臂架结构疲劳强度监测方法、设备、系统及消防车技术方案

本发明专利技术公开了一种臂架结构疲劳强度监测方法、设备、系统及消防车，其中所述监测方法包括：接收工作状态时所述臂架结构的至少一个检测点处的应力值；针对每一个检测点，根据其应力值计算其累计疲劳名义应力频次；以及根据所述累计疲劳名义应力频次及预定检修频次和/或预定报废频次来确定所述臂架的检修和/或报废。通过该方法能够避免对臂架疲劳强度的误判，及时对臂架进行检修和/或报废，提高了臂架的使用效率和工作的安全性。

【技术实现步骤摘要】
臂架结构疲劳强度监测方法、设备、系统及消防车
本专利技术涉及工程机械领域，具体地，涉及一种臂架结构疲劳强度监测方法、设备、系统及消防车。
技术介绍
某些工程机械，例如消防车，一般设有可伸缩式云梯梯架或可折叠展开的臂架，可以供消防人员登高来进行灭火和营救被困人员，具有臂架的消防车是实现高层建筑灭火以及抢险救援的主要武器。臂架结构在承受反复载荷作用时会出现疲劳失效，严重影响到臂架结构的工作性能，甚至威胁其安全性。而消防车的梯架(臂架)作为一种特殊的工程结构，在进行灭火或者救援作业时工作强度极大，而且消防车平时还需要用于进行日常训练以及实战演习，这使得梯架(臂架)要经常承受随机的、反复的、高强度的载荷，因而导致梯架(臂架)臂架结构、特别是其关键位置(结构最大应力位置)发生疲劳失效的几率增加，而一旦消防车梯架(臂架)结构出现结构或者关键位置的疲劳失效，就会造成消防车工作性能的降低甚至丧失，这将严重威胁消防车工作的安全性和可靠性。因此，对梯架(臂架)进行结构全生命周期的疲劳强度监控就成为控制梯架(臂架)疲劳失效、保障其正常工作性能和安全可靠性的关键。但是，当前几乎没有专门针对梯架(臂架)全生命周期的疲劳强度监测技术和方法，其疲劳失效的判定一般依靠使用时间来确定。在基于时间历程的消防车梯架(臂架)疲劳失效判断方法中，当消防车整车生产完成后，消防车的生命周期开始，消防车交付至消防队使用的时间为T0；当消防车交付使用的时间达到TX1时间时，需进行第1次检修，当到达TX2时间时，需进行第2次检修……到达TXN时间时，完成其生命周期内(第N次)最后一次检修，直至到TB时间消防车报废。其中，消防车交付使用的时间T0是变化的，而检修时间TX1、TX2……TXN一般是通过结合相关理论和经验来确定，例如按工程结构疲劳强度理论和消防车实际使用、维修经验来设定每次检修时间，并且与T0有关；而消防车报废的时间TB也一般按相关标准或者经验来确定。由于消防车在不同的地域、时间以及环境下的使用频率、强度等情况是不同的，使用频率和强度比较大的梯架(臂架)在相对较短的时间内就可能已经出现疲劳失效，而使用频率和强度比较小的梯架(臂架)在相对较长的时间内还有可能不会出现疲劳失效。因此，如果以使用时间长短作为疲劳失效判定依据，极有可能会造成误判断。另外，现有方法没有对于消防车梯架(臂架)结构应力以及疲劳强度的智能预警机制，使得使用者必须对消防车使用频率、时长等情况进行人工记录，消防车的检修或者报废也人为判定，这就极大的增加了消防车使用以及保养的繁琐性，而且间接的增加了其使用的安全风险。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种臂架结构疲劳强度监测方法、设备、系统及消防车，该监测方法能够较为准确地判断检修和报废时间，极大地提高了臂架的使用效率和工作的安全性。为了实现上述目的，本专利技术提供一种臂架结构疲劳强度监测方法，所述监测方法包括：接收工作状态时所述臂架结构的至少一个检测点处的应力值；针对每一个检测点，根据其应力值计算其累计疲劳名义应力频次；以及根据所述累计疲劳名义应力频次及预定检修频次和/或预定报废频次来确定所述臂架的检修和/或报废。相应地，本专利技术还提供一种臂架结构疲劳强度监测设备，所述监测设备包括：接收装置，接收工作状态时所述臂架结构的至少一个检测点处的应力值；以及决策装置，用于：针对每一个检测点，根据其应力值计算其累计疲劳名义应力频次；及根据所述累计疲劳名义应力频次及预定检修频次和/或预定报废频次来确定所述臂架的检修和/或报废。相应地，本专利技术还提供一种臂架结构疲劳强度监测系统，所述监测系统包括：上述臂架结构疲劳强度监测设备；检测装置，与所述接收装置连接，用于检测所述臂架的检测点处的应力值。相应地，本专利技术还提供一种消防车，所述消防车包括上述臂架结构疲劳强度监测系统。通过上述技术方案，根据臂架检测点的累计疲劳名义应力频次及预定检修频次和/或预定报废频次来确定所述臂架的检修和/或报废，如此能够避免对臂架疲劳强度的误判，及时对臂架进行检修和/或报废，提高了臂架的使用效率和工作的安全性。本专利技术的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。附图说明附图是用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本专利技术，但并不构成对本专利技术的限制。在附图中：图1为本专利技术提供的臂架结构疲劳强度监测系统的结构框图；图2为具有3节梯架的某一型号的云梯消防车臂架结构疲劳监测系统中检测装置的安装实例示意图；图3(a)-(f)给出了显示装置的显示画面的示意图；以及图4为根据本专利技术的臂架结构疲劳强度监测方法的流程图。附图标记说明10检测装置20监测设备210接收装置220决策装置具体实施方式以下结合附图对本专利技术的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限制本专利技术。图1是本专利技术提供的臂架结构疲劳强度监测系统的结构框图。如图1所示，本专利技术提供的臂架结构疲劳强度监测系统可以包括：检测装置10，用于检测臂架的检测点处的应力值；以及臂架结构疲劳强度监测设备20，该监测设备20可以包括：接收装置210和决策装置220，接收装置210用于接收工作状态时所述臂架结构的至少一个检测点处的应力值；决策装置220用于：针对每一个检测点，根据其应力值计算其累计疲劳名义应力频次；及根据所述累计疲劳名义应力频次及预定检修频次和/或预定报废频次来确定所述臂架的检修和/或报废。其中，检测装置10与接收装置210连接。所计算的累计疲劳名义应力频次能够较为准确的反映臂架的强度，因此基于累计疲劳名义应力频次能够较为准确地确定臂架的检修和/或报废。检测装置10主要是对消防车臂架上关于臂架结构疲劳强度的关键位置处的应力进行实时检测，同时将实时应力检测值转换为数字信号，以将其输出至接收装置210。从结构疲劳理论来看，结构疲劳失效一般发生在结构最大应力位置。例如在云梯臂架结构中，下弦杆为其最为主要的承载结构，梯架结构的疲劳失效一般最先出现在下弦杆上，这也是检测装置10安装位置选取的基本原则。对于云梯车臂架结构而言，在各种工作工况下，臂架结构应力最大位置一般出现第一节梯下弦杆，如图2中所示的A位置上。图2为具有3节梯架的某一型号的云梯消防车臂架结构疲劳监测系统中检测装置的安装实例示意图。如图2所示，检测装置10，例如结构应力传感器，可以安装在第一节臂架一侧下弦杆的A位置上，结构应力传感器可以采取预埋方式安装，即在梯架结构装配之前，便将结构应力传感器预先安置在弦杆的相应位置上，并预先埋入或后期安装相应的信号传输线(若信号选择无线方式传输，则安装相应的信号发射装置)；同时，在本实例中，接收装置210可以安装在第一节臂架靠近操作台的位置处。当然，为提高测量的精度和准确性，测点的数量、位置以及具体的安装方式，可以视实际情况来进行调整，在此不一一赘述。以下将详细描述其安装过程。首先通过理论分析计算，对消防车臂架的工作情况和载荷受力情况进行分析，并例如通过有限元软件来模拟臂架的各种工况，以便寻找臂架上关于臂架结构疲劳强度的关键位置，例如该关键位置可以为臂架结构的应力最大位置(或者对于多个应力传感器，寻找多个应力较大位置)，从而确定每节臂架应本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种臂架结构疲劳强度监测方法，其特征在于，所述监测方法包括：接收工作状态时所述臂架结构的至少一个检测点处的应力值；针对每一个检测点，根据其应力值计算其累计疲劳名义应力频次；以及根据所述累计疲劳名义应力频次及预定检修频次和/或预定报废频次来确定所述臂架的检修和/或报废。

【技术特征摘要】
1.一种臂架结构疲劳强度监测方法，其特征在于，所述监测方法包括：接收工作状态时所述臂架结构的至少一个检测点处的应力值；针对每一个检测点，根据其应力值计算其累计疲劳名义应力频次；以及根据所述累计疲劳名义应力频次及预定检修频次和/或预定报废频次来确定所述臂架的检修和/或报废；其中，针对每一个检测点累计其疲劳名义应力频次包括：根据以下公式计算接收到的相邻两次采样时的应力值Fm和Fm+1之间的应力波动幅值δm：δm＝|Fm+1-Fm|；根据以下公式计算第m次采样时的疲劳名义应力频次nm：以及根据以下公式计算该检测点的所述累计疲劳名义应力频次Nm：其中，m＝1,2,…,T，T为整数，δ0为该检测点的疲劳应力允许的波动幅值，且δ0＞0。2.根据权利要求1所述的监测方法，其特征在于，所述检测点位于所述臂架上关于臂架结构疲劳强度的关键位置。3.根据权利要求1所述的监测方法，其特征在于，所述预定检修频次包括预警检修频次和强制检修频次，且所述预定报废频次包括预警报废频次Nbf-yj和强制报废频次Nbf-qz，其中，针对所述至少一个检测点中的任意检测点，执行以下至少一者：当所述累计疲劳名义应力频次Nm等于第p次检修的预警检修频次Np-yj时，向监测预警系统发送对所述臂架进行第p次检修的预警指令；当所述Nm大于所述Np-yj且小于第p次检修的强制检修频次Np-qz时，向所述监测预警系统连续发送对所述臂架进行第p次检修的预警指令，且发送臂架负载不能超过第p次检修的预设负载的指令；当所述Nm等于所述Np-qz时，向所述监测预警系统发送对所述臂架进行第p次检修的强制指令，并发送禁止臂架工作的指令；当所述Nm等于所述Nbf-yj时，向所述监测预警系统发送对所述臂架进行报废的预警指令，并发送臂架负载不能超过报废的预设负载的指令；当所述Nm大于所述Nbf-yj且小于所述Nbf-qz时，向所述监测预警系统连续发送对所述臂架进行报废的预警指令，并发送臂架负载不能超过报废的预设负载指令；以及当所述Nm等于所述Nbf-qz时，向所述监测预警系统发送对所述臂架进行报废的强制指令，并发送禁止所述臂架工作的指令。4.一种臂架结构疲劳强度监测设备，其特征在于，所述监测设备包括：接收装置，接收工作状态时所述臂架结构的至少一个检测点处的应力值；以及决策装置，用于：针对每一个检测点，根据其应力值计算其累计疲劳名义应力频次；及根据所述累计疲劳名义应力频次及预定检修频次和/或预定报废频...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗玗琪，周磊，
申请(专利权)人：长沙中联消防机械有限公司，中联重科股份有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43