本發(fā)明申請(qǐng)為申請(qǐng)?zhí)?01510188316.2的分案申請(qǐng)。本發(fā)明涉及一種用于監(jiān)視輸送設(shè)備的裝置，更具體地，本發(fā)明涉及對(duì)于輸送裝置滾筒軸承的在線監(jiān)測(cè)及安全應(yīng)急控制系統(tǒng)以及相應(yīng)的控制方法。

背景技術(shù)：

在現(xiàn)有技術(shù)中，皮帶輸送機(jī)和滾筒輸送機(jī)通常都采用滾筒進(jìn)行動(dòng)力傳動(dòng)，滾筒則安裝在滾動(dòng)軸承上。目前，各工礦企業(yè)對(duì)輸送裝置的在線監(jiān)測(cè)研發(fā)較為成熟，例如，利用光電系統(tǒng)對(duì)輸送帶承載面和/或滾動(dòng)面，特別是對(duì)承載面進(jìn)行光學(xué)檢測(cè)，其中對(duì)在運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)的損傷進(jìn)行識(shí)別和在達(dá)到輸送帶臨界狀態(tài)時(shí)發(fā)出聲響和/或光學(xué)報(bào)警信號(hào)和/或特別是促使輸送設(shè)備自動(dòng)斷開。

又如，在滾筒類輸送機(jī)中，滾筒鏈條連接，鏈條由頂部驅(qū)動(dòng)鏈輪來驅(qū)動(dòng)。正常情況下鏈條和驅(qū)動(dòng)鏈條的齒輪是相互間緊密配合以保證鏈條的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，然而，在現(xiàn)實(shí)的實(shí)際應(yīng)用中，由于整個(gè)鏈條在鏈輪運(yùn)轉(zhuǎn)的過程中沒有防止鏈條跳齒的裝置，故有時(shí)在物料運(yùn)輸過程中由于物料重量、機(jī)械零部件故障、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)老化等問題，會(huì)發(fā)生鏈條在驅(qū)動(dòng)鏈輪處跳齒的問題，鏈條和驅(qū)動(dòng)鏈輪的相對(duì)位置發(fā)生變化，造成事故，這種類型的鏈條跳齒故障會(huì)造成鏈斗后部鋼板變形，嚴(yán)重時(shí)會(huì)損壞整個(gè)設(shè)備，導(dǎo)致不得不更換，極大地影響了生產(chǎn)作業(yè)進(jìn)度，造成不必要的經(jīng)濟(jì)損失，故現(xiàn)目前在這類輸送機(jī)中防鏈條脫出的監(jiān)控裝置，能有效地監(jiān)控鏈條與驅(qū)動(dòng)鏈輪之間的工作狀況，在發(fā)生問題時(shí)，能及時(shí)報(bào)警發(fā)出停機(jī)信號(hào)，且需安全可靠，抗干擾能力強(qiáng)。

又如，在皮帶輸送機(jī)和滾筒輸送機(jī)中，在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可對(duì)整個(gè)設(shè)備均進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，從而達(dá)到安全控制的目的，但這種在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)較為復(fù)雜，其成本較高。

在針對(duì)軸承的監(jiān)測(cè)方面，目前現(xiàn)有技術(shù)中多是將待測(cè)軸承裝在專門的軸承檢測(cè)裝置上，進(jìn)行抗疲勞、損壞等故障診斷。這種技術(shù)目前發(fā)展的已經(jīng)較為成熟，常見的有，將高鐵車輪用的軸承拆卸下來或在該軸承組裝至車輪軸上之前，將該軸承或車輪軸安裝在專門的軸承檢測(cè)裝置上，然后通過該專門的軸承監(jiān)測(cè)裝置對(duì)待測(cè)軸承進(jìn)行檢驗(yàn)，從而得到軸承的相關(guān)參數(shù)，進(jìn)而判斷軸承的工作情況。這種檢測(cè)方法是目前常用的軸承檢測(cè)方法，其特點(diǎn)是代替了傳統(tǒng)的人工敲擊檢測(cè)方式，提高了檢測(cè)的準(zhǔn)確性，但這種方式仍然是基于理想狀態(tài)下的靜態(tài)測(cè)試方式來進(jìn)行軸承檢測(cè)的，而且通常需要將待測(cè)軸承進(jìn)行拆卸，或者即便不進(jìn)行軸承拆卸，也需要將整個(gè)輪對(duì)軸放置的檢測(cè)設(shè)備上，因而檢測(cè)方法較為繁復(fù)。

研究表明，輸送裝置作為機(jī)械裝置的一種，目前已經(jīng)在安全性檢測(cè)方面取得了長足的進(jìn)步，但滾筒軸承的在線監(jiān)測(cè)上及輸送機(jī)制停后的應(yīng)急控制上未能引起足夠的重視。尤其是隨著社會(huì)的發(fā)展，輸送機(jī)的應(yīng)用越來越廣泛，其中皮帶輸送機(jī)多應(yīng)用在礦山等大批量物料的連續(xù)輸送上，由于皮帶輸送機(jī)的連續(xù)允許性及輸送的物料具有質(zhì)量大等特點(diǎn)，必須采用相應(yīng)的在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)來保證輸送裝置的安全運(yùn)行，但輸送機(jī)在運(yùn)行過程中受到在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的報(bào)警控制后，為了保證操作人員安全會(huì)出現(xiàn)急停等情況，此時(shí)的輸送機(jī)由于是隨機(jī)停止的，為了操作人員的安全，這時(shí)的設(shè)備一般都會(huì)切斷動(dòng)力電源進(jìn)入應(yīng)急狀態(tài)，但如果輸送機(jī)一旦突然恢復(fù)供電而毫無預(yù)兆地重新運(yùn)轉(zhuǎn)，則有可能對(duì)檢修及操作人員造成人員安全。

本發(fā)明旨在提出一種輸送裝置滾筒軸承進(jìn)行在線動(dòng)態(tài)檢測(cè)/監(jiān)測(cè)的系統(tǒng)，特別的是，本發(fā)明著重針對(duì)起驅(qū)動(dòng)作用的軸承進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)，并啟動(dòng)影響的安全應(yīng)急控制系統(tǒng)從而保證整個(gè)裝置的安全性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明通的目的在于提供了一種輸送機(jī)安全應(yīng)急控制系統(tǒng)。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：包括輸送機(jī)滾筒軸承在線監(jiān)測(cè)部和輸送機(jī)安全應(yīng)急部，其特征在于，所述輸送機(jī)滾筒軸承在線監(jiān)測(cè)部包括軸向位移監(jiān)測(cè)部和徑向位移監(jiān)測(cè)部，所述輸送機(jī)安全應(yīng)急部包括滾筒抱閘。

進(jìn)一步地，所述輸送機(jī)滾筒軸承在線監(jiān)測(cè)部包括電機(jī)、聯(lián)軸器、左端支撐軸承、軸向位移傳感器、軸向位移承載盤、徑向位移傳感器、右端支撐軸承、驅(qū)動(dòng)鏈條、滾筒軸，電機(jī)通過聯(lián)軸器帶動(dòng)滾筒軸轉(zhuǎn)動(dòng)，滾筒軸支撐在左端支撐軸承和右端支撐軸承之間，滾筒安裝在滾筒軸上，并與左端支撐軸承和右端支撐軸承相配合，所述滾筒軸上還設(shè)置有軸向位移承載盤，其用來將所述滾筒軸受到的軸向力Fa傳遞至軸向位移傳感器，所述滾筒內(nèi)部還設(shè)置有徑向位移傳感器，用于檢測(cè)滾筒軸受到的徑向力；其中左端支撐軸承只提供徑向支撐力，徑向位移傳感器的安裝位置緊靠右端支撐軸承；

進(jìn)一步地，所述輸送機(jī)安全應(yīng)急部還包括備用電源、控制單元、安全閥，其中所述控制單元與變頻器連接，所述變頻器連接所述電機(jī)，所述控制單元分別與滾筒抱閘和備用電源連接；當(dāng)輸送機(jī)在運(yùn)行過程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)給出報(bào)警信號(hào)時(shí)，切斷動(dòng)力電源停止供電，輸送機(jī)處于停止，這時(shí)整個(gè)設(shè)備停止工作，為了防止動(dòng)力電源受因其他人為因素而突然供電，使輸送機(jī)重新運(yùn)行而導(dǎo)致安全事故，這時(shí)，控制單元會(huì)切斷動(dòng)力電源，切斷動(dòng)力電源后滾筒抱閘會(huì)鎖定驅(qū)動(dòng)滾筒防止其轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)操作人員和檢修人員完成檢修或在確定安全后，啟動(dòng)安全閥，備用電源給滾筒抱閘和電機(jī)供電，滾筒抱閘打開，此時(shí)，電機(jī)重新驅(qū)動(dòng)輸送機(jī)。

進(jìn)一步地，所述軸向位移監(jiān)測(cè)部包括軸向位移傳感器，所述徑向位移監(jiān)測(cè)部包括徑向位移傳感器，所述軸向位移傳感器和所述徑向位移傳感器為電渦流傳感器。

進(jìn)一步地，所述輸送機(jī)滾筒軸承在線監(jiān)測(cè)部包括聯(lián)軸器，所述聯(lián)軸器通過減速機(jī)帶動(dòng)滾筒軸轉(zhuǎn)動(dòng)。

進(jìn)一步地，所述輸送機(jī)滾筒軸承在線監(jiān)測(cè)部包括左端支撐軸承和右端支撐軸承，所述左端支撐軸承和右端支撐軸承采用單層滾珠軸承。

進(jìn)一步地，所述輸送機(jī)滾筒軸承在線監(jiān)測(cè)部包括左端支撐軸承和右端支撐軸承，所述左端支撐軸承和右端支撐軸承采用雙層滾珠軸承。

進(jìn)一步地，所述輸送機(jī)滾筒軸承在線監(jiān)測(cè)部包括左端支撐軸承和右端支撐軸承，所述左端支撐軸承和右端支撐軸承一個(gè)采用單層滾珠軸承，一個(gè)采用雙層滾珠軸承，兩個(gè)軸承的內(nèi)徑及外徑尺寸相同。

本發(fā)明還提供一種采用所述的輸送機(jī)安全應(yīng)急控制系統(tǒng)進(jìn)行控制的方法，其中所述軸向位移監(jiān)測(cè)部包括軸向位移傳感器，所述徑向位移監(jiān)測(cè)部包括徑向位移傳感器，所述軸向位移傳感器將測(cè)得的軸向位移信號(hào)發(fā)送給控制裝置，當(dāng)測(cè)得的軸向位移大于預(yù)先設(shè)定的預(yù)警數(shù)值時(shí)，控制單元發(fā)出報(bào)警信號(hào)，輸送機(jī)啟動(dòng)制停模式，工作人員進(jìn)行檢修；當(dāng)徑向位移傳感器測(cè)得的徑向位移信號(hào)大于預(yù)先設(shè)定的預(yù)警數(shù)值時(shí)，控制單元發(fā)出報(bào)警信號(hào)，輸送機(jī)啟動(dòng)制停模式，工作人員檢修。

進(jìn)一步地，所述輸送機(jī)處于任一制停模式時(shí)，控制單元均切斷動(dòng)力電源停止供電，所述滾筒抱閘鎖定驅(qū)動(dòng)滾筒防止其轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)操作人員或檢修人員完成檢修或在確定安全后，啟動(dòng)安全閥，備用電源向所述滾筒抱閘和所述電機(jī)供電，滾筒抱閘打開，所述電機(jī)重新驅(qū)動(dòng)輸送機(jī)。

進(jìn)一步地，所述軸向位移傳感器和所述徑向位移傳感器為電渦流傳感器，其型號(hào)可選用CWY_DO_810504，其檢測(cè)的線性范圍：0.4mm-1.4mm，精度可達(dá)0.1um。在這個(gè)區(qū)間內(nèi)，傳感器可以看成線性的，此時(shí)位移與輸出電壓成正比關(guān)系，其比值即傳感器比例系數(shù)。

本發(fā)明的有益效果是：

通過對(duì)滾筒軸及支撐軸承的狀態(tài)的檢測(cè)，降低了測(cè)量難度可以方便安全的得到輸送機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，通過安全閥和控制單元的操作，進(jìn)一步強(qiáng)化了安全生產(chǎn)，從而保證機(jī)器和操作人員的安全性。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的輸送機(jī)安全應(yīng)急控制系統(tǒng)中的輸送機(jī)滾筒軸承在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明的輸送機(jī)安全應(yīng)急控制系統(tǒng)原理圖。

圖中，1.電機(jī) 2.聯(lián)軸器 3.左端支撐軸承 4.軸向位移傳感器 5.軸向位移承載盤 6.徑向位移傳感器 7.右端支撐軸承 8.滾筒軸

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式做出簡要說明。

一種輸送機(jī)安全應(yīng)急控制系統(tǒng)，包括輸送機(jī)滾筒軸承在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，所述輸送機(jī)滾筒軸承在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括電機(jī)1、聯(lián)軸器2、左端支撐軸承3、軸向位移傳感器4、軸向位移承載盤5、徑向位移傳感器6、右端支撐軸承7、驅(qū)動(dòng)鏈條、滾筒軸8，電機(jī)1通過聯(lián)軸器2帶動(dòng)滾筒軸8轉(zhuǎn)動(dòng)，滾筒軸8支撐在左端支撐軸承3和右端支撐軸承7之間，滾筒安裝在滾筒軸8上，并與左端支撐軸承3和右端支撐軸承7相配合，其特征在于：所述滾筒軸8上還設(shè)置有軸向位移承載盤5，其用來將所述滾筒軸8受到的軸向力Fa傳遞至軸向位移傳感器4，所述滾筒內(nèi)部還設(shè)置有徑向位移傳感器6，用于檢測(cè)滾筒軸8受到的徑向力；其中徑向位移傳感器6的安裝位置緊靠右端支撐軸承7。

進(jìn)一步地，所述軸向位移傳感器4和所述徑向位移傳感器6為電渦流傳感器，其型號(hào)可選用CWY_DO_810504，其檢測(cè)的線性范圍：0.4mm-1.4mm，精度可達(dá)0.1um。在這個(gè)區(qū)間內(nèi)，傳感器可以看成線性的，此時(shí)位移與輸出電壓成正比關(guān)系，其比值即傳感器比例系數(shù)。

在實(shí)際工作中，滾筒由于要承載輸送物品，因而受力工況較為復(fù)雜，但根據(jù)理論力學(xué)和材料力學(xué)的知識(shí)，可以將該復(fù)雜受力工況分解為軸向力和徑向力，下面就對(duì)其做簡要介紹。

由于左端支撐軸承只提供徑向支撐力，不提供沿加載方向的軸向力，因此作用于右端支撐軸承上的軸向載荷就滾筒軸受到的軸向力，在生產(chǎn)過程中可選用電渦流傳感器作為位移傳感器來使用，徑向位移傳感器的安裝位置緊靠待測(cè)軸承(本發(fā)明中待測(cè)軸承為右側(cè)支撐軸承，當(dāng)然根據(jù)實(shí)際工況也可選擇左側(cè)支撐軸承，這種情況下，右側(cè)支撐軸承只提供徑向支撐力)，通過檢測(cè)靠近待測(cè)軸承端的滾筒軸的徑向位移來近似作為待測(cè)軸承的徑向變形量，且徑向位移傳感器選用差動(dòng)安裝方法來消除裝配誤差對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響，軸向位移傳感器通過檢測(cè)軸向位移承載盤軸向端面的位移來確定待測(cè)軸承的軸向變形。徑向和軸向傳感器的靈敏度為35mv/um，線性范圍為0.4-1.0mm，線性度為1.2％。為了消除軸向位移承載盤圓度和旋轉(zhuǎn)時(shí)不平衡力等對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響，通過美國NI公司的數(shù)據(jù)采集卡并編制相應(yīng)的采集軟件采集位移傳感器的輸出信號(hào)，然后通過對(duì)采集到的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行濾波處理并計(jì)算輸出信號(hào)的均值來確定加載后的軸承變形，關(guān)于此處數(shù)字信號(hào)采集及處理的過程，這是本領(lǐng)域的普通技術(shù)知識(shí)，本領(lǐng)域技術(shù)人員完全可以明了，如清華大學(xué)出版社出版，胡廣書主編的《數(shù)字信號(hào)處理導(dǎo)輪》中有明確的闡述，本發(fā)明中不做過多贅述。

需要指出的是，在本發(fā)明的附圖1中，左側(cè)支撐軸承為單層滾珠軸承，右側(cè)支撐軸承為雙層滾珠軸承，因而在附圖中顯示的比例并不一致，但本領(lǐng)域技術(shù)人員可以明了，這代表了本發(fā)明的兩種具體實(shí)施方式，即采用同一尺寸軸承作為左右支撐軸承即可實(shí)現(xiàn)滾筒軸上滾筒的安裝。而對(duì)于雙層軸承，這種軸承由內(nèi)、外兩層軸承組成，擁有內(nèi)、外兩層滾珠，支撐兩層滾珠的套圈分別定義為內(nèi)圈、中圈和外圈，其中內(nèi)層軸承的外環(huán)和外層軸承的內(nèi)環(huán)通過轉(zhuǎn)接環(huán)連接到一起，共同形成中圈。使用時(shí)外圈安裝在軸承座中，內(nèi)圈與轉(zhuǎn)子配合，這種軸承是本領(lǐng)域所明了的雙層滾珠軸承。

在實(shí)際操作過程中，軸向位移信號(hào)和徑向位移信號(hào)皆可利用電子電路及力學(xué)中的普通技術(shù)知識(shí)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的軸向力和徑向力，與預(yù)定設(shè)好的力學(xué)數(shù)值進(jìn)行比較從而也可得到相應(yīng)的控制模式。

在本發(fā)明中，由于軸承安裝在軸承支承座中，在本領(lǐng)域中通?？梢灾苯永梦灰苽鞲衅鱽頇z測(cè)靠近軸承的徑向位移量，但軸向位移較難測(cè)量，本發(fā)明將待測(cè)軸承的軸向位移轉(zhuǎn)換到對(duì)軸向位移承載盤的軸向位移的測(cè)量上，從而大大簡化了測(cè)量的難度，并且獲得了較好的檢測(cè)一致性。

所述輸送機(jī)安全應(yīng)急控制系統(tǒng)還包括滾筒抱閘、備用電源、控制單元、安全閥，其中所述控制單元與變頻器連接，所述變頻器連接所述電機(jī)，所述控制單元分別與滾筒抱閘和備用電源連接，軸向位移傳感器將測(cè)得的軸向位移信號(hào)發(fā)送給控制單元，當(dāng)測(cè)得的軸向位移大于預(yù)先設(shè)定的預(yù)警數(shù)值時(shí)，控制單元發(fā)出報(bào)警信號(hào)，輸送機(jī)啟動(dòng)制停模式，工作人員進(jìn)行檢修；當(dāng)徑向位移傳感器測(cè)得的徑向位移信號(hào)大于預(yù)先設(shè)定的預(yù)警數(shù)值時(shí)，控制單元發(fā)出報(bào)警信號(hào)，輸送機(jī)啟動(dòng)制停模式，工作人員檢修，輸送機(jī)處于任一制停模式時(shí)，均切斷動(dòng)力電源停止供電，這時(shí)整個(gè)設(shè)備停止工作，為了防止動(dòng)力電源因其他人為因素而突然供電，使輸送機(jī)重新運(yùn)行而導(dǎo)致安全事故，這時(shí)，控制單元會(huì)切斷動(dòng)力電源，切斷動(dòng)力電源后滾筒抱閘會(huì)鎖定驅(qū)動(dòng)滾筒防止其轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)操作人員和檢修人員完成檢修或在確定安全后，啟動(dòng)安全閥，備用電源給滾筒抱閘和電機(jī)供電，滾筒抱閘打開，此時(shí)，電機(jī)重新驅(qū)動(dòng)輸送機(jī)。

需要指出的是，安全閥是任一一種能夠滿足上述啟動(dòng)要求的裝置(如重置開關(guān)等)，而這是本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的，故此處不做贅述。

以上對(duì)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例進(jìn)行了詳細(xì)說明，但所述內(nèi)容僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，不能被認(rèn)為用于限定本發(fā)明的實(shí)施范圍。凡依本發(fā)明申請(qǐng)范圍所作的均等變化與改進(jìn)等，均應(yīng)仍歸屬于本發(fā)明的專利涵蓋范圍之內(nèi)。