本發(fā)明涉及起重機(jī)鋼絲繩載荷在線監(jiān)測，尤其涉及一種起重鋼絲繩載荷在線監(jiān)測裝置及其應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、鋼絲繩被廣泛應(yīng)用于吊裝、運(yùn)輸、建筑等領(lǐng)域。由于鋼絲繩在使用過程中承受著負(fù)載和壓力，且往往使用環(huán)境惡劣，容易出現(xiàn)斷裂、腐蝕等情況，可能導(dǎo)致安全事故。因此，對于鋼絲繩檢測對于保證起重安全顯得非常重要，而傳統(tǒng)的人工肉眼觀察巡檢方式成本較高且誤檢率高。近些年發(fā)展應(yīng)用的鋼絲繩無損檢測技術(shù)得到廣泛應(yīng)用，其涉及到電磁場、信號(hào)處理與分析和模式識(shí)別等領(lǐng)域，但仍存在設(shè)備復(fù)雜度高、檢測繁瑣、易受環(huán)境干擾產(chǎn)生噪聲、在線監(jiān)測困難等現(xiàn)實(shí)問題。為此，設(shè)計(jì)了一種新的起重鋼絲繩智能在線監(jiān)測裝置，將鋼絲繩拉力實(shí)時(shí)監(jiān)測與壽命預(yù)測結(jié)合，監(jiān)測系統(tǒng)簡單、可靠性高，實(shí)現(xiàn)了鋼絲繩在線監(jiān)測使用狀況及對其剩余壽命進(jìn)行評(píng)估。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了能夠在線獲取鋼絲繩工作過程中的載荷情況，進(jìn)而對這些載荷數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，實(shí)現(xiàn)鋼絲繩壽命的在線預(yù)測，利用單片機(jī)設(shè)計(jì)了起重量監(jiān)測儀，并以xjz-1型起重量傳感器的實(shí)時(shí)測量數(shù)據(jù)為依據(jù)，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測并存儲(chǔ)起重機(jī)鋼絲繩的起重量。通過對載荷數(shù)據(jù)進(jìn)行雨流處理，可以按照鋼絲繩的載荷壽命曲線對其使用狀況及剩余壽命進(jìn)行評(píng)估。

2、基于上述技術(shù)思路，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

3、本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種起重鋼絲繩載荷在線監(jiān)測裝置，該裝置包括：

4、起重量傳感器，安裝在鋼絲繩上用于獲取鋼絲繩拉伸載荷；

5、信號(hào)調(diào)理模塊，用于對起重量傳感器輸入的載荷數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理后送入單片機(jī)；

6、單片機(jī)，用于對信號(hào)調(diào)理模塊發(fā)送的預(yù)處理后的載荷數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算處理，并將計(jì)算結(jié)果發(fā)送給液晶顯示模塊；

7、液晶顯示模塊，用于對計(jì)算結(jié)果進(jìn)行顯示。

8、在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，單片機(jī)內(nèi)部署有剩余壽命預(yù)測模型，預(yù)處理后的載荷數(shù)據(jù)輸入至剩余壽命預(yù)測模型中，得到鋼絲繩剩余壽命百分比并發(fā)送至液晶顯示模塊顯示。

9、在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步地，剩余壽命預(yù)測模型的表達(dá)式如下：

10、

11、式中，s為累積載荷，ni是在整個(gè)設(shè)計(jì)壽命期間內(nèi)結(jié)構(gòu)件載荷的實(shí)際循環(huán)次數(shù)，m為s-n在雙對數(shù)坐標(biāo)系中的近似斜線段斜率k的負(fù)倒數(shù)，sd為疲勞極限，nd為循環(huán)次數(shù)，si為結(jié)構(gòu)件載荷。

12、在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，更進(jìn)一步地，該裝置還包括u盤管理模塊，u盤管理模塊與單片機(jī)相連，用于對u盤文件進(jìn)行管理。

13、在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，更進(jìn)一步地，該裝置還包括電源模塊，電源模塊包括12v轉(zhuǎn)24v模塊、12v轉(zhuǎn)5v模塊和5v轉(zhuǎn)3.3v模塊，12v轉(zhuǎn)24v模塊為起重量傳感器提供電源，12v轉(zhuǎn)5v模塊為液晶模塊和u盤管理模塊提供電源，5v轉(zhuǎn)3.3v模塊為單片機(jī)提供電源。

14、在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，電源模塊還包括ac/dc適配器和/或鋰電池，ac/dc適配器與接電接口相連，且ac/dc適配器和/或鋰電池為2v轉(zhuǎn)24v模塊、12v轉(zhuǎn)5v模塊和5v轉(zhuǎn)3.3v模塊提供12v直流電。

15、在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，更進(jìn)一步地，該裝置還包括按鍵輸入模塊，按鍵輸入模塊與單片機(jī)相連。

16、本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種起重鋼絲繩載荷在線監(jiān)測裝置對鋼絲繩剩余壽命進(jìn)行預(yù)測的方法，該預(yù)測方法包括以下步驟：

17、步驟1：在每一次起吊作業(yè)過程中利用起重量傳感器對鋼絲繩載荷進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，并將監(jiān)測的載荷數(shù)據(jù)輸入到單片機(jī)中；

18、步驟2：輸入至單片機(jī)內(nèi)的載荷數(shù)據(jù)經(jīng)過雨流計(jì)數(shù)程序循環(huán)計(jì)數(shù)后，并將載荷幅值和對應(yīng)的循環(huán)計(jì)數(shù)結(jié)果輸入到剩余壽命預(yù)測模型，計(jì)算得到鋼絲繩剩余壽命百分比；

19、步驟3：將鋼絲繩剩余壽命百分比通過液晶顯示模塊顯示。

20、在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，剩余壽命預(yù)測模型的表達(dá)式如下：

21、

22、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)：

23、1、本發(fā)明利用xjz-1型起重量傳感器的實(shí)時(shí)測量數(shù)據(jù)為依據(jù)，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測并存儲(chǔ)起重機(jī)鋼絲繩的起重量，并通過雨流計(jì)數(shù)法對載荷循環(huán)計(jì)數(shù)，并將計(jì)數(shù)結(jié)果與載荷幅值輸入到單片機(jī)內(nèi)部署的剩余壽命預(yù)測模型中計(jì)算起重鋼絲繩的剩余壽命百分比，并顯示于液晶顯示模塊上，達(dá)到鋼絲繩疲勞預(yù)報(bào)的目的。

24、2、本發(fā)明利用設(shè)計(jì)的起重鋼絲繩載荷在線監(jiān)測裝置，實(shí)時(shí)測量和連續(xù)記錄起重機(jī)載荷數(shù)據(jù)，易于分析起重機(jī)鋼絲繩運(yùn)行特性。

技術(shù)特征：

1.一種起重鋼絲繩載荷在線監(jiān)測裝置，其特征在于，該裝置包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種起重鋼絲繩載荷在線監(jiān)測裝置，其特征在于，單片機(jī)內(nèi)部署有剩余壽命預(yù)測模型，預(yù)處理后的載荷數(shù)據(jù)輸入至剩余壽命預(yù)測模型中，得到鋼絲繩剩余壽命百分比并發(fā)送至液晶顯示模塊顯示。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種起重鋼絲繩載荷在線監(jiān)測裝置，其特征在于，剩余壽命預(yù)測模型的表達(dá)式如下：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種起重鋼絲繩載荷在線監(jiān)測裝置，其特征在于，單片機(jī)內(nèi)還部署有雨流計(jì)數(shù)程序，單片機(jī)輸入的預(yù)處理后的載荷數(shù)據(jù)通過雨流計(jì)數(shù)程序?qū)d荷循環(huán)計(jì)數(shù)后輸入到剩余壽命預(yù)測模型中。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種起重鋼絲繩載荷在線監(jiān)測裝置，其特征在于，該裝置還包括u盤管理模塊，u盤管理模塊與單片機(jī)相連，用于對u盤文件進(jìn)行管理。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種起重鋼絲繩載荷在線監(jiān)測裝置，其特征在于，該裝置還包括電源模塊，電源模塊包括12v轉(zhuǎn)24v模塊、12v轉(zhuǎn)5v模塊和5v轉(zhuǎn)3.3v模塊，12v轉(zhuǎn)24v模塊為起重量傳感器提供電源，12v轉(zhuǎn)5v模塊為液晶模塊和u盤管理模塊提供電源，5v轉(zhuǎn)3.3v模塊為單片機(jī)提供電源。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種起重鋼絲繩載荷在線監(jiān)測裝置，其特征在于，電源模塊還包括ac/dc適配器和/或鋰電池，ac/dc適配器與接電接口相連，且ac/dc適配器和/或鋰電池為2v轉(zhuǎn)24v模塊、12v轉(zhuǎn)5v模塊和5v轉(zhuǎn)3.3v模塊提供12v直流電。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種起重鋼絲繩載荷在線監(jiān)測裝置，其特征在于，該裝置還包括按鍵輸入模塊，按鍵輸入模塊與單片機(jī)相連。

9.利用權(quán)利要求8所述的一種起重鋼絲繩載荷在線監(jiān)測裝置對鋼絲繩剩余壽命進(jìn)行預(yù)測的方法，其特征在于，該預(yù)測方法包括以下步驟：

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的鋼絲繩剩余壽命預(yù)測方法，其特征在于，剩余壽命預(yù)測模型的表達(dá)式如下：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供了一種起重鋼絲繩載荷在線監(jiān)測裝置及其應(yīng)用，屬于起重機(jī)鋼絲繩載荷在線監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域，本發(fā)明為了能夠在線獲取鋼絲繩工作過程中的載荷情況，進(jìn)而對這些載荷數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，實(shí)現(xiàn)鋼絲繩壽命的在線預(yù)測，利用單片機(jī)設(shè)計(jì)了起重量監(jiān)測儀，并以XJZ?1型起重量傳感器的實(shí)時(shí)測量數(shù)據(jù)為依據(jù)，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測并存儲(chǔ)起重機(jī)鋼絲繩的起重量。通過對載荷數(shù)據(jù)進(jìn)行雨流處理，可以按照鋼絲繩的載荷壽命曲線對其使用狀況及剩余壽命進(jìn)行評(píng)估。

技術(shù)研發(fā)人員：何禎鑫,杜文正,王俊提,曹大志,馬保珠,王欣,甘源瀅
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國人民解放軍火箭軍工程大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/10