一種機械接觸式皮帶跑偏量檢測裝置及其測量方法與流程
2023-04-24 07:24:36
本發明涉及一種檢測皮帶運行狀態的裝置和方法，尤其涉及一種機械接觸式皮帶跑偏量檢測裝置及其測量方法。
背景技術：
—皮帶機輸送帶（以下簡稱皮帶）在運行過程中，經常會因為受力不均，導致皮帶偏離原有的縱向中心線。皮帶嚴重向左或者向右偏離時，會導致皮帶承載物料從邊緣灑落，或者皮帶與皮帶機附屬結構幹涉，造成物料損失或設備損傷，是皮帶機傳輸方式的一種頑疾。由此，皮帶機通常都設置有皮帶跑偏檢測和糾正裝置，當檢測裝置確定皮帶跑偏時，自動停機或通過機械裝置調整皮帶受力方向。目前皮帶跑偏檢測裝置中，主要分為兩類，一類是機械式，通過機械裝置直接碰觸皮帶來確定皮帶邊緣所在位置，另一類是非接觸式，通過光電感應或圖像分析間接對皮帶運行位置進行判斷。但當前機械式跑偏檢測裝置均是輸出離散型信號，通常只有「輕跑偏」和「重跑偏」兩種信號，而且因結構缺陷容易受損，尤其是用在輸送煤和礦石等重型散貨的皮帶機上時，不能及時有效的提供皮帶位置信息。而非接觸式跑偏監測裝置則對使用環境要求較高，現場有粉塵或迸濺水料時，光信號將不能有效傳輸。
一項公告號為cn202575325u、公告日為20121205的一項發明專利「皮帶秤輸送帶跑偏量檢測裝置」，公開了在皮帶上方設置光源，下方設置光敏器件，然後通過分析光源通過量來檢測皮帶跑偏量。該項發明在環境惡劣的工業環境中並不適用，光源和光感元件都將受粉塵和現場照明度的影響，需要一直保持整套裝置的清潔度，否則位置信號將出現較大偏差。另一項公告號為cn104828517b、公告日為20170329的發明專利：基於視覺的皮帶跑偏檢測方法，公開了在皮帶非承載面（背面）設置中軸線標記，然後通過成像裝置觀測該中軸線的位置，來判斷跑偏量。該項發明同樣受環境因素影響較大，標識和成像裝置之間不能有遮擋物，而且需要在整條皮帶背面都做標識，同時還要保證皮帶長時間運行狀態下標識不會明顯磨損，使用條件比較苛刻。
技術實現要素：
本發明的目的：提供一種機械接觸式皮帶跑偏量檢測裝置及其測量方法，能對皮帶跑偏量準確檢測，為皮帶糾偏系統提供可靠的線性信號，且不會受粉塵或水料作業工況的限制，結構皮實不容易被皮帶邊緣豁口損傷。
為了實現上述目的，本發明的技術方案是：
一種機械接觸式皮帶跑偏量檢測裝置，包括一對檢測託輥、一對託輥架旋轉軸和軸承、一對軸承座、多個承載託輥、皮帶、一對檢測託輥固定支架、傾角傳感器、軸旋轉角度編碼器及皮帶機託輥架；所述的一對託輥架旋轉軸和軸承分別通過所述的一對軸承座安裝在皮帶輸送機的兩側機架上，所述的一對旋轉軸分別通過所述的一對軸承與所述的一對檢測託輥對應連接並裝配到所述的一對軸承座上，所述的一對檢測託輥分別通過所述的一對檢測託輥固定支架設置在所述的皮帶輸送機的兩端；所述的皮帶通過所述的多個承載託輥安裝在皮帶輸送機上，所述的多個承載託輥安裝在所述的皮帶機託輥架上；所述的傾角傳感器設置在皮帶機託輥架上並與所述的皮帶機託輥架同步擺動，所述的軸旋轉角度編碼器設置在其中一個所述的旋轉軸和軸承上。
上述的機械接觸式皮帶跑偏量檢測裝置，其中，所述的一對檢測託輥通過自重與所述的皮帶呈90°或鈍角夾角。
上述的機械接觸式皮帶跑偏量檢測裝置，其中，在所述的託輥固定支架的初始接觸位置和最大位置設有一個擋塊。
上述的機械接觸式皮帶跑偏量檢測裝置，其中，所述的一對檢測託輥上分別設有止擋。
上述的機械接觸式皮帶跑偏量檢測裝置，其中，所述的止擋上設有緩衝裝置，所述的緩衝裝置為橡膠墊。
上述的機械接觸式皮帶跑偏量檢測裝置，其中，所述的檢測託輥的直徑與所述的承載託輥的直徑相當或與所述的皮帶邊緣豁口的深度相當。
上述的機械接觸式皮帶跑偏量檢測裝置，其中，所述的託輥架旋轉軸通過軟連接與所述的軸旋轉角度編碼器相連。
上述的機械接觸式皮帶跑偏量檢測裝置，其中，所述的機械接觸式皮帶跑偏量檢測裝置安裝在所述的皮帶輸送機的正面或反面或單側或雙側。
一種機械接觸式皮帶跑偏量測量方法，該方法至少包括如下步驟：
步驟1：在皮帶輸送機兩側機架上安裝軸承座。
步驟2：旋轉軸與檢測託輥通過軸承連接後，裝配到所述的軸承座上。
步驟3：皮帶跑偏時，皮帶邊緣將推動檢測託輥以所述的旋轉軸為軸心旋轉；檢測託輥固定支架上安裝的傾角傳感器實時監測該旋轉量。
步驟4：皮帶機系統的控制器接收監測器件的數據，進行分析處理後，判斷皮帶位置並計算皮帶跑偏量。
上述的機械接觸式皮帶跑偏量測量方法，其中，在所述的步驟4中，旋轉軸心到承載託輥邊緣延長線距離為a，承載託輥邊緣延長線與過託輥架旋轉軸垂線的交點，到皮帶正常運行時邊緣所在位置的距離為b，檢測託輥1的旋轉角度為a，跑偏量為d，則d=b-a*tan（arctanb/a-a）。
本發明填補了機械式皮帶跑偏量檢測的空白，並且創造了一種發明的跑偏檢測裝置，皮實耐用且穩定可靠，是自動糾偏系統的檢測核心和應用基礎。
附圖說明
圖1是本發明一種機械接觸式皮帶跑偏量檢測裝置的主視圖。
圖2是本發明一種機械接觸式皮帶跑偏量檢測裝置的局部放大圖。
圖3是本發明一種機械接觸式皮帶跑偏量檢測方法的原理圖。
具體實施方式
以下結合附圖進一步說明本發明的實施例。
請參見附圖1及附圖2所示，一種機械接觸式皮帶跑偏量檢測裝置，包括一對檢測託輥1、一對託輥架旋轉軸和軸承2、一對軸承座3、多個承載託輥4、皮帶5、一對檢測託輥固定支架6、傾角傳感器7、軸旋轉角度編碼器8及皮帶機託輥架9；所述的一對託輥架旋轉軸和軸承2分別通過所述的一對軸承座3安裝在皮帶輸送機的兩側機架上，所述的一對旋轉軸分別通過所述的一對軸承與所述的一對檢測託輥1對應連接並裝配到所述的一對軸承座3上，所述的一對檢測託輥1分別通過所述的一對檢測託輥固定支架6設置在所述的皮帶輸送機的兩端；所述的皮帶5通過所述的多個承載託輥4安裝在皮帶輸送機上，所述的多個承載託輥4安裝在所述的皮帶機託輥架9上；所述的傾角傳感器7設置在皮帶機託輥架9上並與所述的皮帶機託輥架9同步擺動，所述的軸旋轉角度編碼器8設置在其中一個所述的旋轉軸和軸承2上。
所述的一對檢測託輥1通過自重與所述的皮帶5近乎垂直設置，呈90°或鈍角夾角，最大程度減少檢測託輥1的軸和託輥架旋轉軸受垂直方向力，延長壽命。
在所述的託輥固定支架6的初始接觸位置和最大位置設有一個擋塊，確保檢測託輥固定支架6不會向後傾翻，檢測託輥固定支架6旋轉後，靠自重複位。
所述的一對檢測託輥1上分別設有止擋，以免一對檢測託輥1傾倒。
所述的止擋上設有緩衝裝置，所述的緩衝裝置可以採用橡膠墊等軟質材料固定而成。
所述的檢測託輥1的直徑與所述的承載託輥4的直徑相當或與所述的皮帶5邊緣常見的豁口深度相當，以減少託輥受到皮帶5運行方向的拉力，因此皮帶5豁口對檢測託輥1施加的力，基本可以轉換為軸向旋轉力，最大程度減少檢測託輥固定支架6和軸承結構受軸向力，增加耐用程度。
所述的託輥架旋轉軸通過軟連接與所述的軸旋轉角度編碼器8相連。
所述的機械接觸式皮帶跑偏量檢測裝置安裝在所述的皮帶輸送機的正面或反面或單側或雙側；安裝在正面時，可用於檢測正麵皮帶5的跑偏量；安裝在反面時，可用於檢測反麵皮帶5的跑偏量；安裝在單側時，可用於檢測皮帶5一邊向外跑偏的量；安裝在雙側時，雙重信號，互為檢驗，皮帶5邊緣位置的信息更為準確，用於檢測皮帶5兩邊向外跑偏的量。
本發明的檢測原理是以託輥架偏移角度的大小來判別和計算皮帶跑偏量。承載託輥4被皮帶5邊緣推移時，帶動軸旋轉角度編碼器8的軸同時旋轉，軸旋轉角度編碼器8對（推移量的計算）旋轉角度進行編碼，控制器根據軸旋轉角度編碼器8值計算旋轉角度，並根據公式測算跑偏量。
傾角傳感器7直接安裝在檢測託輥固定支架6上，隨檢測託輥固定支架6一起擺動，檢測託輥固定支架6因皮帶5邊緣被推移而產生擺角，傾角傳感器7隨擺角變化傳輸傾角信號，控制器根據傾角信號計算偏移角度和皮帶5跑偏量。
一種機械接觸式皮帶跑偏量的測量方法，是一種基於測量滾筒位置變化量的機械接觸式檢測方法，該方法至少包括如下步驟：
步驟1：在皮帶輸送機兩側機架上安裝軸承座3。
步驟2：旋轉軸與檢測託輥1通過軸承連接後，裝配到所述的軸承座3上，檢測託輥1通過自重與皮帶近乎垂直放置，並設有止擋以免託輥傾倒。
步驟3：皮帶5跑偏時，皮帶5邊緣將推動檢測託輥1以所述的旋轉軸為軸心旋轉；檢測託輥固定支架6上安裝的傾角傳感器7實時監測該旋轉量。
步驟4：皮帶機系統的控制器接收監測器件的數據，進行分析處理後，判斷皮帶位置並計算皮帶跑偏量。
請參見附圖3所示，可以直接通過角度變化來對皮帶5位置進行判斷，也可以根據角度轉化計算跑偏量的計算公式，計算處實際跑偏的距離：在所述的步驟4中，旋轉軸心到承載託輥4邊緣延長線距離為a，承載託輥4邊緣延長線與過託輥架旋轉軸垂線的交點，到皮帶5正常運行時邊緣所在位置的距離為b，檢測託輥1的旋轉角度為a，跑偏量為d，則d=b-a*tan（arctanb/a-a）。
在本發明中，一對檢測託輥1的材質可採用輕型耐磨的材質或直接使用皮帶輸送機所用的承載託輥4相同的材質。本發明的數據採集方式：若使用傾角傳感器7傳輸模擬量，若使用軸旋轉角度編碼器8則傳輸數字量代碼，信號採集沿用數字量和模擬量信號；本發明的數據處理方式為先採集皮帶5所在正常位置信號，作為基準值，皮帶5位置發生變化時，根據信號變化值來算跑偏量。
綜上所述，本發明填補了機械式皮帶跑偏量檢測的空白，並且創造了一種發明的跑偏檢測裝置，皮實耐用且穩定可靠，是自動糾偏系統的檢測核心和應用基礎。
以上所述僅為本發明的優選實施例，並非因此限制本發明的專利範圍，凡是利用本發明說明書內容所作的等效結構變換，或直接或間接運用附屬在其他相關產品的技術領域，均同理包括在本發明的專利保護範圍內。