一种基于微压检测技术的磨损监测系统

文档序号:26589890发布日期:2021-09-10 20:33阅读:77来源:国知局
一种基于微压检测技术的磨损监测系统

1.本发明涉及监测技术领域,尤其涉及一种基于微压检测技术的磨损监测系统。


背景技术:

2.磨损监测一直是监测技术领域的关注重点,例如现在已经开发出了很多密封件监测系统,经过我们大量的检索与参考,发现现有的密封件监测系统有如公开号为kr101680021b1,kr101643900b1、cn106884830b和kr100464574b1所公开的系统,包括在叶片密封与动块的配合处设计的密封槽导向套中,其正面安装与缸筒接触的矩形密封带,其背面铺设光纤光栅传感器;由密封槽导向套与动块装配后的叶片作为摆动式液压缸结构的一部分;在动块和输出轴上开设斜槽,并在输出轴中钻孔,将光纤引出至输出轴后与第二光纤准直器连接;第一光纤准直器固定在支撑基座上,通过调节支撑基座使两个光纤准直器耦合,实现光纤光栅传感信号的无线传输。该监测方法是通过光纤光栅传感器对密封件实时监测,经光纤光栅解调仪和计算机处理后判断摆动式液压缸的密封状态。但该系统只能获得密封状态,而无法获取致使该密封状态的密封件的具体磨损情况,且在密封件出现磨损时没有补救措施,密封件的寿命不够长。


技术实现要素:

3.本发明的目的在于,针对所存在的不足,提出了一种基于微压检测技术的磨损监测系统,本发明采用如下技术方案:一种基于微压检测技术的磨损监测系统,所述系统包括压力检测模块、动态调整模块、磨损监测模块、计算控制模块和显示模块,所述压力检测模块用于检测密封件底部产生的压力分布情况,所述动态调整模块用于调整密封件的位置使密封件在磨损后仍具有密封性,所述磨损监测模块用于监测密封件的磨损长度,所述计算控制模块用于处理密封件磨损的计算以及控制所述动态调整模块,所述显示模块用于显示密封件的磨损情况;所述压力检测模块包括抵压片,所述抵压片上设有均匀分布的测压点,所述测压点与密封件底部接触,密封件顶部与所述测压点对应的部分的相对磨损值为:;其中,k为压磨转换系数,n为测压点的个数,为第i个测压点测得的压力值,为所有压力值中的最大值;所述动态调整模块包括滑道、弹簧和松紧组件,所述滑道安装于所述抵压片两侧,所述抵压片能够在所述滑道内滑动,所述弹簧一端与抵压片连接,另一端固定,所述松紧组件安装于所述抵压片与所述滑道的连接处用于固定所述抵压片在滑道上的位置,当密封件
磨损时,调松所述松紧组件,所述抵压片和密封件在弹簧弹力作用下向外侧移动,弥补密封件的磨损部分后在调紧所述松紧组件使抵压片保持固定位置,所述松紧组件的调节由所述计算控制模块控制;所述磨损监测模块包括安装于抵压片下方的导电丝、安装于滑道内的电阻片和电源,所述导电丝、电阻片和电源构成一闭合电路,所述导电丝在密封件未磨损时与电阻片未接触使得闭合电路断开,所述电阻片的接入电阻会随所述抵压片的移动而变化,通过测量闭合电路中的电流值来计算密封件的磨损长度:;其中,u为电源电压值,l为电阻片的长度,为整个电阻片的电阻值,i为测得的电流;进一步的,所述抵压片为凹形使得密封件对测压点产生的压力垂直于测压点表面,所述抵压片凹壁之间的距离略大于密封件的厚度使得所述抵压片与密封件之间不产生摩擦力;进一步的,所述计算控制模块根据测压点测得的压力值总和f来控制所述松紧组件,使最终的f值处于一个目标区间,进而使密封件的密封性能和磨损率达到平衡;进一步的,所述磨损监测模块的闭合电路中还包括一保护电阻,所述保护电阻用于防止电阻片接入电阻过小时产生较大的电流;进一步的,当所述所述密封件的磨损长度超过阈值时,所述显示模块会发起密封件替换预警提醒用户及时替换密封件;进一步的,所述系统用于监测转子发动机密封件的磨损情况。
4.本发明所取得的有益效果是:本系统通过检测密封件一端形成的压力分布来推算另一端的磨损情况,能够形象且具体地呈现出磨损状况,有利于用户更好地掌握密封件的情况,而本系统中密封件的长度大于有效密封长度,使得密封件在磨损情况下依靠动态调整模块的推动继续实现密封效果,大大增加了密封件的寿命,并根据监测密封件的移动距离来计算密封件的磨损长度,及时地发送替换预警,保证使用密封件的安全性。
附图说明
5.从以下结合附图的描述可以进一步理解本发明。图中的部件不一定按比例绘制,而是将重点放在示出实施例的原理上。在不同的视图中,相同的附图标记指定对应的部分。
6.图1为整体结构框架示意图;图2为抵压片与密封件连接关系示意图;图3为抵压片上测压点分布示意图;图4为动态调整模块示意图;图5为调整松紧组件的压力值目标区间示意图。
7.图中:密封件1、抵压片2、测压点3、滑道4、松紧组件5。
具体实施方式
8.为了使得本发明的目的.技术方案及优点更加清楚明白,以下结合其实施例,对本发明进行进一步详细说明;应当理解,此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明,并不用于限定本发明。对于本领域技术人员而言,在查阅以下详细描述之后,本实施例的其它系统.方法和/或特征将变得显而易见。旨在所有此类附加的系统.方法.特征和优点都包括在本说明书内.包括在本发明的范围内,并且受所附权利要求书的保护。在以下详细描述描述了所公开的实施例的另外的特征,并且这些特征根据以下将详细描述将是显而易见的。
9.本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件;在本发明的描述中,需要理解的是,若有术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或组件必须具有特定的方位,以特定的方位构造和操作,因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明,不能理解为对本专利的限制,对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
10.实施例一。
11.本实施例提供了一种基于微压检测技术的磨损监测系统,所述系统包括压力检测模块、动态调整模块、磨损监测模块、计算控制模块和显示模块,所述压力检测模块用于检测密封件底部产生的压力分布情况,所述动态调整模块用于调整密封件的位置使密封件在磨损后仍具有密封性,所述磨损监测模块用于监测密封件的磨损长度,所述计算控制模块用于处理密封件磨损的计算以及控制所述动态调整模块,所述显示模块用于显示密封件的磨损情况;所述压力检测模块包括抵压片,所述抵压片上设有均匀分布的测压点,所述测压点与密封件底部接触,密封件顶部与所述测压点对应的部分的相对磨损值为:;其中,k为压磨转换系数,n为测压点的个数,为第i个测压点测得的压力值,为所有压力值中的最大值;所述动态调整模块包括滑道、弹簧和松紧组件,所述滑道安装于所述抵压片两侧,所述抵压片能够在所述滑道内滑动,所述弹簧一端与抵压片连接,另一端固定,所述松紧组件安装于所述抵压片与所述滑道的连接处用于固定所述抵压片在滑道上的位置,当密封件磨损时,调松所述松紧组件,所述抵压片和密封件在弹簧弹力作用下向外侧移动,弥补密封件的磨损部分后在调紧所述松紧组件使抵压片保持固定位置,所述松紧组件的调节由所述计算控制模块控制;所述磨损监测模块包括安装于抵压片下方的导电丝、安装于滑道内的电阻片和电源,所述导电丝、电阻片和电源构成一闭合电路,所述导电丝在密封件未磨损时与电阻片未接触使得闭合电路断开,所述电阻片的接入电阻会随所述抵压片的移动而变化,通过测量闭合电路中的电流值来计算密封件的磨损长度:
;其中,u为电源电压值,l为电阻片的长度,为整个电阻片的电阻值,i为测得的电流;所述抵压片为凹形使得密封件对测压点产生的压力垂直于测压点表面,所述抵压片凹壁之间的距离略大于密封件的厚度使得所述抵压片与密封件之间不产生摩擦力;所述计算控制模块根据测压点测得的压力值总和f来控制所述松紧组件,使最终的f值处于一个目标区间,进而使密封件的密封性能和磨损率达到平衡;所述磨损监测模块的闭合电路中还包括一保护电阻,所述保护电阻用于防止电阻片接入电阻过小时产生较大的电流;当所述所述密封件的磨损长度超过阈值时,所述显示模块会发起密封件替换预警提醒用户及时替换密封件;所述系统用于监测转子发动机密封件的磨损情况。
12.实施例二。
13.本实施例包含了实施例一的全部内容,结合图1,本实施例提供了一种基于微压检测技术的磨损监测系统,包括压力检测模块、动态调整模块、磨损监测模块和显示模块,所述压力检测模块安装于转子内部并与密封件连接,用于测量密封件对所述压力检测模块形成的压力,并根据压力分布情况推测出密封件的磨损情况,所述动态调整模块向所述密封件提供弹力使密封件在磨损情况下向转子发动机壳体壁方向移动弥补磨损部分,所述磨损监测模块用于检测密封件向转子发动机壳体壁方向的累计移动距离,当所述累计移动距离达到阈值时发送预警更换密封件,所述显示模块用于显示密封件前端的磨损情况和移动情况;所述压力检测模块包括一抵压片,所述抵压片与密封件的一端接触连接,所述抵压片上设有均匀分布的测压点,所述测压点位于密封件与所述抵压片之间,如图2所示,为使密封件对所述测压点形成正向的压力,所述抵压片制作成凹形用于固定密封件,所述测压点包括压力传感器和固定结构,所述抵压片上设有与所述测压点数量相同的槽位,所述压力传感器安装于槽位内,槽位上设有卡扣,所述卡扣和所述压力传感器上周围的扣环形成固定结构将所述压力传感器固定在所述槽位内,所述抵压片凹壁之间的距离略大于密封件的厚度,使得密封件与所述抵压片凹壁之间不存在摩擦力,所述抵压片凹壁之间的距离与密封件厚度的差值在0.1mm至0.2mm范围内,当所有测压点检测到的压力值均相同时,密封件处于均匀磨损或未磨损状态,当测压点检测到的压力值有不同值时,密封件处于磨损不均匀状态,结合图3,第i个测压点检测到的压力值记为,该测压点对应的密封件前端部分的相对磨损值记为,所述相对磨损值的计算方法包括如下步骤:s1、在所有压力值中找到最大值,记为;s2、计算每个压力值与的差值;s3、计算相对磨损值:
;其中,k为压磨转换系数,n为测压点的个数;所述压磨转换系数与n相关,具体公式为:;其中,c为压磨常数,通过实验测量所得;所述显示模块根据相对磨损值的分布生成相应的图案进行显示;结合图4,所述抵压片的两侧设有滑道,所述抵压片接入滑道中并能够沿着滑道上下移动,所述抵压片下端通过弹簧与转子内部固定连接,所述抵压片与所述滑道的连接处设有松紧组件,所述松紧组件用于调节抵压片在所述滑道内的位置;密封件受到的作用力有转子发动机壳体壁的压力f1以及抵压片的压力f2,两者互为平衡力,其值为抵压片上所有测压点检测到的压力值之和:;抵压片收到的作用力有密封件的压力f2、松紧组件的压力f3以及弹簧的弹力f4,三者形成平衡力:;当密封件磨损时,压力f2减小直至趋于0,此时将所述松紧组件调松,所述抵压片在所述弹簧的弹力作用下向转子外侧移动,进而将密封件推向转子发动机壳体壁,f2逐渐增大,当密封件重新与转子发动机壳体壁接触后受到的作用力实现平衡,且f1达到最大值,但此时密封件与转子发动机壳体壁之间存在的相互作用力较大,密封性强但磨损率高,不利于转子的转动,逐渐将所述松紧组件调紧,调紧过程中所述抵压片的位置不发生变化,因此f4始终保持不变,f3随着松紧组件的调紧而逐渐增大,f2逐渐减小,结合图5,当f2达到目标区间时,停止松紧组件的调节,此时f1处于一个较小的值,密封性强且磨损率低;上述调整过程中只需收集抵压片上测压点的压力值,并根据所述压力值的总和对所述松紧组件进行调整即可;所述滑道内设有电阻片,两片电阻片的一端之间接有电源和保护电阻、所述抵压片下方接有导电丝,所述导电丝两端分别与两片电阻片接触,所述导电丝、电阻片、电源和保护电阻构成一闭合电路,所述导电丝会随抵压片的移动而移动,改变接入闭合电路的电阻片的长度,进而改变闭合电路中的电流,通过测量闭合电路中的电流值i来确定所述抵压片的位置,从而确定密封件的整体磨损程度;所述电阻片的长度为l,电阻值为,所述密封件的磨损长度为:;其中,u为电源电压值,为保护电阻电阻值;
需要注意的是,在密封件未磨损时,所述导电丝与电阻片端一端接触,所述电阻片接入闭合电路的电阻值为0,当导电丝与电阻片另一端接触时,电阻片完全接入闭合电路,此时密封件磨损长度已达最大值,需要更换密封件;所述显示模块根据密封件的磨损长度生成相应的图案进行显示。
14.实施例三。
15.本实施例包含了上述实施例的全部内容,本实施例的所述松紧组件包括螺栓和调节机构,所述螺栓包括螺杆、栓头和螺母,所述栓头固定在螺杆头部,为正多边形结构,所述螺母螺接在所述螺杆上,所述螺杆具有外螺纹,所述调节机构包括主调节套和副调节套,所述主调节套顶端同轴连接有主旋转环,所述副调节套底端同轴连接有副旋转杆,所述主旋转环内壁和所述副旋转杆外壁为互相配合的正多边形套状结构,所述主伸缩套活动配合套在副伸缩套上,所述主伸缩套外壁上设有外螺纹,所述主伸缩套外壁上螺接有内调节套,所述内调节套外套有外调节套,所述外调节套内壁和所述内调节套外壁为互相配合的正多边形套状结构;所述内调节套顶端内壁同轴固定有内调节板,所述内调节板上同轴设有圆孔状滑孔,所述滑孔活动配合套在副调节套上,所述副调节套外壁固定有圆环形挡环,所述内调节板位于挡环和副旋转杆之间,所述外调节套顶端内壁同轴固定有外调节板,所述外调节板上同轴设有调节孔,所述副调节套上设有滑套,所述滑套顶端与所述调节孔固定,所述滑套内壁设有圆套状限位槽,所述限位槽顶端至底端槽深逐渐减小,所述副调节套上设有若干沿径向设置的锁孔,所述锁孔两端呈缩口结构,所述锁孔内设有圆柱形锁柱,所述锁柱两端分别为球形结构的限位块和定位块,所述限位块滑动位于限位槽内,所述副调节套上设有复位弹簧,所述复位弹簧的两端分别与挡环和滑套地酸相抵,所述调节机构还包括位于螺杆杆壁的若干定位槽,所述定位槽靠近螺杆尾端,所述定位槽沿螺杆周向等角度分布,所述主调节套套在螺母外壁上,所述副调节套套在螺杆尾端杆壁上,所述复位弹簧推动滑套底端使所述限位块位于限位槽底端,所述定位块嵌在所述定位槽内,能通过旋转外调节套并带动内调节套旋转,从而调节主调节套与副调节套之间的距离。
16.虽然上面已经参考各种实施例描述了本发明,但是应当理解,在不脱离本发明的范围的情况下,可以进行许多改变和修改。也就是说上面讨论的方法,系统和设备是示例。各种配置可以适当地省略,替换或添加各种过程或组件。例如,在替代配置中,可以以与所描述的顺序不同的顺序执行方法,和/或可以添加,省略和/或组合各种部件。而且,关于某些配置描述的特征可以以各种其他配置组合,如可以以类似的方式组合配置的不同方面和元素。此外,随着技术发展其中的元素可以更新,即许多元素是示例,并不限制本公开或权利要求的范围。
17.在说明书中给出了具体细节以提供对包括实现的示例性配置的透彻理解。然而,可以在没有这些具体细节的情况下实践配置例如,已经示出了众所周知的电路,过程,算法,结构和技术而没有不必要的细节,以避免模糊配置。该描述仅提供示例配置,并且不限制权利要求的范围,适用性或配置。相反,前面对配置的描述将为本领域技术人员提供用于实现所描述的技术的使能描述。在不脱离本公开的精神或范围的情况下,可以对元件的功能和布置进行各种改变。
18.综上,其旨在上述详细描述被认为是例示性的而非限制性的,并且应当理解,以上
这些实施例应理解为仅用于说明本发明而不用于限制本发明的保护范围。在阅读了本发明的记载的内容之后,技术人员可以对本发明作各种改动或修改,这些等效变化和修饰同样落入本发明权利要求所限定的范围。
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