一种工程机械铰接结构用防磨损装置及其防磨损方法

1.本发明涉及工程机械技术领域，特别是涉及一种工程机械铰接结构用防磨损装置及其防磨损方法。


背景技术：

2.在工程机械设备中，为使机械设备的部件在多个方向上灵活转动，通常采用两个以上的部件通过铰接连接的技术，从而提高工程机械设备的操作效率和工作范围的灵活性。以挖掘机为例，挖掘机是一种重型建筑设备，主要用于挖掘和运输土壤、岩石和其他材料，通常由一辆车架和一个旋转式驾驶室组成，上面安装了一个作业臂和一个挖斗。挖掘机的作业臂通常由多个可伸缩的臂段组成，可以实现各种高度和深度的挖掘。挖斗通常由金属板制成，用于扣住需要挖掘的材料，并将其转移到其他位置。作业臂包括大臂和小臂，通过大臂、小臂来支配挖斗的挖掘、装车等动作，与机架相连的臂较长，称作大臂，与挖斗相连的臂较小，称作小臂，大臂与小臂铰接，小臂与挖斗铰接。
3.工程机械设备铰接结构的结构如图1所示，主要包括铰接件一1＇、铰接件二2＇以及穿设在铰接件一1＇、铰接件二2＇中的铰接销轴3＇。工程机械设备在工作时，由于工程机械设备（如挖掘机的挖斗、小臂、大臂等）存在受力不均衡而产生偏载倾斜，造成铰接件一1＇左偏或右偏，左偏、右偏状态如图2、图3所示，此时铰接件一1＇的内端面11＇与铰接件二2＇的外端面21＇之间产生线接触，这种情况下铰接件一1＇、铰接件二2＇受力是不均匀的，长时间会导致铰接件一1＇的内端面11＇以及铰接件二2的外端面21＇的局部磨损而使得铰接件一1＇、铰接件二2＇之间产生间隙，进而导致铰接件一1＇、铰接件二2＇之间的晃动，加剧铰接结构的损坏。针对这种情况，目前主要在铰接件一1＇、铰接件二2＇之间加装保护垫或弹性件作为防磨损件，以防止铰接件一1＇、铰接件二2＇接触端面磨损，这种方式采用的是被动的防止铰接件一1＇、铰接件二2＇磨损，保护垫或弹性件仍然存在磨损现象，需要定期维护、更换保护垫或弹性件，维护成本高。


技术实现要素：

4.基于此，有必要针对目前工程机械设备主要是在铰接处的端面间加装保护垫或通过安装弹性件作为防磨损件，这种方式采用的是被动的防止磨损，保护垫或弹性件仍然存在磨损现象，需要定期维护、更换保护垫或弹性件，维护成本高的技术问题，提供一种工程机械铰接结构用防磨损装置及其防磨损方法。
5.本发明提出一种工程机械铰接结构用防磨损装置，所述工程机械铰接结构包括铰接件一、铰接件二以及铰接销轴；铰接件一的一端具有相对布置且相互平行的两个连接耳板，铰接销轴固定在铰接件二上且两端分别与两个连接耳板铰接，定义两个连接耳板面向铰接件二的一侧均为参照面；所述防磨损装置包括：两个防磨损件，铰接件二和每个连接耳板之间均安装有一个防磨损件且两个防磨
损件均活动套装在铰接销轴上；定义每个防磨损件面向相应连接耳板的一侧为防磨损面，所述防磨损装置还包括：检测单元，其用于检测每个防磨损面是否平行于相应的参照面，如不平行则发出相应的调整信号；调节件，其用于调节两个防磨损件相对铰接销轴的安装角度；以及控制器，其用于根据所述调整信号驱动所述调节件进行调节，直至相应的防磨损面与对应的参照面平行。
6.本发明通过在铰接件一与铰接件二之间加装防磨损装置，通过检测单元实时检测两个防磨损面是否分别与铰接件一的两个参照面平行，从而判断铰接结构是否发生偏载；当出现防磨损面与参照面不平行时，控制器控制调节件调节两个防磨损件相对铰接销轴的安装角度，使得两个防磨损件的防磨损面分别与两个参照面平行。本发明防磨损装置采用的是主动防磨损方式，能够及时根据偏转情况调整防磨损面与参照面的接触角度，保证防磨损面与参照面始终处于平行状态，确保防磨损面、参照面受力均匀，避免由于偏载产生的局部磨损，降低铰接结构的磨损速率，有效延长工程机械铰接结构的使用寿命，解决了现有防磨损方式需要定期维护，维护成本高的技术问题。
7.作为上述方案的进一步改进，所述调节件包括：安装套，其与铰接销轴同轴固定且套在铰接销轴外，铰接件二通过安装套固定在铰接销轴上；安装套面向两个防磨损件的两端均开设有至少三个腔体，所述至少三个腔体的布局以安装套的中心为中心环绕布局；多个活塞，每个腔体内匹配一个活塞，且活塞面向相应防磨损件的一端穿过相应腔体并延伸在相应防磨损件内；活塞延伸在相应防磨损件的一端呈球形且活塞与相应防磨损件转动配合；驱动件，其受控于所述控制器，用于驱动活塞相对相应的腔体伸或缩，以驱动相应防磨损件调节相对铰接销轴的安装角度。
8.作为上述方案的进一步改进，所述驱动件包括与多个腔体一一对应的多个电控液路，所述控制器通过控制所述电控液路的液体强度和时长控制相应活塞的伸缩；或，所述驱动件包括与多个腔体一一对应的多个电控气路，所述控制器通过控制所述电控气路的气压强度和时长控制相应活塞的伸缩；或，所述驱动件包括与多个腔体一一对应的多个电控马达，所述电控马达安装在相应的腔体内，所述电控马达的输出轴通过螺纹连接的方式插入在相应的活塞内，且所述输出轴与相应的活塞共轴设置；所述控制器通过控制所述电控马达的正反转控制相应活塞的伸缩。
9.作为上述方案的进一步改进，在每个防磨损面上设置至少三个检测点，所述至少三个检测点的布局以相应防磨损面的中心为中心环绕布局；所述检测单元包括：两组传感器组，其分别与两个防磨损件相对应，每组传感器组包括用于分别检测相应防磨损件上至少三个检测点的压力的至少三个压力传感器；数据处理单元，其用于在同一防磨损件上的所有检测点的压力不一致时，发出相
应的所述调整信号。
10.作为上述方案的进一步改进，所述控制器根据所述调整信号，从相应的防磨损件上的所有检测点的压力中取一位中间压力，将高于或低于所述中间压力的压力通过驱动相应的活塞缩或伸直至所有压力调节至一致；其中，活塞延伸出相应腔体的长度不能低于使压力传感器产生压力的长度。
11.作为上述方案的进一步改进，压力传感器安装在相应的防磨损面上；所述检测单元还包括：两个防磨损板，其与两个防磨损件一一对应，安装在相应防磨损面上且覆盖相应压力传感器。
12.作为上述方案的进一步改进，所述检测单元包括：两个姿态传感器一，其分别与两个连接耳板一一对应，用于检测相应连接耳板的姿态；两个姿态传感器二，其分别与两个防磨损件一一对应，用于检测相应防磨损件的姿态；数据处理单元，其用于在防磨损件的姿态与相应连接耳板的姿态不一致时，发出相应的所述调整信号。
13.作为上述方案的进一步改进，所述控制器根据所述调整信号，以连接耳板的姿态为参照，通过驱动所述调节件调节防磨损件的姿态与相应连接耳板的姿态至一致。
14.本发明还提出一种工程机械铰接结构，其包括：铰接件一，其一端具有相对布置且相互平行的两个连接耳板；铰接件二，其一端位于两个连接耳板之间，定义两个连接耳板面向铰接件二的一侧均为参照面；以及铰接销轴，其固定在铰接件二上且两端分别与两个连接耳板铰接；防磨损装置，其包括两个防磨损件，铰接件二和每个连接耳板之间均安装有一个防磨损件且两个防磨损件均活动套装在铰接销轴上；所述防磨损装置为前述的工程机械铰接结构用防磨损装置。
15.本发明还提出一种工程机械铰接结构用防磨损方法，其应用于如前述的工程机械铰接结构用防磨损装置，所述防磨损方法包括以下步骤：检测每个防磨损面是否平行于相应的参照面，如不平行则发出相应的调整信号；根据所述调整信号驱动所述调节件进行调节，直至相应的防磨损面与对应的参照面平行。
16.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：1.本发明通过在铰接件一与铰接件二之间加装防磨损装置，通过检测单元实时检测两个防磨损面是否分别与铰接件一的两个参照面平行，从而判断铰接结构是否发生偏载；当出现防磨损面与参照面不平行时，控制器控制调节件调节两个防磨损件相对铰接销轴的安装角度，使得两个防磨损件的防磨损面分别与两个参照面平行。本发明防磨损装置采用的是主动防磨损方式，能够及时根据偏转情况调整防磨损面与参照面的接触角度，保证防磨损面与参照面始终处于平行状态，确保防磨损面、参照面受力均匀，避免由于偏载产生的局部磨损，降低铰接结构的磨损速率，有效延长工程机械铰接结构的使用寿命。
17.2.本发明防磨损装置，通过控制驱动件驱动活塞在相应的腔体伸或缩，以带动相应的防磨损件转动，从而调节防磨损件相对铰接销轴的安装角度，使得防磨损件的防磨损面能够与相应的参照面平行，驱动件可以采用与多个腔体一一对应的多个电控液路，多个电控液路可以直接与工程机械设备的液压系统接通，通过工程机械的液压系统调节多个腔体的进出油量，从而调节腔体内的油压，进而带动对应的活塞伸或缩动，从而带动防磨损件偏转，以使得防磨损面与相应参照面保持平行。本发明采用液压系统作为防磨损面调节的动力来源，能够在较小的体积下产生较大的推力，能在发生较大偏载时有效调整防磨损件与连接耳板的接触情况。
18.3.本发明活塞延伸在相应防磨损件的一端呈球形，球形结构具有万向转动的优点，能够应对来自多个方向的不同偏载种类。
19.4.本发明检测单元通过多个压力传感器检测防磨损面与参照面之间的压力，根据多个压力传感器检测压力值判断防磨损面与对应的参照面是否平行，从而判断铰接结构是否发生偏载；当同一个防磨损面上的多个压力传感器检测的压力值不一致时，就可以判断防磨损面与相应参照面不平行。通过多个压力传感器实时检测对应的防磨损面与参照面之间不同位置的压力，检测精准，使得调节件能够及时根据偏转情况调整防磨损面与参照面的接触角度。多个压力传感器在防磨损面上围绕铰接销轴呈圆周均匀分布，确保能够在偏载情况下检测出防磨损面与参照面之间压力变化，从而及时发现防磨损面与参照面不平行。
20.5.本发明检测单元还可以通过姿态传感器一获取防磨损件的姿态、通过姿态传感器二获取连接耳板的姿态，根据防磨损件的姿态、连接耳板的姿态判断防磨损面与相应的参照面是否平行，从而判断铰接结构是否发生偏载，检测精准，使得调节件能够及时根据偏转情况调整防磨损面与参照面的接触角度。
附图说明
21.图1为现有的工程机械设备铰接结构的示意图；图2为图1在左偏状态下的结构示意图；图3为图1在右偏状态下的结构示意图；图4为本发明实施例1提出的一种工程机械铰接结构用防磨损装置的结构示意图；图5为图4的剖视图；图6为图4的爆炸图；图7为图4在工程机械铰接结构上的应用图；图8为图7的前视图；图9为图8在左偏状态下的结构示意图；图10为图8在右偏状态下的结构示意图；图11为图8在左偏情况下防磨损装置的工作原理图；图12为图8在右偏情况下防磨损装置的工作原理图；图13为本发明实施例2提出的一种工程机械铰接结构用防磨损装置的结构示意图；图14为图13的爆炸图；
图15为图13在工程机械铰接结构上的应用图；图16为图15的前视图；图17为图16在左偏状态下的结构示意图；图18为图16在右偏状态下的结构示意图；图19为图16在左偏情况下防磨损装置的工作原理图；图20为图16在右偏情况下防磨损装置的工作原理图。
22.附图标记：1、铰接件一；101、连接耳板；102、参照面；2、铰接件二；3、铰接销轴；4、防磨损件；401、防磨损面；41、半球形槽；42、限位孔；5、安装套；51、油孔；6、活塞； 7、腔体；8、压力传感器；9、姿态传感器二；10、姿态传感器一；11、防磨损板；111、限位销。
具体实施方式
23.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
24.实施例1
25.本实施例针对目前工程机械设备主要是在铰接处的端面间加装保护垫或弹性件来调整因磨损产生的间隙，这种方式需要定期维护、更换保护垫或弹性件，维护成本高，并且不能改变摩擦副端面的磨损速率的技术问题，提供一种工程机械铰接结构用防磨损装置。
26.请参照图4-图8，本实施例提出的一种工程机械铰接结构用防磨损装置，应用于工程机械铰接结构中，包括两个防磨损件4、调节件、检测单元以及控制器。工程机械铰接结构主要包括铰接件一1、铰接件二2以及铰接销轴3，铰接件一1的一端具有相对布置且相互平行的连接耳板101，铰接销轴3固定在铰接件二2上且两端分别与两个连接耳板101铰接，定义两个连接耳板101面向铰接件二2的一侧均为参照面102。
27.两个防磨损件4均活动套装在铰接销轴3上且铰接件二2和每个连接耳板101之间均安装有一个防磨损件4。定义每个防磨损件4面向相应的连接耳板101的一侧为防磨损面401。本实施例中，防磨损件4为整体成圆盘状的板体，防磨损件4中心位置贯穿开孔并通过中心位置的孔活动套装在铰接销轴3上。在初始状态或不工作的状态下，两个板体结构的防磨损件4相互平行，两个防磨损件4的防磨损面401分别与两个连接耳板101的参照面102相互平行且为面接触，此时铰接件一1、防磨损件4受力均匀。当工程机械设备在工作状态下存在偏载时，铰接件一1会在铰接销轴3上发生偏转。请结合图9、图10，根据偏转方向，可以分为左偏和右偏，但无论是左偏还是右偏，都会导致铰接件一1的两个参照面102不再与两个防磨损面401平行，而是形成一定角度，此时参照面102与防磨损面401之间产生线接触，这种情况下，铰接件一1、防磨损件4受力都是不均匀的，长时间的线接触会导致铰接件一1、防磨损件4的接触部位发生局部磨损。
28.本实施例中，为防止因偏载导致铰接件一1、防磨损件4受力不均出现局部磨损，本实施例的检测单元实时检测两个防磨损面401是否分别与两个参照面102平行，当检测单元检测到防磨损面401与相应的参照面102不平行时，发出相应的调整信号。控制器控制调整
信号驱动调节件进行调节两个防磨损件4相对铰接销轴3的安装角度，直至相应的防磨损面401与对应的参照面102平行，本实施例通过主动调节两个防磨损件4以使两个防磨损面401分别与两个参照面102平行，保证了两个参照面102分别与两个防磨损面401始终处于平行状态，防止参照面102与相应的防磨损面401之间出现线接触，从而就防止了铰接件一1、铰接件二2因偏载而产生的局部磨损，延长了铰接结构的使用寿命。
29.本实施例中，调节件包括安装套5、多个活塞6以及驱动件。安装套5同轴套装在铰接销轴3上并与铰接销轴3固定，铰接件二2通过安装套5固定在铰接销轴3上，安装套5面向两个防磨损件4的两端均开设有至少三个腔体7。本实施例中，安装套5面向两个防磨损件4的两端均开设有三个腔体7且每端的三个腔体7均以安装套5的中心为中心均匀环绕布置。当然，在其他实施例中，安装套5每端的腔体7也可以是其他数量，如4个或5个。本实施例的安装套5呈圆柱状结构，在其他实施例中，当然也可以是其他形状。铰接件二2端部与安装套5侧面焊接连接，铰接件二2通过安装套5固定在铰接销轴3上。当然，在其他实施例中，安装套5还可以与铰接件二2一体成型，从而安装套5成为铰接件二2的一部分。
30.安装套5的每个腔体7内匹配一个活塞6且活塞6与铰接销轴3平行，这样安装套5每端都有3个活塞6。综合考虑铰接结构体积，采用安装套5每端设置3个活塞6的形式且3个活塞6围绕铰接销轴3呈圆周均匀分布，在一定程度上节约了成本，同时刚好满足三维空间中三点确定一个面的基本要求。各防磨损件4面向安装套5的侧面上均开设有3个半球形槽41，3个半球形槽41分别与安装套5上相应的3个活塞6一一对应。活塞6面向相应的半球形槽41的一端穿过相应腔体7并延伸转动配合安装在相应的半球形槽41内，活塞6延伸在相应的半球形槽41内的一端呈球形。驱动件受控于控制器，驱动件驱动活塞相对相应的腔体7伸或缩，从而驱动相应防磨损件4调节相对铰接销轴3的安装角度。
31.本实施例中，驱动件包括与6个腔体7一一对应的6个电控液路，控制器通过控制电控液路的液体强度和时长控制相应活塞6的伸缩。为方便液路连接，安装套5上与各腔体7相对应位置均开设有与腔体7连通的油孔51，油孔51通过软管与一个液压系统连接从而形成电控液路，该液压系统可以直接采用工程机械的液压系统，也可以重新设置一个液压系统。通过软管与液压系统连接，可以避免妨碍铰接件一1、铰接件二2之间的相对转动。这样，通过工程机械的液压系统调节各腔体7的进出油量，从而控制调节每个腔体7内的油压，进而带动活塞6沿铰接销轴3的轴向移动。当腔体7内的油压增大时，驱使活塞6沿铰接销轴3的轴向移动向外伸出，从而带动防磨损件4向参照面102方向偏转。当腔体7内的油压减小时，驱使活塞6沿铰接销轴3的轴向移动缩回腔体7内，从而带动防磨损件4向安装套5方向偏转。当然，在其他实施例中，驱动件还可以是包括与6个腔体7一一对应的6个电控气路，控制器通过控制电控气路的气体强度和时长控制相应活塞6的伸缩，油孔51通过软管与一个气压系统连接从而形成电控气路。在另外一个实施例中，驱动件还可以是包括与多个腔体7一一对应的6个电控马达，电控马达安装在相应的腔体7内，电控马达的输出轴通过螺纹连接的方式插入在相应的活塞6内且电控马达的输出轴与相应的活塞同轴设置，控制器通过控制电控马达的正反转控制相应活塞的伸缩。考虑到铰接结构的体积，这里所说的电控马达采用微型电控马达，确保其能够安装在相应的腔体7内，可以通过无线连接的方式来控制电控马达，可以通过电磁感应的方式对电控马达进行充电。
32.本实施例中，检测单元包括两组传感器组以及数据处理单元。在两个防磨损件4的
防磨损面401上设置三个检测点，三个检测点的布局以相应防磨损面401的中心为中心呈圆周均匀分布，三个检测点满足三维空间中三点确定一个面的基本要求。两组传感器组分别与两个防磨损件4对应设置，每组传感器组包括三个压力传感器8，三个压力传感器8分别安装在相应防磨损面401的三个检测点上且三个压力传感器8与相应防磨损件4上的3个活塞6一一对应设置，三个压力传感器8用于分别检测三个检测点的压力。数据处理单元用于将同一个防磨损面401上的3个压力传感器8检测的压力值进行比较并根据比较结果判断防磨损面401是否与相应的参照面102平行，数据处理单元用于在同一防磨损面401上的所有检测点的压力不一致时，即防磨损面401与相应的参照面102不平行时，发出相应的调整信号。控制器根据调整信号，从相应的防磨损件4上的所有检测点的压力中取一位中间压力，将高于或低于中间压力的压力通过驱动相应的活塞6伸或缩直至所有检测点的压力调节至一致。为保证各压力传感器8始终有信号，各活塞6延伸出相应腔体7的长度不能低于使相应压力传感器8产生压力信号的长度。本实施例中，压力传感器8可以设置成弧形结构，加大单个压力传感器8检测的范围，保证传感器组的检测范围能够覆盖大部分的防磨损面401。当然，在其他实施例中，各传感器组的压力传感器8也可以是其他数量，这样使得一个活塞6可以对应两个或多个压力传感器8，只要确保在铰接件一1发生偏转而参照面102与相应防磨损面401接触时，有相应的压力传感器8能够检测到接触位置的压力即可。利用压力传感器8技术检测出工程机械工作时参照面102与防磨损面401之间的压力值，通过与工程机械本身的液压系统相关联，可以实现工程机械铰接处端面偏载后进行实时调节。
33.本实施例中，进一步的，为避免压力传感器8直接与相应参照面102直接接触而发生磨损，检测单元还包括两个防磨损板11，两个防磨损板11分别与两个防磨损件4一一对应，两个防磨损板11均活动套装在铰接销轴3上且两个防磨损板11分别安装在相应防磨损件4的防磨损面401上，防磨损板11覆盖相应防磨损面401上的所有压力传感器8，防磨损板11始终与相应防磨损件4平行，此时，防磨损板11面向相应参照面102的一侧面形成新的防磨损面，防磨损件4上的压力传感器8用于检测防磨损板11上各位置与参照面102之间的压力。具体地，防磨损板11靠近防磨损件4一侧设置有多个限位销111，防磨损件4靠近防磨损板11一侧开设有多个限位孔42，防磨损板11的多个限位销111分别可拆卸插接在防磨损件4的多个限位孔42内。防磨损板11的设置，可以防止压力传感器8的磨损。防磨损板11通过限位销111与防磨损件4可拆卸连接，方便压力传感器8的更换与维护，同时多个限位销111还能够防止在工作过程中，防磨损板11发生旋转。
34.接下来以挖掘机挖斗斗耳与挖掘机小臂之间形成的铰接结构（挖斗斗耳即为铰接件一1，小臂即为铰接件二2）为例，对本实施例防磨损装置的工作原理进行详细说明。
35.请再结合图7，挖掘机在出厂状态或未工作状态下，挖斗斗耳的两个参照面102分别与两个防磨损板11的防磨损面平行，此时，安装套5同一端的3个活塞6位于安装套5外的长度一致，同一个防磨损件4上的3个压力传感器8检测到的压力值一致，两个参照面102、两个防磨损板11的防磨损面受力均匀。
36.请再结合图9、图10，挖掘机在工作时，当同一个防磨损件4上的3个压力传感器8检测的压力值不一致时，数据处理单元就会判断出防磨损面401与相应的参照面102不平行而发出相应的调整信号，也就可以判断出挖斗由于所受阻力分布不均而产生向左倾斜或向右倾斜。此时，挖斗斗耳的两个连接耳板101的参照面102分别与两个防磨损板11的防磨损面
产生线接触，防磨损板11上处于线接触位置的压力传感器8检测到的压力值增大且远大于另外两个压力传感器8检测的压力值。此时，控制器根据调整信号以及各压力传感器8检测的压力值控制挖掘机的液压系统调节6个腔体7内的油压及时长：当防磨损面401上的某个压力传感器8检测的压力值较大时，控制与该压力传感器8对应的腔体7内的油压减小以使得对应的活塞6缩回一定长度；而当防磨损面401上的某个压力传感器8检测的压力值较小时，控制与该压力传感器8对应的腔体7的油压增大以使活塞6伸出一定长度；最终使得同一个防磨损面401上的3个压力传感器8检测到的压力值保持一致。此时，请结合图11、图12，就使得两个防磨损面401分别与斗耳的两个参照面102平行，安装套5同一端的3个活塞6位于安装套5外的长度不一致，参照面102与相应防磨损板11之间是面接触，斗耳的参照面102与防磨损板11的防磨损面受力均匀，可以有效防止铰接件一1、铰接件二2出现局部磨损，延长铰接结构的使用寿命。
37.实施例2
38.本实施例提出一种工程机械铰接结构用防磨损装置，其与实施例1不同之处在于：请参照图13-图16，本实施例中，检测单元包括两个姿态传感器一10、两个姿态传感器二9以及数据处理单元。
39.本实施例中，两个姿态传感器一10分别安装在两个防磨损件4上，两个姿态传感器一10的x轴分别垂直于两个防磨损件4的防磨损面401，两个姿态传感器一10分别用于获取两个防磨损面401的欧拉角一。两个姿态传感器二9分别安装在铰接件一1的两个连接耳板101上，两个姿态传感器二9的x轴分别垂直于两个连接耳板101的参照面102，两个姿态传感器二9分别用于获取两个参照面102的欧拉角二。需要保证所有的姿态传感器一10、姿态传感器二9的z轴均同向。数据处理单元用于根据姿态传感器一10的欧拉角一、姿态传感器二9的欧拉角二判断对应的防磨损面402、参照面102是否平行：当姿态传感器一10的欧拉角一的偏航角、仰俯角分别与相应姿态传感器二9的欧拉角二的偏航角、仰俯角相等时，则判断防磨损面402与相应参照面102平行；当姿态传感器一10的欧拉角一的偏航角、仰俯角分别与相应姿态传感器二9的欧拉角二的偏航角、仰俯角不相等时，则判断防磨损面401与相应参照面102不平行而发出调整信号，此时参照面102与相应防磨损面401受力均不均匀。控制器根据调整信号，以姿态传感器一10的欧拉角一的偏航角、仰俯角为参照，通过驱动相应的活塞6伸或缩，直至姿态传感器二9的欧拉角一的偏航角、仰俯角分别与相应姿态传感器一10的欧拉角一的偏航角、仰俯角相等。
40.接下来以挖掘机挖斗斗耳与挖掘机小臂之间形成的铰接结构（挖斗斗耳即为铰接件一1，小臂即为铰接件二2为例，对本实施例防磨损装置的工作原理进行详细说明。
41.请再结合图14，挖掘机在出厂状态或未工作状态下，挖斗斗耳的两个连接耳板101的参照面102分别与两个防磨损件4的防磨损面401平行，此时，安装套5同一端的3个活塞6位于安装套5外的长度是一致的，两个姿态传感器一10的欧拉角一的偏航角、仰俯角分别与两个姿态传感器二9的欧拉角二的偏航角、仰俯角相等，两个参照面102、两个防磨损面401受力均匀。
42.请结合图17、图18，挖掘机在工作时，姿态传感器一10的欧拉角一的偏航角、仰俯角与相应姿态传感器二9的欧拉角二的偏航角、仰俯角不再相等时，数据处理单元就会判断出防磨损面401不再与相应参照面102平行而发出相应的调整信号，此时也就可以判断出挖
斗由于所受阻力分布不均而产生向左倾斜或向右倾斜。此时，控制器根据调整信号控制挖掘机的液压系统调节6个腔体7的进出油量，从而调节6个腔体7内的油压以驱动相应活塞6伸或缩，从而带动相应防磨损件4偏转易调节防磨损件4相对铰接销轴3的安装角度防磨损件4。当姿态传感器二9欧拉角二的偏航角、仰俯角与相应姿态传感器一10的欧拉角一的偏航角、仰俯角再次相等时，液压系统停止调节，请结合图19、图20，就使得两个防磨损面401分别与斗耳的两个参照面102平行，安装套5同一端的3个活塞6位于安装套5外的长度不一致，斗耳参照面102与防磨损件4之间是面接触，斗耳的参照面102与防磨损件4的防磨损面401受力均匀，可以有效防止铰接件一1、铰接件二2出现局部磨损，延长铰接结构的使用寿命。
43.需要说明的是，当组件被称为“安装于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“固定于”另一个组件，它可以是直接固定在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。
44.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“或/及”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
45.以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
46.以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

技术特征：
1.一种工程机械铰接结构用防磨损装置，所述工程机械铰接结构包括铰接件一（1）、铰接件二（2）以及铰接销轴（3）；铰接件一（1）的一端具有相对布置且相互平行的两个连接耳板（101），铰接销轴（3）固定在铰接件二（2）上且两端分别与两个连接耳板（101）铰接，定义两个连接耳板（101）面向铰接件二（2）的一侧均为参照面（102）；所述防磨损装置包括：两个防磨损件（4），铰接件二（2）和每个连接耳板（101）之间均安装有一个防磨损件（4）且两个防磨损件（4）均活动套装在铰接销轴（3）上；其特征在于，定义每个防磨损件（4）面向相应连接耳板（101）的一侧为防磨损面（401），所述防磨损装置还包括：检测单元，其用于检测每个防磨损面（401）是否平行于相应的参照面（102），如不平行则发出相应的调整信号；调节件，其用于调节两个防磨损件（4）相对铰接销轴（3）的安装角度；以及控制器，其用于根据所述调整信号驱动所述调节件进行调节，直至相应的防磨损面（401）与对应的参照面（102）平行。2.根据权利要求1所述的工程机械铰接结构用防磨损装置，其特征在于，所述调节件包括：安装套（5），其与铰接销轴（3）同轴固定且套在铰接销轴（3）外，铰接件二（2）通过安装套（5）固定在铰接销轴（3）上；安装套（5）面向两个防磨损件（4）的两端均开设有至少三个腔体（7），所述至少三个腔体（7）的布局以安装套（5）的中心为中心环绕布局；多个活塞（6），每个腔体（7）内匹配一个活塞（6），且活塞（6）面向相应防磨损件（4）的一端穿过相应腔体（7）并延伸在相应防磨损件（4）内；活塞（6）延伸在相应防磨损件（4）的一端呈球形且活塞（6）与相应防磨损件（4）转动配合；驱动件，其受控于所述控制器，用于驱动活塞（6）相对相应的腔体（7）伸或缩，以驱动相应防磨损件（4）调节相对铰接销轴（3）的安装角度。3.根据权利要求2所述的工程机械铰接结构用防磨损装置，其特征在于，所述驱动件包括与多个腔体（7）一一对应的多个电控液路，所述控制器通过控制所述电控液路的液体强度和时长控制相应活塞（6）的伸缩；或，所述驱动件包括与多个腔体（7）一一对应的多个电控气路，所述控制器通过控制所述电控气路的气压强度和时长控制相应活塞（6）的伸缩；或，所述驱动件包括与多个腔体（7）一一对应的多个电控马达，所述电控马达安装在相应的腔体（7）内，所述电控马达的输出轴通过螺纹连接的方式插入在相应的活塞（6）内，且所述输出轴与相应的活塞（6）共轴设置；所述控制器通过控制所述电控马达的正反转控制相应活塞（6）的伸缩。4.根据权利要求2所述的工程机械铰接结构用防磨损装置，其特征在于，在每个防磨损面（401）上设置至少三个检测点，所述至少三个检测点的布局以相应防磨损面（401）的中心为中心环绕布局；所述检测单元包括：两组传感器组，其分别与两个防磨损件（4）相对应，每组传感器组包括用于分别检测相应防磨损件（4）上至少三个检测点的压力的至少三个压力传感器（8）；
数据处理单元，其用于在同一防磨损件（4）上的所有检测点的压力不一致时，发出相应的所述调整信号。5.根据权利要求4所述的工程机械铰接结构用防磨损装置，其特征在于，所述控制器根据所述调整信号，从相应的防磨损件（4）上的所有检测点的压力中取一位中间压力，将高于或低于所述中间压力的压力通过驱动相应的活塞（6）缩或伸直至所有压力调节至一致；其中，活塞（6）延伸出相应腔体（7）的长度不能低于使压力传感器（8）产生压力的长度。6.根据权利要求4所述的工程机械铰接结构用防磨损装置，其特征在于，压力传感器（8）安装在相应的防磨损面（401）上；所述检测单元还包括：两个防磨损板（11），其与两个防磨损件（4）一一对应，安装在相应防磨损面（401）上且覆盖相应压力传感器（8）。7.根据权利要求1所述的工程机械铰接结构用防磨损装置，其特征在于，所述检测单元包括：两个姿态传感器一（10），其分别与两个连接耳板（101）一一对应，用于检测相应连接耳板（101）的姿态；两个姿态传感器二（9），其分别与两个防磨损件（4）一一对应，用于检测相应防磨损件（4）的姿态；数据处理单元，其用于在防磨损件（4）的姿态与相应连接耳板（101）的姿态不一致时，发出相应的所述调整信号。8.根据权利要求7所述的工程机械铰接结构用防磨损装置，其特征在于，所述控制器根据所述调整信号，以连接耳板（101）的姿态为参照，通过驱动所述调节件调节防磨损件（4）的姿态与相应连接耳板（101）的姿态至一致。9.一种工程机械铰接结构，其包括：铰接件一（1），其一端具有相对布置且相互平行的两个连接耳板（101）；铰接件二（2），其一端位于两个连接耳板（101）之间，定义两个连接耳板（101）面向铰接件二（2）的一侧均为参照面（102）；以及铰接销轴（3），其固定在铰接件二（2）上且两端分别与两个连接耳板（101）铰接；防磨损装置，其包括两个防磨损件（4），铰接件二（2）和每个连接耳板（101）之间均安装有一个防磨损件（4）且两个防磨损件（4）均活动套装在铰接销轴（3）上；其特征在于，所述防磨损装置为如权利要求1至8中任意一项所述的工程机械铰接结构用防磨损装置。10.一种工程机械铰接结构用防磨损方法，其特征在于，其应用于如权利要求1至8中任意一项所述的工程机械铰接结构用防磨损装置，所述防磨损方法包括以下步骤：检测每个防磨损面（401）是否平行于相应的参照面（102），如不平行则发出相应的调整信号；根据所述调整信号驱动所述调节件进行调节，直至相应的防磨损面（401）与对应的参照面（102）平行。

技术总结
本发明属于工程机械技术领域，具体涉及一种工程机械铰接结构用防磨损装置及其防磨损方法。该防磨损装置包括两个防磨损件、检测单元、调节件以及控制器。通过在工程机械铰接结构的铰接件一与铰接件二之间加装防磨损装置，通过检测单元实时检测两个防磨损面是否分别与铰接件一的两个参照面平行，从而判断铰接结构是否发生偏载；当出现防磨损面与参照面不平行时，控制器控制调节件调节两个防磨损件相对铰接销轴的安装角度，使得两个防磨损件的防磨损面分别与两个参照面平行。本发明防磨损装置采用的是主动防磨损方式，解决了现有防磨损方式需要定期维护，维护成本高的技术问题，有效延长工程机械铰接结构的使用寿命。延长工程机械铰接结构的使用寿命。延长工程机械铰接结构的使用寿命。


技术研发人员：李昊 陈雪辉 刘伟 李凯宏 李伟豪 汪昱 景甜甜 高婷
受保护的技术使用者：安徽建筑大学
技术研发日：2023.06.12
技术公布日：2023/7/18