一种适用于挖掘机的集中润滑系统、控制方法、装置以及存储介质 |
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| 申请号 | CN202111232696.7 | 申请日 | 2021-10-22 | 公开(公告)号 | CN113917909B | 公开(公告)日 | 2024-05-10 |
| 申请人 | 徐州徐工挖掘机械有限公司; | 发明人 | 赵艳萍; 耿家文; 牛东东; 顾香; 宋吉; 王绪通; 冯小靖; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开了一种适用于挖掘机的集中润滑系统、控制方法、装置以及存储介质，属于挖掘机润滑系统领域，其中该系统包括：主 控制器 、 电子 监控器、 数据采集 模 块 、以及润滑模块， 主控制器 根据润滑系统发送的运行数据进行自检；自检通过后将执行机构相对应的先导压 力 传感器 采集的 电压 信号 的变化 频率 和时间占比与预设值比较后，输入模糊控制系统中，得到实际工况下的润滑间隔时间；并对下周期内润滑机构的润滑间隔时间进行预设；若自检未通过，检测的异常或故障数据可用来判断异常或故障数据发生 节点 ，该节点运行状态。本发明能够使该润滑系统根据不同的工况，自动调整和优化润滑间隔时间，使挖掘机的各个润滑点处于良好润滑状态。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种适用于挖掘机的集中润滑系统的控制方法，其特征在于，包括如下工作步骤： |
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| 说明书全文 | 一种适用于挖掘机的集中润滑系统、控制方法、装置以及存储介质 技术领域[0001] 本发明属于挖掘机润滑系统领域，特别涉及一种适用于挖掘机的集中润滑系统、控制方法、装置以及存储介质。 背景技术[0002] 在对故障挖掘机进行保养维护工作中发现，关节点磨损造成的故障占55％～60％。现有的润滑系统多为递进式分布，采用间隔时间润滑的方式，对润滑间隔时间一般是凭人为经验进行统一设置的，但是这种润滑方式在实际使用中无法满足不同规格、不同负载工况的需要；此外还存在着可维护性差、智能化程度低的问题，仅在分配器上有压力开关进行监测，缺少人机交互界面和故障分析诊断，在润滑不足或者润滑失效的情况下易造成重要铰点损坏。现有技术中公开的技术方案在电控流量调节阀前后均接有压力传感器，控制器根据压力传感器传回的信号控制电控流量调节阀的开度，同时通过监控润滑管路压力波动，判断油路是否正常工作。该方法需要在润滑回路上安装较多的压力传感器和电控流量调节阀，可能会对润滑回路的密封和正常工作有一定影响，系统成本较高，结构复杂，增加了故障点。 发明内容[0003] 发明目的：为了克服现有技术中的不足，本发明提供了一种适用于挖掘机的集中润滑系统、控制方法、装置以及存储介质；通过将模糊策略与润滑控制系统结合，能够使该润滑系统根据不同的工况，自动调整和优化润滑间隔时间，使挖掘机的各个润滑点处于良好润滑状态。通过利用挖掘机各执行机构对应的先导压力传感器，如动臂升、动臂降先导压力传感器，减少额外的压力传感器和电控流量调节阀设置数量，精简结构成本的同时提高润滑管路的密封性和减少故障率。 [0004] 技术方案：第一方面，本发明提供一种适用于挖掘机的集中润滑系统的控制方法包括如下工作步骤： [0005] 电动润滑泵通电后润滑系统初始化； [0007] 主控制器根据采集的运行数据进行自检；进而判断润滑系统输出的信号是否超出预设阈值范围； [0008] 若该判断超出预设阈值范围自检则未通过，进入故障检测模式，主控制器通过运行数据判断异常数据的故障类型和发生位置，并发送控制指令至电动润滑泵并结束其运行状态； [0009] 电子监控器接收及存储运行数据以及故障信息并将运行数据以及故障信息转发至输出设备和报警模块提示驾驶员； [0010] 若该判断未超出预设阈值范围自检通过，主控制器从存储模块中读取上一周期内润滑间隔时间数据记录，并根据本周期内的相应执行机构的先导压力传感器输出的电压信号，计算电压信号的变化频率和时间占比； [0011] 电压信号的变化频率和时间占比与预设值比较后通过输入模糊控制系统获得实际润滑时间间隔； [0012] 主控制器根据实际润滑间隔时间对下周期内润滑机构的润滑间隔时间进行预设； [0013] 在下周期的运行过程中，到达本周期预设的润滑时间间隔时，主控制器发送控制指令至润滑系统使电动润滑泵通过若干组分配器对各个润滑点执行润滑任务； [0014] 其中，模糊控制系统包括：比较器单元、模糊器单元、模糊推理机单元以及解模糊器单元。 [0015] 在进一步的实施例中，所述模糊控制系统策略具体如下： [0016] 电压信号的变化频率和时间占比通过模糊控制系统中的比较器单元得出比较结果，将比较结果输入至模糊器单元模糊化后得到输入模糊值； [0017] 模糊推理机单元对输入的模糊值进行模糊推理，计算得到润滑间隔增量模糊值； [0018] 通过解模糊器单元获得润滑时间间隔，进而得到实际工况下的润滑间隔时间； [0019] 其中，设定条件下执行机构动作时的电压信号变化频率为f0、时间占比为p0、以及执行机构的平均润滑时间间隔为t0；所述比较器单元将当前电压信号的变化频率f和时间占比p与设定值进行比较，得出频率偏差Δf和时间占比偏差Δp，并将频率偏差Δf 和时间占比偏差Δp输入模糊器单元得出模糊值。 [0020] 所述模糊控制系统的策略包括如下步骤： [0021] 在进一步的实施例中，所述模糊值包括：电压信号变化频率模糊值和时间占比模糊值。 [0022] 在进一步的实施例中，所述模糊推理机单元参照模糊知识库对模糊值进行模糊推理。 [0023] 在进一步的实施例中，所述润滑间隔增量模糊值输入解模器中获得润滑时间间隔Δt，最后得到实际工况下的润滑间隔时间t0+Δt。 [0024] 第二方面，该集中润滑系统包括：主控制器、监控警报模块、数据采集模块、以及润滑模块； [0025] 所述主控制器，用于获取润滑系统中各项执行机构的运行数据并进行数据处理；从而判断和分析运行数据中是否存在异常或故障数据，并将判断出来的异常或故障数据输出到电子监控器；对润滑系统中各执行节点的运行状态进行控制； [0026] 所述监控警报模块，包括：电子监控器和与之联控的输出设备、报警设备； [0027] 电子监控器的存储模块自动保存接收的异常或故障数据，并存入历史数据库，用于存储润滑系统中运行数据、故障信息，并将运行数据、故障信息通过输出设备中的显示屏进行可视化的界面展示；报警设备包括：蜂鸣器和报警指示灯，电子监控器判断出故障信息后控制蜂鸣器和报警指示灯发出警报提醒驾驶员； [0028] 所述润滑模块通过电动润滑泵依次与若干分配器并联或串联，若干分配器设有分别连通各个执行机构中润滑点，使电动润滑泵与多个执行机构中润滑点通过若干分配器形成递进式连接结构；所述的电动润滑泵带有CAN模块从而转换润滑系统采集运行数据，并将转换的运行数据通过CAN线发送至主控制器和电子监控器；所述分配器上设有压力开关，压力开关的信号线连接至电动润滑泵； [0029] 所述数据采集模块，用于获取各个执行机构相对应的先导压力传感器、以及润滑系统中连接润滑管路的压力开关输出的电压信号，并将采集的电压信号反馈至主控制器，使主控制器获取模糊控制系统的计算值和润滑系统运行数据的数据支撑集合。 [0030] 在进一步的实施例中，所述主控制器以采集各个执行机构相对应的先导压力传感器输出的电压信号集合作为模糊控制系统输入的支撑数据集合；所述若干执行机构包括：斗杆、铲斗、以及动臂；其中，主控制器以动臂、斗杆、铲斗相应的先导压力传感器输出的电压信号为参照数据集合，进而通过主控制器和模糊控制系统分别用于对动臂、斗杆、铲斗的润滑时间间隔进行独立计算；同时驾驶员根据不同的使用场景，通过电子监控器设置动臂参数、斗杆参数或铲斗参数进行优先级的排序调整，进而在不同的使用场景下灵活调整自动润滑时间间隔的参照，使其适用于多种工况； [0031] 在进一步的实施例中，所述输出设备包括设置在挖掘机电子监控器上的显示屏、蜂鸣器和报警指示灯。 [0032] 第三方面，一种适用于挖掘机的集中润滑装置，所述装置包括处理器及存储介质； [0033] 所述存储介质用于存储指令； [0034] 所述处理器用于根据所述指令进行操作以执行上述任一项所述方法的步骤。 [0035] 第四方面，本发明提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现上述任一项所述方法的步骤。 [0036] 有益效果：本发明与现有技术相比具有以下优点： [0037] (1)本发明通过将模糊控制系统策略与润滑控制系统结合，能够使该润滑系统根据不同的工况，自动调整和优化润滑间隔时间，使挖掘机的各个润滑点处于良好润滑状态。 [0038] (2)不同工况下，通过在挖掘机相应的执行机构设置先导压力传感器，用于检测执行机构动作时，如动臂升、动臂降先导压力传感器可有效获取执行机构中动臂升和动臂降电压信号，对比现有挖掘机可减少额外的压力传感器和电控流量调节阀设置数量，精简结构成本的同时提高润滑管路的密封性和减少故障率。 [0040] 图1为本发明的集中润滑系统的控制流程图。 [0041] 图2为本发明的模糊控制系统控制策略结构图。 [0042] 图3为本发明适用于挖掘机的集中润滑系统中节点拓扑结构图。 [0043] 图4为本发明适用于挖掘机的集中润滑系统执行机构的实施例示意图。 [0044] 图中；电动润滑泵1、电子监控器2、主控制器3、动臂升先导压力传感器4、动臂降先导压力传感器5、分配器6、压力开关7。 具体实施方式[0045] 为了更充分理解本发明的技术内容，下面结合具体实施例对本发明的技术方案作进一步介绍和说明，但不局限于此。 [0046] 申请人发现在在对故障的挖掘机进行保养维护工作中，关节点磨损造成的故障占 55％～60％，具体原因如下，目前挖掘机上的集中润滑系统，大多只能依靠驾驶员的自身经验设置润滑时间间隔，在实际使用中无法满足不同规格、不同负载工况的需要；其次仅在分配器6上有压力开关7进行监测，缺少人机交互界面和故障分析诊断，在出现异常情况时如在润滑不足或者润滑失效的情况下造成重要铰点的损坏。此外虽然市场上也存在安装较多的压力传感器和电控流量调节阀润滑系统，但会对润滑回路的密封和正常工作有一定影响，系统成本较高，结构复杂，增加了故障点。 [0047] 实施例一 [0048] 结合图1进一步说明，本实施例提供一种适用于挖掘机的集中润滑系统的控制方法，以动臂升、动臂降的先导压力传感器输出的电压信号为参照数据集合，包括如下工作步骤： [0049] 电动润滑泵1通电后润滑系统初始化； [0050] 主控制器3和电子监控器2通过CAN线接收润滑系统输出的运行数据； [0051] 主控制器3根据采集的运行数据进行自检；进而判断润滑系统输出的信号是否超出预设阈值范围； [0052] 若该判断超出预设阈值范围自检则未通过，进入故障检测模式，主控制器3通过运行数据判断异常数据的故障类型和发生位置，并发送控制指令至电动润滑泵1并结束其运行状态； [0053] 电子监控器2接收及存储运行数据以及故障信息并将运行数据以及故障信息转发至输出设备和报警模块提示驾驶员； [0054] 若该判断未超出预设阈值范围自检通过，主控制器3从存储模块中读取上一周期内润滑间隔时间数据记录，并根据本周期内的动臂升压力传感器4、动臂降压力传感器5 输出的电压信号，计算电压信号的变化频率和时间占比； [0055] 电压信号的变化频率和时间占比与预设值比较后通过输入模糊控制系统获得实际润滑时间间隔； [0056] 主控制器3根据实际润滑间隔时间对下周期内润滑机构的润滑间隔时间进行预设； [0057] 在下周期的运行过程中，到达本周期预设的润滑时间间隔时，主控制器3发送控制指令至润滑系统使电动润滑泵1通过若干组分配器6对各个润滑点执行润滑任务； [0058] 其中，模糊控制系统包括：比较器单元、模糊器单元、模糊推理机单元以及解模糊器单元。 [0059] 结合图2进一步说明所述模糊控制系统的策略包括如下步骤： [0060] 电压信号的变化频率和时间占比通过模糊控制系统中的比较器单元得出比较结果，将比较结果输入至模糊器单元模糊化后得到输入模糊值； [0061] 模糊推理机单元对输入的模糊值进行模糊推理，计算得到润滑间隔增量模糊值； [0062] 通过解模糊器单元获得润滑时间间隔，进而得到实际工况下的润滑间隔时间； [0063] 其中，经计算与实际调查，可得出设定条件下执行机构动作时的电压信号变化频率 f0、时间占比p0、以及执行机构的平均润滑时间间隔t0；所述比较器单元将当前电压信号的变化频率f和时间占比p与设定值进行比较，得出频率偏差Δf和时间占比偏差Δp，并将频率偏差Δf和时间占比偏差Δp输入模糊器单元得出模糊值。 [0064] 进一步的，所述模糊值包括：电压信号变化频率模糊值和时间占比模糊值。 [0065] 进一步的，所述模糊推理机单元参照模糊知识库对模糊值进行模糊推理。 [0066] 进一步的，所述润滑间隔增量模糊值输入解模器中获得润滑时间间隔Δt，最后得到实际工况下的润滑间隔时间t0+Δt。 [0067] 本实施例实施过程如下： [0068] 根据测试统计确定模糊控制系统输入输出的论域；选取模糊变量的组合为：负大 (NB)，负小(NS)，零值(ZE)，正小(PS)，正大(PB)；输入输出变量借助MATLAB 模糊控制工具箱生成三角形及Z形隶属度函数。 [0069] 然后确定模糊控制规则，频率f越大，关节运动越频繁，关节点越容易磨损，所需要的润滑油脂量越多，因此变化频率f是影响润滑时间间隔的主要因素；时间占比p为挖掘机执行挖掘任务时动臂的动作时间在润滑周期内的占比，可间接反映关节点的运动状态，为次要因素影响。当频率偏差Δf为NB，时间占比偏差Δp为NB时，此时应增大润滑时间间隔，即润滑时间间隔增量Δt为PB；当频率偏差Δf为PB，时间占比偏差Δp为PB时，此时应增大润滑时间间隔，即润滑时间间隔增量Δt为NB。依次类推，建立模糊控制规则如表1所示。 [0070] 表1Δt模糊控制规则表 [0071] [0072] 确定润滑时间间隔模糊控制规则表后，利用MATLAB模糊工具控制箱将规则表输出为模糊规则曲面。 [0074] 实施例二 [0075] 结合图3，本实施例提供一种集中润滑系统，该集中润滑系统包括：主控制器3、电子监控器2、数据采集模块、以及润滑模块； [0076] 所述主控制器3，用于获取系统中各项执行机构的运行数据并进行计算；判断和分析润滑系统发送的运行数据是否存在异常或故障数据，并将判断出来的异常或故障数据输出到电子监控器2；对电动润滑泵1的启动和关停发送指令。 [0077] 所述电子监控器2，用于将系统中运行数据以及故障信息进行存储及界面展示；存储模块自动保存接收的异常或故障数据，并存入历史数据库，显示模块实时显示系统中运行数据、故障码及故障信息；报警模块的蜂鸣器发出警报提醒驾驶员，同时红色报警指示灯亮。 [0078] 所述润滑模块，通过电动润滑泵1依次与若干分配器6并联或串联，若干分配器6 设有分别连通各个执行机构中润滑点，使电动润滑泵1与多个执行机构中润滑点通过若干分配器6形成递进式分布连接结构；所述的电动润滑泵1带有CAN模块从而转换润滑系统采集运行数据，并将转换的运行数据通过CAN线发送至主控制器3和电子监控器2；所述分配器6上设有压力开关7，压力开关7的信号线连接至电动润滑泵1。 [0079] 所述数据采集模块，用于获取动臂升先导压力传感器4、动臂降先导压力传感器5、以及润滑系统中连接润滑管路的压力开关7输出的电压信号，并将采集的电压信号反馈至主控制器3，使主控制器3获取模糊控制系统的计算值和润滑系统运行数据的数据支撑集合。 [0080] 在进一步的实施例中，所述主控制器3以采集的动臂提升先导压力传感器4和动臂下降先导压力传感器5电压信号作为模糊控制系统输入的支撑数据集合；同样，主控制器以斗杆、铲斗相应的先导压力传感器输出的电压信号为参照数据集合，进而通过主控制器和模糊控制系统分别用于对斗杆、铲斗的润滑时间间隔进行独立计算。目前挖掘机集中润滑系统多采用递进式分布，驾驶员根据不同的使用场景，通过电子监控器设置动臂参数、斗杆参数或铲斗参数进行优先级的排序调整，进而在不同的使用场景下灵活调整自动润滑时间间隔的参照。而对于可独立控制各个润滑管路的多点泵式集中润滑系统，所述的主控制器3可分别以动臂、斗杆、铲斗压力传感器采集的电压信号为参照，对动臂、斗杆、铲斗的润滑时间间隔进行独立设置。 [0081] 在进一步的实施例中，所述输出设备包括设置在挖掘机电子监控器上的显示屏、蜂鸣器和报警指示灯，故障发生时，蜂鸣器发出警报提醒驾驶员，同时红色报警指示灯亮。 [0082] 实施例三 [0083] 本实施例提供一种适用于挖掘机的集中润滑装置，所述装置包括处理器及存储介质； [0084] 所述存储介质用于存储指令； [0085] 所述处理器用于根据所述指令进行操作以执行上述任一项所述方法的步骤。 [0086] 实施例四 [0087] 电动润滑泵1通电后润滑系统初始化； [0088] 主控制器3和电子监控器2通过与之联控的润滑系统接收其输出的运行数据； [0089] 主控制器3根据采集的运行数据进行自检；进而判断润滑系统输出的信号是否超出预设阈值范围； [0090] 若该判断超出预设阈值范围自检则未通过，进入故障检测模式，主控制器3通过运行数据判断异常数据的故障类型和发生位置，并发送控制指令至电动润滑泵1并结束其运行状态； [0091] 电子监控器2接收及存储运行数据以及故障信息并将运行数据以及故障信息转发至输出设备和报警模块提示驾驶员； [0092] 若该判断未超出预设阈值范围自检通过，主控制器3从存储模块中读取上一周期内润滑间隔时间数据记录，并根据本周期内的相应执行机构的先导压力传感器输出的电压信号，计算电压信号的变化频率和时间占比； [0093] 电压信号的变化频率和时间占比与预设值比较后通过输入模糊控制系统获得实际润滑时间间隔； [0094] 主控制器3根据实际润滑间隔时间对下周期内润滑机构的润滑间隔时间进行预设； [0095] 在下周期的运行过程中，到达本周期预设的润滑时间间隔时，主控制器3发送控制指令至润滑系统使电动润滑泵1通过若干组分配器6对各个润滑点执行润滑任务。 [0096] 本发明通过将模糊控制系统策略与润滑控制系统结合，能够使该润滑系统根据不同的工况，自动调整和优化润滑间隔时间，使挖掘机的各个润滑点处于良好润滑状态。其次通过利用执行机构的先导压力传感器，减少额外的压力传感器和电控流量调节阀设置数量，精简结构成本的同时提高润滑管路的密封性和减少故障率。此外通过采集分析润滑系统中的关键数据，实现故障诊断功能，判断发生故障的类型及位置，提高维护效率。 [0097] 本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD‑ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。 [0098] 本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。 [0099] 这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。 [0100] 这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。 [0101] 以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。 |
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