一種刮板輸送機鏈輪輪齒磨損監(jiān)測裝置和方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種刮板輸送機鏈輪輪齒磨損監(jiān)測裝置和方法，該裝置包括頂端反光貼片、垂直光電感應(yīng)模塊、側(cè)面反光貼片、水平光電感應(yīng)模塊和數(shù)據(jù)分析模塊；頂端反光貼片安裝在鏈輪輪齒頂面，垂直光電感應(yīng)模塊包括垂直光源和垂直光電感應(yīng)元件，側(cè)面反光貼片安裝在鏈輪輪齒頂面，水平光電感應(yīng)模塊包括水平光源和水平光電感應(yīng)元件，數(shù)據(jù)分析模塊包括下位機和工控機；該方法通過高低電平信號長度實時獲得反映鏈輪輪齒的厚度數(shù)據(jù)，通過與原始厚度值對比獲得實時的鏈輪輪齒磨損量。本發(fā)明可實現(xiàn)對鏈輪輪齒磨損量的實時測量，避免因鏈輪輪齒嚴(yán)重磨損產(chǎn)生的刮板輸送機鏈條跳牙帶來的設(shè)備異常、毀壞和經(jīng)濟損失。
【專利說明】
一種刮板輸送機鏈輪輪齒磨損監(jiān)測裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及刮板輸送機設(shè)備監(jiān)測與安全保障技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種刮板輸送機鏈輪輪齒磨損監(jiān)測裝置和方法。
【背景技術(shù)】
[0002]刮板輸送機是煤礦井下綜采工作面主要的生產(chǎn)運輸設(shè)備，承擔(dān)著運輸煤炭、為液壓支架提供推移支點以及為采煤機提供行走軌道的重要任務(wù)，其可靠性直接影響到現(xiàn)代化煤礦的安全高效生產(chǎn)。
[0003]刮板鏈?zhǔn)枪伟遢斔蜋C最容易出現(xiàn)故障的機構(gòu)，其故障約占刮板輸送機故障總數(shù)的40%。刮板鏈一旦出現(xiàn)故障，所需的維修時間長，嚴(yán)重制約了我國大型煤礦的生產(chǎn)效率。深入分析發(fā)現(xiàn)，當(dāng)鏈輪輪齒出現(xiàn)嚴(yán)重磨損后，刮板輸送機鏈條在與其嚙合是會出現(xiàn)跳牙現(xiàn)象，同時，存在鏈輪輪齒斷裂的風(fēng)險，但目前國內(nèi)外并沒有針對鏈輪輪齒磨損量成熟的檢測技術(shù)。因此，有必要對刮板輸送機運行過程中鏈輪輪齒的磨損情況進行實時監(jiān)測。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]發(fā)明目的:本發(fā)明針對刮板輸送機使用過程中存在的安全監(jiān)測問題，提供一種刮板輸送機鏈輪輪齒磨損監(jiān)測裝置和方法，實現(xiàn)對鏈輪輪齒磨損量的實時測量，為避免因鏈輪輪齒嚴(yán)重磨損產(chǎn)生的刮板輸送機鏈條跳牙和鏈輪輪齒斷鏈提供技術(shù)支持。
[0005]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了如下的技術(shù)方案:一種刮板輸送機鏈輪輪齒磨損監(jiān)測裝置，包括:頂端反光貼片、垂直光電感應(yīng)模塊、側(cè)面反光貼片、水平光電感應(yīng)模塊和數(shù)據(jù)分析模塊；
[0006]頂端反光貼片安裝在鏈輪輪齒頂面，垂直光電感應(yīng)模塊包括垂直光源和垂直光電感應(yīng)元件，垂直光源用于向頂端反光貼片發(fā)射光線，垂直光電感應(yīng)元件用于感應(yīng)頂端反光貼片反射回來的光線并輸出電平信號；
[0007]側(cè)面反光貼片安裝在鏈輪輪齒側(cè)面，水平光電感應(yīng)模塊包括水平光源和水平光電感應(yīng)元件，水平光源用于向側(cè)面反光貼片發(fā)射光線，水平光電感應(yīng)元件用于感應(yīng)側(cè)面反光貼片反射回來的光線并輸出電平信號；
[0008]數(shù)據(jù)分析模塊包括下位機和工控機，下位機用于采集垂直光電感應(yīng)元件和水平光電感應(yīng)元件輸出的電平信號，工控機用于對采集到的電平信號進行分析，以獲得鏈輪輪齒磨損情況。
[0009]優(yōu)選的，所述的頂端反光貼片與鏈輪輪齒頂面形狀一致，所述的側(cè)面反光貼片與鏈輪輪齒側(cè)面形狀一致。
[0010]優(yōu)選的，所述的垂直光源和水平光源均為點光源。
[0011]優(yōu)選的，所述垂直光電感應(yīng)元件呈圓弧狀，所述水平光電感應(yīng)元件與側(cè)面反光貼片的形狀一致。
[0012]優(yōu)選的，所述的垂直光電感應(yīng)模塊和水平光電感應(yīng)模塊還包括用于對輸出電平信號進行放大、濾波操作的信號調(diào)理單元。
[0013]—種基于上述監(jiān)測裝置的刮板輸送機鏈輪輪齒磨損監(jiān)測方法，它包括以下步驟:
[0014]首先，給垂直光電感應(yīng)模塊和水平光電感應(yīng)模塊分配相同的采樣頻率，設(shè)定垂直光電感應(yīng)模塊接收到頂端反光貼片的反射光線時輸出高電平，反之，則輸出低電平，設(shè)定水平光電感應(yīng)模塊接收到側(cè)面反光貼片反射回來的光線時輸出高電平，反之，則輸出低電平；
[0015]其次，當(dāng)鏈輪輪齒無任何磨損時，測量其頂端端面相應(yīng)位置的原始尺寸Ld-o，同時，獲得此時單個鏈輪輪齒對應(yīng)垂直光電感應(yīng)模塊輸出的高電平長度L1-O和水平光電感應(yīng)模塊輸出的低電平L2-Q，計算比值因子kD = Ld-q/Li一O ;
[0016]然后，實際測量鏈輪輪齒磨損量時，假設(shè)單個鏈輪輪齒通過時垂直光電感應(yīng)模塊輸出的高電平長度為Lh、水平光電感應(yīng)模塊輸出的低電平長度為Lh，計算比值因子Ak =Lm/Lh，如果刮板輸送機勻速運行，有Δ k=l，因此，定義Δ k為修正因子，消除測量時變轉(zhuǎn)速對鏈輪輪齒磨損量測量的影響;計算Ld-1= Δ k X kD X L1-1，則鏈輪輪齒磨損量Δ Ld = Ld-O-Ld-ι ；
[0017]最后，設(shè)定鏈輪輪齒的磨損閾值J，當(dāng)，鏈輪輪齒磨損量未超限，可繼續(xù)正常使用；當(dāng)A Ld 2 J時，鏈輪輪齒磨損超限，輸出磨損危險報警信號。
[0018]有益效果:鏈輪輪齒出現(xiàn)磨損后，其在刮板輸送機鏈條運行方向上的結(jié)構(gòu)尺寸變小，本發(fā)明通過光電感應(yīng)原理，通過高低電平信號長度實時獲得反映鏈輪輪齒的厚度數(shù)據(jù)，通過與原始厚度值對比獲得實時的鏈輪輪齒磨損量。本發(fā)明可實現(xiàn)對鏈輪輪齒磨損量的實時測量，避免因鏈輪輪齒嚴(yán)重磨損產(chǎn)生的刮板輸送機鏈條跳牙帶來的設(shè)備異常、毀壞和經(jīng)濟損失。
【附圖說明】
[0019]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖2是本發(fā)明的垂直光電感應(yīng)模塊的安裝示意圖；
[0021 ]圖3是本發(fā)明的水平光電感應(yīng)模塊的安裝示意圖；
[0022 ]圖4是本發(fā)明的系統(tǒng)組成示意圖。
[0023]圖中:1、7-水平光電感應(yīng)模塊，2-側(cè)面反光貼片，3、6-垂直光電感應(yīng)模塊，4、5_頂端反光貼片，8-左鏈輪，9-右鏈輪，10-數(shù)據(jù)分析模塊，11-垂直光電感應(yīng)元件，12-垂直光源，13-水平光電感應(yīng)元件，14-水平光源。
【具體實施方式】
:
[0024]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做更進一步的解釋。
[0025]如圖1、2、3和4所示，本發(fā)明的一種刮板輸送機鏈輪輪齒磨損監(jiān)測裝置，包括:頂端反光貼片、垂直光電感應(yīng)模塊、側(cè)面反光貼片、水平光電感應(yīng)模塊和數(shù)據(jù)分析模塊。
[0026]頂端反光貼片安裝在鏈輪輪齒頂面，所述的頂端反光貼片與鏈輪輪齒頂面形狀一致，垂直光電感應(yīng)模塊包括垂直光源和垂直光電感應(yīng)兀件，垂直光源為點光源，垂直光源用于向頂端反光貼片發(fā)射光線，所述垂直光電感應(yīng)元件呈圓弧狀，垂直光電感應(yīng)元件用于感應(yīng)頂端反光貼片反射回來的光線并輸出電平信號。垂直光電感應(yīng)模塊還包括用于對輸出電平信號進行放大、濾波操作的信號調(diào)理單元。垂直光源和信號調(diào)理單元由電源供電。
[0027]側(cè)面反光貼片安裝在鏈輪輪齒側(cè)面，所述的側(cè)面反光貼片與鏈輪輪齒側(cè)面形狀一致，水平光電感應(yīng)模塊包括水平光源和水平光電感應(yīng)元件，所述的水平光源為點光源，水平光源用于向側(cè)面反光貼片發(fā)射光線，水平光電感應(yīng)元件與側(cè)面反光貼片的形狀一致，水平光電感應(yīng)元件用于感應(yīng)側(cè)面反光貼片反射回來的光線并輸出電平信號。水平光電感應(yīng)模塊還包括用于對輸出電平信號進行放大、濾波操作的信號調(diào)理單元。水平光源和信號調(diào)理單元由電源供電。
[0028]數(shù)據(jù)分析模塊包括下位機和工控機，下位機和工控機由電源供電，下位機用于采集垂直光電感應(yīng)元件和水平光電感應(yīng)元件輸出的電平信號，工控機用于對采集到的電平信號進行分析，以獲得鏈輪輪齒磨損情況。
[0029]本實施例中，刮板輸送機機頭和機尾處每一條鏈條對應(yīng)的鏈輪都設(shè)有一組垂直光電感應(yīng)模塊和頂端反光貼片、一組水平光電感應(yīng)模塊和側(cè)面反光貼片。垂直光電感應(yīng)模塊和水平光電感應(yīng)模塊通過固定管支架等懸空安裝，其空間所對的鏈輪輪齒與鏈條運行時互不擬合;側(cè)面反光貼片分別安裝在左鏈輪輪齒的左側(cè)面和右鏈輪輪齒的右側(cè)面，頂端反光貼片分別安裝在左鏈輪上的左邊輪齒頂部和右鏈輪上的右邊輪齒頂部。
[0030]刮板輸送機通過轉(zhuǎn)動的鏈輪帶動鏈條的移動實現(xiàn)運輸物料，當(dāng)鏈輪輪齒出現(xiàn)嚴(yán)重磨損后，鏈條會出現(xiàn)跳牙現(xiàn)象，導(dǎo)致刮板輸送機鏈條間的張力失衡，最終引發(fā)斷鏈、刮板彎曲等故障，影響刮板輸送機的正常運行和運輸功能的有效實現(xiàn)。鏈輪輪齒出現(xiàn)磨損后，其在刮板輸送機鏈條運行方向上的結(jié)構(gòu)尺寸變小，本發(fā)明通過光電感應(yīng)原理，通過高低電平信號長度實時獲得反映鏈輪輪齒的厚度數(shù)據(jù)，通過與原始厚度值對比獲得實時的鏈輪輪齒磨損量。
[0031]基上述監(jiān)測裝置的刮板輸送機鏈輪輪齒磨損監(jiān)測方法，它包括以下步驟:
[0032]首先，給垂直光電感應(yīng)模塊和水平光電感應(yīng)模塊分配相同的采樣頻率，設(shè)定垂直光電感應(yīng)模塊接收到頂端反光貼片的反射光線時輸出高電平，反之，則輸出低電平，設(shè)定水平光電感應(yīng)模塊接收到側(cè)面反光貼片反射回來的光線時輸出高電平，反之，則輸出低電平；
[0033]其次，當(dāng)鏈輪輪齒無任何磨損時，測量其頂端端面相應(yīng)位置的原始尺寸Ld-o，同時，獲得此時單個鏈輪輪齒對應(yīng)垂直光電感應(yīng)模塊輸出的高電平長度L1-O和水平光電感應(yīng)模塊輸出的低電平L2-Q，計算比值因子kD = Ld-q/Li一O ;
[0034]然后，實際測量鏈輪輪齒磨損量時，假設(shè)單個鏈輪輪齒通過時垂直光電感應(yīng)模塊輸出的高電平長度為Lh、水平光電感應(yīng)模塊輸出的低電平長度為Lh，計算比值因子Ak =Lm/Lh，如果刮板輸送機勻速運行，有Δ k=l，因此，定義Δ k為修正因子，消除測量時變轉(zhuǎn)速對鏈輪輪齒磨損量測量的影響;計算Ld-1= Δ k X kD X L1-1，則鏈輪輪齒磨損量Δ Ld = Ld-O-Ld-1 ;
[0035]最后，設(shè)定鏈輪輪齒的磨損閾值J，當(dāng)，鏈輪輪齒磨損量未超限，可繼續(xù)正常使用；當(dāng)A Ld 2 J時，鏈輪輪齒磨損超限，輸出磨損危險報警信號。
[0036]以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍。
【主權(quán)項】
1.一種刮板輸送機鏈輪輪齒磨損監(jiān)測裝置，其特征在于，包括:頂端反光貼片、垂直光電感應(yīng)模塊、側(cè)面反光貼片、水平光電感應(yīng)模塊和數(shù)據(jù)分析模塊； 頂端反光貼片安裝在鏈輪輪齒頂面，垂直光電感應(yīng)模塊包括垂直光源和垂直光電感應(yīng)元件，垂直光源用于向頂端反光貼片發(fā)射光線，垂直光電感應(yīng)元件用于感應(yīng)頂端反光貼片反射回來的光線并輸出電平信號； 側(cè)面反光貼片安裝在鏈輪輪齒側(cè)面，水平光電感應(yīng)模塊包括水平光源和水平光電感應(yīng)元件，水平光源用于向側(cè)面反光貼片發(fā)射光線，水平光電感應(yīng)元件用于感應(yīng)側(cè)面反光貼片反射回來的光線并輸出電平信號； 數(shù)據(jù)分析模塊包括下位機和工控機，下位機用于采集垂直光電感應(yīng)元件和水平光電感應(yīng)元件輸出的電平信號，工控機用于對采集到的電平信號進行分析，以獲得鏈輪輪齒磨損情況。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種刮板輸送機鏈輪輪齒磨損監(jiān)測裝置，其特征在于:所述的頂端反光貼片與鏈輪輪齒頂面形狀一致，所述的側(cè)面反光貼片與鏈輪輪齒側(cè)面形狀一致。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種刮板輸送機鏈輪輪齒磨損監(jiān)測裝置，其特征在于:所述的垂直光源和水平光源均為點光源。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種刮板輸送機鏈輪輪齒磨損監(jiān)測裝置，其特征在于:所述垂直光電感應(yīng)元件呈圓弧狀，所述水平光電感應(yīng)元件與側(cè)面反光貼片的形狀一致。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種刮板輸送機鏈輪輪齒磨損監(jiān)測裝置，其特征在于:所述的垂直光電感應(yīng)模塊和水平光電感應(yīng)模塊還包括用于對輸出電平信號進行放大、濾波操作的信號調(diào)理單元。6.—種基于權(quán)利要求1所述監(jiān)測裝置的刮板輸送機鏈輪輪齒磨損監(jiān)測方法，其特征在于，它包括以下步驟: 首先，給垂直光電感應(yīng)模塊和水平光電感應(yīng)模塊分配相同的采樣頻率，設(shè)定垂直光電感應(yīng)模塊接收到頂端反光貼片的反射光線時輸出高電平，反之，則輸出低電平，設(shè)定水平光電感應(yīng)模塊接收到側(cè)面反光貼片反射回來的光線時輸出高電平，反之，則輸出低電平； 其次，當(dāng)鏈輪輪齒無任何磨損時，測量其頂端端面相應(yīng)位置的原始尺寸Ld-O，同時，獲得此時單個鏈輪輪齒對應(yīng)垂直光電感應(yīng)模塊輸出的高電平長度L1-O和水平光電感應(yīng)模塊輸出的低電平L2-Q，計算比值因子kD = Ld-o/L1-o ； 然后，實際測量鏈輪輪齒磨損量時，假設(shè)單個鏈輪輪齒通過時垂直光電感應(yīng)模塊輸出的高電平長度為Lh、水平光電感應(yīng)模塊輸出的低電平長度為L^1，計算比值因子△ k = L2-O/L2-1，如果刮板輸送機勻速運行，有Δ k= I，因此，定義Δ k為修正因子，消除測量時變轉(zhuǎn)速對鏈輪輪齒磨損量測量的影響;計算Ld-1= Δ k X kD X L1-1，則鏈輪輪齒磨損量Δ Ld = Ld-O-Ld-1 ； 最后，設(shè)定鏈輪輪齒的磨損閾值J，當(dāng)A LD<#t，鏈輪輪齒磨損量未超限，可繼續(xù)正常使用；當(dāng)△ Ld 2 J時，鏈輪輪齒磨損超限，輸出磨損危險報警信號。
【文檔編號】G01B11/06GK105865352SQ201610325560
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年5月17日
【發(fā)明人】江帆, 朱真才, 李偉, 曹國華, 周公博, 彭玉興, 沈剛, 盧昊, 吳孫陽
【申請人】中國礦業(yè)大學(xué)