一种矿井天轮偏摆及振动性能检测装置的制作方法

本发明涉及矿井天轮安全检测领域，具体是一种矿井天轮偏摆及振动性能检测装置。

背景技术：

天轮是矿井提升机设备中主提升钢丝绳导向和支撑的重要部件，其运行情况的好坏往往决定着整个提升系统的运行状况是否良好。当天轮发生较大振动或偏摆，其振动或偏摆量超出容许的范围时，都会使机器的零部件产生较大的附加动载荷，导致提升系统运行稳定性降低，从而影响钢丝绳、天轮及提升机等设备的工作性能，缩减其使用寿命，甚至造成恶性事故。因此，能否实时检测天轮的偏摆及振动情况，及时做出相应处理，对整个矿井提升系统都具有很大的实用意义。

为此，中国专利cn105258935a公开了一种矿井提升机天轮振动性能检测系统及方法。该装置安装方便，但所用传感器较多，测量复杂且加速度等传感器的安装位置非测量振源的最佳位置。中国专利cn204831194u设计了一种基于机器视觉的天轮偏摆检测装置，该装置能够利用机器视觉识别偏摆，但视觉识别精度较低，测量数据有限且所投入设备成本相对较高。此外，上述专利的振动及偏摆检测设备只是针对天轮轴承座或某一个天轮做单一的偏摆或振动性能检测，由于装备成本较高、技术装备复杂等，不能实现具体的针对多个天轮的工作情况同时做出振动及偏摆检测，所测结果具有一定的局限性。

技术实现要素：

本发明为解决现有技术的既有缺陷，综合考虑振动及偏摆检测的最佳位置，结合电容传感器的优良特性，提出了一种矿井天轮偏摆及振动性能检测装置，该装置结构精巧，成本低廉，可实现对一个或多个天轮的振动及偏摆性能进行检测，所得数据准确，可靠性好。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种矿井天轮偏摆及振动性能检测装置，该装置包括传感器支架，横径向位移传感器，采集器和上位机。所述传感器支架安装在天轮径向正前方的天轮平台上，传感器支架上装有横径向位移传感器。所述横径向位移传感器结构包括横向传感装置和纵向传感装置。所述横径向位移传感器的信号输出端通过物理接线连接采集卡的信号输入端，上位机的输入端通过以太网连接采集器的信号输出端。

进一步的，所述传感器支架与天轮平台之间设有隔振橡胶垫。

进一步的，所述传感器支架上为对应天轮个数及所需参量情况，可安装有1-4个横径向位移传感器。

进一步的，所述横向传感装置包括横向杆、弹簧a、滚轮和传感器机身。所述横向杆的左右两端装有滚轮，两个滚轮端与纵向杆的上部横向端之间都设有与横向杆同轴度的弹簧a。所述横向杆的中间部位装有电容传感器，通过横向杆受横向移动，带动电容有效面积发生改变从而引起电压变化。电压变化通过物理线路传至传感器机身并做相应信号处理。

进一步的，所述纵向传感装置包括纵向杆、弹簧b和传感器机身。所述纵向杆的上下端分别与横向杆和传感器机身相接，弹簧b与纵向杆同轴并具备推着纵向杆伸长的势能。所述纵向杆纵向移动时，传感器机身内设有的电容传感器，其电容有效面积发生变化，引起电压改变，并将电压变化传至传感器机身做相应信号处理。

进一步的，所述上位机通过以太网连接采集器的信号输出端，接收到横、纵向数据信号。同时，上位机通过labview软件，对数据进行计算处理、最终通过数字量、曲线图等显示方式，得出天轮的偏摆和振动等天轮特性。

进一步的，所述横径向位移传感器、采集器连接有直流电源模块。

本发明的优点：

1.在线检测，便于随时掌握天轮运行的偏摆及振动特性，及时发现故障并处理；

2.测量位置较佳，天轮所受的作用力是由钢丝绳作用在天轮轮缘上的，所以天轮轮缘是天轮发生振动及偏摆等现象的“脉门”，此处检测到的数据更趋真实可靠；

3.装置设计精巧，成本低廉，可同时测量多个天轮的横向偏摆及径向振动性能，而无需再多次重复安装其他类别的传感器设备；

4.测量值为相对误差带，对安装的精度要求较低，安装方便，且利用天轮的高同轴度检测天轮径向振动及轴向偏摆，检测面同轴度高，效果好；

5.采用面积式电容位移传感器，精度及可靠性高，检测效果好。

附图说明

图1本发明传感器安装正视图；

图2本发明图1的局部放大图；

图3本发明图1的a向剖视图；

图4本发明图3的局部放大图；

图5本发明除去天轮的检测系统结构示意图；

图6本发明固定件结构示意图。

图中：1、衬垫2、天轮3、天轮转轴4、天轮井架5、弹簧b6、纵向杆7、横纵向位移传感器8、天轮平台9、传感器支架10、固定件11、滚轮12、横向杆13、轴承支座14、弹簧a15、天轮轴承16、采集器17、上位机。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的解释。

如图1所示，矿井提升机天轮测量环境包括天轮井架4、天轮平台8、天轮转轴3、天轮2、轴承支座13和轴承15。所述天轮2安装在天轮转轴3上，天轮转轴3两端通过天轮轴承15安装在轴承支座13上，轴承支座13位于天轮井架4上。所述轴承支座13的下方安装有天轮平台8。

本发明的矿井提升机天轮偏摆及振动性能检测装置包括传感器支架9，横纵向位移传感器7、采集器16和上位机17。所述传感器支架9安装在天轮2径向正前方的天轮平台8上，所述传感器支架9与天轮平台8之间设有隔振橡胶垫。所述横径向位移传感器7通过固定件10装在传感器支架9上。根据对应天轮个数及所需测量数据量等的不同，可装载1-4个横径向位移传感器7。所述横径向位移传感器7结构包括横向传感装置和纵向传感装置。所述横向传感装置包括横向杆12、弹簧a14、滚轮11和横径向位移传感器7的机身部位。所述横向杆12的左右两端装有滚轮11，两个滚轮端与纵向杆6的上部横向端之间的横向杆12都装有与其同轴度的弹簧a14。所述横向杆12的中间部位装有电容传感器，通过横向杆12受横向移动，带动电容的有效面积发生改变从而引起电压变化，并将电信号传输给横径向位移传感器7的机身内部进行信号处理。所述纵向传感装置包括纵向杆6、弹簧b5和横径向位移传感器7的机身部位。所述纵向杆6的上下端分别与横向杆12和横径向位移传感器7的机身部位相接，弹簧b5与纵向杆6同轴并具备推着纵向杆6伸长的势能。当所述纵向杆6纵向移动时，横径向位移传感器7的机身部位内设有的电容传感器的电容有效面积发生变化，引起电压改变，并将电信号传输给横径向位移传感器7的机身内部进行信号处理。所述横径向位移传感器7的信号输出端通过物理接线连接采集器16的信号输入端，上位机17的输入端通过以太网连接采集器16的信号输出端。同时，上位机17通过labview软件，对接收的振动及偏摆数据信号进行计算处理、最终通过数字量、曲线图等显示方式，得出天轮2的实时偏摆和振动情况等天轮运转特性。

天轮运行时，其所受的作用力是由钢丝绳作用在天轮衬垫1上的，而天轮衬垫1安装在天轮轮缘上。且由于天轮加工时，天轮轮缘具有相当高的同轴度及工作时不易磨损等特点，天轮轮缘是天轮2发生振动及偏摆等现象的最佳检测位置。当天轮2发生横向偏摆时，横向杆12发生横向移动，其中间与纵向杆6相接部位所安装的电容传感器的有效面积发生变化，引起电压的改变。当天轮2发生纵向振动时，纵向杆6发生纵向移动，与其相连的电容传感器有效面积发生变化，引起电压的改变。横径向位移传感器7接收上述的两个电压信号，并将其信号输出端的电压信号传输到采集器16的信号输入端，采集器16的信号输出端通过以太网连接上位机17，上位机17通过labview软件调用所采集的数据并对数据进行计算处理、最终通过数字量、曲线图等显示方式，得出天轮的偏摆和振动时域信号波形，进而显示天轮的实时偏摆及振动等天轮特性。