可攜式採煤機齒輪箱測試診斷儀的製作方法

2023-06-03 10:45:41 1

專利名稱：可攜式採煤機齒輪箱測試診斷儀的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種集測試與分析診斷功能於一體的儀器，特別是涉及一種便攜
式採煤機齒輪箱測試診斷儀。
背景技術：
採煤機齒輪箱是採煤機系統中的重要傳動部件，由於工作環境和工作負荷的影響，採煤機齒輪箱的故障發生率也相對比較高。實際使用過程中，致使齒輪箱的齒輪、軸承和軸系發生故障的情況非常複雜，並且隨著採煤機大型化、自動化程度的不斷提高，其複雜性也進一步提高，從而導致對採煤機齒輪箱的運行狀況進行精密診斷分析的難度也越來越大。傳統的動態分析儀器主要通過硬體來進行診斷分析，因而缺乏專業的診斷功能，而且價格貴，體積龐大，不利於攜帶，操作複雜。

實用新型內容本實用新型所要解決的技術問題在於針對上述現有技術中的不足，提供一種可攜式採煤機齒輪箱測試診斷儀，其結構簡單、體積小、接線方便、使用操作簡便且工作性能安全可靠、診斷專業性強，能有效克服現有測試診斷儀器所存在的價格貴、體積龐大、操作複雜且缺乏專業診斷功能等缺陷和不足。 為解決上述技術問題，本實用新型採用的技術方案是一種可攜式採煤機齒輪箱測試診斷儀，其特徵在於包括具有數據採集與故障診斷分析及處理功能的PDA現場作業模塊和具有故障狀態對比分析及統計與記錄功能的PC機，所述PDA現場作業模塊與PC機相接；所述PDA現場作業模塊包括個人數字助理設備PDA和對採煤機齒輪箱的工作狀態信息進行實時採集的數據採集模塊，數據採集模塊與個人數字助理設備PDA的控制器相接，個人數字助理設備PDA內部嵌有對數據採集模塊所採集信號進行分析處理的信號分析與處理模塊、對個人數字助理設備PDA的存儲單元中已記錄數據進行查看或對已記錄數據進行編輯修改的數據查看與編輯模塊和根據信號分析與處理模塊的分析處理結果相應對所述採煤機齒輪箱所存在故障進行診斷的故障診斷模塊，所述信號分析與處理模塊、數據查看與編輯模塊和故障診斷模塊均與控制器相接。 所述數據採集模塊包括對採煤機齒輪箱的振動狀態信號進行實時採集的振動傳
感器和與振動傳感器相接的信號調理電路，所述信號調理電路與控制器相接。 所述信號調理電路與控制器通過基於壓縮快閃記憶體總線即CF總線的CF數據採集卡進
行連接，所述控制器上對應接有與CF數據採集卡相接的CF接口 ，所述CF數據採集卡通過
電纜與信號調理電路相接。 所述個人數字助理設備PDA的控制器與PC機間以有線通信方式進行雙向通信。[0008] 所述個人數字助理設備PDA的控制器與PC機間通過USB接口或串口進行連接。[0009] 所述信號調理電路包括信號放大電路、與所述信號放大電路相接的濾波電路和與所述濾波電路相接的A/D轉換電路，所述信號調理電路與對所述信號放大電路的放大倍數和濾波電路中濾波器的工作頻率進行設定的參數設置模塊一相接。 所述CF數據採集卡為CF6004採集卡。 所述PDA現場作業模塊的外殼為具有煤礦井下防爆功能的防爆殼體。 所述PC機包括與控制器相接的中央處理器CPU以及分別與中央處理器CPU相接
的數據存儲器、液晶顯示器和電源管理模塊，所述電源管理模塊與電池組相接。 所述數據採集模塊還包括對所述採煤機齒輪箱內部傳動齒輪的溫度進行實時檢
測的溫度傳感器，所述溫度傳感器接信號調理電路。 本實用新型與現有技術相比具有以下優點 1、結構簡單、體積小、接線方便、成本低且具有防爆功能，工作性能安全可靠 2、使用操作簡便、功能完善且測試效果好、診斷專業性非常強，將現有技術中的
PDA(個人數字助理技術)和PC機(個人電腦設備)、虛擬儀器技術和嵌入編程技術以及智
能故障診斷技術整合成專用的儀器，用於採煤機齒輪箱的測試與故障診斷。由於本實用新
型利用PDA作為採煤機齒輪箱的測試與故障診斷設備，將數據採集模塊，數據存儲和編輯
功能模塊、採集參數設置、圖像曲線顯示、個人信息設置、數據傳輸以及數據匯總模塊、故障
診斷模塊、頻譜分析模塊集成起來，可將數位化得採煤機故障頻發示意圖作為採煤機測點
的選擇草圖，利用數據採集模塊進行振動信號採集，利用可視化的界面進行數據記錄，通過
與臺式機的連接，採集及其診斷結果可以直接進入企業設備維修管理資料庫，從而大大提
高採煤機的檢修時間，大大提高了生產效率。 3、適用範圍廣，能有效適用至其它相關技術領域中。 綜上所述，本實用新型結構簡單、體積小、接線方便、成本低、使用操作簡便且具有
防爆功能、工作性能安全可靠、診斷專業性強，能有效克服現有測試診斷儀器所存在的價格
貴、體積龐大、不利於攜帶、操作複雜且缺乏專業診斷功能等缺陷和不足。 下面通過附圖和實施例，對本實用新型的技術方案做進一步的詳細描述。

圖1為本實用新型的電路原理框圖。 附圖標記說明 l-PDA現場作業模塊；1-1-數據採集模塊；1-11-振動傳感器； 1-12-信號調理電路；1-13-溫度傳感器；l-14-CF數據採集卡[0024] 1-15-參數設置模塊一 ；1-2-個人數字助理1-21 —控制器； 設備PDA ; 1-22-信號分析與處理l-23-存儲單元；1-24-數據查看與編輯 模塊； 模塊； l-25-故障診斷模塊；2-PC機； 2-1-中央處理器CPU ; 2-2-數據存儲器； 2-3-液晶顯示器；2_4_電源管理模塊； 2-5-電池組。
具體實施方式如圖1所示，本實用新型包括具有數據採集與故障診斷分析及處理功能的PDA現場作業模塊1和具有故障狀態對比分析及統計與記錄功能的PC機2，所述PDA現場作業模 塊1與PC機2相接。所述PDA現場作業模塊1包括個人數字助理設備PDA1-2和對採煤 機齒輪箱的工作狀態信息進行實時採集的數據採集模塊l-l，數據採集模塊1-1與個人數 字助理設備PDAl-2的控制器1-21相接。所述個人數字助理設備PDAl-2內部嵌有對數據 採集模塊1-1所採集信號進行分析處理的信號分析與處理模塊l-22、對個人數字助理設備 PDA1-2的存儲單1-23中已記錄數據進行查看或對已記錄數據進行編輯修改的數據查看與 編輯模塊l-24和根據信號分析與處理模塊1-22的分析處理結果相應對所述採煤機齒輪箱 所存在故障進行診斷的故障診斷模塊l-25，所述信號分析與處理模塊l-22、數據查看與編 輯模塊1-24和故障診斷模塊1-25均與控制器1-21相接。所述PDA現場作業模塊1的外 殼為具有煤礦井下防爆功能的防爆殼體。實際使用過程中，所述信號分析與處理模塊1-22 的主要功能是對數據採集模塊1-1採集到的數據進行小波分析、細化頻分析和全息譜分析 處理。 本實施例中，所述數據採集模塊1-1包括對採煤機齒輪箱的振動狀態信號進行實 時採集的振動傳感器1-11和與振動傳感器1-11相接的信號調理電路l-12，所述信號調理 電路1-12與控制器1-21相接。同時，所述數據採集模塊1-1還包括對所述採煤機齒輪箱 內部傳動齒輪的溫度進行實時檢測的溫度傳感器l-13，所述溫度傳感器1-13接信號調理 電路1-12。實際使用過程中，還可根據具體需要相應增加其它類型的傳感器，並且可以對各 類傳感器的數量進行靈活調整。 所述信號調理電路1-12包括信號放大電路、與所述信號放大電路相接的濾波電 路和與所述濾波電路相接的A/D轉換電路。所述信號調理電路1-12與對所述信號放大電 路的放大倍數和濾波電路中濾波器的工作頻率進行設定的參數設置模塊一 1-15相接。 所述信號調理電路1-12與控制器1-21通過基於壓縮快閃記憶體總線即CF總線的CF數 據採集卡1-14進行連接，所述控制器1-21上對應接有與CF數據採集卡1-14相接的CF接 口，所述CF數據採集卡1-14通過電纜與信號調理電路1-12相接。本實施例中，所述CF數 據採集卡1-14為CF6004採集卡。 所述個人數字助理設備PDAl-2的控制器1-21與PC機2間以有線通信方式進行雙 向通信。本實施例中，所述個人數字助理設備PDA1-2的控制器1-21與PC機2間通過USB 接口或串口進行連接。所述PC機2包括與控制器1-21相接的中央處理器CPU2-1以及分 別與中央處理器CPU2-1相接的數據存儲器2-2、液晶顯示器2-3和電源管理模塊2-4，所述 電源管理模塊2-4與電池組2-5相接。另外，所述PC機2的中央處理器CPU2-1內部集成 有故障特徵庫模塊、數據匯總模塊、與所述USB接口或串口相接的數據傳輸模塊和對所述 數據傳輸模塊所傳輸數據在PC機2上的存儲路徑進行設置的參數設置模塊二。 本實用新型的工作過程是所述數據採集模塊1-1中的傳感器實時獲取採煤機齒 輪箱振動、溫度等相應工作參數後，將所獲得的工作參數數據傳給信號調理電路1-12，信 號調理電路1-12對上述採集數據進行濾波、放大等預處理後通過CF數據採集卡1-14轉 化為數位訊號並上傳至個人數字助理設備PDAl-2的控制器1-21。所述個人數字助理設備 PDA1-2對接收到上述採集數據後，先通過信號分析與處理模塊1-22對上述採集數據進行 小波分析、細化頻分析和全息譜分析處理，再通過故障診斷模塊1-25利用神經網絡、模糊 識別、或專家系統進行故障診斷等分析處理，同時顯示測試結果或故障情況，實現對採煤機
5齒輪箱快速有效地測試和故障診斷；使用過程中，還可通過數據查看與編輯模塊1-24對存 儲單元1-23中已記錄數據進行查看或對已記錄數據進行編輯修改。現場數據採集完成後， 本實用新型的個人數字助理設備PDA1-2可以通過USB接口或者串口與PC機2實現同步。 通過設置PC端的參數設置模塊二設置路徑信息後，信息傳輸模塊可將個人數字助理設備 PDAl-2中從現場採集的數據從存儲單元1-23下載到PC端，也就是說，通過所述信息傳輸 模塊實現個人數字助理設備PDAl-2與PC機2之間的雙向通信，包括PC端從PDA端下載數 據，PC端向PDA端上傳基礎數據；同時，由於PC機2中內嵌有用於存儲採煤機齒輪箱的典 型故障頻譜特徵的故障特徵模塊，則能簡便、準確實現對採集到的數據進行特徵比對；並且 通過數據匯總模塊將數據進行匯總，並將匯總數據上傳到企業設備管理信息資料庫中，所 述數據匯總模塊具體實現對故障的類型，故障發生的部件，故障的嚴重程度進行匯總。 以上所述，僅是本實用新型的較佳實施例，並非對本實用新型作任何限制，凡是根 據本實用新型技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、變更以及等效結構變化，均仍 屬於本實用新型技術方案的保護範圍內。
權利要求一種可攜式採煤機齒輪箱測試診斷儀，其特徵在於包括具有數據採集與故障診斷分析及處理功能的PDA現場作業模塊(1)和具有故障狀態對比分析及統計與記錄功能的PC機(2)，所述PDA現場作業模塊(1)與PC機(2)相接；所述PDA現場作業模塊(1)包括個人數字助理設備PDA(1-2)和對採煤機齒輪箱的工作狀態信息進行實時採集的數據採集模塊(1-1)，數據採集模塊(1-1)與個人數字助理設備PDA(1-2)的控制器(1-21)相接，個人數字助理設備PDA(1-2)內部嵌有對數據採集模塊(1-1)所採集信號進行分析處理的信號分析與處理模塊(1-22)、對個人數字助理設備PDA(1-2)的存儲單元(1-23)中已記錄數據進行查看或對已記錄數據進行編輯修改的數據查看與編輯模塊(1-24)和根據信號分析與處理模塊(1-22)的分析處理結果相應對所述採煤機齒輪箱所存在故障進行診斷的故障診斷模塊(1-25)，所述信號分析與處理模塊(1-22)、數據查看與編輯模塊(1-24)和故障診斷模塊(1-25)均與控制器(1-21)相接。
2. 按照權利要求1所述的可攜式採煤機齒輪箱測試診斷儀，其特徵在於所述數據採 集模塊(1-1)包括對採煤機齒輪箱的振動狀態信號進行實時採集的振動傳感器(1-11)和 與振動傳感器(1-11)相接的信號調理電路(l-12)，所述信號調理電路(1-12)與控制器 (1-21)相接。
3. 按照權利要求2所述的可攜式採煤機齒輪箱測試診斷儀，其特徵在於所述信號調 理電路(1-12)與控制器(1-21)通過基於壓縮快閃記憶體總線即CF總線的CF數據採集卡(1-14) 進行連接，所述控制器(1-21)上對應接有與CF數據採集卡(1-14)相接的CF接口，所述CF 數據採集卡(1-14)通過電纜與信號調理電路(1-12)相接。
4. 按照權利要求1、2或3所述的可攜式採煤機齒輪箱測試診斷儀，其特徵在於所述 個人數字助理設備PDA(l-2)的控制器(1-21)與PC機(2)間以有線通信方式進行雙向通 信。
5. 按照權利要求4所述的可攜式採煤機齒輪箱測試診斷儀，其特徵在於所述個人數 字助理設備PDA(l-2)的控制器(1-21)與PC機(2)間通過USB接口或串口進行連接。
6. 按照權利要求3所述的可攜式採煤機齒輪箱測試診斷儀，其特徵在於所述信號調 理電路(1-12)包括信號放大電路、與所述信號放大電路相接的濾波電路和與所述濾波電 路相接的A/D轉換電路，所述信號調理電路(1-12)與對所述信號放大電路的放大倍數和濾 波電路中濾波器的工作頻率進行設定的參數設置模塊一 (1-15)相接。
7. 按照權利要求3所述的可攜式採煤機齒輪箱測試診斷儀，其特徵在於所述CF數據 採集卡(1-14)為CF6004採集卡。
8. 按照權利要求1、2或3所述的可攜式採煤機齒輪箱測試診斷儀，其特徵在於所述 PDA現場作業模塊(1)的外殼為具有煤礦井下防爆功能的防爆殼體。
9. 按照權利要求1、2或3所述的可攜式採煤機齒輪箱測試診斷儀，其特徵在於所 述PC機(2)包括與控制器(1-21)相接的中央處理器CPU(2-1)以及分別與中央處理器 CPU(2-1)相接的數據存儲器(2-2)、液晶顯示器(2-3)和電源管理模塊(2-4)，所述電源管 理模塊(2-4)與電池組(2-5)相接。
10. 按照權利要求2所述的可攜式採煤機齒輪箱測試診斷儀，其特徵在於所述數據採 集模塊(1-1)還包括對所述採煤機齒輪箱內部傳動齒輪的溫度進行實時檢測的溫度傳感 器(l-13)，所述溫度傳感器(1-13)接信號調理電路(1-12)。
專利摘要本實用新型公開了一種可攜式採煤機齒輪箱測試診斷儀，包括具有數據採集與故障診斷分析及處理功能的PDA現場作業模塊和具有故障狀態對比分析及統計與記錄功能的PC機，PDA現場作業模塊與PC機相接；PDA現場作業模塊包括個人數字助理設備PDA和對採煤機齒輪箱的工作狀態信息進行實時採集的數據採集模塊，個人數字助理設備PDA內部嵌有信號分析與處理模塊、數據查看與編輯模塊和故障診斷模塊。本實用新型結構簡單、體積小、接線方便、使用操作簡便且工作性能安全可靠、診斷專業性強，能有效克服現有測試診斷儀器所存在的價格貴、體積龐大、操作複雜且缺乏專業診斷功能等缺陷和不足。
文檔編號G01M13/02GK201527338SQ20092024516
公開日2010年7月14日 申請日期2009年11月10日 優先權日2009年11月10日
發明者趙栓峰 申請人:西安科技大學