带支重轮温度监控系统中的履带支重轮温度监控装置200的结构和功能进行进一步介绍。

图5为本实用新型履带支重轮温度监控装置第一实施例的示意图。如图5所示，所述履带支重轮温度监控装置可以包括温度获取模块210、温度监控模块220和温度预警模块230，其中：

温度获取模块210，用于实时获取支重轮当前工作温度。

温度监控模块220，用于通过监控支重轮当前工作温度实现对支重轮工作状态的监控。

在本实用新型的一个实施例中，温度监控模块220用于基于温度数据分析出温度工作走势并对温度变化做出预判和相应预警。

温度预警模块230，用于将支重轮当前工作温度与至少一个温度安全阈值进行比较，给出相应的预警方案。

在本实用新型的一个实施例中，温度安全阈值包括第一安全阈值T₁、第二安全阈值T₂和第三安全阈值T₃，其中，第三安全阈值T₃大于第二安全阈值，第二安全阈值T₂大于第一安全阈值T₁。

图6为本实用新型履带支重轮温度监控装置第二实施例的示意图。与图5所示实施例相比，在图6所示实施例中，所述装置还可以包括温度存储模块240和数据上传模块250，其中：

温度存储模块240，用于实时存储支重轮当前工作温度。

数据上传模块250，用于以第二预定时间间隔，将采集的支重轮工作温度数据上传给云端服务器。

基于本实用新型上述实施例提供的履带支重轮温度监控装置，通过对支重轮温度进行实时采样和分析，可以对支重轮工作状态进行及时有效的监控，基于采集的温度数据，可以分析出温度工作走势并对温度变化做出预判和相应预警；其次，本实用新型上述实施例中设置了多个温度安全阈值，对应地，给出了不同温度限定值对应的预警方案，以实现多种温度状态的预警，提醒驾驶员采用不同的应对方案缓解支重轮工作温度过热，及时停车冷却或及时更换，提高支重轮的使用稳定性和可靠性；此外，本实用新型上述实施例中加入了数据上传功能，便于工程技术人员对异常数据进行分析，进一步，用于支重轮性能的改进。

在本实用新型一个实施例中，所述第二预定时间间隔为12小时。

在本实用新型一个实施例中，数据上传模块250用于在检测发动机是否已经停机或者工作装置没有动作信号，确保设备处于非工作状态条件下，才采集的支重轮工作温度数据上传给云端服务器。

在本实用新型一个具体实施例中，履带支重轮温度监控系统在发动机启动后开始采集数据，启动5min后开始在驾驶员终端显示，数据采集频率设定为5次/s，所有实时采集数据存入指定路径下的Excel文件并以当天日期命名文件。从发动机启动开始，每隔12小时数据自动上传云端，数据上传过程中，驾驶员终端会出现提示驾驶员停止作业的提示信息。若发动机开机后不足12小时停机，则在下次开机启动时，上次保存的温度实时数据会首先上传，上传完成后再开始新的记录。

驾驶员也可以手动上传数据，但不推荐驾驶员在作业过程中进行上传操作，手动上传需用到专用外设硬件，外设连接到驾驶员终端之后，系统会检测发动机是否已经停机或者工作装置没有动作信号，确保设备处于非工作状态条件下系统才会允许外设对系统内部文件进行读写操作，保证操作的安全。

图7为本实用新型一个实施例中温度预警模块的示意图。如图7所示，图5或图6实施例所述的温度预警模块230可以包括温度比较器231和预警控制器232，其中：

温度比较器231，用于将支重轮当前工作温度与第一安全阈值T₁、第二安全阈值T₂和第三安全阈值T₃进行比较。

预警控制器232，用于在支重轮当前工作温度小于第一安全阈值T₁的情况下，判定当前工作温度在正常范围内，指示报警装置发出第一预警信号；在支重轮当前工作温度处于第一安全阈值T₁与第二安全阈值T₂之间的情况下，判定当前工作温度处于预警区间，指示报警装置发出第二预警信号；在支重轮当前工作温度处于第二安全阈值T₂与第三安全阈值T₃之间的情况下，判定当前工作温度处于危险区间，指示报警装置发出第三预警信号；以及在支重轮当前工作温度大于第三安全阈值T₃的情况下，判定当前工作温度处于失效区间，指示报警装置发出第四预警信号。

在本实用新型的一个实施例中，报警装置300可以包括驾驶员终端、以及设置在驾驶室的指示灯和蜂鸣器。

在本实用新型的另一实施例中，履带支重轮的实时工作温度值以及当前温度状态会实时显示在驾驶员终端。

在本实用新型的一个具体实施例中，T₁为60℃，T2为90℃，T3为120℃。工作温度在60℃以下定义为安全区间，在终端显示为绿色；工作温度在60℃-90℃区间为预警区间，在终端显示为黄色；工作温度在90℃-120℃区间为危险区间，在终端显示为橙色；温度在120℃以上为失效区间，在终端显示为红色。

在本实用新型的一个具体实施例中，预警控制器232可以用于在支重轮当前工作温度小于第一安全阈值T₁的情况下，判定当前工作温度在正常范围内，指示驾驶员终端显示绿色，并指示驾驶室内绿色指示灯常亮；在支重轮当前工作温度处于第一安全阈值T₁与第二安全阈值T₂之间的情况下，判定当前工作温度处于预警区间，指示驾驶员终端显示黄色，并指示驾驶室内黄色指示灯闪烁；在支重轮当前工作温度处于第二安全阈值T₂与第三安全阈值T₃之间的情况下，判定当前工作温度处于危险区间，指示驾驶员终端显示橙色，并指示驾驶室内黄色指示灯常亮；在支重轮当前工作温度大于第三安全阈值T₃的情况下，判定当前工作温度处于失效区间，指示驾驶员终端显示红色，并指示驾驶室内红色指示灯常亮。

在本实用新型的一个实施例中，如图7所示，所述温度预警模块230还可以包括第一温度走势判断模块233、第二温度走势判断模块234和第三温度走势判断模块235，其中：

第一温度走势判断模块233，用于在支重轮当前工作温度处于第一安全阈值T₁与第二安全阈值T₂之间的情况下，判断当前时刻前第一预定时间间隔内支重轮工作温度是否有上升趋势；在当前时刻前第一预定时间间隔内支重轮工作温度有上升趋势的情况下，指示预警控制器232执行判定当前工作温度处于预警区间，指示报警装置发出第二预警信号的操作；在当前时刻前第一预定时间间隔内支重轮工作温度无上升趋势的情况下，将当前时刻前3个温度采集值的均值作为支重轮当前工作温度，之后指示温度比较器231执行将支重轮当前工作温度与第一安全阈值T₁、第二安全阈值T₂和第三安全阈值T₃进行比较的操作。

第二温度走势判断模块234，用于在支重轮当前工作温度处于第二安全阈值T₂与第三安全阈值T₃之间的情况下，判断当前时刻前第一预定时间间隔内支重轮工作温度是否有上升趋势；在当前时刻前第一预定时间间隔内支重轮工作温度有上升趋势的情况下，指示预警控制器232执行判定当前工作温度处于危险区间，指示报警装置发出第三预警信号的操作；在当前时刻前第一预定时间间隔内支重轮工作温度无上升趋势的情况下，将当前时刻前3个温度采集值的均值作为支重轮当前工作温度，之后指示温度比较器231执行将支重轮当前工作温度与第一安全阈值T₁、第二安全阈值T₂和第三安全阈值T₃进行比较的操作。

第三温度走势判断模块235，用于在支重轮当前工作温度大于第三安全阈值T₃的情况下，判断当前时刻前第一预定时间间隔内支重轮工作温度是否有上升趋势；在当前时刻前第一预定时间间隔内支重轮工作温度有上升趋势的情况下，指示预警控制器232执行判定当前工作温度处于失效区间，指示报警装置发出第四预警信号的操作；在当前时刻前第一预定时间间隔内支重轮工作温度无上升趋势的情况下，将当前时刻前3个温度采集值的均值作为支重轮当前工作温度，之后指示温度比较器231执行将支重轮当前工作温度与第一安全阈值T₁、第二安全阈值T₂和第三安全阈值T₃进行比较的操作。

本实用新型上述实施例通过对支重轮温度进行实时采样和分析，可以对支重轮工作状态进行及时有效的监控，基于采集的温度数据，可以分析出温度工作走势并对温度变化做出预判和相应预警；其次，本实用新型上述实施例中设置了多个温度安全阈值，对应地，给出了不同温度限定值对应的预警方案，以实现多种温度状态的预警，提醒驾驶员采用不同的应对方案缓解支重轮工作温度过热，及时停车冷却或及时更换，提高支重轮的使用稳定性和可靠性；此外，本实用新型上述实施例中加入了数据上传功能，便于工程技术人员对异常数据进行分析，进一步，用于支重轮性能的改进。

在上面所描述的履带支重轮温度监控装置可以实现为用于执行本申请所描述功能的通用处理器、可编程逻辑控制器(PLC)、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件或者其任意适当组合。

至此，已经详细描述了本实用新型。为了避免遮蔽本实用新型的构思，没有描述本领域所公知的一些细节。本领域技术人员根据上面的描述，完全可以明白如何实施这里公开的技术方案。

本实用新型的描述是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本实用新型限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显然的。选择和描述实施例是为了更好说明本实用新型的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本实用新型从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。