用于检测油液中磨屑的检测装置和工程机械的制作方法

1.本发明涉及工程机械技术领域，具体地，涉及一种用于检测油液中磨屑的检测装置和工程机械。


背景技术：

2.臂架旋转机构为液压直驱机构，通过液压驱动将机构内活塞的平动转换为臂架的轴向旋转。臂架旋转机构由于长期在大负载等复杂工况下运行，齿轮间不断发生啮合导致表面磨损，尤其是在旋转机构反复启停中产生冲击振动，加剧齿轮间的磨损。长期的磨损将使机构中齿轮配合间隙变大，使其不能平稳运动，最终造成结构的报废。如何检测旋转机构使用中轮齿的磨损情况，尤其是振动过程中的磨损情况，是确保机构安全运行的关键。现有技术中公开了两种检测磨损情况的技术。其中，一种是润滑油铁屑检测装置，如图1所示，当润滑油从该装置壳体3
‑
5中通过时，铁屑将被检测头吸附并将磁钢3
‑
1与铁磁性金属片3
‑
2导通，被导通的电路中将有电流流过，电流测量模块实时对流过各金属片的总电流进行测量，所以根据电流测量模块测得总电流大小即可计算出铁磁性金属片组中被导通金属片的数量，进而测量出润滑油中铁屑含量的多少。另一种是发动机金属磨屑清理装置，该装置电控主体4
‑
4中设有电源，电磁体在探针4
‑
7末端并与电源相连，可对磨屑进行吸附；该装置还能通过检测端4
‑
8对金属磨屑进行检测。虽然现有润滑油磨屑监测装置，可实现润滑油中磨屑的监测或清理，但并不具备对机械设备健康情况进行判定的功能。通过磨屑连通电路的检测方式也会因磨屑尺寸较小无法连通电路，或因吸附过程中铁屑落点不在磁钢和金属片之间，导致电路无法连通，进而出现漏检的情况。


技术实现要素：

3.本发明的目的是提供一种用于检测油液中磨屑的检测装置和工程机械，其可解决或至少部分解决上述问题。
4.为了实现上述目的，本发明的一个方面提供一种用于检测油液中磨屑的装置，该检测装置包括：第一磁场产生模块，用于在第二磁场的作用下产生第一磁场并对流经所述第一磁场的所述油液中的所述磨屑进行吸附；感应电动势产生模块，所述感应电动势产生模块的全部或部分处于所述第一磁场中，用于产生感应电动势；以及感应电动势监测模块，与所述感应电动势产生模块连接，用于监测所述感应电动势产生模块中是否产生所述感应电动势以检测所述油液中是否存在磨屑，所述感应电动势基于所述第一磁场产生模块通过所述第一磁场对流经所述第一磁场的所述油液中存在的所述磨屑进行吸附而产生。
5.可选地，该检测装置还包括：第二磁场产生模块，用于产生所述第二磁场。
6.可选地，所述第二磁场产生模块是在交流电的作用下产生所述第二磁场，该检测装置还包括：第一电阻，连接在所述第二磁场产生模块与为所述第二磁场产生模块提供所述交流电的交流电供电模块形成的闭合回路中。
7.可选地，该检测装置还包括：交流电供电模块，与所述第二磁场产生模块和所述第
一电阻形成闭合回路，用于为所述第二磁场产生模块提供交流电。
8.可选地，该检测装置还包括：连接头，包括：感应电动势产生模块导线插口，所述感应电动势产生模块通过所述感应电动势产生模块导线插口与所述感应电动势监测模块连接；和/或第二磁场产生模块导线插口，在所述第二磁场产生模块是在交流电的作用下产生所述第二磁场的情况下，所述第二磁场产生模块通过所述第二磁场产生模块导线插口与所述交流电供电模块连接。
9.可选地，该检测装置还包括：绝缘壳体，与所述油液处于的腔的外壁和/或所述第一磁场产生模块连接，以下中至少一者处于所述绝缘壳体中：所述第一磁场产生模块、所述感应电动势产生模块和所述第二磁场产生模块。
10.可选地，所述绝缘壳体包括：感应电动势产生模块插头，所述感应电动势产生模块通过所述感应电动势产生模块插头与所述感应电动势监测模块连接；和/或第二磁场产生模块插头，在所述第二磁场产生模块是在交流电的作用下产生所述第二磁场的情况下，所述第二磁场产生模块通过所述第二磁场产生模块插头与所述交流电供电模块连接。
11.可选地，感应电动势监测模块还用于：在所述感应电动势产生模块中产生所述感应电动势的情况下，统计所述感应电动势产生模块中产生所述感应电动势的次数。
12.此外，本发明的另一方面提供一种工程机械，该工程机械包括上述的检测装置。
13.通过上述技术方案，利用是否产生感应电动势来检测油液中是否存在磨屑，第一磁场产生模块通过其产生的第一磁场对流经第一磁场的油液中存在的磨屑进行吸附，在吸附磨屑以后第一磁场产生模块产生的第一磁场发生变化进而引起感应电动势产生模块中的磁通量发生变化从而导致感应电动势产生模块中产生感应电动势；如此，通过对油液中的磨屑进行吸附来检测油液中是否存在磨屑，无需连通电路，只要油液中存在磨屑就可进行吸附，可以避免因磨屑尺寸较小或者磨屑落点不在电路连接点之间而无法连通电路的情况，降低出现漏检的概率，提高可靠性。
14.本发明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
15.附图是用来提供对本发明的进一步理解，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发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
16.图1是润滑油铁屑检测装置的示意图；
17.图2是发动机金属磨屑清理装置的示意图；
18.图3是本发明一实施例提供的用于检测油液中磨屑的检测装置的结构框图；
19.图4是本发明另一实施例提供的用于检测油液中磨屑的检测装置的部分结构示意图；
20.图5是本发明另一实施例提供的用于检测油液中磨屑的检测装置的电路连接简图；
21.图6是本发明另一实施例提供的检测装置在臂架旋转机构上的安装示意图；以及
22.图7是本发明另一实施例提供的检测装置在臂架旋转机构上的安装示意图。
23.附图标记说明
[0024]1ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
臂架旋转机构
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ2ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
检测装置
[0025]2‑1ꢀꢀꢀꢀꢀ
连接头
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ2‑2ꢀꢀꢀꢀ
绝缘壳体
[0026]2‑3ꢀꢀꢀꢀꢀ
铁芯
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ2‑1‑1ꢀꢀ
电磁激励线圈导线插口
[0027]2‑1‑2ꢀꢀꢀ
电磁感应线圈导线插口
[0028]2‑2‑1ꢀꢀꢀ
电磁激励线圈插头
[0029]2‑2‑2ꢀꢀꢀ
电磁感应圈插头
[0030]2‑2‑3ꢀꢀꢀ
电磁激励线圈
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ2‑2‑4ꢀꢀ
电磁感应线圈
[0031]2‑4ꢀꢀꢀꢀꢀ
电阻r1
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ2‑5ꢀꢀꢀꢀ
信号处理装置
[0032]2‑6ꢀꢀꢀꢀꢀ
电源u1
[0033]3ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
第一磁场产生模块
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ4ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
感应电动势产生模块
[0034]5ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
感应电动势监测模块
[0035]3‑1ꢀꢀꢀꢀꢀ
磁钢
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ3‑2ꢀꢀꢀꢀ
铁磁性金属片组
[0036]3‑3ꢀꢀꢀꢀꢀ
绝缘层
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ3‑4ꢀꢀꢀꢀ
绝缘套
[0037]3‑5ꢀꢀꢀꢀꢀ
壳体
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ4‑1ꢀꢀꢀꢀ
手柄
[0038]4‑2ꢀꢀꢀꢀꢀ
开关
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ4‑3ꢀꢀꢀꢀ
电流调节装置
[0039]4‑4ꢀꢀꢀꢀꢀ
电控主体
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ4‑5ꢀꢀꢀꢀ
电流表
[0040]4‑6ꢀꢀꢀꢀꢀ
套管2
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ4‑7ꢀꢀꢀꢀ
探针
[0041]4‑8ꢀꢀꢀꢀꢀ
检测端
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ4‑9ꢀꢀꢀꢀ
检测器电流表
具体实施方式
[0042]
以下结合附图对本发明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发明，并不用于限制本发明。
[0043]
本发明实施例的一个方面提供一种用于检测油液中磨屑的检测装置。
[0044]
图3是本发明一实施例提供的用于检测油液中磨屑的检测装置的结构框图。如图3所示，该检测装置包括第一磁场产生模块3、感应电动势产生模块4和感应电动势监测模块5。其中，第一磁场产生模块3用于在第二磁场的作用下产生第一磁场并对流经第一磁场的油液中的磨屑进行吸附。可选地，第一磁场产生模块3可以是铁芯。感应电动势产生模块4的全部或部分处于第一磁场中，用于产生感应电动势。可选地，感应电动势产生模块4可以是电磁感应线圈。感应电动势监测模块5与感应电动势产生模块4连接，用于监测感应电动势产生模块4中是否产生感应电动势以检测油液中是否存在磨屑，感应电动势基于第一磁场产生模块3通过第一磁场对流经第一磁场的油液中存在的磨屑进行吸附而产生。当感应电动势监测模块5监测到感应电动势产生模块4中产生感应电动势时，说明有磨屑被吸附，则油液中存在磨屑；当感应电动势监测模块5未监测到感应电动势产生模块4中产生感应电动势时，说明没有磨屑被吸附，则油液中不存在磨屑。
[0045]
通过上述技术方案，利用是否产生感应电动势来检测油液中是否存在磨屑，第一磁场产生模块通过其产生的第一磁场对流经第一磁场的油液中存在的磨屑进行吸附，在吸附磨屑以后第一磁场产生模块产生的第一磁场发生变化进而引起感应电动势产生模块中的磁通量发生变化从而导致感应电动势产生模块中产生感应电动势；如此，通过对油液中的磨屑进行吸附来检测油液中是否存在磨屑，无需连通电路，只要油液中存在磨屑就可进行吸附，可以避免因磨屑尺寸较小或者磨屑落点不在电路连接点之间而无法连通电路的情
况，降低出现漏检的概率，提高可靠性。
[0046]
可选地，在本发明实施例中，检测装置还可以包括第二磁场产生模块。第二磁场产生模块用于产生第二磁场。例如，第二磁场产生模块可以是在通电的作用下产生第二磁场。第二磁场产生模块可以在交流电或者直流电的作用下产生第二磁场。优选地，第二磁场产生模块可以是电磁激励线圈。
[0047]
可选地，在本发明实施例中，在第二磁场产生模块是在交流电的作用下产生第二磁场的情况下，检测装置还可以包括第一电阻。第一电阻连接在第二磁场产生模块与为第二磁场产生模块提供交流电的交流电供电模块形成的闭合回路中。第一电阻可以用来控制第二磁场产生的磁场的强弱，从而调节第一磁场产生模块产生的磁场的强弱，从而调节第一磁场产生模块对磨屑的吸附能力强弱。
[0048]
可选地，在本发明实施例中，检测装置还可以包括交流电供电模块。交流电供电模块与第二磁场产生模块和第一电阻形成闭合回路，用于为第二磁场产生模块提供交流电。
[0049]
可选地，在本发明实施例中，检测装置还可以包括连接头。其中，连接头可以包括：感应电动势产生模块导线插口和/或第二磁场产生模块导线插口。感应电动势产生模块通过感应电动势产生模块导线插口与感应电动势监测模块连接。在第二磁场产生模块是在交流电的作用下产生第二磁场的情况下，第二磁场产生模块通过第二磁场产生模块导线插口与交流电供电模块连接。使用连接头以方便线路连接和拆卸。
[0050]
可选地，在本发明实施例中，检测装置还可以包括：绝缘壳体。绝缘壳体与油液处于的腔的外壁和/或第一磁场产生模块连接。以下中至少一者处于绝缘壳体中：第一磁场产生模块、感应电动势产生模块和第二磁场产生模块。使用绝缘壳体以增加安全性。
[0051]
可选地，在本发明实施例中，绝缘壳体可以包括：感应电动势产生模块插头和/或第二磁场产生模块插头。感应电动势产生模块通过感应电动势产生模块插头与感应电动势监测模块连接。在第二磁场产生模块是在交流电的作用下产生第二磁场的情况下，第二磁场产生模块通过第二磁场产生模块插头与交流电供电模块连接。
[0052]
可选地，在本发明实施例中，感应电动势监测模块还用于在感应电动势产生模块中产生感应电动势的情况下，统计感应电动势产生模块中产生感应电动势的次数。
[0053]
图4是本发明另一实施例提供的检测油液中磨屑的检测装置的部分结构示意图，图5是本发明另一实施例提供的检测油液中磨屑的检测装置的电路连接简图。其中，在图5中为三个检测装置并联。下面结合图4和图5对本发明实施例提供的用于检测油液中磨屑的检测装置进行示例性说明。其中，在该实施例中，感应电动势产生模块是电磁感应线圈，第一磁场产生模块是铁芯，第二磁场产生模块是电磁激励线圈。使得铁芯产生磁场是给电磁激励线圈通交流电后电磁激励线圈产生磁场且铁芯受电磁激励线圈产生的磁场的作用。另外，在该实施例中，在电磁激励线圈和交流电的连接之间以及电磁感应线圈和感应电动势监测模块之间连接了连接头以方便线路连接和拆卸。此外，在该实施例中，还使用了绝缘壳体，将电磁感应线圈、铁芯和电磁激励线圈放置在绝缘壳体中，以增加安全性。另外，在本发明实施例中，检测磨屑的原理如下：首先对电磁激励线圈通以交变电压，电磁激励线圈产生磁场，电磁激励线圈产生的磁场对于处于其中的铁芯进行磁化，铁芯产生磁场，电磁感应线圈处于铁芯产生的磁场中；当铁芯产生的磁场发生变化时，电磁感应线圈会产生感应电压；当机械设备的部件发生正常/异常磨损时，油液中会有大量/大颗粒的磨屑产生；当磨屑流
经铁芯产生的磁场时，铁芯对磨屑进行吸附使得铁芯产生的磁场发生改变，进而使得电磁感应线圈中的磁通量发生变化，进而在电磁感应线圈中产生感应电压，即在电磁感应线圈中产生感应电动势。
[0054]
如图4所示，检测装置主要包括连接头2
‑
1、绝缘壳体2
‑
2、铁芯2
‑
3、电磁激励线圈2
‑2‑
3、电磁感应线圈2
‑2‑
4、信号处理装置2
‑
5、电源u1 2
‑
6和电阻r1 2
‑
4。其中，电源u1 2
‑
6为交流电源。此外，在连接头2
‑
1上具有两个电磁激励线圈导线插口2
‑1‑
1和两个电磁感应线圈导线插口2
‑1‑
2；绝缘壳体2
‑
2上具有两个电磁激励线圈插头2
‑2‑
1和两个电磁感应线圈插头2
‑2‑
2。绝缘壳体2
‑
2通过螺纹连接旋入机械设备的润滑油腔外壁中。电磁激励线圈2
‑2‑
3内置于绝缘壳体2
‑
2之中，通过电磁激励线圈插头2
‑2‑
1与连接头2
‑
1上的电磁激励线圈导线插口2
‑1‑
1相连，通过电磁激励线圈导线插口2
‑1‑
1与电阻r1 2
‑
4和电源u1 2
‑
6形成闭合回路。铁芯2
‑
3(例如，梯形铁芯)为中空管道结构，上部为外螺纹结构，与绝缘壳体2
‑
2采用螺纹连接固定，连接头2
‑
1上设有的两个电磁感应线圈导线插口2
‑1‑
2与两个电磁感应线圈插头2
‑2‑
2和信号处理装置2
‑
5形成闭合回路。另外，电磁激励线圈2
‑2‑
3和电磁感应线圈2
‑2‑
4可以缠绕在铁芯2
‑
3上。如图5所示，当检测装置工作时，通过电源u1 2
‑
6供电，电流通过电磁激励线圈所在电路的电阻r1 2
‑
4及电磁激励线圈2
‑2‑
3形成闭合回路。电磁激励线圈2
‑2‑
3产生磁场，电磁激励线圈2
‑2‑
3产生的磁场对铁芯2
‑
3进行磁化使得铁芯2
‑
3产生磁场。铁芯2
‑
3产生的磁场对流经其的油液中存在的磨屑进行吸附，其中，铁芯2
‑
3吸附磨屑的能力强弱可控制电阻r1 2
‑
4的大小来实现。如图4所示，电磁感应线圈2
‑2‑
4内置于绝缘壳体2
‑
2中，通过电磁感应线圈插头2
‑2‑
2与连接头2
‑
1上的电磁感应线圈导线插口2
‑1‑
2连接，通过电磁感应线圈导线插口2
‑1‑
2与信号处理装置2
‑
5连接，形成闭合回路，其中，信号处理装置2
‑
5即为本发明实施例中所述的感应电动势监测模块。当油液中有磨屑通过时，电磁感应线圈中会产生感应电动势，信号处理装置2
‑
5检测到感应电动势后显示为u2，u2的大小可间接反映磨屑的大小。例如，可以基于表1来根据u2确定出磨屑的尺寸。其中，在表1所示的关系中，认为检测装置能检测到的磨屑的最小尺寸为45um，低于该尺寸的磨屑将不会产生感应电动势。需要说明的是，在本发明实施例中并不对可以检测到的磨屑的尺寸进行限制，表1仅为示例性的关系。
[0055]
表1磨屑尺寸与u2之间的关系
[0056]
u2(mv)01
‑
33
‑
44
‑
8＞8金属磨屑尺寸(um)0
‑
4545
‑
100100
‑
200200
‑
400＞400
[0057]
此外，信号处理装置2
‑
5还可以具备计数功能，可统计电磁感应线圈中产生感应电动势的次数，以反映油液中产生磨屑的数量，统计的产生感应电动势的次数即为磨屑的数量。另外，如图5所示，采用了三个检测装置检测磨屑，三个检测装置并联在同一电源u1 2
‑
6两端。其中，检测装置的数量可以根据油液横截面的宽度进行设置，以保证能检测到所有油液。如图6所示，臂架旋转机构1上安装有三个检测装置2，其中，在图6中，产生磨屑的机械设备是臂架旋转机构。此外，检测油液中的磨屑的检测装置安装在油腔外壁上，如图7所示。其中，在图7中，产生磨屑的机械设备是臂架旋转机构，检测装置2安装在臂架旋转机构1的油腔外壁上，例如，采用螺纹连接。在臂架旋转机构正常运行过程中，其运行过程相对平稳，金属磨屑的颗粒通常小于100um，随油液环流流经检测装置2时被吸附并被检测装置识别，如图7所示，进而对臂架旋转机构轮齿磨损状态进行判定。当臂架旋转机构在长期进行启停或
遭遇恶劣工况产生大的冲击振动时，油液中会出现超过100um的较大磨屑颗粒，随油液环流流经检测装置2时被吸附，并发生预警。
[0058]
此外，检测装置内留有凹槽，该凹槽用于存储磨屑，例如，在绝缘壳体内，可防止因油液环流冲击将已吸附的磨屑再次带入机械设备中的产生磨屑的部件内，进而加剧部件的磨损。其中，该凹槽为铁芯2
‑
3的中空管道。检测装置采用螺纹与机械设备本体(即油腔)相连，可轻易拆装，将磨屑从油腔体中取出进行晶像检查，进一步确定部件的磨损类型。
[0059]
综上所述，在本发明实施例中，通过吸附磨屑导致产生的感应电动势对磨屑进行识别，相比于有条件的闭合电路更加稳定。此外，在本发明实施例中，在检测磨屑的装置中都留有磨屑存储凹槽，可防止因油液环流冲击将已吸附的磨屑再次带入部件之间，进而加剧部件的磨损。另外，在本发明实施例中，检测磨屑的装置可以采用螺纹与机械设备本体的油腔相连，可轻易拆装，将磨屑从腔体中取出进行晶像检查，进一步确定轮齿磨损类型。
[0060]
此外，本发明实施例的另一方面还提供一种工程机械，该工程机械包括上述实施例中所述的检测装置。
[0061]
以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
[0062]
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
[0063]
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。