一种起重机车轮磨损在线监测系统及方法与流程

本发明涉及机械设备监测技术领域，尤其是涉及一种起重机车轮磨损在线监测系统及方法。

背景技术：

起重机长期运行或偏斜运行，将产生车轮的磨损，若磨损量过大，会引起车轮破裂、脱轨等问题，造成事故，因此需要对车轮的磨损情况进行监测。

目前监测方式采用定期检测形式，检测周期长，检测时需要拆卸车轮，工作量繁重，人工成本高，且无法实现在线监测。

技术实现要素：

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种起重机车轮磨损在线监测系统及方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种起重机车轮磨损在线监测系统，该系统包括直线运动组件和移动支架，所述的直线运动组件固定在起重机车轮的轴向外侧，所述的移动支架固定连接直线运动组件上的移动块，所述的移动支架上设有位于起重机车轮径向侧面的两个支架臂，所述的两个支架臂上分别设置一个用于测量支架臂与起重机车轮径向外侧壁之间距离的测距传感器，两个支架臂上的测距传感器同轴相对设置。

优选地，所述的直线运动组件通过磁性底盘固定在起重机车轮的轴向外侧。

优选地，所述的直线运动组件包括螺母驱动型滚珠丝杠，所述的螺母驱动型滚珠丝杠包括螺杆、滚珠螺母、伺服电机和运动块，所述的滚珠螺母与螺杆螺纹连接，所述的伺服电机连接滚珠螺母，所述的运动块安装在滚珠螺母上。

优选地，所述的移动支架包括移动盘，所述的支架臂相对设置在移动盘边缘并沿起重机车轮轴向延伸，所述的移动盘套设在螺杆外侧并与所述的运动块固定连接。

优选地，该系统还包括用于移动支架移动导向的导向组件，所述的导向组件与所述的移动盘活动设置。

优选地，所述的导向组件包括多个导向杆，所述的多个导向杆环绕设置在所述的螺杆外侧，所述的移动盘上对应设有与所述的导向杆适配的导向孔。

优选地，所述的两个支架臂相对于所述的起重机车轮的中心轴对称设置。

优选地，所述的测距传感器包括激光测距传感器。

一种起重机车轮磨损在线监测方法，该方法基于所述的起重机车轮磨损在线监测系统进行起重机车轮踏面的磨损监测，该方法包括如下步骤：

s11、控制直线运动组件运动并带动移动支架运动，将测距传感器调整至起重机车轮踏面一端侧面；

s12、控制直线运动组件的步进速度以及两个测距传感器的同步采集频率；

s13、控制直线运动组件运动并同步采集两个测距传感器测量距离d1j、d2j，j表示第j次测量；

s14、实时计算第j次测量位置处起重机车轮踏面的直径dtj：dtj＝d-d1j-d2j，其中，d为两个测距传感器的距离；

s15、实时计算第j次测量位置处起重机车轮踏面的磨损量△dtj：△dtj＝dt-dtj，其中，dt表示无磨损状态下起重机车轮踏面的直径。

一种起重机车轮磨损在线监测方法，该方法基于所述的起重机车轮磨损在线监测系统进行起重机车轮轮缘的磨损监测，该方法包括如下步骤：

s21、控制直线运动组件运动并带动移动支架运动，将测距传感器调整至起重机车轮轮缘位置；

s22、同步采集两个测距传感器测量距离d1j、d2j，j表示第j次测量；

s23、实时计算第j次测量位置处起重机车轮轮缘的直径dlj：dlj＝d-d1j-d2j，其中，d为两个测距传感器的距离；

s24、实时计算第j次测量位置处起重机车轮轮缘的磨损量△dlj：△dlj＝dl-dlj，其中，dl表示无磨损状态下起重机车轮轮缘的直径。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

(1)本发明系统通过两个同轴相对设置在起重机车轮的轴向外侧的测距传感器测量与起重机车轮径向侧面(包括踏面径向侧面或轮缘径向侧面)的距离，从而可以换算成起重机车轮对应位置的直径(对应为踏面直径和轮缘直径)，进而可以实现磨损量的实时在线监测；

(2)本发明测量效率高，测量精确度高，无需人工进行，降低成本。

附图说明

图1为本发明一种起重机车轮磨损在线监测系统的主视图；

图2为本发明一种起重机车轮磨损在线监测系统的侧视图；

图3为本发明一种起重机车轮磨损在线监测系统的俯视图；

图4为采用本发明一种起重机车轮磨损在线监测系统进行起重机车轮踏面磨损监测的原理示意图；

图5为采用本发明一种起重机车轮磨损在线监测系统进行起重机车轮轮缘磨损监测的原理示意图；

图中，11为螺杆，12为伺服电机，13为磁性底盘，21为移动盘，22为支架臂，3为测距传感器，4为导向杆，51起重机支撑件，52为起重机车轮踏面，53为起重机车轮轮缘。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。注意，以下的实施方式的说明只是实质上的例示，本发明并不意在对其适用物或其用途进行限定，且本发明并不限定于以下的实施方式。

实施例

如图1～3所示，本实施例提供一种起重机车轮磨损在线监测系统，该系统包括直线运动组件和移动支架，直线运动组件固定在起重机车轮的轴向外侧，移动支架固定连接直线运动组件上的移动块，移动支架上设有位于起重机车轮径向侧面的两个支架臂22，两个支架臂22上分别设置一个用于测量支架臂22与起重机车轮径向外侧壁之间距离的测距传感器3，两个支架臂22上的测距传感器3同轴相对设置，测距传感器3包括激光测距传感器3。

直线运动组件通过磁性底盘13固定在起重机车轮的轴向外侧，具体地，将磁性底盘13吸附在起重机车轮轮缘53外侧的起重机支撑件51上。

直线运动组件包括螺母驱动型滚珠丝杠，螺母驱动型滚珠丝杠包括螺杆11、滚珠螺母、伺服电机12和运动块，螺杆11垂直固定在磁性底盘13上，滚珠螺母与螺杆11螺纹连接，伺服电机12连接滚珠螺母，运动块安装在滚珠螺母上。

移动支架包括移动盘21，支架臂22相对设置在移动盘21边缘并沿起重机车轮轴向延伸，移动盘21套设在螺杆11外侧并与运动块固定连接。

该系统还包括用于移动支架移动导向的导向组件，导向组件与移动盘21活动设置。导向组件包括多个导向杆4，多个导向杆4环绕设置在螺杆11外侧，移动盘21上对应设有与导向杆4适配的导向孔。本实施例中，导向杆4设置4根，4根导向杆4沿移动盘21圆周均匀分布。

本实施例中两个支架臂22相对于起重机车轮的中心轴对称设置，当无磨损时，两个测距传感器3测量距离相等。

该系统还包括用于控制系统运行并处理测量数据的控制器、用于显示测量数据并进行人机交互的人机交互面板，控制器连接人机交互面板、直线运动组件和测距传感器3。控制器包括微处理器，如单片机、dsp处理器等。控制器接收人机交互面板信号，将控制信号发送至直线运动组件的伺服电机12和2个测距传感器3，同时控制器还接收2个测距传感器3的测量数据，处理分析后，将测量结果发送至人机交互面板。人机交互面板可用于设置测量方式，包括手动或自动；设置测量对象在无磨损状态下的直径；设置测量长度、步进速度和采样频率；设置移动支架初始位置，并将设置值发送至控制器；接收控制器发送的测量结果，并显示。

基于上述一种起重机车轮磨损在线监测系统，本实施例提供一种起重机车轮磨损在线监测方法，该方法基于起重机车轮磨损在线监测系统进行起重机车轮踏面52的磨损监测，该方法包括如下步骤：

s11、控制直线运动组件运动并带动移动支架运动，将测距传感器3调整至起重机车轮踏面52一端侧面；

s12、控制直线运动组件的步进速度以及两个测距传感器3的同步采集频率；

s13、控制直线运动组件运动并同步采集两个测距传感器3测量距离d1j、d2j，j表示第j次测量；

s14、实时计算第j次测量位置处起重机车轮踏面的直径dtj：dtj＝d-d1j-d2j，其中，d为两个测距传感器的距离；

s15、实时计算第j次测量位置处起重机车轮踏面的磨损量△dtj：△dtj＝dt-dtj，其中，dt表示无磨损状态下起重机车轮踏面的直径。

具体测试原理如图4所示，该测量模式为自动测量模式，测量对象为起重机车轮踏面，无磨损状态下起重机车轮踏面的直径为dt，测量长度为200mm，步进速度100mm/min，采样频率为10hz，将移动支架调整至车轮踏面一端，显示控制面板将设置值发送至控制器。当起重机启动，并保持恒定速度运行，启动自动测量。控制器根据步进速度100mm/min，控制伺服电机12转速；控制器根据采样频率10hz，控制两个测距传感器3的同步测量频率；控制器根据测量长度和步进速度，控制伺服电机12运行时间。两个测距传感器3的测量数据记为：(d11，d21)，(d12，d22)，······，·(d1n，d2n)，并发送至控制器。控制器接收测量数据，并计算测量结果为：dtj＝d-d1j-d2j，其中，dtj为第j次测量位置处起重机车轮踏面的直径，d为两个测距传感器的距离，实时计算第j次测量位置处起重机车轮踏面的磨损量△dtj：△dtj＝dt-dtj，若磨损量不超过允许值，△dtmax≤△dty，则判定为合格；否则，判定为不合格，△dtmax为起重机车轮踏面磨损量最大值，△dty为起重机车轮踏面磨损量允许值。

基于上述一种起重机车轮磨损在线监测系统，本实施例还提供一种起重机车轮磨损在线监测方法，该方法基于起重机车轮磨损在线监测系统进行起重机车轮轮缘53的磨损监测，该方法包括如下步骤：

s21、控制直线运动组件运动并带动移动支架运动，将测距传感器3调整至起重机车轮轮缘53位置；

s22、同步采集两个测距传感器3测量距离d1j、d2j，j表示第j次测量；

s23、实时计算第j次测量位置处起重机车轮轮缘的直径dlj：dlj＝d-d1j-d2j，其中，d为两个测距传感器的距离；

s24、实时计算第j次测量位置处起重机车轮轮缘的磨损量△dlj：△dlj＝dl-dlj，其中，dl表示无磨损状态下起重机车轮轮缘的直径。

具体测试原理如图5所示，该测量模式为手动测量模式，测量对象为起重机车轮轮缘53，无磨损状态下起重机车轮轮缘的直径为dl，采样频率为10hz，将移动支架调整至需要测量的轮缘位置，显示控制面板将设置值发送至控制器。当起重机启动，并保持恒定速度运行，启动手动测量。两个测距传感器3的测量数据记为：(d11，d21)，(d12，d22)，······，·(d1n，d2n)，并发送至控制器。控制器接收测量数据，并计算测量结果为：dlj＝d-d1j-d2j，其中，dlj为第j次测量位置处起重机车轮轮缘的直径，d为两个测距传感器的距离，实时计算第j次测量位置处起重机车轮轮缘的磨损量△dlj：△dlj＝dl-dlj，若磨损量不超过允许值，△dlmax≤△dly，则判定为合格；否则，判定为不合格，△dlmax为起重机车轮轮缘磨损量最大值，△dly为起重机车轮轮缘磨损量允许值。

上述实施方式仅为例举，不表示对本发明范围的限定。这些实施方式还能以其它各种方式来实施，且能在不脱离本发明技术思想的范围内作各种省略、置换、变更。