专利名称：提升机天轮转动角度检测方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种检测方法及装置，尤其是一种适用于轮辐两侧面平行度较高的提 升机天轮转动角度检测方法及装置。
背景技术：
提升机素有“矿井咽喉”之称，担负着提升煤炭矸石、下放材料、升降人员和设备的 任务，其运行状态直接关系到煤矿的安全高效生产。天轮作为提升机的一个重要组成部分， 它的运行状态好坏可以直接反应提升机是否正常运行。当提升机发生高速过卷、断绳、打 滑等恶性事故时，天轮的主要运行参数包括转动角度、转速、角加速度等会有相关的信息反 馈。通过对天轮转动角度的检测，可以间接计算出天轮的实时转动位置、转速、角加速度等 运行参数，进而可以监测出提升机是否正常运行。目前，国内对天轮转动角度检测的研究和应用较少，多采用在天轮主轴的端盖上 打孔安装编码器的方式。基于天轮端盖因工作环境恶劣而多采用封闭形式的现状，当对其 进行转动角度测量时，需要重新设计和加工端盖。这不仅破坏了天轮端盖原来的完整性，而 且在改造期间，也影响了提升机的正常生产。并且，因部分摩擦式提升机的天轮与天轮辐轴 采用轴承进行联接，当天轮运转时，天轮主轴不跟随轮辐同步旋转，以至无法利用在主轴上 安装轴编码器的方式来测量天轮的转动角度。由于天轮在正常运行时，会产生一定的径向 和轴向振动，也对编码器的联轴器造成了一定的冲击影响。因此，目前对天轮的转动角度测量主要存在以下问题第一，当采用在天轮端盖上 安装编码器的方式时，需要对天轮端盖进行改造，在一定程度上影响了提升机的正常工作； 第二，部分提升机天轮的主轴不与轮辐同步旋转，无法利用在其主轴上安装编码器的方式 来测量其转动角度；第三，提升机天轮在运行时会产生一定的径向和轴向振动，给编码器的 安装带来一定的影响。
发明内容
技术问题本发明的目的是克服已有技术中的不足之处，提供一种结构简单，安装 方便，测量效果好的提升机天轮转动角度检测方法及装置。技术方案本发明的提升机天轮转动角度检测方法，包括采用联轴器、编码器、单 片机、工控机，其步骤如下a、在提升机天轮平台上安装导向装置，将导向装置的导向主轴和导向副轴对称夹 持在天轮的轮辐两侧，再将联轴器和编码器连接在导向主轴的尾部，编码器连接单片机，单 片机依次连接RS232转RS485转换器、RS485电缆、RS485转USB转换器，最后连接工控机；b、当天轮运行时，对称夹持在天轮轮辐两侧的导向主轴和导向副轴在摩擦力的作 用下转动，连接在导向主轴尾部的编码器将导向主轴的转动角度信号传送给单片机，单片 机将采集的转动角度信号依次通过RS232转RS485转换器、RS485电缆、RS485转USB转换 器，最后传送至工控机分析处理，实时监测提升机天轮的转动角度。
本发明的提升机天轮转动角度检测装置，包括架设天轮的天轮平台、联轴器、编 码器、单片机、工控机，所述的天轮平台上设有位于天轮侧面的导向装置，导向装置包括支 架、设在支架上的滑动装置，滑动装置上对称设有其轴线与天轮中心线呈夹角α布置的导 向主轴和导向副轴，导向主轴和导向副轴的前端对称设有夹持在天轮轮辐两侧的滚轮，导 向主轴和导向副轴之间设有连接轴，连接轴的两侧分别设有弹簧和压紧弹簧的螺母；所述 的联轴器和编码器设在导向主轴的尾部，编码器与单片机相连接，经单片机连接RS232转 RS485转换器，RS232转RS485转换器经RS485电缆连接RS485转USB转换器，再由RS485 转USB转换器连接工控机。所述的滑动装置包括设在支架上的滑槽板，滑槽板的前后两侧分别开有主导向槽 和副导向槽，主导向槽内设有可沿主导向槽内滑动的主轴滑动平台和副轴滑动平台，副导 向槽内设有可沿副导向槽内滑动的编码器滑动平台；所述的夹角α为0 30°。有益效果本发明将测点设在天轮的轮辐两侧，避免了对天轮端盖的改造和加工， 降低了天轮的径向和轴向振动对编码器的影响，适用于轮辐两侧面平行度较高的天轮角度 检测，并能应用于天轮轮辐与主轴不能同步旋转的天轮转动角度检测。其方法及结构简单， 操作及安装方便，便于对天轮的调整，测量效果好，在本技术领域内具有广泛的实用性。
图1是本发明的结构示意图；图2是本发明的导向装置结构示意图；图3是本发明的导向装置工作位置结构示意图。图中1_RS485转USB转换器，2-工控机，3-天轮平台，4-天轮，5-RS485电缆， 6-RS232转RS485转换器，7-单片机，8-导向装置，9-支架，10-编码器滑动平台，11-编码 器，12-联轴器，13-滑动平台支架，14-导向主轴，15-副导向槽，16-导向副轴，17-连接轴， 18-主导向槽，19-弹簧，20-主轴滑动平台，21-副轴滑动平台，22-螺母。
具体实施例方式下面结合附图对本发明的一个实施例作进一步的描述本发明的提升机天轮转动角度检测方法，具体实施步骤如下步骤一在提升机天轮平台3上安装导向装置8，将导向装置8的导向主轴14和 导向副轴16对称夹持在天轮4的轮辐两侧，再将联轴器12和编码器11连接在导向主轴 14的尾部，编码器11连接单片机7，单片机7依次连接RS232转RS485转换器6、RS485电 缆5、RS485转USB转换器1，最后连接工控机2 ；若编码器11的工作模式为单圈角度测量， 4 20mA的输出信号对应角度0 360°时，编码器11的4 20mA的电流信号线，通过串 接120 Ω的电阻转化为0. 48 2. 4V的电压信号后，连接单片机7的I/O 口 ；步骤二 将导向主轴14与导向副轴16通过连接轴17连接，且在连接轴17两端分 别套上弹簧19和拧上螺母22，使导向主轴14和导向副轴16的摩擦面在弹簧19弹力的作 用下压在天轮4轮辐上；步骤三当天轮4转到标定的零位置时，对编码器11进行调零；步骤四对称夹持在天轮4轮辐两侧的导向主轴14和导向副轴16在摩擦力的作
4用下转动，连接在导向主轴14尾部的编码器11将导向主轴14的转动角度信号传送给单片 机7，单片机7通过I/O 口采集编码器11的输出信号，并经RS232转RS485转换器6、RS485 电缆5、RS485转USB转换器1将采集到的编码器11转动角度信号传送到工控机2 ；步骤五工控机2利用VB6. 0提供的MsComm通讯控件，读取单片机传送的转动角 度信号，分析处理获得提升机天轮4的转动角度，实现对提升机天轮4转动角度的实时监 测。如图1所示，提升机天轮转动角度检测装置主要由RS485转USB转换器1、工控机 2、架设天轮4的天轮平台3、RS485电缆5、RS232转RS485转换器6、单片机7、导向装置8、 编码器11、联轴器12、工控机2构成。其中天轮平台3上安装位于天轮4侧面的导向装置 8，导向装置8包括支架9、设在支架9上的滑动装置，滑动装置包括设在支架9上的滑槽板， 滑槽板的前后两侧分别开有主导向槽18和副导向槽15，主导向槽18内设有可沿主导向槽 内滑动的主轴滑动平台20和副轴滑动平台21，副导向槽15内设有可沿副导向槽内滑动的 编码器滑动平台10，编码器滑动平台10上设在固定导向主轴14尾部的滑动平台支架13 ； 滑动装置上对称设有其轴线与天轮中心线呈夹角α布置的导向主轴14和导向副轴16，夹 角α为0 30°。导向主轴14和导向副轴16的轴线与天轮轮辐侧面采用相同夹角α， 使天轮4轮辐与导向主轴14接触面相互摩擦时，不会因轮辐在天轮4半径方向上线速度不 同，造成导向主轴14、导向副轴16产生额外的扭矩。夹角α的大小可根据天轮4的直径、 轮辐的最大线速度和编码器11的允许转速，利用摩擦接触面线速度相同的原理计算确定。 导向主轴14和导向副轴16分别固定在主轴滑动平台20和副轴滑动平台21上，以限定主 轴滑动平台20和副轴滑动平台21的竖直自由度，以便测量天轮4的顺时针和逆时针转动 角度。导向主轴14和导向副轴16的前端对称设有夹持在天轮4轮辐两侧的滚轮，导向主 轴14和导向副轴16之间设有连接轴17，连接轴17的两侧分别设有弹簧19和压紧弹簧的 螺母22 ；联轴器12和编码器11连接在导向主轴14的尾部，编码器11与单片机7相连接， 经单片机7连接RS232转RS485转换器6，RS232转RS485转换器6经RS485电缆5连接 RS485转USB转换器1，再由RS485转USB转换器1连接工控机2。导向主轴14与导向副轴 16夹持着天轮4的轮辐，借助主轴滑动平台20和副轴滑动平台21，可沿开槽方向与天轮4 轴向平行的主导向槽18同步滑动。导向主轴14和导向副轴16的轴向沿天轮4辐条方向 指向天轮4中心。当天轮4发生径向振动时，其振动方向与导向主轴14和导向副轴16所 受摩擦力方向垂直，或者其振动位移沿导向主轴14所受摩擦力方向的分位移较小，带动导 向主轴14旋转较小，因而降低了天轮4的径向振动对编码器11的影响。同时，编码器滑动 平台10通过滑动平台支架13与导向主轴14连接，可沿开槽方向与主导向槽18平行的副导 向槽15与主轴滑动平台20同步滑动，从而降低了天轮4的轴向振动对编码器11的影响。
权利要求
一种提升机天轮转动角度检测方法，包括采用联轴器(12)、编码器(11)、单片机(7)、工控机(2)，其特征在于，步骤如下a、在提升机天轮平台(3)上安装导向装置(8)，将导向装置(8)的导向主轴(14)和导向副轴(16)对称夹持在天轮(4)的轮辐两侧，再将联轴器(12)和编码器(11)连接在导向主轴(14)的尾部，编码器(11)连接单片机(7)，单片机(7)依次连接RS232转RS485转换器(6)、RS485电缆(5)、RS485转USB转换器(1)，最后连接工控机(2)；b、当天轮(4)运行时，对称夹持在天轮(4)轮辐两侧的导向主轴(14)和导向副轴(16)在摩擦力的作用下转动，连接在导向主轴(14)尾部的编码器(11)将导向主轴(14)的转动角度信号传送给单片机(7)，单片机(7)将采集的转动角度信号依次通过RS232转RS485转换器(6)、RS485电缆(5)、RS485转USB转换器(1)，最后传送至工控机(2)分析处理，实时监测提升机天轮(4)的转动角度。
2.一种提升机天轮转动角度检测装置，包括架设天轮(4)的天轮平台(3)、联轴器 (12)、编码器(11)、单片机(7)、工控机(2)，其特征在于所述的天轮平台(3)上设有位于 天轮(4)侧面的导向装置(8)，导向装置(8)包括支架(9)、设在支架(9)上的滑动装置，滑 动装置上对称设有其轴线与天轮中心线呈夹角α布置的导向主轴(14)和导向副轴(16)， 导向主轴(14)和导向副轴(16)的前端对称设有夹持在天轮(4)轮辐两侧的滚轮，导向主 轴(14)和导向副轴(16)之间设有连接轴(17)，连接轴(17)的两侧分别设有弹簧(19)和压 紧弹簧的螺母(22)；所述的联轴器(12)和编码器(11)设在导向主轴(14)的尾部，编码器 (11)与单片机(7)相连接，经单片机(7)连接RS232转RS485转换器(6)，RS232转RS485 转换器(6)经RS485电缆(5)连接RS485转USB转换器(1)，再由RS485转USB转换器(1) 连接工控机(2)。
3.根据权利要求2所述的提升机天轮转动角度检测装置，其特征在于所述的滑动装 置包括设在支架(9)上的滑槽板，滑槽板的前后两侧分别开有主导向槽(18)和副导向槽 (15)，主导向槽(18)内设有可沿主导向槽内滑动的主轴滑动平台(20)和副轴滑动平台 (21)，副导向槽(15)内设有可沿副导向槽内滑动的编码器滑动平台(10)。
4.根据权利要求2所述的提升机天轮转动角度检测装置，其特征在于所述的夹角α 为0 30°。
全文摘要
一种提升机天轮转动角度检测方法及装置，包括架设天轮的天轮平台、联轴器、编码器、单片机、工控机，在天轮平台上安装导向装置，当天轮运行时，对称夹持在天轮轮辐两侧的导向主轴和导向副轴在摩擦力的作用下转动，通过连接在导向主轴尾部的编码器将接收的导向主轴的转动角度信号传送给单片机，单片机连接编码器，并将采集的转动角度信号依次通过RS232转RS485转换器、RS485电缆、RS485转USB转换器，最后传送至工控机处理，实时监测提升机天轮的转动角度。该方法避免了对天轮端盖的改造和加工，降低了天轮的径向和轴向振动对编码器的影响，结构简单，适用于轮辐两侧面平行度较高的天轮角度检测。
文档编号G01B21/22GK101929855SQ20101024296
公开日2010年12月29日 申请日期2010年7月30日 优先权日2010年7月30日
发明者彭玉兴, 曹国华, 朱真才, 李一磊, 李伟, 王重秋, 訾斌, 陈光柱, 陈国安 申请人:中国矿业大学