[发明专利]一种板簧应力循环监测系统及其方法

说明书

本发明公开了一种板簧应力循环监测系统及其方法，包括进行数据交互的应力循环监测装置和人机交互装置；应力循环监测装置安装在板簧上，包括振动采集部、信息处理部、信息存储部和报警部；振动采集部用于实时采集板簧因受外力作用而产生的振动信号并传送至信息处理部；信号处理部用于对振动信号进行处理获取应力循环累计次数并存储至信息存储部，当应力循环累计次数大于或等于应力循环阈值时，判定板簧已达到疲劳工作状态并向报警部输出报警信号，由报警部提示。该系统可以自动监测并记录板簧应力循环累计次数，为板簧维护给出量化参考，并对使用超限的板簧进行报警，提醒用户及时更换以避免安全事故的发生。

技术领域

本发明属于板簧监测领域，尤其涉及一种板簧应力循环监测系统及其方法。

背景技术

板簧是汽车悬架中应用最广泛的一种弹性元件，它是由若干片等宽但不等长，厚度可以相等，也可以不相等的合金弹簧片组合而成的一根近似等强度的弹性梁。板簧在汽车和工程机械领域均有广泛的应用。作为一种车身承载部件，板簧的健康状态从根本上决定了汽车和工程机械的安全性能。

从板簧的受力特点来说，受力方向垂直于板簧，而在汽车和工程机械运动过程中，板簧承受动态的交变应力。随着交变应力循环累积，板簧最终会出现疲劳破坏，因此板簧是一种寿命有限部件。在实验室环境下，利用疲劳试验装置可以获得板簧的疲劳极限和发生疲劳破坏时所承受循环应力的次数，在此基础上基于数据统计，可以得到某种型号板簧的应力循环阈值。但是在实际使用过程中，汽车和工程机械的工况比较复杂，板簧的寿命与行驶路况、是否超载、作业工况、驾驶员的驾驶习惯等多方面密切相关，复杂的作业环境和工况特点使得板簧的健康状态不能准确掌握。目前对板簧的设备维护多数采取按照服役年限进行更换的方法，然而如果在规定的年限内汽车和工程机械使用较少，势必造成极大的浪费。反之，如果汽车和工程机械被频繁使用，板簧却得不到及时更换，则存在重大安全隐患。

专利“一种汽车板簧的疲劳载荷试验装置”(申请号：201610835736.X)公布了一种实验室环境下的板簧疲劳试验装置，而不是面向板簧健康状态的实时在线监测装置；而专利“带应力分析功能的钢板簧”(申请号：201220345055.2)公布了一种具有应力分析功能的新型钢板簧，提高板簧的应力承受能力，但并不关注板簧的健康状态。因此，迫切需要开发出一种板簧应力循环监测系统，对板簧应力循环次数进行实时在线监测，并与在实验室条件下所测得的应力循环阈值相比较，对当前板簧的状态做出预判，对应力循环到限的板簧进行及时更换，从而避免安全事故的发生。同时，板簧应力循环监测也可以作为汽车和工程机械作业工况历史的一种直观反映。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本发明提供了一种板簧应力循环监测系统，其可以监测当前板簧所承受循环应力的次数，并与板簧所能承受的应力循环阈值相比较，对于使用超限的板簧进行报警，提醒用户对其及时进行更换以避免安全事故的发生。

本发明的一种板簧应力循环监测系统，包括：进行数据交互的应力循环监测装置和人机交互装置；所述应力循环监测装置安装在板簧上，包括振动采集部、信息处理部、信息存储部和报警部；所述振动采集部用于实时采集板簧因受外力作用而产生的振动信号并传送至信息处理部；所述信号处理部用于对振动信号进行处理获取应力循环累计次数并存储至信息存储部，当所述应力循环累计次数大于或等于应力循环阈值时，判定板簧已达到疲劳工作状态并向报警部输出报警信号，由报警部进行报警提示。

其中，应力循环阈值是在实验条件下，通过对一定数量的同型号板簧进行疲劳实验获取的板簧发生疲劳破坏时应力循环次数的90％。

进一步的，所述信号处理部包括滤波模块和应力循环累计次数获取模块，所述滤波模块用于对接收到的振动信号经低通滤波去除其中的高频信号，所述应力循环累计次数获取模块，用于基于过零检测算法对滤波后的振动信号获取应力循环累计次数。