專利名稱：基于多傳感器技術的皮帶運輸機自檢型托輥的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及自動檢測技術領域，具體是一種在皮帶運輸機運轉過程中能實 現故障自動檢測的基于多傳感器技術的皮帶運輸機自檢型托輥。
背景技術：
在工業(yè)生產過程中，皮帶運輸機是一種簡潔方便的運輸裝置，但在皮帶運 輸機運行過程中支撐皮帶的托輥經常會發(fā)生卡塞、停轉、異常摩擦導致溫升過 高等故障。發(fā)生故障后將會導致皮帶運輸機運輸效率下降；或使皮帶嚴重跑偏； 嚴重時會導致皮帶運輸機停運，產生比較大的經濟損失；或造成人身傷亡等重 大事故。而且在皮帶運輸機運輸物料的過程中往往需要采用皮帶秤對物料進行 計量，皮帶秤上所安裝的托輥發(fā)生故障以后將使秤架的受力情況發(fā)生重大變 化，從而對計量結果產生嚴重影響。
而目前對于皮帶運輸機托輥故障還沒有比較好的檢測方法。常用的方法是 人工巡回檢査。但是人工巡回檢查存在很多問題1、高空中的皮帶運輸機不 便檢查；2、檢查環(huán)境比較惡劣，存在危險；3、成本高，效率低，易發(fā)生人身 傷亡事故。 .

發(fā)明內容
本發(fā)明為了解決目前人工巡檢皮帶運輸機托輥故障不便的問題，提供一種 基于多傳感器技術的皮帶運輸機自檢型托輥。
本發(fā)明是采用如下技術方案實現的基于多傳感器技術的皮帶運輸機自檢型托輥，包括托輥軸，以及套于托輥軸上、且兩端分別通過軸承i、 n與托輥 軸轉動配合的托輥體，托輥軸上設有用于檢測托輥狀態(tài)的傳感器，以及與傳感 器輸出端相連的智能故障檢測報警電路。
所述用于檢測托輥狀態(tài)的傳感器包括分別設置于托輥軸兩端鍵槽內的用 于檢測軸承i、 n溫度的溫度傳感器i、 n，以及設置于托輥軸上的音頻傳感 器，音頻傳感器、溫度傳感器i、 n輸出端與智能故障檢測報警電路連接。在 具體實施時，還可采用振動傳感器等能對托輥運行狀況進行檢測的傳感器。
所述智能故障檢測報警電路包括信號處理器、與信號處理器連接的用于與 外部設備進行數據傳輸的無線數據傳輸單元、輸出端與信號處理器連接的a/d 轉換器，以及分別與音頻傳感器、溫度傳感器輸出端連接的音頻信號調理電路 和溫度信號調理電路，音頻信號調理電路和溫度信號調理電路的輸出端與a/d 轉換器的輸入端連接。所述智能故障檢測報警電路中的信號調理電路是電子領
域常用電路，且電路變形很多；而信號處理器、無線數據傳輸單元、a/d轉換
器是現有電子產品，其之間的連接關系明確，技術人員實現容易。
溫度傳感器i、 n分別監(jiān)測托輥體與托輥軸之間軸承i、 n的溫度，音頻 傳感器監(jiān)測托輥的轉動聲音，由溫度傳感器和音頻傳感器檢測得到的溫度信
號、音頻信號分別經溫度信號調理電路和音頻信號調理電路調理，a/d轉換器
模數轉換后，傳輸至信號處理器，信號處理器在相關軟件支持下對由溫度、音 頻傳感器檢測到的信號進行分析，以判斷托輥的運行狀態(tài)是否正常，將托輥的 運行狀態(tài)通過與信號處理器相連的無線數據傳輸單元向外部設備發(fā)送。如有異 常(軸承有異常摩擦，會導致軸承處溫度過高，托輥轉動聲音異樣)，通過無 線數據傳輸單元向外部設備發(fā)送報警信號。
5另外，還設置有為智能故障檢測報警電路、及各傳感器提供電能的發(fā)供電 裝置，包括通過骨架固定于托輥軸上的線圈繞組、嵌于托輥體內壁與線圈繞組 相對的至少一對永磁體，以及與線圈繞組輸出端連接的電源處理電路，所述電 源處理電路包含與線圈繞組輸出端連接的整流濾波電路、與整流濾波電路輸出 端連接的穩(wěn)壓電路、與穩(wěn)壓電路輸出端連接的充電電路、與充電電路輸出端連 接的充電電池、以及雙輸入端分別與穩(wěn)壓電路輸出端、充電電池連接的電源切
換電路，電源切換電路的控制信號輸入端與信號處理器連接；所述智能故障檢 測報警電路還包括用于實現托輥轉速檢測的降壓電路，降壓電路的輸入端與整 流濾波電路輸出端連接，輸出端與A/D轉換器的輸入端連接。所述電源處理電 路中的整流濾波電路、穩(wěn)壓電路、充電電路、電源切換電路，以及所述智能故 障檢測報警電路中的降壓電路是電子領域的常用電路，其結構變形很多，電子 領域的技術人員實現容易。
發(fā)供電裝置利用托輥體轉動帶動永磁體轉動，形成旋轉磁場，線圈繞組產 生出電動勢，該電動勢經過整流、濾波、穩(wěn)壓后形成維持智能故障檢測報警電 路、及各傳感器正常工作所需的電能，并通過充電電路向充電電池充電。同時， 發(fā)供電裝置中整流濾波電路輸出的電壓信號經過降壓電路后由A/D轉換器采 集，采集到的電壓信號傳輸至信號處理器，以便計算托輥體的轉速，即以發(fā)供 電裝置中整流濾波電路輸出的電壓信號來檢測托輥的轉速。當托輥體轉速較低 (即由整流濾波電路輸出的電壓信號低)時，由信號處理器控制電源切換電路 切換到充電電池供電。
與現有技術相比，本發(fā)明采用多傳感器技術對托輥運行狀況進行檢測，本 發(fā)明具體通過托輥運行溫度、聲音、托輥轉速進行托輥運行狀態(tài)診斷，以判斷托輥是否發(fā)生卡塞、停轉、異常摩擦等故障，并能將托輥的運行狀態(tài)通過無線 數據傳輸單元向外部設備，在出現故障時通過無線數據傳輸單元向外部設備報 警，以防止因托輥故障造成的皮帶運輸機的停機，降低檢修維護工作量，提高 皮帶運輸機的運行穩(wěn)定性和安全性；另外，本發(fā)明設置利用托輥轉動產生電力 的發(fā)供電裝置，為維持托輥的智能故障檢測報警電路、各傳感器正常工作提供 所需電力，無需外供電源。
本發(fā)明結構簡單、合理，實現容易，能夠實現自動檢測故障、故障報警， 減輕工作人員的勞動強度，工作可靠性高，本發(fā)明所述托輥內的結構可以應用 于其它旋轉設備故障的自動監(jiān)測與報警。


圖l是本發(fā)明的結構原理圖2是本發(fā)明的電路原理方框圖中l(wèi)-托輥軸；2-軸承I; 3-軸承II ; 4-托輥體；5-溫度傳感器I ; 6-溫度傳感器II; 7-音頻傳感器；8-智能故障檢測報警電路；9-骨架；10-線圈繞 組；11-永磁體。
具體實施例方式
如圖1所示，基于多傳感器技術的皮帶運輸機自檢型托輥，包括托輥軸1， 以及套于托輥軸1上、且兩端分別通過軸承I 、 112、 3與托輥軸1轉動配合的 托輥體4，托輥軸1上設有用于檢測托輥狀態(tài)的傳感器，以及與傳感器輸出端 相連的智能故障檢測報警電路。
所述用于檢測托輥狀態(tài)的傳感器包括分別設置于托輥軸1兩端鍵槽內的用 于檢測軸承I、 112、 3溫度的溫度傳感器I、 115、 6，以及設置于托輥軸1上的音頻傳感器7，音頻傳感器7、溫度傳感器I、 115、 6輸出端與智能故障 檢測報警電路8連接。
如圖2所示，所述智能故障檢測報警電路8包括信號處理器、與信號處理 器連接的用于與外部設備進行數據傳輸的無線數據傳輸單元、輸出端與信號處 理器連接的A/D轉換器，以及分別與音頻傳感器、溫度傳感器輸出端連接的音 頻信號調理電路和溫度信號調理電路，音頻信號調理電路和溫度信號調理電路 的輸出端與A/D轉換器的輸入端連接。
另外，還設置有為智能故障檢測報警電路8、及各傳感器5、 6、 7提供電 能的發(fā)供電裝置，包括通過骨架9固定于托輥軸1上的線圈繞組10、嵌于托輥 體4內壁與線圈繞組IO相對的至少一對永磁體11，以及與線圈繞組IO輸出端 連接的電源處理電路，所述電源處理電路包含與線圈繞組輸出端連接的整流濾 波電路、與整流濾波電路輸出端連接的穩(wěn)壓電路、與穩(wěn)壓電路輸出端連接的充 電電路、與充電電路輸出端連接的充電電池、以及雙輸入端分別與穩(wěn)壓電路輸 出端、充電電池連接的電源切換電路，電源切換電路的控制信號輸入端與信號 處理器連接；所述智能故障檢測報警電路還包括用于實現托輥轉速檢測的降壓 電路，降壓電路的輸入端與整流濾波電路輸出端連接，輸出端與A/D轉換器的 輸入端連接。
具體實施時，溫度傳感器I、 II可選用廉價的熱敏電阻；音頻傳感器可選 用小型駐級體式電容麥克風;而A/D轉換器需選用具有多個輸入通道類型的模 數轉換器；信號處理器可選用低成本的8位單片機；無線數據傳輸單元可選用 微功率單片集成式的數傳模塊。
權利要求
1、一種基于多傳感器技術的皮帶運輸機自檢型托輥，包括托輥軸(1)，以及套于托輥軸(1)上、且兩端分別通過軸承I、II(2、3)與托輥軸(1)轉動配合的托輥體(4)，其特征在于托輥軸(1)設有用于檢測托輥狀態(tài)的傳感器，以及與傳感器輸出端相連的智能故障檢測報警電路(8)。
2、 根據權利要求1所述的基于多傳感器技術的皮帶運輸機自檢型托輥，其特征在于所述用于檢測托輥狀態(tài)的傳感器包括分別設置于托輥軸(1)兩端鍵槽內的用于檢測軸承I 、 II (2、 3)溫度的溫度傳感器I、 II (5、 6)， 以及設置于托輥軸(1)上的音頻傳感器(7)，音頻傳感器(7)、溫度傳感器 I 、 II (5、 6)輸出端與智能故障檢測報警電路(8)連接。
3、 根據權利要求1所述的基于多傳感器技術的皮帶運輸機自檢型托輥， 其特征在于所述智能故障檢測報警電路(8)包括信號處理器、與信號處理 器連接的用于與外部設備進行數據傳輸的無線數據傳輸單元、輸出端與信號處 理器連接的A/D轉換器，以及分別與音頻傳感器、溫度傳感器輸出端連接的音 頻信號調理電路和溫度信號調理電路，音頻信號調理電路和溫度信號調理電路 的輸出端與A/D轉換器的輸入端連接。
4、 根據權利要求1所述的基于多傳感器技術的皮帶運輸機自檢型托輥， 其特征在于還設置有為智能故障檢測報警電路(8)、及各傳感器(5、 6、 7) 提供電能的發(fā)供電裝置，包括通過骨架(9)固定于托輥軸(1)上的線圈繞組(10)、嵌于托輥體(4)內壁與線圈繞組(10)相對的至少一對永磁體(11)， 以及與線圈繞組(10)輸出端連接的電源處理電路，所述電源處理電路包含與 線圈繞組輸出端連接的整流濾波電路、與整流濾波電路輸出端連接的穩(wěn)壓電路、與穩(wěn)壓電路輸出端連接的充電電路、與充電電路輸出端連接的充電電池、 以及雙輸入端分別與穩(wěn)壓電路輸出端、充電電池連接的電源切換電路，電源切 換電路的控制信號輸入端與信號處理器連接。
5、根據權利要求4所述的基于多傳感器技術的皮帶運輸機自檢型托輥，其特征在于所述智能故障檢測報警電路還包括用于實現托輥轉速檢測的降壓電路，降壓電路的輸入端與整流濾波電路輸出端連接，輸出端與A/D轉換器的輸入端連接。
全文摘要
本發(fā)明涉及自動檢測技術領域，具體是一種在皮帶運輸機運轉過程中能實現故障自動檢測的基于多傳感器技術的皮帶運輸機自檢型托輥。解決了目前人工巡檢皮帶運輸機托輥故障不便的問題，基于多傳感器技術的皮帶運輸機自檢型托輥包括托輥軸，以及套于托輥軸上、且兩端分別通過軸承I、II與托輥軸轉動配合的托輥體，托輥軸上設有用于檢測托輥狀態(tài)的傳感器，以及與傳感器輸出端相連的智能故障檢測報警電路。本發(fā)明結構簡單、合理，實現容易，能夠實現自動檢測故障、故障報警，減輕工作人員的勞動強度，工作可靠性高，本發(fā)明所述托輥內的結構可以應用于其它旋轉設備故障的自動監(jiān)測與報警。
文檔編號B65G39/02GK101475094SQ20091007372
公開日2009年7月8日 申請日期2009年1月21日 優(yōu)先權日2009年1月21日
發(fā)明者續(xù)欣瑩, 剛 謝, 珺 謝, 謝克明, 閻高偉, 陳澤華 申請人:太原理工大學