履带跑偏监测方法、装置以及摩擦式履带工程机械

技术领域

本发明涉及工程机械领域，具体涉及一种履带跑偏监测方法、装置以及摩擦式履带工程机械。

背景技术

履带工程机械包括多组液压油缸以及行走机构。多组液压油缸共同支撑整机重量。行走机构包括用于行走的履带、用于驱动履带转动的驱动轮、与驱动轮配合以涨紧履带的导向轮。在驱动轮的牵引和引导轮的导向下，履带实现前进与后退。

目前的研究认为由于制造、装配误差，履带往往存在偏斜，导致整机左跑偏或者右跑偏。为了防止履带出现偏斜现象，现有技术中会在履带的旁边设置阻挡部件，在履带出现偏斜时，通过接触、抵顶等方式对履带限位。

发明内容

本发明提出一种履带跑偏监测方法、装置以及摩擦式履带工程机械，用以判断履带是否出现跑偏现象。

本发明实施例提供了一种履带跑偏监测方法，包括以下步骤：

检测履带的导向齿的两个侧面各自的参数；所述参数包括温度；

根据所述履带的导向齿的两个侧面各自的参数，判断所述履带是否出现偏斜。

在一些实施例中，所述根据所述履带的导向齿的两个侧面各自的参数，判断所述履带是否出现偏斜具体包括以下步骤：

比较所述履带的导向齿的两个侧面各自的温度的差值；

根据所述差值判断所述履带是否出现偏斜。

在一些实施例中，所述根据所述差值判断所述履带是否出现偏斜包括：

如果所述差值大于预设值，则所述履带出现偏斜；如果所述差值小于或者等于预设值，则所述履带未出现偏斜。

在一些实施例中，履带跑偏监测方法还包括以下步骤：

在所述履带出现偏斜的情况下，发出报警信号。

在一些实施例中，采用温度检测元件检测所述履带的导向齿的两个侧面各自的温度。

在一些实施例中，在所述检测履带的导向齿的两个侧面各自的温度的步骤之前，还包括以下步骤：

检测所述导向齿是否到达所述温度检测元件对应的检测位置；

如果所述导向齿到达了所述温度检测元件对应的检测位置，则启动所述温度检测元件，以检测履带的导向齿的两个侧面各自的温度。

在一些实施例中，在所述检测履带的导向齿的两个侧面各自的温度的步骤之前还包括：

检测所述履带所属的摩擦式履带工程机械的行驶参数；

判断所述行驶参数是否达到启动值；在所述行驶参数满足启动值的情况下，检测履带的导向齿的两个侧面各自的温度。

在一些实施例中，所述检测履带的导向齿的两个侧面各自的参数包括以下步骤：

在设定时间内，检测所述导向齿的两个侧面各自的温度集，各个所述温度集包括连续检测的至少两个温度值；

对各个所述温度集的数量进行处理，以作为所述导向齿的两个侧面各自的温度。

在一些实施例中，所述根据所述履带的导向齿的两个侧面各自的温度，判断所述履带是否出现偏斜具体包括以下步骤：

在各个所述履带的导向齿的两个侧面均镶嵌温变材料组件；

获取所述履带的导向齿的两个侧面各自温变材料组件所对应的颜色；

根据各个所述导向齿的侧面的温变材料组件的颜色判断所述履带是否偏斜。

在一些实施例中，履带跑偏监测方法还包括以下步骤：

连续检测所述履带的各个导向齿的两个侧面各自的温度；

根据检测得到的各个所述导向齿的各自的两个侧面的温度差值，判断所述履带是否出现偏斜。

本发明实施例还提供一种履带跑偏监测系统，包括：

拖链板，成对布置；且两个所述拖链板之间具有间隙；

履带，缠绕于所述拖链板；所述履带包括履带本体以及位于所述履带本体内表面的一圈导向齿；所述导向齿被构造为穿过所述间隙；以及

至少一对偏斜检测元件，安装于所述拖链板且位于所述间隙中，所述偏斜检测元件与所述拖链板一一对应地布置。

在一些实施例中，所述偏斜检测元件包括以下其中之一：温度检测元件、颜色检测元件。

在一些实施例中，履带跑偏监测系统还包括：

第一控制器，与所述温度检测元件电连接；每对所述温度检测元件包括两个所述温度检测元件，每个所述温度检测元件被构造为检测所述导向齿的其中一个侧面的温度；所述第一控制器被构造为计算两个所述温度检测元件检测到的温度差值判断所述履带是否出现偏斜。

在一些实施例中，履带跑偏监测系统还包括：

第二控制器，与所述偏斜检测元件电连接；以及

至少一对接近开关，与所述第二控制器电连接；所述接近开关安装于所述拖链板，且邻近所述偏斜检测元件；所述接近开关被构造为在所述间隙上游检测到所述导向齿时，启动所述偏斜检测元件。

本发明实施例还提供一种摩擦式履带工程机械，包括驱动机构以及本发明任一技术方案所提供的履带跑偏监测系统；所述驱动机构与所述履带跑偏监测系统的履带驱动连接。

上述技术方案提供的履带跑偏监测方法，根据履带的导向齿的温度、颜色等参数判断履带是否跑偏。根据监测方法得到的结论，结合履带所在的摩擦式履带工程机械的运行状态，从而可以判断履带是出现了跑偏还是转弯过程中的正常现象，为后续对履带进行纠偏提供了先行判断标准，有利于对履带进行针对性的纠偏，从而降低履带底盘的行驶滚动阻力，提升整机机动性能，更好地提升履带底盘直线行驶能力。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例提供的摩擦式履带工程机械的局部结构示意图。

图2为本发明实施例提供的摩擦式履带工程机械的履带结构示意图。

图3为本发明实施例提供的摩擦式履带工程机械的拖链板、温度检测元件、接近开关的位置关系示意图。

图4为本发明实施例提供的摩擦式履带工程机械的偏斜检测元件处的局部示意图。

图5为本发明实施例提供的履带跑偏监测方法流程示意图。

图6为本发明实施例提供的履带跑偏监测方法控制逻辑图。

附图标记：

1、拖链板；2、履带；3、偏斜检测元件；4、接近开关；5、驱动机构；6、车架；

11、间隙；

21、履带本体；22、导向齿；

51、驱动轮；52、第一导向轮总成；53、第二导向轮总成；54、第三导向轮总成。

具体实施方式

下面结合图1～图6对本发明提供的技术方案进行更为详细的阐述。

履带工程机械在行走过程中，履带2可能会出现偏斜现象。为了防止履带2出现偏斜现象，相关技术在车架对应履带2的位置设置有限位部件，只要履带2出现偏斜现象，履带2就会抵顶限位部件。通过限位部件的物理阻挡，履带2无法继续偏斜。在高速行驶下，履带2的偏斜会增加驾驶难度，履带2偏磨往往会增加底盘的滚动阻力，造成履带2的导向齿22的过度偏磨，负重轮组的摩擦过热导致脱胶，从而造成额外的功率损耗和产品故障。同时，跑偏的底盘影响推土作业、摊铺作业等质量。

然而，发明人经过研究发现：并非履带2所有的偏斜都是需要矫正的。具体来说，履带2在整机转向时会出现导向齿22与轮组相互摩擦的现象，由于转向侧向力的存在，履带2此时的偏斜是不可避免的、同时也是正常的现象。如果在转弯时进行履带2纠偏，反而会影响履带2的正常转弯，降低转弯的精确度。本文中，将履带2出现的需要纠正的偏斜称为异常偏斜，而将转弯时的偏斜称为正常偏斜。异常偏斜需要纠正，正常偏斜不需要纠正。

可见，在履带工程机械转弯时，履带2偏斜是正常现象，相关技术无法区分履带2跑偏是正常现象还是异常现象，都进行纠偏操作，这显然是不合理的。

鉴于上述内容，本发明实施例提出以下技术方案。

本发明实施例提供一种摩擦式履带工程机械，包括履带跑偏监测系统以及驱动机构5。

履带跑偏监测系统包括履带2、拖链板1、至少一对偏斜检测元件3。下面详加描述。

拖链板1成对布置，且两个拖链板1之间具有间隙11。拖链板1与第三导向轮总成54固定连接，具体通过螺栓固定连接。履带2的导向齿22可以不受拖链板1的影响而通过间隙11。

履带2缠绕于拖链板1，拖链板1安装于车架6。履带2包括履带本体21以及位于履带本体21内表面的一圈导向齿22；导向齿22被构造为穿过间隙11。履带本体21为环形的。驱动机构5驱动履带2。

至少一对偏斜检测元件3安装于拖链板1且位于间隙11中，偏斜检测元件3与拖链板1一一对应地布置。偏斜检测元件3被构造为检测导向齿22的温度等参数，以根据导向齿22的温度判断履带2是否出现偏斜。偏斜检测元件3采用非接触的方式进行检测。履带2的偏斜状态可以与摩擦式履带工程机械的运行状态结合，结合目前摩擦式履带工程机械的行走状态(是直线行走还是转弯)，从而判断履带2是正常偏斜还是异常偏斜。并且，上述技术方案，在履带出现偏斜时即可检测出来，检测及时，不需要其他部件的作用，检测灵敏度更高。

在一些实施例中，偏斜检测元件3包括以下其中之一：温度检测元件。温度检测元件用于检测导向齿22表面的温度。具体而言，参见图4，导向齿22具有两个侧面，其中一个侧面对应一个温度检测元件，另一个侧面对应另一个温度检测元件。两个温度检测元件检测得到同一个导向齿22的两个侧面的温度。

在一些实施例中，履带跑偏监测系统还包括第一控制器(图未示出)，第一控制器与温度检测元件电连接；每对温度检测元件包括两个温度检测元件，每个温度检测元件被构造为检测导向齿22的其中一个侧面的温度。第一控制器被构造为计算两个温度检测元件检测到的温度差值判断履带2是否出现偏斜。

通过计算两个温度检测元件检测到的温度差值，来判断导向齿22两个侧面的温度是否为设定值。设定值比如为5°～25°。如果温度差值在设定值内，说明导向齿22未出现偏斜。如果温度差值在设定值内，说明导向齿22出现了偏斜。导向齿22的两个侧面的位置是一外、一内。外侧是指工程车辆的外侧，内侧是指工程车辆的中心。靠近内侧的温度检测元件对应的导向齿22的侧面温度高，说明导向齿22的内侧面出现磨损，履带2往内跑偏。靠近外侧的温度检测元件对应的导向齿22的侧面温度高，说明导向齿22的外侧面出现磨损，履带2往外跑偏。

在另一些实施例中，导向齿22的内部镶嵌有温变材料组件，该温变材料组件包括染料、显色剂以及溶剂。在高温状态下，变色染料和显色剂溶解分散在溶剂中，温变材料组件呈现特定颜色状态。当温度降低，溶剂逐渐凝固，在显色剂的作用下，变色染料发生结构变化，从而使温变材料组件显现颜色。通过调节溶剂的凝固温度，可以制备在不同温度下变色的温变材料组件。

同一个导向齿22的两个侧面的颜色均可以被工作人员观察到。导向齿22的两个侧面的位置是一外、一内。外侧是指工程车辆的外侧，内侧是指工程车辆的中心。靠近内侧的颜色检测元件对应的导向齿22的侧面温度高，说明导向齿22的内侧面出现磨损，履带2往内跑偏。靠近外侧的颜色检测元件对应的导向齿22的侧面温度高，说明导向齿22的外侧面出现磨损，履带2往外跑偏。

温变材料组件随着温度的不同，其颜色也不相同。如果没有出现磨损，导向齿22的两个侧面的温度是基本相同的，那么温变材料组件的颜色也基本相同。如果出现了磨损，导向齿22的两个侧面的温度不相同。通过采集、对比导向齿22的两个侧面的颜色，可以判断履带2是否出现偏斜。

对于履带2所有的导向齿22来说，设置一对偏斜检测元件3、即两个偏斜检测元件3就能够实现所有导向齿22的检测。具体地，偏斜检测元件3的位置始终位于拖链板1的间隙11中，且偏斜检测元件3的位置是固定不动的，所有经过该间隙11的导向齿22均可以被检测。上述技术方案，能够采用较少的部件实现所有导向齿22的检测，检测效率非常高。

在另一些实施例中，履带跑偏监测系统还包括第二控制器(图未示出)以及至少一对接近开关4。第二控制器与偏斜检测元件3电连接。接近开关4与第二控制器电连接；接近开关4安装于拖链板1，且邻近偏斜检测元件3；接近开关4被构造为在间隙11上游检测到导向齿22时，启动偏斜检测元件3。

上文介绍的各个实施例中，第一控制器、第二控制器可以采用同一个控制器，且都可以采用PLC控制器等实现方式。

在一些实施例中，履带跑偏监测系统还包括显示器，显示器与偏斜检测元件3或者控制器电连接，以显示偏斜检测元件3的检测结果。显示器可以显示控制器处理后的结果，也可以直接显示偏斜检测元件3的检测结果。

驱动机构5包括驱动轮51、位于车辆前端的第一导向轮总成52、位于车辆后端的第二导向轮总成53、位于第一导向轮总成52和第二导向轮总成53之间的第三导向轮总成54。

驱动轮51、第一导向轮总成52、第二导向轮总成53以及第三导向轮总成54均包括间隔布置的同轴的两个轮子，履带2的导向齿22位于两个轮子之间，导向齿22起到限位作用，防止履带2脱离。履带2的内表面的边缘区域与驱动轮51、第一导向轮总成52、第二导向轮总成53以及第三导向轮总成54各自的轮子摩擦。履带2与驱动轮51采用非啮合传动。履带2在足够张紧力下，与驱动轮51实现接触式静摩擦传动，履带2的导向齿22起到导向作用，而不传递使得履带2运动的驱动力。驱动轮51通过摩擦带动履带2转动，驱动轮51和履带2之间除了摩檫力之外，不再采样其他的结构实现驱动。履带2转动后，通过摩檫力带动第一导向轮总成52、第二导向轮总成53以及第三导向轮总成54转动。

参见图5和图6，本发明实施例提供一种履带跑偏监测方法，该方法可以采用上文实施例介绍的履带跑偏监测装置实现。该方法包括以下步骤：

步骤S10、检测履带2的导向齿22的两个侧面各自的参数。具体地，该参数包括温度。履带2的具体结构参见上文实施例所介绍的内容。如何获取导向齿22的两个侧面各自的参数，也可以采用上文介绍的方式实现。

步骤S20、根据履带2的导向齿22的两个侧面各自的参数，判断履带2是否出现偏斜。

导向齿22的两个侧面的参数是实时、动态获取的，以便及时判断摩擦式履带工程机械的履带2的状态。

上述技术方案提供的履带跑偏监测方法，能够通过履带2的导向齿22的参数获得履带2偏磨情况，避免出现履带2过度偏磨；履带2不出现异常偏斜，则使得导向齿22不会与驱动机构5的各个轮组相互摩擦，导向齿22不易出现过度磨损，履带2的寿命得以保证；同时有助于降低履带2所在履带工程机械底盘的行驶滚动阻力，提升整机机动性能，更好地提升了底盘直线行驶能力。

在一些实施例中，根据履带2的导向齿22的两个侧面各自的温度，判断履带2是否出现偏斜具体包括以下步骤：比较履带2的导向齿22的两个侧面各自的温度的差值；根据差值判断履带2是否出现偏斜。

具体地，在一些实施例中，采用温度检测元件检测履带2的导向齿22的两个侧面各自的温度。如果差值大于预设值，则履带2出现偏斜；如果差值小于或者等于预设值，则履带2未出现偏斜。

在一些实施例中，履带跑偏监测方法还包括以下步骤：步骤S30、在履带2出现偏斜的情况下，发出报警信号。

在一些实施例中，在步骤S10之前，还包括以下步骤：

步骤S40、检测导向齿22是否到达温度检测元件对应的检测位置。

步骤S50、如果导向齿22到达了温度检测元件对应的检测位置，则启动温度检测元件，以检测履带2的导向齿22的两个侧面各自的温度。

在一些实施例中，在步骤S10之前还包括：

步骤S60、检测履带2所属的摩擦式履带工程机械的行驶参数。行驶参数包括摩擦式履带工程机械的行驶速度。

步骤S70、判断行驶参数是否达到启动值。在行驶参数满足启动值的情况下，检测履带2的导向齿22的两个侧面各自的温度。启动值比如为15km/h，当摩擦式履带工程机械的行驶速度大于或者等于15km/h时，可以启动偏斜检测元件3采集参数。

上述的步骤S70具体包括以下：在设定时间内，检测经过间隙11的所有导向齿22的两个侧面各自的温度集。各个温度集包括连续检测的至少两个温度值；对各个温度集的数量进行处理，以作为导向齿22的两个侧面各自的温度。

在一些实施例中，采用导向齿22的颜色作为判断参数，根据履带2的导向齿22的两个侧面各自的参数，判断履带2是否出现偏斜具体包括以下步骤：在各个履带2的导向齿22的两个侧面均镶嵌温变材料组件；获取履带2的导向齿22的两个侧面各自温变材料组件所对应的颜色；根据各个导向齿22的侧面的温变材料组件的颜色判断履带2是否偏斜。

下面介绍几种具体的实施例。先介绍以导向齿22的温度作为判断参数的实施例。

履带跑偏监测方法的执行主要包括：监测指令发出、监测执行、预警反馈以及监测终止四个过程。

1)监测指令发出：在整机调试阶段，试验人员通过显示器控制界面，发出监测需求，控制器接受指令。

2)监测执行：控制器接受指令，并对整机运行速度进行判断，速度持续大于15公里/每小时时，开始执行下一步；接近开关得电开始工作，在导向齿22每经过一次，就会相应触发温度检测元件对履带导向齿记录一次温度，导向齿22每经过一次，外侧与内侧的两个温度检测元件各记录一次温度数据，直到监测终止。其中接近开关4、温度检测元件分别都安装于外侧的托链板1a以及内侧的托链轮1b。外侧的托链板1a对应导向齿22的侧面A；内侧的托链轮1b对应导向齿22的侧面B。进一步地，接近开关4的安装位置比温度检测元件位置更加靠近驱动桥一端，保证接近开关优先接触到导向齿，然后向控制器反馈信号，温度检测元件在执行温度监测及记录，最终在控制器中形成如下记录：导向齿22的外侧温度W

3)预警反馈：对导向齿22外侧温度数据和导向齿22内测温度数据进行处理，分别实时动态剔除最大值和最小值后，以各自的均值作为导向齿22内侧面、外侧面各自的温度；然后比较均值。当温度差值大于等于15度，显示预警，具体表现为显示器界面相关指示灯由绿变红并不断闪烁；当温度差值小于15度时，不显示预警，具体表现为显示器界面相关指示灯常绿并不断闪烁，直到监测终止。

进一步地，如果导向齿22的外侧温度均值大于内侧温度均值，且满足温度差值大于等于15度，则预警显示履带2向外跑偏；如果导向齿22的外侧温度均值小于内侧温度均值，且满足温度差值大于等于15度，则预警显示为履带2往内跑偏。

4)监测终止：在收到相关预警显示之后，驾驶人员可以发出停止监测指令，此时监测执行和预警反馈功能失效，可以进行下一步停机调整步骤。

下面介绍以导向齿22的颜色作为判断参数的实施例。

在履带2的导向齿两侧面且可以直接接触到各个轮组的地方，涂镀温变材料组件。该温变材料组件具有如下特性：当附着的温变材料组件组织温度低于50℃时，温变材料组件显示绿色；当温度高于50℃而低于80℃时，温变材料组件显示橙色；当温度高于80℃时，温变材料组件显示为红色。

进一步地，除了导向齿22可以镶嵌温变材料组件之外，驱动机构5的各个轮也可以镶嵌温变材料组件，具体地，在驱动轮或负重轮两侧分别涂镀温变材料组件。通过如果履带2存在跑偏现象，那么履带存在偏磨，驱动轮或负重轮两侧温度不一样，也就是，温变材料组件的颜色不同。偏磨侧的导向齿22与驱动轮51或者至少其中一个导向轮总成直接接触。由于摩擦生热，导致驱动轮51或导向轮总成温度升高。驾驶员可以直观地观测驱动轮51或导向轮总成的颜色变化，获取履带是否存在偏磨，也能够更加直观地观察履带2的工作状态。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗指所指的装置或元件必须具有特定的方位、为特定的方位构造和操作，因而不能理解为对本发明保护内容的限制。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，但这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。