本發(fā)明涉及估計(jì)提升構(gòu)件中的疲勞的系統(tǒng)和方法。特別地，本發(fā)明涉及但不限于估計(jì)挖掘機(jī)臂中的疲勞的系統(tǒng)和方法。

背景技術(shù)：

本文對背景技術(shù)的參考不應(yīng)當(dāng)被解讀為承認(rèn)這樣的技術(shù)構(gòu)成澳大利亞或其他地方的公知常識。

當(dāng)前，應(yīng)變計(jì)被用于在挖掘機(jī)臂中的點(diǎn)處測量張力。來自應(yīng)變計(jì)的測量轉(zhuǎn)而允許計(jì)算挖掘機(jī)臂中的點(diǎn)處的應(yīng)力和預(yù)期的疲勞壽命。

應(yīng)變計(jì)通常通過粘合劑附接到挖掘機(jī)臂。然而，由于挖掘機(jī)環(huán)境相當(dāng)嚴(yán)酷，所以應(yīng)變計(jì)和其關(guān)聯(lián)的纜線經(jīng)常會出故障或從挖掘機(jī)離開原位。這可能會使安全問題出現(xiàn)，原因是沒有測量和/或記錄由挖掘機(jī)臂經(jīng)歷的應(yīng)力。這還導(dǎo)致高估挖掘機(jī)臂中的點(diǎn)的疲勞壽命。

此外，由于應(yīng)變計(jì)可以例如被改裝到挖掘機(jī)臂，所以使應(yīng)變計(jì)準(zhǔn)確地發(fā)揮功能所需的特定安裝定向造成使用應(yīng)變計(jì)測量挖掘機(jī)臂內(nèi)的應(yīng)變的不方便。

發(fā)明目的

本發(fā)明的目的是提供一種估計(jì)提升構(gòu)件中的疲勞的系統(tǒng)和方法，其克服或改善上述缺點(diǎn)或問題中的一個(gè)或多個(gè)，或者至少提供有用的替代方案。

根據(jù)下面的描述，本發(fā)明的其他優(yōu)選目的將變得明了。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

在一個(gè)形式中，盡管未必是僅有或最寬的形式，本發(fā)明在于一種估計(jì)提升構(gòu)件中的疲勞的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括：

第一傳感器，其配置為測量與油缸(ram)相關(guān)的第一負(fù)荷，所述油缸連接到所述提升構(gòu)件；以及

計(jì)算裝置，所述計(jì)算裝置配置為：

基于所述第一負(fù)荷確定致動(dòng)器負(fù)荷；

基于所述致動(dòng)器負(fù)荷確定第一力；

基于所述第一力估計(jì)疲勞壽命的單位(unit)；以及

基于疲勞壽命的單位和疲勞壽命調(diào)整值來估計(jì)提升構(gòu)件的一部分所消耗的總疲勞壽命的分?jǐn)?shù)(fraction)。

優(yōu)選地，所述提升構(gòu)件包括挖掘機(jī)臂和鏟斗。優(yōu)選地，所述挖掘機(jī)臂包括吊桿和斗桿。優(yōu)選地，所述油缸連接在所述吊桿和駕駛室平臺之間。在替代形式中，所述油缸連接在所述吊桿和所述斗桿之間。在其他替代形式中，油缸構(gòu)件連接在所述斗桿和所述鏟斗之間。

優(yōu)選地，與所述油缸相關(guān)的致動(dòng)器負(fù)荷呈壓力的形式。

優(yōu)選地，所述系統(tǒng)包括第一相關(guān)傳感器。優(yōu)選地，所述第一相關(guān)傳感器配置為測量與所述油缸關(guān)聯(lián)的第一相關(guān)負(fù)荷。優(yōu)選地，所述第一相關(guān)負(fù)荷呈壓力的形式。

優(yōu)選地，所述致動(dòng)器負(fù)荷呈第一傳感器測量的第一負(fù)荷和第一相關(guān)傳感器測量的第一相關(guān)負(fù)荷之間的壓力差的形式。替代地，所述致動(dòng)器負(fù)荷呈第一負(fù)荷的形式。

優(yōu)選地，與所述油缸相關(guān)的壓力被傳遞到油缸的軸以提供對其的致動(dòng)。優(yōu)選地，所述油缸是液壓油缸。

優(yōu)選地，所述計(jì)算裝置通過將第一常數(shù)應(yīng)用到致動(dòng)器負(fù)荷而基于致動(dòng)器負(fù)荷估計(jì)第一力。優(yōu)選地，所述第一常數(shù)呈致動(dòng)器負(fù)荷在其上被傳遞的面積的形式。優(yōu)選地，致動(dòng)器負(fù)荷在其上被傳遞的面積是油缸中的活塞要對其提供致動(dòng)的面積。

優(yōu)選地，所述計(jì)算裝置借助疲勞關(guān)系基于第一力估計(jì)疲勞壽命的單位。優(yōu)選地，所述計(jì)算裝置通過確定第一力的循環(huán)效果并將循環(huán)效果除以臨界損壞因子來基于第一力估計(jì)疲勞壽命的單位。優(yōu)選地，所述臨界損壞因子呈由于第一力的估計(jì)的疲勞故障之前的循環(huán)的形式。

優(yōu)選地，所述計(jì)算裝置通過將疲勞壽命調(diào)整應(yīng)用到疲勞壽命的單位來估計(jì)提升構(gòu)件的一部分所消耗的疲勞壽命的分?jǐn)?shù)。優(yōu)選地，所述疲勞壽命調(diào)整值是基于所述第一力將疲勞壽命的單位調(diào)整到在提升構(gòu)件的一部分中估計(jì)的疲勞壽命的單位的估計(jì)值。

優(yōu)選地，所述疲勞壽命調(diào)整值調(diào)整用于計(jì)算疲勞壽命的單位的疲勞關(guān)系以便估計(jì)在提升構(gòu)件的一部分中的疲勞壽命的單位。優(yōu)選地，所述疲勞壽命調(diào)整值說明幾何關(guān)系、材料特性、殘留應(yīng)力、裝載方向和/或溫度。

優(yōu)選地，所述疲勞壽命調(diào)整值包括與對應(yīng)的因子的關(guān)系。優(yōu)選地，所述對應(yīng)的因子是提升構(gòu)件的一部分中的估計(jì)的應(yīng)力與基于致動(dòng)器負(fù)荷的力的比率。在其他形式中，所述計(jì)算裝置通過將疲勞壽命調(diào)整值直接應(yīng)用到所述力來估計(jì)提升構(gòu)件的一部分所消耗的疲勞壽命的分?jǐn)?shù)。優(yōu)選地，在該其他形式中，所述疲勞壽命調(diào)整值呈所述對應(yīng)的因子的形式。

優(yōu)選地，所述計(jì)算裝置配置為：

基于其他第一負(fù)荷和/或其他第一相關(guān)負(fù)荷確定其他致動(dòng)器負(fù)荷；

基于所述其他致動(dòng)器負(fù)荷確定其他力；

基于所述其他力估計(jì)疲勞壽命的單位；

基于疲勞壽命的單位和疲勞壽命調(diào)整值來估計(jì)所述提升構(gòu)件的一部分所消耗的總疲勞壽命的分?jǐn)?shù)。

優(yōu)選地，所述計(jì)算裝置配置為將所述第一力和所述其他力限定為峰值力和谷值力的序列。一般，所述峰值力和谷值力包括不同力大小的力。優(yōu)選地，所述峰值力呈張力的形式。優(yōu)選地，所述谷值力呈壓縮力的形式。

優(yōu)選地，所述計(jì)算裝置配置為計(jì)數(shù)力大小基本上相等的峰值力和谷值力的循環(huán)的數(shù)量和/或半循環(huán)的數(shù)量。

優(yōu)選地，所述計(jì)算裝置配置為：

將循環(huán)的數(shù)量和/或半循環(huán)的數(shù)量乘以它們的基本上相等的力大小以形成力-循環(huán)值；

將力-循環(huán)值除以它們的相應(yīng)的臨界損壞值以形成疲勞壽命的單位；以及

將疲勞壽命的單位求和并且應(yīng)用疲勞壽命調(diào)整值以估計(jì)提升構(gòu)件的一部分所消耗的總疲勞壽命的分?jǐn)?shù)。

優(yōu)選地，由于相應(yīng)的基本上相等的力大小中的每一個(gè)，所述相應(yīng)的臨界損壞因子呈估計(jì)的疲勞故障之前的循環(huán)的形式。

優(yōu)選地，在將疲勞壽命的單位求和并且應(yīng)用疲勞壽命調(diào)整值以估計(jì)提升構(gòu)件的一部分所消耗的疲勞壽命的分?jǐn)?shù)時(shí)，所述計(jì)算裝置配置為排除低于持久極限的疲勞壽命的單位。優(yōu)選地，所述持久極限呈值的形式，在所述值處提升構(gòu)件的一部分就疲勞來說基本不受所述第一力和/或所述其他力的影響。

優(yōu)選地，計(jì)算裝置配置為在提升構(gòu)件的一部分所消耗的總疲勞壽命的分?jǐn)?shù)達(dá)到臨界累計(jì)損壞值時(shí)觸發(fā)警報(bào)。

在另一形式中，本發(fā)明在于估計(jì)提升構(gòu)件中的疲勞的方法，所述方法包括下列步驟：

確定與油缸相關(guān)的致動(dòng)器負(fù)荷，所述油缸與所述提升構(gòu)件相關(guān)聯(lián)；

基于所述致動(dòng)器負(fù)荷確定第一力；

基于所述第一力估計(jì)疲勞壽命的單位；以及

基于疲勞壽命的單位和疲勞壽命調(diào)整值來估計(jì)所述提升構(gòu)件的一部分所消耗的總疲勞壽命的分?jǐn)?shù)。

優(yōu)選地，確定與油缸相關(guān)的致動(dòng)器負(fù)荷的步驟包括測量第一壓力。優(yōu)選地，確定與油缸相關(guān)的致動(dòng)器負(fù)荷的步驟包括測量第一相關(guān)壓力。優(yōu)選地，確定與油缸相關(guān)的致動(dòng)器負(fù)荷的步驟包括限定所述第一壓力和所述第一相關(guān)壓力之間的壓力差。

優(yōu)選地，基于致動(dòng)器負(fù)荷估計(jì)第一力的步驟包括應(yīng)用第一常數(shù)。優(yōu)選地，所述第一常數(shù)呈致動(dòng)器負(fù)荷在其上被傳遞的面積的形式。優(yōu)選地，致動(dòng)器負(fù)荷在其上被傳遞的面積是油缸中的活塞要對其提供致動(dòng)的面積。

優(yōu)選地，基于第一力估計(jì)疲勞壽命的單位的步驟包括應(yīng)用疲勞關(guān)系。優(yōu)選地，基于第一力估計(jì)疲勞壽命的單位的步驟包括確定第一力的循環(huán)效果并將循環(huán)效果除以臨界損壞因子。優(yōu)選地，所述臨界損壞因子呈由于第一力的估計(jì)的疲勞之前的循環(huán)的形式。

優(yōu)選地，基于疲勞壽命的單位和疲勞壽命調(diào)整值估計(jì)提升構(gòu)件的一部分所消耗的總疲勞壽命的分?jǐn)?shù)的步驟包括將疲勞壽命調(diào)整應(yīng)用到疲勞壽命的單位。優(yōu)選地，所述疲勞壽命調(diào)整值是基于所述第一力將疲勞壽命的單位調(diào)整到在提升構(gòu)件的一部分中估計(jì)的疲勞壽命的單位的估計(jì)值。

優(yōu)選地，所述疲勞壽命調(diào)整值說明幾何關(guān)系、材料特性、殘留應(yīng)力、裝載方向和/或溫度。優(yōu)選地，所述疲勞壽命調(diào)整值調(diào)整用于計(jì)算疲勞壽命的單位的疲勞關(guān)系以便估計(jì)在提升構(gòu)件的一部分中的疲勞壽命的單位。

優(yōu)選地，所述疲勞壽命調(diào)整值包括與對應(yīng)的因子的關(guān)系。優(yōu)選地，所述對應(yīng)的因子是提升構(gòu)件的一部分中的估計(jì)的應(yīng)力與基于致動(dòng)器負(fù)荷的力的比率。在其他形式中，基于疲勞壽命的單位和疲勞壽命調(diào)整值估計(jì)提升構(gòu)件的一部分所消耗的總疲勞壽命的分?jǐn)?shù)的步驟包括將疲勞壽命調(diào)整值直接應(yīng)用到所述力。優(yōu)選地，在該其他形式中，所述疲勞壽命調(diào)整值呈所述對應(yīng)的因子的形式。

優(yōu)選地，所述方法進(jìn)一步包括下列步驟：

基于其他第一負(fù)荷和/或其他第一相關(guān)負(fù)荷確定其他致動(dòng)器負(fù)荷；

基于所述其他致動(dòng)器負(fù)荷確定其他力；

基于所述其他力估計(jì)疲勞壽命的單位；

基于疲勞壽命的單位和疲勞壽命調(diào)整值來估計(jì)所述提升構(gòu)件的一部分所消耗的總疲勞壽命的分?jǐn)?shù)。

優(yōu)選地，基于所述其他力估計(jì)疲勞壽命的單位的步驟包括將所述第一力和所述其他力限定為峰值力和谷值力的序列。一般，所述峰值力和谷值力包括不同力大小的力。優(yōu)選地，所述峰值力呈張力的形式。優(yōu)選地，所述谷值力呈壓縮力的形式。

優(yōu)選地，基于所述其他力估計(jì)疲勞壽命的單位的步驟包括計(jì)數(shù)力大小基本上相等的峰值力和谷值力的循環(huán)的數(shù)量和/或半循環(huán)的數(shù)量。

優(yōu)選地，基于所述其他力估計(jì)疲勞壽命的單位的步驟包括：

將循環(huán)的數(shù)量和/或半循環(huán)的數(shù)量乘以它們的基本上相等的力大小以形成力-循環(huán)值；以及

將力-循環(huán)值除以它們的相應(yīng)的臨界損壞值以形成疲勞壽命的單位。

優(yōu)選地，由于相應(yīng)的基本上相等的力大小的每一個(gè)，所述相應(yīng)的臨界損壞因子呈估計(jì)的疲勞故障之前的循環(huán)的形式。

優(yōu)選地，基于疲勞壽命的單位和疲勞壽命調(diào)整值估計(jì)提升構(gòu)件的一部分所消耗的總疲勞壽命的分?jǐn)?shù)的步驟包括將疲勞壽命的單位求和并且應(yīng)用疲勞壽命調(diào)整值。

優(yōu)選地，所述方法進(jìn)一步包括在提升構(gòu)件的一部分所消耗的總疲勞壽命的分?jǐn)?shù)達(dá)到臨界累計(jì)損壞值時(shí)觸發(fā)警報(bào)的步驟。

根據(jù)下面的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點(diǎn)將變得明了。

附圖說明

僅通過舉例的方式，下面將參考附圖更全面地描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，其中：

圖1示意了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的估計(jì)提升構(gòu)件中的疲勞的系統(tǒng)；

圖2示意了參考圖1的估計(jì)提升構(gòu)件中的疲勞的方法的流程圖；以及

圖3示意了圖2中概括的估計(jì)提升構(gòu)件中的疲勞的方法的一部分的流程圖。

具體實(shí)施方式

圖1示意了裝配到呈挖掘機(jī)200形式的提升設(shè)備的根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的估計(jì)提升構(gòu)件中的疲勞的系統(tǒng)100。將可以理解系統(tǒng)100可以裝配到包括反鏟挖土機(jī)(backhoe)或吊車的其他提升設(shè)備。

挖掘機(jī)200包括駕駛室210、駕駛室平臺220和呈挖掘機(jī)臂和鏟斗230形式的提升構(gòu)件。挖掘機(jī)臂包括各種構(gòu)件，包括斗桿240和吊桿250。吊桿250樞轉(zhuǎn)地連接到駕駛室平臺220。吊桿250還樞轉(zhuǎn)地連接到斗桿240，斗桿240樞轉(zhuǎn)地連接到鏟斗230。

挖掘機(jī)200包括與斗桿240相關(guān)聯(lián)的油缸244。挖掘機(jī)200還包括與吊桿250相關(guān)聯(lián)的油缸254。此外，油缸224位于駕駛室平臺220和吊桿250之間。將可以理解，油缸224還與吊桿250相關(guān)聯(lián)，并且類似地，油缸254與斗桿240相關(guān)聯(lián)。

系統(tǒng)100包括呈壓力傳感器110a、110b形式的第一傳感器和第一相關(guān)傳感器。所述系統(tǒng)還包括計(jì)算裝置120和警報(bào)。壓力傳感器110a、110b和警報(bào)與計(jì)算裝置120通信。將可以理解，壓力傳感器110a、110b和警報(bào)可以與計(jì)算裝置120有線或無線通信。

在該實(shí)施例中，壓力傳感器110a、110b通過液壓軟管(未示出)連接到油缸224以測量油缸224中活塞的兩側(cè)呈壓力形式的第一負(fù)荷和第一相關(guān)負(fù)荷。本領(lǐng)域技術(shù)人員還將可以理解，壓力傳感器110a、110b可以分別連接到油缸254、244，以測量這些油缸的相關(guān)壓力從而實(shí)施本發(fā)明。

計(jì)算裝置120安裝在駕駛室210中。計(jì)算裝置120配置為從壓力傳感器110a、110b接收第一負(fù)荷和第一相關(guān)負(fù)荷(即，壓力)并且確定致動(dòng)器負(fù)荷。也就是說，在該實(shí)施例中，致動(dòng)器負(fù)荷呈第一傳感器110a測量的第一負(fù)荷和第一相關(guān)傳感器110b測量的第一相關(guān)負(fù)荷之間的壓力差的形式。本領(lǐng)域技術(shù)人員將可以理解，如果連接到第一相關(guān)傳感器110b的液壓軟管中的壓力保持基本恒定，則可以單獨(dú)使用傳感器110a測量致動(dòng)器負(fù)荷。

計(jì)算裝置120基于致動(dòng)器負(fù)荷估計(jì)第一力。計(jì)算裝置120通過將第一常數(shù)應(yīng)用到致動(dòng)器負(fù)荷來估計(jì)第一力。所述第一常數(shù)呈在油缸224中致動(dòng)器負(fù)荷在其上被傳遞的面積的形式。該面積被當(dāng)作油缸224的致動(dòng)器負(fù)荷被施加到油缸224的活塞以提供對其致動(dòng)的地方。

鑒于以上所述，還將可以理解，計(jì)算裝置120配置為基于分別由第一傳感器110a和第一相關(guān)傳感器110b測量的其他第一負(fù)荷和/或其他第一相關(guān)負(fù)荷來確定其他致動(dòng)負(fù)荷。據(jù)此，計(jì)算裝置120配置為基于其他致動(dòng)負(fù)荷在一段時(shí)間內(nèi)確定其他力。本領(lǐng)域技術(shù)人員將可以理解，所述第一力和其他力一般具有不同的大小。計(jì)算裝置120還在一段時(shí)間內(nèi)記錄所述第一力和其他力用于疲勞壽命的計(jì)算，這在下面概述。

計(jì)算裝置120配置為估計(jì)提升構(gòu)件(即，挖掘機(jī)臂)的總疲勞壽命的分?jǐn)?shù)。也就是說，計(jì)算裝置120配置為基于所述第一力和/或其他力來估計(jì)疲勞壽命的單位。在此之后，計(jì)算裝置120配置為基于疲勞壽命的單位和疲勞壽命調(diào)整值來估計(jì)提升部分的一部分所消耗的總疲勞壽命的分?jǐn)?shù)。

為了估計(jì)疲勞壽命的單位，計(jì)算裝置120配置為將所述第一力和/或所述其他力限定為峰值力和谷值力的序列。這些峰值力和谷值力分別表示張力和壓縮力，并且考慮到歸因于不同的工作狀態(tài)的油缸224中的負(fù)荷變化，它們一般具有不同的大小。將可以理解，在其他實(shí)施例中可以例如使用應(yīng)變滯回能量而不限定上面的峰值力和谷值力。這將取決于用于導(dǎo)出下面討論的疲勞壽命的單位的疲勞關(guān)系。

在上述之后，計(jì)算裝置120配置為計(jì)數(shù)力大小基本上相等的峰值力和谷值力的循環(huán)的數(shù)量和/或半循環(huán)的數(shù)量。計(jì)算裝置然后將循環(huán)的數(shù)量和/或半循環(huán)的數(shù)量乘以它們的基本上相等的力大小以形成力-循環(huán)值。這些力-循環(huán)值然后除以它們的相應(yīng)的臨界損壞值以形成疲勞壽命的單位。所述臨界損壞值表示在歸因于每個(gè)相應(yīng)的相等的力大小的估計(jì)的疲勞故障之前的循環(huán)。例如，具有10kn的大小的力可以在100個(gè)重復(fù)循環(huán)之后導(dǎo)致疲勞。

為了估計(jì)挖掘機(jī)臂的部分所消耗的總疲勞壽命的分?jǐn)?shù)，計(jì)算裝置120將疲勞壽命的單位求和并且應(yīng)用疲勞壽命調(diào)整值。所述疲勞壽命調(diào)整值是估計(jì)值，所述估計(jì)值基于所述第一力和/或其他力將疲勞壽命的單位調(diào)整到在提升構(gòu)件的一部分中估計(jì)的疲勞壽命的單位。就這一點(diǎn)而言，將可以理解，疲勞壽命調(diào)整值調(diào)整用于借助第一力導(dǎo)出疲勞壽命的單位的任何疲勞關(guān)系(例如，miner準(zhǔn)則、帕里斯定律、科芬曼森(coffinmanson)關(guān)系等)，以使得可以估計(jì)提升構(gòu)件的一部分中疲勞壽命的單位。

在下面考慮圖2更詳細(xì)地概述估計(jì)挖掘機(jī)臂(即，提升構(gòu)件)中的疲勞的方法。

計(jì)算裝置120還配置為在提升構(gòu)件的一部分所消耗的總疲勞壽命的分?jǐn)?shù)達(dá)到臨界累計(jì)損壞值時(shí)觸發(fā)警報(bào)。在該實(shí)施例中，警報(bào)是視覺和可聽的。

圖2示意了估計(jì)參考圖1的挖掘機(jī)臂中的疲勞的方法1000。

在步驟1100，壓力傳感器110a、110b分別測量與油缸224相關(guān)聯(lián)的呈第一壓力和第一相關(guān)壓力形式的負(fù)荷。所述壓力傳感器110a、110b測量油缸224中活塞兩側(cè)的壓力。測量的壓力被傳送到計(jì)算裝置120并且由計(jì)算裝置120接收。

在步驟1200，計(jì)算裝置120基于所述第一壓力和所述第一相關(guān)壓力確定致動(dòng)器負(fù)荷。也就是說，計(jì)算裝置120通過從所述第一壓力減去第一相關(guān)壓力來確定所述壓力和所述第一相關(guān)壓力之間的壓力差。所述壓力差形成致動(dòng)器負(fù)荷。

在步驟1300，計(jì)算裝置120基于致動(dòng)器負(fù)荷估計(jì)第一力。基于致動(dòng)器負(fù)荷估計(jì)第一力的步驟包括將第一常數(shù)應(yīng)用到致動(dòng)器負(fù)荷。所述第一常數(shù)呈在油缸224中致動(dòng)器負(fù)荷在其上被傳遞的面積的形式。也就是說，在該實(shí)施例中，油缸224的負(fù)荷在其上被傳遞的面積被當(dāng)作致動(dòng)器負(fù)荷(即，壓力)被傳輸以提供對其的致動(dòng)的油缸224中活塞的面積。

在步驟1400，由計(jì)算裝置120記錄挖掘機(jī)臂的一部分中的第一力。

鑒于以上所述，將可以理解，可以重復(fù)步驟1100至1400以便確定與油缸相關(guān)的其他致動(dòng)器負(fù)荷；并且基于所述其他致動(dòng)器負(fù)荷估計(jì)其他力。這些其他力也由計(jì)算裝置120記錄?？紤]到歸因于不同的工作狀態(tài)的油缸224中的負(fù)荷變化，所述第一力和其他力一般具有不同的大小。

為此，當(dāng)所述第一力可以在用于估計(jì)提升構(gòu)件中的疲勞的剩余步驟中使用時(shí)，由于提升構(gòu)件不太可能在一個(gè)疲勞循環(huán)之后出故障，所以一般地，所述第一力連同所述其他力將被用于估計(jì)提升構(gòu)件中的疲勞。因此，下面用于估計(jì)疲勞壽命的剩余步驟基于所述第一力和所述其他力。

在步驟1500，計(jì)算裝置120基于所述第一力和其他力來估計(jì)疲勞壽命的單位。在圖3中進(jìn)一步概述基于所述第一力和其他力來估計(jì)疲勞壽命的單位。

在步驟1510，計(jì)算裝置120將所述第一力和/或所述其他力限定為峰值力和谷值力的序列。如上所述，所述峰值力和谷值力分別表示張力和壓縮力。另外，因?yàn)樗鼈兣c所述第一力和所述其他力相互關(guān)聯(lián)，考慮到歸因于不同工作狀態(tài)的油缸224中的負(fù)荷變化，則它們一般具有不同的大小。

在步驟1520，計(jì)算裝置120隨后計(jì)數(shù)大小基本上相等的峰值力和谷值力的循環(huán)的數(shù)量和/或半循環(huán)的數(shù)量。也就是說，計(jì)算裝置確定相等大小的力已經(jīng)在循環(huán)和/或半循環(huán)中重復(fù)的次數(shù)的量。本領(lǐng)域技術(shù)人員將可以理解，提升構(gòu)件在使用中遭受循環(huán)裝載。

在步驟1530，計(jì)算裝置120將循環(huán)的數(shù)量和/或半循環(huán)的數(shù)量乘以它們的基本上相等的力大小以形成力-循環(huán)值。

在步驟1540，計(jì)算裝置隨后將力-循環(huán)值除以臨界損壞值以形成疲勞壽命的單位。臨界損壞值表示歸因于重復(fù)的相等大小的力，疲勞估計(jì)何時(shí)會發(fā)生。

在步驟1600，計(jì)算裝置120將疲勞壽命的單位求和并且應(yīng)用疲勞壽命調(diào)整值以估計(jì)用于挖掘機(jī)臂(即，提升構(gòu)件)的一部分所消耗的總疲勞壽命的分?jǐn)?shù)。計(jì)算裝置120配置為排除低于持久極限(endurancelimit)的疲勞壽命的單位。低于持久極限的疲勞壽命的單位基本上對總疲勞壽命的分?jǐn)?shù)沒有貢獻(xiàn)，并且因此可以被排除以便提高準(zhǔn)確性。將可以理解，總疲勞壽命是何時(shí)提升構(gòu)件將會因疲勞而出故障的估計(jì)。

所述疲勞壽命調(diào)整值是基于所述第一力將疲勞壽命的單位調(diào)整到在提升構(gòu)件的一部分中估計(jì)的疲勞壽命的單位的估計(jì)值。所述疲勞壽命調(diào)整值因此說明幾何關(guān)系、材料特性、殘留應(yīng)力、裝載方向和/或溫度。就這一點(diǎn)而言，將可以理解，疲勞壽命調(diào)整值調(diào)整用于借助第一力導(dǎo)出疲勞壽命的單位的任何疲勞關(guān)系(例如，miner準(zhǔn)則、帕里斯定律、科芬曼森(coffinmanson)關(guān)系等)，以使得可以估計(jì)提升構(gòu)件的一部分中疲勞壽命的單位。

為此，在其他形式中，本領(lǐng)域技術(shù)人員將可以理解，在計(jì)算疲勞壽命的單位時(shí)，例如可以將疲勞壽命調(diào)整值應(yīng)用到所述第一力和/或其他力。在該其他形式中，疲勞壽命調(diào)整值包括與對應(yīng)的因子的關(guān)系，所述對應(yīng)的因子呈在提升構(gòu)件的一部分中的估計(jì)的應(yīng)力和基于致動(dòng)器負(fù)荷的力的比率的形式。

在步驟1700，響應(yīng)于估計(jì)提升構(gòu)件的一部分所消耗的總疲勞壽命的分?jǐn)?shù)為預(yù)定值或高于預(yù)定值，所述計(jì)算裝置向用戶傳送警報(bào)。該警報(bào)指示提升構(gòu)件被預(yù)期為由于疲勞很快會出故障。

系統(tǒng)100和方法1000在現(xiàn)有技術(shù)之上提供了多種優(yōu)點(diǎn)。與通過粘合方式結(jié)合到挖掘機(jī)臂的應(yīng)變計(jì)相比，壓力傳感器110a、110b到油缸224的連接較不可能出故障。因此，由于壓力傳感器110的連接更適于挖掘機(jī)環(huán)境，所以與應(yīng)變計(jì)相比，系統(tǒng)100和方法1000提供了估計(jì)挖掘機(jī)臂中的負(fù)荷的更可靠的過程。

此外，由于壓力傳感器110容易連接到油缸224或油缸224的流體管線，所以系統(tǒng)100能夠容易改裝到挖掘機(jī)200，并且與應(yīng)變計(jì)不同，其不需要特定定向來準(zhǔn)確地發(fā)揮功能。

系統(tǒng)100和方法1000還允許實(shí)質(zhì)上準(zhǔn)確地估計(jì)包括挖掘機(jī)臂和鏟斗230的提升構(gòu)件的疲勞壽命。系統(tǒng)100和方法1000借助對疲勞壽命調(diào)整值的使用應(yīng)用實(shí)質(zhì)上直接的估計(jì)疲勞壽命的方法，其通過例如避免提升構(gòu)件內(nèi)的應(yīng)力或應(yīng)變的計(jì)算來改進(jìn)處理時(shí)間。

另外，借助從計(jì)算裝置120的通信，在需要預(yù)防性維護(hù)時(shí)可以將警報(bào)傳輸?shù)接脩?。就這一點(diǎn)而言，由于基本上避免了意外的挖掘機(jī)臂故障，所以增加了生產(chǎn)率。

在本說明書中，諸如第一和第二、左和右、頂部和底部等的形容詞可以僅用于將一個(gè)元件或動(dòng)作與另一個(gè)元件或動(dòng)作區(qū)分開而不一定要求或暗示任何實(shí)際上這樣的關(guān)系或順序。在上下文允許的情況下，提及整數(shù)或部件或步驟(等)不應(yīng)當(dāng)被解讀為僅限于所述整體、部件或步驟中的一個(gè)，而是可以是所述整體、部件或步驟等中的一個(gè)或多個(gè)。

提供了本發(fā)明的各種實(shí)施例的以上描述用于對本領(lǐng)域技術(shù)人員進(jìn)行描述的目的。其并非意欲在使本發(fā)明詳盡或?qū)⒈景l(fā)明限制到單個(gè)公開的實(shí)施例。如上所述，本領(lǐng)域技術(shù)人員將明了本發(fā)明上述教導(dǎo)的許多替代方案和變化。因此，盡管已經(jīng)具體地討論了一些替代實(shí)施例，但是其他實(shí)施例將是顯而易見的或者將由本領(lǐng)域技術(shù)人員相對容易地開發(fā)。本發(fā)明打算涵蓋本文已經(jīng)討論的本發(fā)明的所有替代方案、修改和變化，以及落在上述發(fā)明的精神和范圍內(nèi)的其他實(shí)施例。

在本說明書中，術(shù)語“包括”、“包含”、“含有”或類似術(shù)語應(yīng)當(dāng)表示非排除的包含，使得包括一列元素的方法、系統(tǒng)和裝置并不僅僅包括這些元素，也可以包括未列出的其他元素。