[实用新型]臂架组件及其健康监测系统及工程机械

说明书

本实用新型涉及臂架领域，公开了一种臂架组件及其健康监测系统以及工程机械，其中，所述臂架组件包括第一臂节(1)、第二臂节(2)和旋转驱动机构(3)，所述旋转驱动机构(3)包括主体部(31)和转动部(32)，所述转动部(32)固定连接于第二臂节(2)，所述主体部(31)通过销轴(4)固定连接于所述第一臂节(1)，所述旋转驱动机构(3)中扭矩传感器和角度传感器，所述销轴(4)中设置有剪切力传感器。通过上述技术方案，扭矩传感器、剪切力传感器和角度传感器可以判断臂架的姿态以及受力情况，判断臂架组件在使用过程中的应力分布，并通过这些信息判断臂架的健康状态，便于根据健康状态为臂架的检测和维修提供参考。

技术领域

本实用新型涉及臂架，具体地涉及一种臂架组件，并且涉及一种包括该臂架组件的工程机械。

背景技术

臂架是工程机械关键承载结构，其安全可靠对大型装备的安全运行起着至关重要的作用。在设计过程中，金属结构设计寿命是根据规范里载荷谱系数和工作级别确定的，而这两者应通过实际载荷组合确定。但实际载荷组合很难预知，设计时往往凭经验选取，实际使用工况与预期使用工况的差异性导致使用寿命通常会偏离设计寿命，从而在实际使用过程中出现大量的安全事故。此外，工程机械设备使用环境复杂恶劣，臂架在使用过程中发生碰撞，造成臂架结构损伤，进一步加剧设备在使用中的安全隐患。为此，实行臂架的实时健康监测，把控其使用过程中结构的损伤情况，确定其是否处于安全使用裕度范围内变得尤为重要。

传统的臂架健康监测的方法采用布置应变片、压电/光纤传感器、声发射传感器等，这些方法中传感器处于暴露状态，很容易受到外部环境的影响而受到损坏。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种臂架组件，以解决臂架组件的健康监测问题。

为了实现上述目的，本实用新型一方面提供一种臂架组件，其中，所述臂架组件包括第一臂节、第二臂节和旋转驱动机构，所述旋转驱动机构包括主体部和能够被驱动为相对于所述主体部围绕中心轴线转动的转动部，所述转动部固定连接于所述第二臂节，所述主体部通过销轴固定连接于所述第一臂节，所述旋转驱动机构中设置有能够测量所输出扭矩的扭矩传感器和能够测量所述转动部相对于所述主体部的变化角度的角度传感器，所述销轴中设置有剪切力传感器。

可选择的，所述剪切力传感器为光纤传感器。

可选择的，所述销轴沿平行于所述中心轴线的方向延伸。

可选择的，所述主体部连接有耳板，所述耳板通过所述销轴连接于所述第一臂节。

可选择的，所述第一臂节设置有两个彼此平行的侧板，每个所述侧板通过两个所述耳板夹持并通过所述销轴连接。

可选择的，每个所述侧板通过两个所述销轴连接于所述耳板，并且两个侧板的所述销轴沿所述销轴的长度方向一一对齐。

可选择的，所述旋转驱动机构通过液压驱动。

可选择的，所述旋转驱动机构包括具有缸体和活塞的液压油缸，所述活塞与所述转动部可滑动地接合，所述活塞能够被液压驱动为沿所述中心轴线移动，以驱动所述转动部周向转动。

本实用新型第二方面提供一种臂架组件的健康监测系统，其中，所述健康监测系统包括通信连接的信号监测模块、信号采集传输模块和健康状态评估模块，所述信号监测模块包括以上方案所述的扭矩传感器、剪切力传感器和角度传感器。

本实用新型第三方面提供一种工程机械，其中，所述工程机械设置以上方案所述的臂架组件。

通过上述技术方案，扭矩传感器、剪切力传感器和角度传感器可以判断臂架的姿态以及受力情况，判断臂架组件在使用过程中的应力分布，并通过这些信息判断臂架的健康状态，便于根据健康状态为臂架的检测和维修提供参考。

附图说明

图1是本实用新型实施方式所述的臂架组件的部分结构示意图。