(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210734231.X (22)申请日 2022.06.27 (71)申请人 徐州徐工矿业机 械有限公司 地址 221000 江苏省徐州市徐州经济技 术 开发区和平大道169号 申请人 中国矿业大 学 (72)发明人 王大刚　王勇　冯存傲　崔慕春　 王琳琳　马瑞永　王博　李双淇　 孙跃威　屈争辉　 (74)专利代理 机构 徐州市三联专利事务所 32220 专利代理师 陈鹏 (51)Int.Cl. G06F 30/15(2020.01) G06F 30/20(2020.01)G06F 119/04(2020.01) (54)发明名称 基于复杂地质工况的液压铲铲斗磨损劣化 评估方法 (57)摘要 本发明公开基于复杂地质工况的液压铲铲 斗磨损劣化评估方法， 包括： S1、 复杂地质工况挖 掘物料分类； S2、 铲斗关键局部位置接触滑移参 数分析； S3、 铲斗关键组件试样磨损劣化测试； S4、 铲斗关键局部位置磨损劣化定量表征。 本发 明建立了铲斗关键组件材料磨损劣化模型， 实现 了铲斗关键局部位置的磨损劣化定量表征， 获得 了基于复杂地质工况的液压铲铲斗磨损劣化评 估方法， 对揭示不同复杂地质工况下液压铲铲斗 磨损劣化规律、 实现复杂地质工况下液压铲铲斗 优化设计及提高复杂地质工况下液压铲铲斗耐 磨性和安全可靠性 提供了重要的基础理论。 权利要求书2页 说明书7页 附图4页 CN 115017622 A 2022.09.06 CN 115017622 A 1.基于复杂地质工况的液压铲 铲斗磨损劣化评估方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： S1、 复杂地质工况挖掘物料分类： 将液压铲挖掘物料样品依据物料尺寸和物料硬度分 为块状硬质物料和细小颗粒松散物料； S2、 铲斗关键局部位置接触滑移参数分析： 测量铲斗易磨损位置的接触力和切向力， 结 合挖掘过程 铲斗挖掘速度， 确定铲斗关键局部位置 接触滑移参数； S3、 铲斗关键组件试样磨损劣化测试： 将块状硬质物料和细小颗粒松散物料安装在摩 擦磨损测试模块中， 依据铲斗 关键局部位置接触滑移 参数， 对摩擦副之间施加接触载荷， 设 置摩擦副之 间的滑移距离和滑移频率， 然后进行钢试样与不同种类挖掘物料之 间的摩擦磨 损实验； S4、 铲斗关键局部位置磨损劣化定量表征： S41、 钢试样磨损定量检测： 获得钢试样的三维磨损形貌和磨损体积， 并获得钢试样不 同损伤程度的声发射信号波形演变规 律； S42、 钢试样磨损量定量评估： 依据测量的钢试样磨损体积和磨损质量， 结合摩擦学理 论获得钢试样的磨损率和磨损度， 耦合不同损伤程度下钢试样的声发射信号波形演变规 律， 获得钢试样磨损劣化演化模型； S43、 磨损 劣化定量表征模型： 改变工况参数、 铲斗关键组件钢材料、 物料种类， 进行摩 擦磨损试验， 建立铲斗关键组件钢 试样磨损劣化与工况参数 的关联模型， 进而获得复杂地 质工况下铲斗关键局部位置的磨损劣化定量表征模型。 2.根据权利要求1所述的基于复杂地质工况的液压铲铲斗磨损劣化评估方法， 其特征 在于， 所述步骤S1中块状硬质物料是指物料块最大外径≥5c m的硬质矿岩 类物料， 细 小颗粒 松散物料 是指岩土类物料和颗粒最大外径＜5 cm的硬质矿岩类物料。 3.根据权利要求2所述的基于复杂地质工况的液压铲铲斗磨损劣化评估方法， 其特征 在于， 所述硬质矿岩类物料包括鹅卵石、 金属矿石、 砾岩、 砂岩， 所述岩土类物料包括泥岩、 粘土、 黄土、 泥沙。 4.根据权利要求1所述的基于复杂地质工况的液压铲铲斗磨损劣化评估方法， 其特征 在于， 所述步骤S2中通过在铲斗易磨损位置安装 无线传输式小 型二维力 传感器测量得到铲 斗易磨损位置的接触力和 切向力； 所述铲斗易磨损位置包括 铲斗的支撑 板、 底板、 侧板、 斗齿和护唇。 5.根据权利要求1所述的基于复杂地质工况的液压铲铲斗磨损劣化评估方法， 其特征 在于， 所述 步骤S3中的细小颗粒松散物料通过以下步骤制得： 依据挖掘现场测定的物料含水性与酸碱度配置相关溶液， 将配置溶液加入颗粒物料容 器内， 模拟实际工况的潮湿细小颗粒松散物料。 6.根据权利要求1所述的基于复杂地质工况的液压铲铲斗磨损劣化评估方法， 其特征 在于， 所述步骤S 3中采用块状硬质物料摩 擦磨损测试模块对块状硬质物料进 行摩擦磨损测 试， 所述块状硬质物料摩 擦磨损测试模块包括 驱动装置、 块状试样加载装置、 声发射检测装 置和三维激光扫描检测系统。 7.根据权利要求1或6所述的基于复杂地质工况的液压铲铲斗磨损劣化评估方法， 其特 征在于， 所述步骤S 3中采用颗粒物料摩擦磨损测试模块对细小颗粒松散物料进 行摩擦磨损 测试， 所述颗粒物料摩擦磨损测试模块包括驱动装置、 颗粒试样加载装置、 声发射检测装置权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115017622 A 2和三维激光扫描检测系统。 8.根据权利要求1所述的基于复杂地质工况的液压铲铲斗磨损劣化评估方法， 其特征 在于， 所述步骤S4 1中采用声发射检测装置动态检测摩 擦磨损过程中钢试样声发射信号， 经 过信号放大、 信号采集、 信号小波包分解和特征向量提取重构不同损伤程度钢试样的声发 射信号波形演变规 律。 9.根据权利要求8所述的基于复杂地质工况的液压铲铲斗磨损劣化评估方法， 其特征 在于， 所述钢试样损伤程度分为轻度磨损、 中度磨损、 重度磨损和出现裂纹。 10.根据权利要求1所述的基于复杂地质工况的液压铲铲斗磨损劣化评估方法， 其特征 在于， 所述步骤S4 1中采用三 维激光扫描检测系统先对钢试样进 行清洗和风干， 然后对钢试 样表面扫描， 扫描信息传输 至PC终端， 进 而获得钢试样的三维磨损形貌和磨损体积。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115017622 A 3