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专利名称：一种皮带机托辊运行状况监控用光纤震动检测装置及方法

专利类型：发明专利

专利申请号：CN202410945642.2

专利申请（专利权）人：山东神力起重机械有限公司
权利人地址：山东省泰安市新泰市羊流镇工业园

专利发明（设计）人：章宏令,王斌,李晓瑞,乔奇,田洪凯,杜刚,田洪乐

专利摘要：本发明公开了一种皮带机托辊运行状况监控用光纤震动检测装置及方法，涉及皮带机运行监测技术领域。本发明主要包括托辊组件、支撑架、定位安装组件、滑动安装件、测试筒体、震动传导筒件、传感插件、转子环等结构。本发明在定位安装组件上弹性定向支撑安装滑动安装件，在滑动安装件一侧固定安装测试筒体、震动传导筒件，并在震动传导筒件外侧段配置转子环，通过转子环与托辊组件的筒皮直接滚动接触，将筒皮的实时震动传递至震动传导筒件的震腔，通过光纤距离探头实时监测震动颗粒的实时弹跳状态，进而对托辊组件的筒皮实时震动进行判断，且震动监测过程不受到外界复杂恶劣环境干扰，监测更加直接精准。

主权利要求：
1.一种皮带机托辊运行状况监控用光纤震动检测装置，包括由轴件(101)、挡圈(102)、轴承座(103)、密封体(104)、轴承(105)、筒皮(106)组成的托辊组件(1)以及用于支撑托辊组件(1)的支撑架(2)，其特征在于，还包括：定位安装组件(3)：包括固定安装在支撑架(2)上侧面的固定底板(301)、螺接安装在固定底板(301)的竖向安装杆(302)、套设在竖向安装杆(302)上的张力弹簧(305)，所述固定底板(301)开设有底座螺纹孔(3011)，所述竖向安装杆(302)还套设有位于张力弹簧(305)下方的环向支撑盘(304)，所述竖向安装杆(302)下部环侧设有螺纹并螺接有位于环向支撑盘(304)下方的六角螺母(303)；
滑动安装件(4)：包括滑动套设在竖向安装杆(302)的滑动架(401)，所述滑动架(401)开设有横向通槽(404)，所述滑动架(401)位于张力弹簧(305)上方；
所述滑动安装件(4)还配置有位于滑动架(401)内围的内围槽(402)、竖直贯穿滑动架(401)的竖向通槽(403)，所述竖向安装杆(302)活动穿过竖向通槽(403)；
所述竖向通槽(403)的内壁设有竖直分布的导向凸起(4031)，所述竖向安装杆(302)环侧开设有一段竖直分布的竖向导槽(3022)，所述竖向导槽(3022)与导向凸起(4031)配合安装；
测试筒体(5)：包括固定安装在滑动架(401)一侧的外围壳(501)和内围壳(502)和位于外围壳(501)与内围壳(502)之间的发泡层(503)、位于内围壳(502)内围的内方槽(504)、横向贯穿外围壳(501)和内围壳(502)且与内方槽(504)连通的横向插装孔(505)；
震动传导筒件(6)：包括长方体状的震动块(601)、与震动块(601)一侧一体连接的插装部(603)和转子安装端(604)，所述插装部(603)穿插安装在横向插装孔(505)位置处，所述转子安装端(604)配置有与托辊组件(1)的筒皮(106)滚动接触的转子环(8)，所述震动块(601)另一侧开设有开口朝向滑动架(401)的震腔(602)，其中，所述震腔(602)为横置的圆柱形腔体，所述震腔(602)内放置有一定数量的震动颗粒(9)，所述震腔(602)顶部插装有顶位卡槽(6021)；
传感插件(7)：包括插装在震腔(602)顶端的插条(701)，所述插条(701)设有多个竖直向下探测的光纤距离探头(702)；
所述传感插件(7)的插条(701)穿插过滑动架(401)的横向通槽(404)后安装在顶位卡槽(6021)位置处；
其中，所述传感插件(7)设有固定安装在滑动架(401)内围槽(402)的固定竖板(703)，所述固定竖板(703)配置有与光纤距离探头(702)电连接的集线插槽(704)。
2.根据权利要求1所述的一种皮带机托辊运行状况监控用光纤震动检测装置，其特征在于：所述竖向安装杆(302)螺接在固定底板的底座螺纹孔(3011)位置处，所述六角螺母(303)紧固安装在底座螺纹孔(3011)上侧开口位置处；
其中，所述竖向安装杆(302)上端设有用于限制滑动架(401)上移的端帽(3021)。
3.一种皮带机托辊运行状况监控用光纤震动检测装置的安装方法，其特征在于，采用权利要求1至2中任一项所述的一种皮带机托辊运行状况监控用光纤震动检测装置，包括以下步骤：S1.将固定底板(301)固定安装在支撑架(2)上侧；
S2.将传感插件(7)与滑动安装件(4)和组合固定在一起；
S3.将传感插件(7)与滑动安装件(4)的组合结构以及张力弹簧(305)、环向支撑盘(304)套装在竖向安装杆(302)上，并将六角螺母(303)螺接在竖向安装杆(302)底部；
S4.将竖向安装杆(302)底部螺纹螺接在底座螺纹孔(3011)位置处，旋转竖向安装杆(302)，将传感插件(7)的插条(701)正对于托辊组件(1)，并用六角螺母(303)紧固住竖向安装杆(302)与底座螺纹孔(3011)之间的螺接位置；
其中，传感插件(7)的插条(701)平行于托辊组件(1)的筒皮(106)；
S5.将震动传导筒件(6)与测试筒体(5)组合安装在一起，并将转子环(8)安装在震动传导筒件(6)的转子安装端(604)，并向震动块(601)的震腔(602)中放入一定量的震动颗粒(9)；
S6.将固定底板(301)从支撑架(2)上拆卸下来；
S7.将测试筒体(5)、震动传导筒件(6)组合结构与滑动架(401)固定安装在一起，安装时，将传感插件(7)的插条(701)插装至震动块(601)的震腔(602)顶部；
S8.重新将固定底板(301)固定安装在支撑架(2)上侧，安装时，下压滑动架(401)，直至转子环(8)伸入筒皮(106)内围侧，然后释放滑动架(401)，转子环(8)与筒皮(106)挤压接触。
4.一种皮带机托辊运行状况监控用光纤震动检测方法，其特征在于，采用权利要求1至
2中任一项所述的一种皮带机托辊运行状况监控用光纤震动检测装置，包括以下步骤：
S1.托辊组件(1)的筒皮(106)转动并发生震动，转子环(8)在受到震动的同时也发生滚动；
S2.转子环(8)受到的震动经传输至震动块(601)的震腔(602)，震腔(602)中的震动颗粒(9)发生震动弹跳；
S3.插条(701)上的多个光纤距离探头(702)向下探测到震动颗粒(9)震动弹跳的距离依次为[L1、L2、L3、...、Ln]；
S3.1.若[L1、L2、L3、...、Ln]中至少存在m个参数小于系统预设的距离参考值Lc，且在系统预设单位时间T内出现的次数不低于K次，则判定为托辊组件(1)震动异常并输出警示信息；
S3.2.若[L1、L2、L3、...、Ln]中少于m个参数大于系统预设的距离参考值Lc，或在系统预设单位时间T内出现的次数少于K次，则判定为托辊组件(1)震动正常。 说明书 : 一种皮带机托辊运行状况监控用光纤震动检测装置及方法技术领域[0001] 本发明涉及皮带机运行监测技术领域，尤其涉及一种皮带机托辊运行状况监控用光纤震动检测装置及方法。背景技术[0002] 皮带机是许多工业生产环节中必不可少的设备，尤其是在一些恶劣生产环境中，常遇振动载苛和冲击载荷，致使胶带输送机托辊磨损严重，尤其是会导致托辊运行振动严重：由于托辊组件加工质量偏低，装配水平不高，使托轴运行的径向跳动偏差超标，当胶带承载后，使托辊承受振动载荷和冲击荷，受力恶化，磨损严重，容易发生早期损坏。[0003] 面对上述问题，一般都直接采用光电脉冲传感器对托辊的震动进行探测，但由于恶劣生产环境中，灰尘量极大(例如矿山、粉尘车间等)，不仅会覆盖在传感器表面，而且悬浮的灰尘等对传感器的直接探测也会造成极大干扰(托辊的震动本身就并不是特别明显)。[0004] 对皮带机托辊进行检测时，浑浊工作环境干扰太大，影响到光电检测结果精准性，想要提高检测精准性，就要传感器与转动的托辊直接接触，直接将传感器与托辊接触，高速旋转并伴有不稳定震动的托辊会对传感器直接造成损伤。[0005] 还有就是利用声音声纹进行采集托辊的振动，但由于复杂恶劣的工作环境，各种不稳定噪音的干扰也是极大的，导致检测的精准度不高，或者当检测到异常时，托辊的震动、损坏已经达到较为恶劣的情形。[0006] 面对上述问题，如何对皮带机托辊的实时震动进行有效精准的监测，成为需要解决的问题。发明内容[0007] 本发明要解决的技术问题是提供一种皮带机托辊运行状况监控用光纤震动检测装置及方法，从而实现对皮带机托辊的实时震动进行有效精准的监测。[0008] 为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：[0009] 本发明提供一种皮带机托辊运行状况监控用光纤震动检测装置，包括由轴件、挡圈、轴承座、密封体、轴承、筒皮组成的托辊组件以及用于支撑托辊组件的支撑架，还包括以下结构内容：[0010] 定位安装组件：包括固定安装在支撑架上侧面的固定底板、螺接安装在固定底板的竖向安装杆、套设在竖向安装杆上的张力弹簧，固定底板开设有底座螺纹孔，竖向安装杆还套设有位于张力弹簧下方的环向支撑盘，竖向安装杆下部环侧设有螺纹并螺接有位于环向支撑盘下方的六角螺母。[0011] 滑动安装件：包括滑动套设在竖向安装杆的滑动架，滑动架开设有横向通槽，滑动架位于张力弹簧上方。[0012] 测试筒体：包括固定安装在滑动架一侧的外围壳和内围壳和位于外围壳与内围壳之间的发泡层、位于内围壳内围的内方槽、横向贯穿外围壳和内围壳且与内方槽连通的横向插装孔。[0013] 震动传导筒件：包括长方体状的震动块、与震动块一侧一体连接的插装部和转子安装端，插装部穿插安装在横向插装孔位置处，转子安装端配置有与托辊组件的筒皮滚动接触的转子环，震动块另一侧开设有开口朝向滑动架的震腔，其中，震腔为横置的圆柱形腔体，震腔内放置有一定数量的震动颗粒。[0014] 传感插件：包括插装在震腔顶端的插条，插条设有多个竖直向下探测的光纤距离探头。[0015] 作为本发明震动检测装置的一种优选技术方案：竖向安装杆螺接在固定底板的底座螺纹孔位置处，六角螺母紧固安装在底座螺纹孔上侧开口位置处。其中，竖向安装杆上端设有用于限制滑动架上移的端帽。[0016] 作为本发明震动检测装置的一种优选技术方案：滑动安装件还配置有位于滑动架内围的内围槽、竖直贯穿滑动架的竖向通槽，竖向安装杆活动穿过竖向通槽。[0017] 作为本发明震动检测装置的一种优选技术方案：竖向通槽的内壁设有竖直分布的导向凸起，竖向安装杆环侧开设有一段竖直分布的竖向导槽，竖向导槽与导向凸起配合安装。[0018] 作为本发明震动检测装置的一种优选技术方案：震腔顶部插装有顶位卡槽，传感插件的插条穿插过滑动架的横向通槽后安装在顶位卡槽位置处。其中，传感插件设有固定安装在滑动架内围槽的固定竖板，固定竖板配置有与光纤距离探头电连接的集线插槽。[0019] 本发明提供了一种皮带机托辊运行状况监控用光纤震动检测装置的安装方法，包括以下步骤：[0020] S1.将固定底板固定安装在支撑架上侧。[0021] S2.将传感插件与滑动安装件和组合固定在一起。[0022] S3.将传感插件与滑动安装件的组合结构以及张力弹簧、环向支撑盘套装在竖向安装杆上，并将六角螺母螺接在竖向安装杆底部。[0023] S4.将竖向安装杆底部螺纹螺接在底座螺纹孔位置处，旋转竖向安装杆，将传感插件的插条正对于托辊组件，并用六角螺母紧固住竖向安装杆与底座螺纹孔之间的螺接位置。其中，传感插件的插条平行于托辊组件的筒皮。[0024] S5.将震动传导筒件与测试筒体组合安装在一起，并将转子环安装在震动传导筒件的转子安装端，并向震动块的震腔中放入一定量的震动颗粒。[0025] S6.将固定底板从支撑架上拆卸下来。[0026] S7.将测试筒体、震动传导筒件组合结构与滑动架固定安装在一起，安装时，将传感插件的插条插装至震动块的震腔顶部。[0027] S8.重新将固定底板固定安装在支撑架上侧，安装时，下压滑动架，直至转子环伸入筒皮内围侧，然后释放滑动架，转子环与筒皮挤压接触。[0028] 本发明提供了一种皮带机托辊运行状况监控用光纤震动检测方法，包括以下步骤：[0029] S1.托辊组件的筒皮转动并发生震动，转子环在受到震动的同时也发生滚动。[0030] S2.转子环受到的震动经传输至震动块的震腔，震腔中的震动颗粒发生震动弹跳。[0031] S3.插条上的多个光纤距离探头向下探测到震动颗粒震动弹跳的距离依次为[L1、L2、L3、...、Ln]。[0032] S3.1.若[L1、L2、L3、...、Ln]中至少存在m个参数小于系统预设的距离参考值Lc，且在系统预设单位时间T内出现的次数不低于K次，则判定为托辊组件震动异常并输出警示信息。[0033] S3.2.若[L1、L2、L3、...、Ln]中少于m个参数大于系统预设的距离参考值Lc，或在系统预设单位时间T内出现的次数少于K次，则判定为托辊组件震动正常。[0034] 与现有的技术相比，本发明的有益效果是：[0035] 本发明通过在皮带机托辊的旁侧支撑架上设置定位安装组件，在定位安装组件上弹性定向支撑安装滑动安装件，在滑动安装件一侧固定安装测试筒体、震动传导筒件，并在震动传导筒件外侧段配置转子环，通过转子环与托辊组件的筒皮直接滚动接触，将筒皮的实时震动传递至震动传导筒件的震腔，通过光纤距离探头实时监测震动颗粒的实时弹跳状态，进而对托辊组件的筒皮实时震动进行判断，且震动监测过程不受到外界复杂恶劣环境干扰，监测更加直接精准。附图说明[0036] 图1为本发明震动检测装置的整体示意图。[0037] 图2为图1中A处局部放大的示意图。[0038] 图3为图2中B处局部放大的示意图。[0039] 图4为本发明震动检测装置的各组件分离的示意图。[0040] 图5为本发明中测试筒体、震动传导筒件分离的示意图。[0041] 图6为本发明中震动传导筒件的结构图。[0042] 图7为本发明中滑动架上开设的竖向通槽的(俯视)示意图。[0043] 图8为本发明中竖向安装杆开设的竖向导槽的(俯视)示意图。[0044] 其中：1?托辊组件，101?轴件，102?挡圈，103?轴承座，104?密封体，105?轴承，106?筒皮；2?支撑架；3?定位安装组件，301?固定底板，3011?底座螺纹孔，302?竖向安装杆，3021?端帽，303?六角螺母，304?环向支撑盘，305?张力弹簧；4?滑动安装件，401?滑动架，402?内围槽，403?竖向通槽，404?横向通槽；5?测试筒体，501?外围壳，502?内围壳，503?发泡层，504?内方槽，505?横向插装孔；6?震动传导筒件，601?震动块，602?震腔，6021?顶位卡槽，603?插装部，604?转子安装端；7?传感插件，701?插条，702?光纤距离探头，703?固定竖板，704?集线插槽；8?转子环；9?震动颗粒。具体实施方式[0045] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。[0046] 实施例一、本发明设计了一种皮带机托辊运行状况监控用光纤震动检测装置，主要包括托辊组件1、支撑架2、定位安装组件3、滑动安装件4、测试筒体5、震动传导筒件6、传感插件7、转子环8等结构，具体结构内容如下：[0047] 请参阅图1，托辊组件1包括：轴件101、挡圈102、轴承座103、密封体104、轴承105、筒皮106，托辊组件1两侧安装了支撑架2，支撑架2用来支撑托辊组件1。[0048] 请参阅图2、图4，定位安装组件3包括固定底板301、竖向安装杆302、张力弹簧305、环向支撑盘304、六角螺母303，固定底板301固定安装在支撑架2上侧面，固定底板301开设有底座螺纹孔3011，竖向安装杆302下部环侧设有螺纹，竖向安装杆302上端设有端帽3021，竖向安装杆302螺接安装在固定底板301的底座螺纹孔3011位置处，张力弹簧305套设在竖向安装杆302上，环向支撑盘304套设在竖向安装杆302上并位于张力弹簧305下方，六角螺母303螺接在竖向安装杆302下段且位于环向支撑盘304下方，六角螺母303紧固安装在底座螺纹孔3011上侧开口位置处。[0049] 请参阅图2、图4，滑动安装件4包括滑动架401、内围槽402、竖向通槽403、横向通槽404，滑动架401滑动套设在竖向安装杆302，端帽3021用于限制滑动架401上移，滑动架401位于张力弹簧305上方，张力弹簧305能够吸收、隔绝支撑架2向上传导的震动，降低对震动传导筒件6的震动干扰，内围槽402位于滑动架401内围，竖向通槽403竖直贯穿滑动架401，竖向安装杆302活动穿过竖向通槽403。结合图7、图8，竖向通槽403的内壁设有竖直分布的导向凸起4031，竖向安装杆302环侧开设有一段竖直分布的竖向导槽3022，竖向导槽3022与导向凸起4031配合安装，这样滑动架401就能够在竖向安装杆302上只发生竖直方向的移动，不会发生旋转。[0050] 请参阅图3、图5，测试筒体5包括外围壳501、内围壳502、发泡层503、内方槽504、横向插装孔505，外围壳501和内围壳502固定安装在滑动架401一侧，发泡层503位于外围壳501与内围壳502之间，发泡层503内填充多孔材料，阻隔外界震动对震动块601的干扰，内方槽504位于内围壳502内围，横向插装孔505横向贯穿外围壳501和内围壳502，内方槽504连通的横向插装孔505。[0051] 震动传导筒件6包括长方体状的震动块601、插装部603和转子安装端604，插装部603和转子安装端604与震动块601一侧一体连接，插装部603穿插安装在横向插装孔505位置处，转子安装端604配置有与托辊组件1的筒皮106滚动接触的转子环8，震动块601另一侧开设有震腔602，震腔602开口朝向滑动架401，震腔602为横置的圆柱形腔体，震腔602内放置有一定数量的震动颗粒9，震动颗粒9：细小的具有弹性的颗粒，伴随震动块601震动，震动颗粒9就会“弹跳”。[0052] 请参阅图3、图4，传感插件7包括插条701，插条701设有多个竖直向下探测的光纤距离探头702。结合图5、图6，震腔602顶部插装有顶位卡槽6021，传感插件7的插条701穿插过滑动架401的横向通槽404后安装在顶位卡槽6021位置处，传感插件7设有固定竖板703，固定竖板703固定安装在滑动架401内围槽402，固定竖板703配置有集线插槽704，集线插槽704与光纤距离探头702电连接，通过外连数据线与计算机、控制器进行连接。[0053] 实施例二、本发明设计了一种皮带机托辊运行状况监控用光纤震动检测装置的安装方法，具体安装过程如下：[0054] 首先，将固定底板301固定安装在支撑架2上侧，将传感插件7与滑动安装件4和组合固定在一起。[0055] 然后，将传感插件7与滑动安装件4的组合结构以及张力弹簧305、环向支撑盘304套装在竖向安装杆302上，并将六角螺母303螺接在竖向安装杆302底部，将竖向安装杆302底部螺纹螺接在底座螺纹孔3011位置处，旋转竖向安装杆302，将传感插件7的插条701正对于托辊组件1，此时，传感插件7的插条701平行于托辊组件1的筒皮106，并用六角螺母303紧固住竖向安装杆302与底座螺纹孔3011之间的螺接位置。[0056] 然后，将震动传导筒件6与测试筒体5组合安装在一起，并将转子环8安装在震动传导筒件6的转子安装端604，并向震动块601的震腔602中放入一定量的震动颗粒9。[0057] 完成上述过程中，将固定底板301从支撑架2上拆卸下来，在此之前都是进行安装位置的调试，因为筒皮106侧端面是圆环状的，将测试筒体5、震动传导筒件6、转子环8等事先安装在滑动架401时，竖向安装杆302旋转必然带动滑动架401转动，这就导致转子环8与筒皮106发生碰撞阻隔，无法进行组装操作。[0058] 然后，将测试筒体5、震动传导筒件6组合结构与滑动架401固定安装在一起，安装时，将传感插件7的插条701插装至震动块601的震腔602顶部的顶位卡槽6021位置处。[0059] 重新将固定底板301固定安装在支撑架2上侧，安装时，下压滑动架401，直至转子环8伸入筒皮106内围侧，然后释放滑动架401，转子环8与筒皮106挤压接触，之后还要将数据线插头插接在传感插件7的集线插槽704位置处，来获取到光纤距离探头702探测到的信息。[0060] 实施例三、本发明设计了一种皮带机托辊运行状况监控用光纤震动检测方法，检测方法步骤如下：[0061] 首先，结合图1，托辊组件1的筒皮106转动时发生震动，转子环8在受到震动的同时也发生滚动，转子环8受到的震动经传输至震动块601的震腔602，使得震腔602中的震动颗粒9发生震动弹跳。[0062] 然后，结合图3，插条701上的多个光纤距离探头702向下探测到震动颗粒9震动弹跳的距离依次为[L1、L2、L3、...、Ln]，这个距离是光纤距离探头702与震动颗粒9之间的距离，不是震动颗粒9向上弹跳的高度。[0063] 情形一：若[L1、L2、L3、...、Ln]中至少存在m个参数小于系统预设的距离参考值Lc，且在系统预设单位时间T内出现的次数不低于K次，则判定为托辊组件1震动异常并输出警示信息，因为偶尔发生震动超标现象，大概率是受到传输皮带运输承载较大导致。[0064] 情形二：若[L1、L2、L3、...、Ln]中少于m个参数大于系统预设的距离参考值Lc，或在系统预设单位时间T内出现的次数少于K次，则判定为托辊组件1震动正常，其中，m/n≥0.7，T至少为托辊组件1带动传输皮带进行一次完整周转的时长，K≥3次。[0065] 以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

专利地区：山东

专利申请日期：2024-07-15

专利公开日期：2024-11-29

专利公告号：CN118665955B