齒式聯軸器重載磨損在線監測裝置的製作方法
2023-11-05 10:02:12 1
專利名稱：齒式聯軸器重載磨損在線監測裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及大型或重型機械中的傳動部件，更具體地指一種齒式聯軸器重載磨損在線監測裝置。
背景技術：
大型移動起重設備和重型機械，如港口碼頭的裝船機、卸船機，其動力和負荷的連接都有專用的部件，即聯軸器。請見圖1，聯軸器10的主要的功能是1、實現動力源11和負荷12的連接。2、實現動力軸和負荷軸的軸心運行調中平衡。3、瞬時緩衝作用。它是一種廣泛應用於機械傳動的電動機和減速機高速軸之間的聯接器件，13是剎車制動器。
由於聯軸器和負荷端的橋梁作用，所以聯軸器的磨損(隱患)程度關係到機械設備的運行安全和日常的生產安全。為確保日常生產的安全順行，現場的技術點檢都對聯軸器的工作狀態實行了嚴格的點檢制度。比如，捕捉啟動異響雜音，跟蹤相對磨損標線，定期解體保養檢查等。
齒式聯軸器特點是動力傳遞扭矩大，軸心調中作用好。但是，隨著使用年限的增長，齒式聯軸器的內齒與外齒之間會不斷地出現磨損，造成齒厚逐漸變薄。如果，繼續磨損至極限就會發生軸齒被打掉，俗稱為「剃牙」。最後，造成電動機與減速機高速軸之間的聯接失效，甚至還會釀成負荷卸載事故。
根據現有技術手段，監測聯軸器的磨損程度只能靠操作人員聽取是否有衝擊異音、在停機靜態下目測、拆卸聯軸器解體檢查。因此聽取是否有衝擊異音是根據人的主觀經驗判斷，因人而異，根本談不上監測的精確。而停機拆卸聯軸器解體檢查又非常費時、效率低下，且影響日常生產。此外，停機檢查只能在靜態下進行目測，只能在聯軸器的動力端和負荷端，用板轉聯軸器的方法作鑑別，查其齒圈套的移位程度來估計出聯軸器的齒輪磨損程度。僅此而已，還必須依賴豐富的積累經驗，也帶有主觀判斷，點檢精度很差，新手根本無法確認。因此，傳統的點檢存在一個最大的缺陷；就是無法實現聯軸器的實時動態監測。
發明內容
本發明的目的是提供一種齒式聯軸器重載磨損在線監測裝置，該監測裝置能對聯軸器進行實時在線跟蹤監測，以實現連軸器與設備機組的動態檢測。
為了實現上述目的，本發明採用如下技術方案，該齒式聯軸器重載磨損在線監測裝置包括檢測器、驅動器、報警器，檢測器還包括金屬接觸片和彈性接觸點，金屬接觸片和彈性接觸點分別固定在聯軸器的主動軸和聯軸器的被動軸上，金屬接觸片與彈性接觸點在聯軸器正常工作時相互保持接觸連接；驅動器為一開關電路，驅動器的輸入端與彈性接觸點相連接，驅動器的輸出端與報警器相接；報警器包括發光二極體和蜂鳴器，發光二極體和蜂鳴器並聯連接於驅動器的輸出端與電源之間。
所述的金屬接觸片形狀呈「」型。
該監測裝置還包括無線發射模塊和無線接收模塊，無線發射模塊的輸入端接驅動器的輸出端，輸出端為發射端，無線接收模塊接收無線發射模塊發射的無線信號。
該監測裝置還包括自發電電路，自發電電路包括線圈、永久磁鋼、整流橋、穩壓塊，線圈固定在連軸器的軸上並與連軸器同步旋轉，永久磁鋼固定置於線圈旁，線圈兩端與整流橋的輸入相接，整流橋的輸出接到穩壓塊，穩壓塊的輸出接到報警器。
該監測裝置還包括自發電電路，自發電電路包括線圈、永久磁鋼、整流橋、穩壓塊，線圈固定在連軸器的軸上並與連軸器同步旋轉，永久磁鋼置於線圈旁，線圈兩端與整流橋的輸入相接，整流橋的輸出接到穩壓塊，穩壓塊的輸出接到無線接收模塊。
由於發明採用了以上的技術方案，在該方案中，將檢測器的金屬接觸片巧妙地固定在聯軸器的主動軸上，彈性接觸點固定在聯軸器的被動軸上，金屬接觸片與彈性接觸點在聯軸器正常工作時相互接觸連接，利用主動軸和被動軸在重載時的間隙移位來提取預先設定的磨損極限信號，再將該磨損極限信號通過開關電路來控制報警電路，使其發出報警信號。使用本發明的監測裝置就可改變以往停機檢測的工作模式以及靠操作人員聽取是否有衝擊異音、在停機靜態下目測等主觀判斷方式，以及克服了聯軸器的安全適值無法正確測出的弊端。因此，採用本發明的監測裝置使得工作效率大大提高，並且正常生產不受到影響，實現了實時在線精確點檢，使聯軸器的使用壽命和安全性均得到較大的提高。
圖1為齒式聯軸器與動力源、負荷連接示意圖。
圖2本發明的監測裝置的檢測器安裝示意圖。
圖3a/b分別是檢測器的接觸片與接觸點呈接觸/非接觸狀態及等效示意圖。
圖4為本發明監測裝置的一實施例電原理示意圖。
圖5為本發明監測裝置的實施例中無線接收模塊原理示意圖。
具體實施例方式
本發明的齒式聯軸器重載磨損在線監測裝置包括檢測器、驅動器、報警器。
下面分別對檢測器、驅動器、報警器描述如下，請先參見圖2所示，檢測器26包括和彈性接觸點262，金屬接觸片261、彈性接觸點262分別固定在聯軸器20的主動軸24上和聯軸器20的被動軸25上。即，金屬接觸片261固定在聯軸器20的主動軸24上，彈性接觸點262固定在聯軸器20的被動軸25上，當然也可以將金屬接觸片261固定在聯軸器20的被動軸25上，彈性接觸點262固定在聯軸器20的主動軸24上，無論何種方式，金屬接觸片261與彈性接觸點262在聯軸器正常工作時均應相互接觸連接。金屬接觸片形狀呈「」型，即為直角金屬接觸片，它金屬接觸片261的接觸面寬度應調整為聯軸器齒輪磨損極限的尺寸允許寬度。聯軸器20工作時，齒輪如果磨損在正常範圍內，也就是主動軸24上的金屬接觸片261在允許寬度內；被動軸25上的接觸點262不會被滑出，等效於開關呈接通狀態，見圖3a，如同一普通開關呈接通狀態。反之，當聯軸器20齒輪磨損超過正常範圍後，齒輪間的自由間隙加大。尤其是在聯軸器20重載時，聯軸器的主動軸24和被動軸25之間的非正常移位度更會超出允許範圍，從而使接觸點262被滑出，此時等效於開關斷開狀態，請見圖3b，如同一普通開關呈斷開狀態。此工作原理過程在聯軸器正反轉時都一樣。
請繼續參閱圖4所示，驅動器實際上為一開關電路，它包含三極體BG、偏置電阻R1、R2、R3，驅動器的輸入端通過電阻R1與彈性接觸點262相連接，驅動器的輸出端與報警器相接。報警器包括發光二極體LED和蜂鳴器F，發光二極體LED和蜂鳴器F並聯連接於驅動器的輸出端與電源之間，即三極體BG的集電極與電源E之間。
該監測裝置還包括無線發射模塊TX301F和無線接收模塊TX301S(見圖5)，無線發射模塊TX301F的輸入端接驅動器的輸出端，即三極體BG的集電極，模塊TX301F的輸出端為發射端，無線接收模塊TX301S接收無線發射模塊發射的無線信號。
此外，該監測裝置還包括自發電電路，自發電電路包括線圈L、永久磁鋼CG、整流橋ZL、穩壓塊IC2，線圈L固定在連軸器20的軸上並與連軸器20同步旋轉，永久磁鋼CG置於線圈L旁，並能使線圈L在旋轉時對所及磁力線作切割運動，線圈L兩端與整流橋ZL的輸入相接，整流橋ZL的輸出接到穩壓塊IC2，穩壓塊IC2的輸出接到報警器，穩壓塊IC2的輸出接到無線接收模塊TX301S，以為其提供電源。
請再結合圖4，本發明的監測裝置工作原理描述如下
圖4中的GND是聯軸器的金屬體，作為接地，當聯軸器工作在動態重載時，它的磨損又沒有超過極限時；此時彈性接觸點262不可能滑出，它和金屬接觸片261繼續保持良好的接觸(由於聯軸器工作時高速旋轉的離心作用，更加大了接觸點和接觸片之間的壓力)。由於R1低電阻的分壓作用，三極體BG的基極基本處於零電位並使三極體BG呈現截止狀態。此時，整個電路都不工作，能耗極省。
當聯軸器磨損動態呈現極限危急時；此刻彈性接觸點262由於位移超度被滑出，也就是它和金屬接觸片261的接觸被分開(由於聯軸器工作時高速旋轉的離心作用，更加大了接觸點和接觸片之間的分離)。此時三極體BG的基極由於電阻R2的作用已處於正電位，並迅速使三極體BG由截止轉向導通狀態。整個電路開始工作，驅動器啟動觸發電路蜂鳴器F發出報警聲。同時驅動發光二極體LED發出光警示，在聯軸器高速旋轉的情況下一個高亮度光點就成了一個光環，且非常醒目。同時，無線發射模塊IC1(TX301F)也開始工作，並且由發射模塊IC1的天線端T發出無線調製信號。
如果此時設備旁邊沒有人員檢視，本裝置還可以通過無線發射器向設備主機的中控室發出緊急信號，並讓中控室接收受控制。
由於本監測裝置是一個需要長時間工作的裝置，又長期處於高速旋轉狀態之中，考慮其離心作用，所以電源(電池)不能很大，需選用小型可充電型的鈕扣電池。然本發明裝置耗能極省，但再省電也需及時給電池補充電。由於外接電源不便，本裝置利用了高速旋轉的聯軸器軸組合成簡單的磁脈衝式自發電電路，並通過穩壓塊給本裝置的鈕扣電池充電。
圖4中，無線發射模塊IC1的V+和V-是工作電源端，E是可充電的鈕扣電池。
自發電電路其工作原理如下當聯軸器軸每轉一圈，線圈L也和永久磁鋼CG作一次相對磁力線切割運動，並且在線圈L的兩端產生脈衝電動勢，經過整流橋ZL整流，由電容C進行緩衝(濾波)，經過穩壓塊IC2(7805)穩壓後，輸出經過防倒流二極體D向鈕扣電池E進行恆壓充電。
圖5是由無線接收器模塊TX301S和另一三極體(9013)、繼電器J組成的聯軸器動態磨損極限信號接收器。當發射模塊發出的信號被接收模塊接收時立即會驅動三極體並使繼電器J工作，繼電器的常開觸點JK立即閉合導通；此開關信號將可作遠程控制或提示有關的操作人員。
由此可見，本發明的監測裝置有效地解決了需要對聯軸器進行實時在線監測中，長期想解決但一直未曾解決的四個難題；1、動態檢測。2、檢測裝置的工作電源問題。3、聯軸器動態信號提取問題。4、動態告急信號的傳遞發送問題。該裝置還具有結構簡單可靠，可廣泛推廣應用於各類機械軸系傳動的實時監測之中，如冶金、礦山、起重運輸等行業、也適用於石油、化工、通用機械等各類機械的軸系傳動的實時監測中。
權利要求
1，一種齒式聯軸器重載磨損在線監測裝置，該裝置包括檢測器、驅動器、報警器，其特徵在於檢測器還包括金屬接觸片和彈性接觸點，金屬接觸片和彈性接觸點分別固定在聯軸器的主動軸和聯軸器的被動軸上，金屬接觸片與彈性接觸點在聯軸器正常工作時相互保持接觸連接；驅動器為一開關電路，驅動器的輸入端與彈性接觸點相連接，驅動器的輸出端與報警器相接；報警器包括發光二極體和蜂鳴器，發光二極體和蜂鳴器並聯連接於驅動器的輸出端與電源之間。
2，如權利要求1所述的齒式聯軸器重載磨損在線監測裝置，其特徵在於所述的金屬接觸片形狀呈「」型。
3，如權利要求1或2所述的齒式聯軸器重載磨損在線監測裝置，其特徵在於該監測裝置還包括無線發射模塊和無線接收模塊，無線發射模塊的輸入端接驅動器的輸出端，輸出端為發射端，無線接收模塊接收無線發射模塊發射的無線信號。
4，如權利要求1或2所述的齒式聯軸器重載磨損在線監測裝置，其特徵在於該監測裝置還包括自發電電路，自發電電路包括線圈、永久磁鋼、整流橋、穩壓塊，線圈固定在連軸器的軸上並和連軸器同步旋轉，永久磁鋼固定置於線圈旁，線圈兩端與整流橋的輸入相接，整流橋的輸出接到穩壓塊，穩壓塊的輸出接到報警器。
5，如權利要求3所述的齒式聯軸器重載磨損在線監測裝置，其特徵在於該監測裝置還包括自發電電路，自發電電路包括線圈、永久磁鋼、整流橋、穩壓塊，置於線圈旁的永久磁鋼，線圈兩端與整流橋的輸入相接，整流橋的輸出接到穩壓塊，穩壓塊的輸出接到無線接收模塊。
全文摘要
本發明公開了一種齒式聯軸器重載磨損在線監測裝置，該裝置將檢測器的金屬接觸片巧妙地固定在聯軸器的主動軸上，彈性接觸點固定在聯軸器的被動軸上，金屬接觸片與彈性接觸點在聯軸器正常工作時相互接觸連接，利用主動軸和被動軸在重載時的間隙移位來提取預先設定的磨損極限信號，再將該磨損極限信號通過開關電路來控制報警電路，使其發出報警信號。使用該監測裝置就可改變以往停機檢測的工作模式以及靠操作人員聽取異響、目測等主觀判斷方式，以及克服了聯軸器的安全適值無法正確測出的弊端，使得工作效率大大提高，並且正常生產不受到影響，實現了實時在線精確點檢，使聯軸器的使用壽命和安全性均得到較大的提高。
文檔編號G01M13/02GK1959332SQ20051011004
公開日2007年5月9日 申請日期2005年11月4日 優先權日2005年11月4日
發明者孔利明, 孫品生 申請人:寶山鋼鐵股份有限公司