CN108538183B - 一种基于倾斜工况下角度可调管带机故障模拟实验装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于倾斜工况下角度可调管带机故障模拟实验装置，包括提升角度可调的圆管带式输送机及倾斜工况下故障检测与判断系统；圆管带式输送机设有角度调节装置，能够对圆管带式输送机的输送倾角调节；倾斜工况下故障检测与判断系统包括打滑检测装置和/或胀管检测装置；打滑检测装置能够对圆管带式输送机的输送带打滑故障进行检测，并判断打滑故障的程度；胀管检测装置能对圆管带式输送机的输送带胀管故障进行检测，并判断胀管故障的程度。本发明可用于研究输送倾角、带速、填充率、张紧力等运行参数对圆管带式输送机胀管、输送带打滑两种故障状态的影响，有效地匹配圆管带式输送机管线倾斜布置时的运行参数，减少故障的发生。

Description

一种基于倾斜工况下角度可调管带机故障模拟实验装置

技术领域

本发明属于圆管带式输送机实验装置技术领域，具体是涉及一种基于倾斜工况下角度可调管带机故障模拟实验装置。

背景技术

圆管带式输送机是一种新型环保高效的散料输送设备，主要靠托辊强制输送带形成圆管状并支撑其运行，从而实现对物料的封闭输送，有效避免漏料、洒料、扬尘、杂物混入、雨雪侵蚀等现象。圆管带式输送机适应复杂输送线柔性布置，易于实现平面和空间的转弯，大角度的倾斜。由于圆管带式输送机常常布置在复杂的地形区域，在实际线路布置遇到障碍物时或者需要将物料提升时，则需要对管线进行倾斜布置，而在工程实际中输送物料的倾斜角度、带速、填充率、张紧力等因素会导致圆管带式输送机发生胀管与输送带打滑两种典型故障。

目前国内还没有相关的装置用于研究圆管带式输送机两种典型故障的发生会具体受到那些运行参数的影响。在工程实际中也很难得出圆管带式输送机运行参数对两种典型故障程度的具体影响，因此，在设定相关运行参数时往往会选取较大的安全系数，从而导致能耗增大，整机制造成本增加。先通过最直接的方法将两种典型故障模拟出来，然后再改变相关的运行参数，最终分别得出各个运行参数对两种典型故障状态的影响。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种结构简单、调节方便的基于倾斜工况下角度可调管带机故障模拟实验装置，它能够用于研究输送倾角、带速、填充率、张紧力等运行参数对圆管带式输送机胀管与输送带打滑两种故障状态的影响，为管带机设计提供理论参考，降低设计成本。

本发明采用的技术方案是：一种基于倾斜工况下角度可调管带机故障模拟实验装置，包括提升角度可调的圆管带式输送机及倾斜工况下故障检测与判断系统；所述的圆管带式输送机设有角度调节装置，能够对圆管带式输送机的输送倾角调节；所述的倾斜工况下故障检测与判断系统包括打滑检测装置和/或胀管检测装置；打滑检测装置靠近圆管带式输送机的驱动滚筒设置，能够对圆管带式输送机的输送带打滑故障进行检测，并判断打滑故障的程度；胀管检测装置安装在圆管带式输送机的尾部机架上，能对圆管带式输送机的输送带胀管故障进行检测，并判断胀管故障的程度。

上述的基于倾斜工况下角度可调管带机故障模拟实验装置，所述的角度调节装置包括支撑架、四根连杆、角度测量器、行程开关及步进电机；四根连杆的上端分别与圆管带式输送机的头部机架铰接，四根连杆的下端与地基铰接；所述的角度测量器安装在中部机架上，能够对圆管带式输送机的输送倾角进行实时的测量；支撑架底部设有滚轮，滚轮设有锁紧装置，锁紧装置能够使得滚轮固定；步进电机的输出轴通过传动装置与滚轮连接；圆管带式输送机的尾部机架安装在支撑架上，圆管带式输送机的中部机架前端与头部机架铰接，后端与尾部机架铰接；所述的行程开关设置在支撑架下方的地基上。

上述的基于倾斜工况下角度可调管带机故障模拟实验装置，所述的胀管检测装置包括多组弹簧装置、上支撑板、下支撑板、横梁、位移传感器及数据分析系统；所述的下支撑板上设有一通孔，通孔的周围设有六个沿圆周方向均匀布置的托辊组，该通孔周围的托辊组用于支撑输送带回程部分；下支撑板顶部通孔的正上方设有凹槽，凹槽边缘处设有均匀布置的三个托辊组；所述的上支撑板底部设有凹槽，凹槽边缘处设有均匀布置的三个托辊组；上支撑板安装在下支撑板上方, 上支撑板底部的凹槽和下支撑板顶部凹槽构成一通孔，该通孔周围的托辊组用于支撑输送带输送部分；所述的横梁置于上支撑板上方，横梁与上支撑板顶部平行，横梁与上支撑板顶部之间通过多组弹簧装置连接；横梁朝向上支撑板的侧面上设有位移传感器，位移传感器通过采集卡与数据分析系统连接。

上述的基于倾斜工况下角度可调管带机故障模拟实验装置，所述的弹簧装置包括设置在横梁上的套筒Ⅰ和导向柱Ⅰ、设置在上支撑板顶部的套筒Ⅱ和导向柱Ⅱ及弹簧；套筒Ⅰ、导向柱Ⅰ、套筒Ⅱ、导向柱和弹簧同轴；弹簧位于套筒Ⅱ内，弹簧两端分别套装在导向柱Ⅰ和导向柱Ⅱ上，套筒Ⅱ套装在套筒Ⅰ内；所述的导向柱Ⅰ朝向导向柱Ⅱ的端面上设有限位开关，限位开关与控制柜连接。

上述的基于倾斜工况下角度可调管带机故障模拟实验装置，其特征在于：打滑检测装置包括小滚轮、反光片Ⅰ、反光片Ⅱ、光电传感器Ⅰ、光电传感器Ⅱ、采集卡、数据分析系统，反光片Ⅰ粘贴在管状带式输送机的驱动滚筒上，光电传感器Ⅰ靠近反光片Ⅰ设置，能够对驱动滚筒的转速进行测量；所述的小滚轮通过弹簧压紧在管状带式输送机的输送带上，小滚轮的轴线垂直于输送带的输送方向设置；小滚轮上贴有反光片Ⅱ，光电传感器Ⅱ靠近反光片Ⅱ设置，能够对小滚轮的转速进行测量；光电传感器Ⅰ、光电传感器Ⅱ分别通过采集卡连接数据分析系统。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

1、本发明设定的圆管带式输送机角度调节采用了曲柄滑块机构与双摇杆机构组合的形式来进行调节，底部设有滚轮的支撑架相当于滑块，当支撑架沿着管线布局的方向移动的同时就改变了圆管带式输送机的输送倾角，并且支撑架底部的滚轮设有锁紧装置，能够随时将移动平台固定住，使圆管带式输送机的输送倾角保持不变，因此，该角度调节装置调节方便且可靠。

2、本发明能够模拟出圆管带式输送机在管线倾斜布置的工况下，发生胀管与输送带打滑两种故障，通过精准的布置传感器，能够准确测量出发生故障的程度，然后通过改变输送倾角、带速、填充率、张紧力等运行参数，最终得出这些运行参数对圆管带式输送机两种故障状态影响的规律特性。

3、本发明可用于研究输送倾角、带速、填充率、张紧力等运行参数对圆管带式输送机胀管、输送带打滑两种故障状态的影响，有效地匹配圆管带式输送机管线倾斜布置时的运行参数，减少故障的发生，降低设备的制造成本，缩短研发周期，同时能够提高物料的输送效率。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明的倾斜角度调节装置的机械原理图。

图3为本发明胀管故障模拟流程图。

图4为本发明胀管故障检测装置示意图。

图5为本发明胀管故障检测装置局部放大图。。

图6为本发明输送带打滑故障模拟流程图。

图7为本发明输送带打滑故障检测示意图。

图8为实验装置故障模拟与测试流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的说明。

如图1-图2所示，本发明的包括提升角度可调的圆管带式输送机及倾斜工况下故障检测与判断系统；所述的圆管带式输送机设有角度调节装置，能够对圆管带式输送机的输送倾角调节。所述的倾斜工况下故障检测与判断系统包括打滑检测装置和/或胀管检测装置5；打滑检测装置能够对圆管带式输送机的输送带打滑故障进行检测，并判断打滑故障的程度。胀管检测装置能对圆管带式输送机的输送带胀管故障进行检测，并判断胀管故障的程度。

所述的角度调节装置包括支撑架13、四根连杆、角度测量器4、行程开关12及步进电机；四根连杆分成两组，每组两根连杆；一组连杆10的上端与头部机架的前端铰接，另一组连杆11的上端与头部机架2的后端铰接；四根连杆的下端与地基铰接。所述的角度测量器4安装在中部机架3上，能够对圆管带式输送机的输送倾角进行实时的测量。支撑架13底部设有四个滚轮14，滚轮14设有锁紧装置，锁紧装置能够使得滚轮14固定。步进电机的输出轴通过传动装置与滚轮连接；圆管带式输送机的尾部机架6安装在支撑架13上，圆管带式输送机的中部机架3前端与头部机架2铰接，后端与尾部机架6铰接。所述的行程开关12设置在支撑架13下方的地基上。

支撑架13、中部机架3、头部机架2分别相当于图2中的滑块15、连杆16和连杆18，尾部机架6安装在支撑架13上，中部机架3后端与尾部机架6铰链连接，中部机架3前端与头部机架2铰链，连杆10、连杆11与头部机架2铰链。支撑架13底部的滚轮14由驱动电机带动转动，进而带动支撑架13沿输送带8运行方向移动，支撑架13带动头部机架2、中部机架3、尾部机架6运动，从而使圆管带式输送机的提升倾角发生改变，行程开关12能够对支撑架13的移动范围进行行程的限制，中部机架3上安装有角度测量器4，能够对输送倾角进行实时的测量。本发明采用连杆滑块机构对圆管带式输送机的输送倾角进行调节，该结构调节方便且可靠。

如图1、图4所示，胀管检测装置5安装在尾部机架6上，胀管检测装置5包括三组弹簧装置、上支撑板21、下支撑板22、横梁20、位移传感器及数据分析系统；所述的下支撑板22上设有一通孔，通孔的周围设有六个沿圆周方向均匀布置的托辊组，该通孔周围的托辊组用于支撑输送带8的回程部分。下支撑板22顶部通孔的正上方设有凹槽，凹槽边缘处设有均匀布置的三个托辊组；所述的上支撑板21底部设有凹槽，凹槽边缘处设有均匀布置的三个托辊组；上支撑板安装在下支撑板上方, 上支撑板底部的凹槽和下支撑板顶部凹槽构成一通孔，该通孔周围的托辊组用于支撑输送带8的输送部分。所述的横梁20置于上支撑板21上方，横梁20与上支撑板21顶部平行，横梁20与上支撑板21顶部之间通过多组弹簧装置连接。横梁20朝向上支撑板的侧面上设有位移传感器26，位移传感器26通过采集卡27与数据分析系统28连接。

如图5所示，所述的弹簧装置包括设置在横梁上的套筒Ⅰ和导向柱Ⅰ、设置在上支撑板顶部的套筒Ⅱ和导向柱Ⅱ及弹簧23；套筒Ⅰ、导向柱Ⅰ、套筒Ⅱ、导向柱和弹簧23同轴；弹簧23位于套筒Ⅱ内，弹簧23两端分别套装在导向柱Ⅰ和导向柱Ⅱ上，套筒Ⅱ套装在套筒Ⅰ内；所述的导向柱Ⅰ朝向导向柱Ⅱ的端面上设有限位开关24，限位开关24与控制柜25连接。

压缩弹簧23和限位开关24进行密封处理，以免被外接因素影响导致失效，位移传感器26用于测量胀管故障的状态，并通过采集卡27进行数据采集，然后最终由数据分析系统28进行数据处理与分析。当输送带8中物料过多而导致胀管时，输送带8受到过大的张力使上支撑板向上滑动，当胀管状态达到极限状态时，与控制柜25连接的限位开关24被触发，从而使圆管带式输送机立马停机，这样既可以测出胀管故障的故障程度，也可以避免故障极限状态的恶化。

如图7所示，打滑检测装置包括小滚轮33、反光片Ⅰ29、反光片Ⅱ、光电传感器Ⅰ30、光电传感器Ⅱ、采集卡27、数据分析系统28，反光片Ⅰ29粘贴在管状带式输送机的驱动滚筒31上，光电传感器Ⅰ30靠近反光片Ⅰ29设置，能够对驱动滚筒31的转速进行测量。所述的小滚轮33通过弹簧32压紧在管状带式输送机的输送带8上，小滚轮33的轴线垂直于输送带8的输送方向设置。小滚轮33上贴有反光片Ⅱ，光电传感器Ⅱ靠近反光片Ⅱ设置，能够对小滚轮33的转速进行测量；光电传感器Ⅰ30、光电传感器Ⅱ分别通过采集卡27连接数据分析系统28。

本发明的工作过程如下：先空载启动圆管带式输送机，然后位移传感器26测出横梁20与上支撑板21的初始距离为X₀，在导料槽7内加大物料的输送量或输送倾角后测量出物料的填充率和输送倾角，上物料后测出横梁20与上支撑板21的距离为X₁，通过数据分析系统28的逻辑判断程序，若X₁=X₀，则未模拟出胀管故障，则需要增大填充率或输送倾角，来继续模拟出若胀管故障，2／3X₀≤X₁＜X₀，则模拟出轻度胀管故障，若1／3X₀≤X₁＜2／3X₀，则模拟出中度胀管故障，若0≤X₁＜1／3X₀，则模拟出重度胀管故障。然后通过调节物料的输送倾角、带速、填充率、张紧力然后通过位移传感器24来测量出胀管的程度大小，来判断这些运行参数对胀管故障程度的影响。

先添加适当的物料，使圆管输送机正常运转，然后通数据分析系统28对输送带打滑故障进行初始的判断，若一开始发生打滑故障则需要调整张紧力或者输送倾角，使不发生输送带打滑故障，然后进行输送带打滑故障的模拟，通过减小张紧力或者输送倾角，同时并测出输送带的张紧力或者输送倾角，然后测量出驱动滚筒31与小滚轮33的转速，通过数据分析系统28设定的换算程序计算出驱动滚筒31与小滚轮33外圆周的线速度，分别为V₁、V₂，最后通过数据分析系统28的逻辑判断程序，若V₁=V₂，则未模拟出输送带打滑故障，则需要继续减小张紧力或者增大输送倾角，来继续模拟出输送带打滑故障，若2／3 V₁≤V₂＜V₁，则模拟出轻度输送带打滑故障，若1／3 V₁≤V₂＜2／3 V₁，则模拟出中度输送带打滑故障，若0≤V₂＜1／3 V₁，则模拟出重度输送带打滑故障。输送带打滑故障模拟出来之后，然后调节物料的输送倾角、带速、填充率、张紧力通过输送带8的带速与驱动滚筒31圆周线速度之间会产生差值大小来反应输送带8的打滑故障程度的影响，来判断这些运行参数对输送带打滑故障的影响。

Claims (2)

1.一种基于倾斜工况下角度可调管带机故障模拟实验装置，其特征在于：包括提升角度可调的圆管带式输送机及倾斜工况下故障检测与判断系统；所述的圆管带式输送机设有角度调节装置，能够对圆管带式输送机的输送倾角调节；所述的倾斜工况下故障检测与判断系统包括打滑检测装置和/或胀管检测装置；打滑检测装置靠近圆管带式输送机的驱动滚筒设置，能够对圆管带式输送机的输送带打滑故障进行检测，并判断打滑故障的程度；胀管检测装置安装在圆管带式输送机的尾部机架上，能对圆管带式输送机的输送带胀管故障进行检测，并判断胀管故障的程度；

所述的角度调节装置包括支撑架、四根连杆、角度测量器、行程开关及步进电机；四根连杆的上端分别与圆管带式输送机的头部机架铰接，四根连杆的下端与地基铰接；所述的角度测量器安装在中部机架上，能够对圆管带式输送机的输送倾角进行实时的测量；支撑架底部设有滚轮，滚轮设有锁紧装置，锁紧装置能够使得滚轮固定；步进电机的输出轴通过传动装置与滚轮连接；圆管带式输送机的尾部机架安装在支撑架上，圆管带式输送机的中部机架前端与头部机架铰接，后端与尾部机架铰接；所述的行程开关设置在支撑架下方的地基上；

所述的胀管检测装置包括多组弹簧装置、上支撑板、下支撑板、横梁、位移传感器及数据分析系统；所述的下支撑板上设有一通孔，通孔的周围设有六个沿圆周方向均匀布置的托辊组，该通孔周围的托辊组用于支撑输送带回程部分；下支撑板顶部通孔的正上方设有凹槽，凹槽边缘处设有均匀布置的三个托辊组；所述的上支撑板底部设有凹槽，凹槽边缘处设有均匀布置的三个托辊组；上支撑板安装在下支撑板上方, 上支撑板底部的凹槽和下支撑板顶部凹槽构成一通孔，该通孔周围的托辊组用于支撑输送带输送部分；所述的横梁置于上支撑板上方，横梁与上支撑板顶部平行，横梁与上支撑板顶部之间通过多组弹簧装置连接；横梁朝向上支撑板的侧面上设有位移传感器，位移传感器通过采集卡与数据分析系统连接；

打滑检测装置包括小滚轮、反光片Ⅰ、反光片Ⅱ、光电传感器Ⅰ、光电传感器Ⅱ、采集卡、数据分析系统，反光片Ⅰ粘贴在管状带式输送机的驱动滚筒上，光电传感器Ⅰ靠近反光片Ⅰ设置，能够对驱动滚筒的转速进行测量；所述的小滚轮通过弹簧压紧在管状带式输送机的输送带上，小滚轮的轴线垂直于输送带的输送方向设置；小滚轮上贴有反光片Ⅱ，光电传感器Ⅱ靠近反光片Ⅱ设置，能够对小滚轮的转速进行测量；光电传感器Ⅰ、光电传感器Ⅱ分别通过采集卡连接数据分析系统。

2.根据权利要求1所述的基于倾斜工况下角度可调管带机故障模拟实验装置，其特征在于：所述的弹簧装置包括设置在横梁上的套筒Ⅰ和导向柱Ⅰ、设置在上支撑板顶部的套筒Ⅱ和导向柱Ⅱ及弹簧；套筒Ⅰ、导向柱Ⅰ、套筒Ⅱ、导向柱和弹簧同轴；弹簧位于套筒Ⅱ内，弹簧两端分别套装在导向柱Ⅰ和导向柱Ⅱ上，套筒Ⅱ套装在套筒Ⅰ内；所述的导向柱Ⅰ朝向导向柱Ⅱ的端面上设有限位开关，限位开关与控制柜连接。

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