CN101475094A - 基于多传感器技术的皮带运输机自检型托辊 - Google Patents

基于多传感器技术的皮带运输机自检型托辊 Download PDF

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本发明涉及自动检测技术领域，具体是一种在皮带运输机运转过程中能实现故障自动检测的基于多传感器技术的皮带运输机自检型托辊。解决了目前人工巡检皮带运输机托辊故障不便的问题，基于多传感器技术的皮带运输机自检型托辊包括托辊轴，以及套于托辊轴上、且两端分别通过轴承I、II与托辊轴转动配合的托辊体，托辊轴上设有用于检测托辊状态的传感器，以及与传感器输出端相连的智能故障检测报警电路。本发明结构简单、合理，实现容易，能够实现自动检测故障、故障报警，减轻工作人员的劳动强度，工作可靠性高，本发明所述托辊内的结构可以应用于其它旋转设备故障的自动监测与报警。

Description

基于多传感器技术的皮带运输机自检型托辊
技术领域
本发明涉及自动检测技术领域，具体是一种在皮带运输机运转过程中能实现故障自动检测的基于多传感器技术的皮带运输机自检型托辊。
背景技术
在工业生产过程中，皮带运输机是一种简洁方便的运输装置，但在皮带运输机运行过程中支撑皮带的托辊经常会发生卡塞、停转、异常摩擦导致温升过高等故障。发生故障后将会导致皮带运输机运输效率下降；或使皮带严重跑偏；严重时会导致皮带运输机停运，产生比较大的经济损失；或造成人身伤亡等重大事故。而且在皮带运输机运输物料的过程中往往需要采用皮带秤对物料进行计量，皮带秤上所安装的托辊发生故障以后将使秤架的受力情况发生重大变化，从而对计量结果产生严重影响。
而目前对于皮带运输机托辊故障还没有比较好的检测方法。常用的方法是人工巡回检查。但是人工巡回检查存在很多问题：1、高空中的皮带运输机不便检查；2、检查环境比较恶劣，存在危险；3、成本高，效率低，易发生人身伤亡事故。
发明内容
本发明为了解决目前人工巡检皮带运输机托辊故障不便的问题，提供一种基于多传感器技术的皮带运输机自检型托辊。
本发明是采用如下技术方案实现的：基于多传感器技术的皮带运输机自检型托辊，包括托辊轴，以及套于托辊轴上、且两端分别通过轴承I、II与托辊轴转动配合的托辊体，托辊轴上设有用于检测托辊状态的传感器，以及与传感器输出端相连的智能故障检测报警电路。
所述用于检测托辊状态的传感器包括分别设置于托辊轴两端键槽内的用于检测轴承I、II温度的温度传感器I、II，以及设置于托辊轴上的音频传感器，音频传感器、温度传感器I、II输出端与智能故障检测报警电路连接。在具体实施时，还可采用振动传感器等能对托辊运行状况进行检测的传感器。
所述智能故障检测报警电路包括信号处理器、与信号处理器连接的用于与外部设备进行数据传输的无线数据传输单元、输出端与信号处理器连接的A/D转换器，以及分别与音频传感器、温度传感器输出端连接的音频信号调理电路和温度信号调理电路，音频信号调理电路和温度信号调理电路的输出端与A/D转换器的输入端连接。所述智能故障检测报警电路中的信号调理电路是电子领域常用电路，且电路变形很多；而信号处理器、无线数据传输单元、A/D转换器是现有电子产品，其之间的连接关系明确，技术人员实现容易。
温度传感器I、II分别监测托辊体与托辊轴之间轴承I、II的温度，音频传感器监测托辊的转动声音，由温度传感器和音频传感器检测得到的温度信号、音频信号分别经温度信号调理电路和音频信号调理电路调理，A/D转换器模数转换后，传输至信号处理器，信号处理器在相关软件支持下对由温度、音频传感器检测到的信号进行分析，以判断托辊的运行状态是否正常，将托辊的运行状态通过与信号处理器相连的无线数据传输单元向外部设备发送。如有异常(轴承有异常摩擦，会导致轴承处温度过高，托辊转动声音异样)，通过无线数据传输单元向外部设备发送报警信号。
另外，还设置有为智能故障检测报警电路、及各传感器提供电能的发供电装置，包括通过骨架固定于托辊轴上的线圈绕组、嵌于托辊体内壁与线圈绕组相对的至少一对永磁体，以及与线圈绕组输出端连接的电源处理电路，所述电源处理电路包含与线圈绕组输出端连接的整流滤波电路、与整流滤波电路输出端连接的稳压电路、与稳压电路输出端连接的充电电路、与充电电路输出端连接的充电电池、以及双输入端分别与稳压电路输出端、充电电池连接的电源切换电路，电源切换电路的控制信号输入端与信号处理器连接；所述智能故障检测报警电路还包括用于实现托辊转速检测的降压电路，降压电路的输入端与整流滤波电路输出端连接，输出端与A/D转换器的输入端连接。所述电源处理电路中的整流滤波电路、稳压电路、充电电路、电源切换电路，以及所述智能故障检测报警电路中的降压电路是电子领域的常用电路，其结构变形很多，电子领域的技术人员实现容易。
发供电装置利用托辊体转动带动永磁体转动，形成旋转磁场，线圈绕组产生出电动势，该电动势经过整流、滤波、稳压后形成维持智能故障检测报警电路、及各传感器正常工作所需的电能，并通过充电电路向充电电池充电。同时，发供电装置中整流滤波电路输出的电压信号经过降压电路后由A/D转换器采集，采集到的电压信号传输至信号处理器，以便计算托辊体的转速，即以发供电装置中整流滤波电路输出的电压信号来检测托辊的转速。当托辊体转速较低(即由整流滤波电路输出的电压信号低)时，由信号处理器控制电源切换电路切换到充电电池供电。
与现有技术相比，本发明采用多传感器技术对托辊运行状况进行检测，本发明具体通过托辊运行温度、声音、托辊转速进行托辊运行状态诊断，以判断托辊是否发生卡塞、停转、异常摩擦等故障，并能将托辊的运行状态通过无线数据传输单元向外部设备，在出现故障时通过无线数据传输单元向外部设备报警，以防止因托辊故障造成的皮带运输机的停机，降低检修维护工作量，提高皮带运输机的运行稳定性和安全性；另外，本发明设置利用托辊转动产生电力的发供电装置，为维持托辊的智能故障检测报警电路、各传感器正常工作提供所需电力，无需外供电源。
本发明结构简单、合理，实现容易，能够实现自动检测故障、故障报警，减轻工作人员的劳动强度，工作可靠性高，本发明所述托辊内的结构可以应用于其它旋转设备故障的自动监测与报警。
附图说明
图1是本发明的结构原理图；
图2是本发明的电路原理方框图；
图中：1-托辊轴；2-轴承I；3-轴承II；4-托辊体；5-温度传感器I；6-温度传感器II；7-音频传感器；8-智能故障检测报警电路；9-骨架；10-线圈绕组；11-永磁体。
具体实施方式
如图1所示，基于多传感器技术的皮带运输机自检型托辊，包括托辊轴1，以及套于托辊轴1上、且两端分别通过轴承I、II2、3与托辊轴1转动配合的托辊体4，托辊轴1上设有用于检测托辊状态的传感器，以及与传感器输出端相连的智能故障检测报警电路。
所述用于检测托辊状态的传感器包括分别设置于托辊轴1两端键槽内的用于检测轴承I、II2、3温度的温度传感器I、II5、6，以及设置于托辊轴1上的音频传感器7，音频传感器7、温度传感器I、II5、6输出端与智能故障检测报警电路8连接。
如图2所示，所述智能故障检测报警电路8包括信号处理器、与信号处理器连接的用于与外部设备进行数据传输的无线数据传输单元、输出端与信号处理器连接的A/D转换器，以及分别与音频传感器、温度传感器输出端连接的音频信号调理电路和温度信号调理电路，音频信号调理电路和温度信号调理电路的输出端与A/D转换器的输入端连接。
另外，还设置有为智能故障检测报警电路8、及各传感器5、6、7提供电能的发供电装置，包括通过骨架9固定于托辊轴1上的线圈绕组10、嵌于托辊体4内壁与线圈绕组10相对的至少一对永磁体11，以及与线圈绕组10输出端连接的电源处理电路，所述电源处理电路包含与线圈绕组输出端连接的整流滤波电路、与整流滤波电路输出端连接的稳压电路、与稳压电路输出端连接的充电电路、与充电电路输出端连接的充电电池、以及双输入端分别与稳压电路输出端、充电电池连接的电源切换电路，电源切换电路的控制信号输入端与信号处理器连接；所述智能故障检测报警电路还包括用于实现托辊转速检测的降压电路，降压电路的输入端与整流滤波电路输出端连接，输出端与A/D转换器的输入端连接。
具体实施时，温度传感器I、II可选用廉价的热敏电阻；音频传感器可选用小型驻级体式电容麦克风；而A/D转换器需选用具有多个输入通道类型的模数转换器；信号处理器可选用低成本的8位单片机；无线数据传输单元可选用微功率单片集成式的数传模块。

Claims (5)

1、一种基于多传感器技术的皮带运输机自检型托辊，包括托辊轴(1)，以及套于托辊轴(1)上、且两端分别通过轴承I、II(2、3)与托辊轴(1)转动配合的托辊体(4)，其特征在于：托辊轴(1)设有用于检测托辊状态的传感器，以及与传感器输出端相连的智能故障检测报警电路(8)。
2、根据权利要求1所述的基于多传感器技术的皮带运输机自检型托辊，其特征在于：所述用于检测托辊状态的传感器包括分别设置于托辊轴(1)两端键槽内的用于检测轴承I、II(2、3)温度的温度传感器I、II(5、6)，以及设置于托辊轴(1)上的音频传感器(7)，音频传感器(7)、温度传感器I、II(5、6)输出端与智能故障检测报警电路(8)连接。
3、根据权利要求1所述的基于多传感器技术的皮带运输机自检型托辊，其特征在于：所述智能故障检测报警电路(8)包括信号处理器、与信号处理器连接的用于与外部设备进行数据传输的无线数据传输单元、输出端与信号处理器连接的A/D转换器，以及分别与音频传感器、温度传感器输出端连接的音频信号调理电路和温度信号调理电路，音频信号调理电路和温度信号调理电路的输出端与A/D转换器的输入端连接。
4、根据权利要求1所述的基于多传感器技术的皮带运输机自检型托辊，其特征在于：还设置有为智能故障检测报警电路(8)、及各传感器(5、6、7)提供电能的发供电装置，包括通过骨架(9)固定于托辊轴(1)上的线圈绕组(10)、嵌于托辊体(4)内壁与线圈绕组(10)相对的至少一对永磁体(11)，以及与线圈绕组(10)输出端连接的电源处理电路，所述电源处理电路包含与线圈绕组输出端连接的整流滤波电路、与整流滤波电路输出端连接的稳压电路、与稳压电路输出端连接的充电电路、与充电电路输出端连接的充电电池、以及双输入端分别与稳压电路输出端、充电电池连接的电源切换电路，电源切换电路的控制信号输入端与信号处理器连接。
5、根据权利要求4所述的基于多传感器技术的皮带运输机自检型托辊，其特征在于：所述智能故障检测报警电路还包括用于实现托辊转速检测的降压电路，降压电路的输入端与整流滤波电路输出端连接，输出端与A/D转换器的输入端连接。
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