一种基于应力的输送带防撕裂保护装置的制作方法

1.本发明涉及钢铁高炉上料技术领域，尤其涉及一种基于应力的输送带防撕裂保护装置。


背景技术：

2.带式输送机是一种带牵引件的连续输送设备，具有长距离连续运输、运行可靠、易实现自动化等优点，以及能够输送颗粒状、块状物料和装料件，已成为钢铁、煤矿、建材、冶金等行业的主要运输设备。输送带是带式输送机的主要组成部分，它既是牵引机构又是承载结构，贯穿带式输送机的全长，用量大、成本高，并且输送带在运输过程中经常出现打滑、划伤、撕裂、断带等故障，如果不及时处理，可能会造成极其严重的后果。钢铁行业高炉上料是带式输送机的应用场景之一。该场景中，输送带主要输送金属、金属物件、石块等物料，若物料中出现硬质异物卡住或刺穿输送带，伴随输送带的运动，输送带将发生撕裂。一旦发生撕裂，若不能及时采取停机措施，价值数十万元甚至上百万元的输送皮带在极短时间内就会全部毁坏，并且可能引发严重安全事故。若停机维修更换，则会导致企业生产长时间中断，造成企业重大经济损失。
3.目前行业内有多种输送带撕裂检测方式，如人工检测、计算机视觉检测、激光传感器检测、闭合线圈检测、物料称重检测、落料触碰检测、超声波检测等。这些方法大多都是事后检测，即检测出问题时输送带已经发生撕裂，无法做准确的输送带撕裂前的预测，难以起到防止输送带撕裂的作用。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于解决钢铁行业高炉上料场景中，现有输送带撕裂检测方式只能在输送带发生撕裂之后进行检测的问题。本发明实施例提供了一种基于应力的输送带防撕裂保护装置，能够在输送带划伤、撕裂前或撕裂初期进行及时检测并停机，有效预防输送带撕裂。
5.本发明实施例提供了一种基于应力的输送带防撕裂保护装置，包括支架、应力传感器和下位机。
6.所述支架包括支撑腿和悬挂梁，所述支撑腿固定于带式输送机两侧的地面，所述悬挂梁与所述支撑腿固定连接，位于输送带上方，用于固定应力传感器。
7.所述应力传感器的上端与所述悬挂梁固定连接，所述应力传感器的下端与漏斗固定连接，所述应力传感器的有线端与下位机连接。
8.所述下位机包括接口模块、运动控制模块和报警模块，所述接口模块与所述应力传感器连接，所述下位机与所述悬挂梁固定连接。
9.优选地，所述应力传感器为拉压力传感器。
10.优选地，所述拉压力传感器数量为4个，包括第一传感器、第二传感器、第三传感器、第四传感器。
11.优选地，所述拉压力传感器上端与所述悬挂梁螺接，所述拉压力传感器下端与所述漏斗螺接。
12.优选地，所述报警模块包括蜂鸣器和led灯。
13.基于上述提供的实施例，本发明提供了基于应力的输送带防撕裂保护装置的技术方案，包括如下三种情况：情况一为异物从漏斗落下且未穿透输送带。随着输送带继续运动，异物会卡在漏斗后壁、漏斗前壁下沿、输送带三点处。此时，异物对漏斗后壁产生压力，对漏斗前壁产生抬升力；情况二为异物从漏斗落下且穿透输送带。随着输送带继续运动，异物会插入输送带并随着输送带一起运动，最终异物卡在漏斗后壁、漏斗前壁下沿、输送带三点处。此时，异物对漏斗后壁产生压力，对漏斗前壁产生抬升力；情况三为异物未从漏斗落下且停留在漏斗中。随着输送带继续运动和物料继续下落，异物会一直停留在漏斗中，并且可能造成物料堆积。此时，异物对漏斗后壁和漏斗前壁均产生压力；基于上述三种情况，应力传感器将采集到不同的应力数据并传送到下位机。下位机对不同的数据模式进行分析并判断是否存在上述三种情况，若存在，则触发运动控制模块，控制带式输送机停机并报警，以保证输送带的安全运行。
14.以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明申请。例如上述拉压力传感器数量可以是4个，也可以是其他数量。
附图说明
15.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的部分实施例，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
16.图1为本发明实施例中情况一的示意图；图2为本发明实施例中情况二的示意图；图3为本发明实施例中情况三的示意图；图4为本发明的主视图；图5为本发明的左视图；图6为本发明的俯视图；附图标号说明：1-输送带；2-拖辊；3-物料；4-异物；5-漏斗；6-支撑腿；7-悬挂梁；8-应力传感器；81-第一传感器；82-第二传感器；83-第三传感器；84-第四传感器；9-下位机。
具体实施方式
17.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它
实施例，都属于本发明保护的范围。
18.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顶/底端”等表示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了方便描述本发明和简化描述，而不是表示所指的装置或元件必须具有特定的方位和位置，以及以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
19.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“连接”、“压力”、“抬升力”、“模式”等，应做广义理解。例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以通过中介间接连接；或者是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
20.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“第一”、“第二”、“第三”等，仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。
21.如图1所示，展示了本发明实施例中情况一的示意图。在情况一中，异物4从漏斗5落下且未穿透输送带1。随着输送带1继续运动，异物4会卡在漏斗5下料口和输送带1之间，此时存在漏斗5后壁、漏斗5前壁下沿、输送带1三个接触点。在这种情况下，对于漏斗5后壁接触点，异物4会对漏斗5后壁产生垂直漏斗5后壁且向左下的压力，该压力存在一个向下的分力；对于漏斗5前壁下沿接触点，异物4会对漏斗5前壁下沿产生垂直异物4且向右上的抬升力，该抬升力存在一个向上的分力；对于输送带1接触点，异物4会对输送带1产生垂直异物4且向左下的压力，该压力存在一个向下的分力和一个向左的分力，这两个分力是造成输送带1划伤或撕裂的主要应力。
22.如图2所示，展示了本发明实施例中情况二的示意图。在情况二中，异物4从漏斗5落下且穿透输送带1。随着输送带1继续运动，异物4会插入输送带1并且随着输送带1一起运动，最终，异物4会卡在漏斗5下料口和输送带1之间，此时存在漏斗5后壁、漏斗5前壁下沿、输送带1穿透处三个接触点。在这种情况下，对于漏斗5后壁接触点，异物4会对漏斗5后壁产生垂直漏斗5后壁且向左下的压力，该压力存在一个向下的分力；对于漏斗5前壁下沿接触点，异物4会对漏斗5前壁下沿产生垂直异物4且向右上的抬升力，该抬升力存在一个向上的分力；对于输送带1穿透处接触点，异物4会对输送带1穿透处产生一个向左的力，该力是造成输送带1穿透处进一步撕裂的主要应力。
23.如图3所示，展示了本发明实施例中情况三的示意图。在情况三中，异物4未从漏斗5落下且停留在漏斗5中。随着输送带1继续运动和物料3继续下落，异物4会一直停留在漏斗5中，并且可能造成物料3堆积，此时，存在漏斗5后壁和漏斗5前壁两个接触点。在这种情况下，对于漏斗5后壁接触点，异物4会对漏斗5后壁产生垂直漏斗5后壁且向外的压力，该压力存在一个向下的分力；对于漏斗5前壁接触点，异物4会对漏斗5前壁产生垂直漏斗5前壁且向外的压力，该压力存在一个向下的分力。这种情况下，异物4虽然不会对输送带1造成划伤或撕裂，但会造成漏斗5下料口堵塞，从而影响物料3正常运输。
24.为此，如图4-6所示，本发明提供了一种基于应力的输送带防撕裂保护装置，包括固定于带式输送机两侧的支撑腿6，所述支撑腿6用于固定悬挂梁7，所述悬挂梁7位于输送带1和漏斗5上方，用于安装固定应力传感器8和下位机9。
25.本发明的上述保护装置中，所述应力传感器8为拉压力传感器，包括第一传感器81、第二传感器82、第三传感器83、第四传感器84。所述第一传感器81和所述第二传感器82安装在漏斗5后壁侧，所述第一传感器81和所述第二传感器82的下端螺接漏斗5后壁，所述第一传感器81和所述第二传感器82的上端螺接悬挂梁7。所述第三传感器83和所述第四传感器84安装在漏斗5前壁侧，所述第三传感器83和所述第四传感器84的下端螺接漏斗5前壁，所述第三传感器83和所述第四传感器84的上端螺接悬挂梁7。所述下位机9与悬挂梁7固定连接，所述下位机9分别与所述第一传感器81、所述第二传感器82、所述第三传感器83、所述第四传感器84连接。
26.需要特别说明的是，本发明中把物料3进入漏斗5之前和物料3完全离开漏斗5之后的状态称为无物料模式；把物料3进入漏斗5开始到物料3完全离开漏斗5，并且物料 3中不存在异物4的状态称为正常模式；把物料3进入漏斗5开始到物料3完全离开漏斗5，并且物料 3中存在异物4的状态称为异常模式。
27.本发明提供的上述保护装置中，所述第一传感器81、所述第二传感器82、所述第三传感器83、所述第四传感器84用于固定漏斗5并且采集漏斗5的应力数据。当保护装置处于无物料模式时，所述第一传感器81、所述第二传感器82、所述第三传感器83、所述第四传感器84只承受漏斗5的重量，此时，所述第一传感器81、所述第二传感器82、所述第三传感器83、所述第四传感器84受到的应力为固定值并且数值相等。当不存在异物4的物料3开始进入漏斗5且直到物料3完全离开漏斗5之前，保护装置进入正常模式，此时，由于物料3的重量，所述第一传感器81、所述第二传感器82、所述第三传感器83、所述第四传感器84受到的应力值与所述无物料模式相比会有不同程度的增加，并且该应力值会在一定数值范围内波动，具体数值范围需要根据实际运输的物料3以及现场工况确定。当不存在异物4的物料3完全离开漏斗5后，保护装置恢复无物料模式，所述第一传感器81、所述第二传感器82、所述第三传感器83、所述第四传感器84受到的应力值恢复为相等且固定的值。
28.本发明提供的上述保护装置中，当物料3中出现异物4并且出现如图1-3所示实施例中的三种情况时，保护装置进入异常模式。此时，异物4会在漏斗5上产生应力，所述第一传感器81、所述第二传感器82、所述第三传感器83、所述第四传感器84受到的应力情况与所述正常模式相比会发生变化。通过所述第一传感器81、所述第二传感器82、所述第三传感器83、所述第四传感器84采集漏斗5上的应力并将应力传送到下位机9，通过所述下位机9对采集到的应力进行分析，判断是否存在如图1-3所示实施例中的三种情况，若存在，则所述下位机9触发运动控制模块和报警模块，控制带式输送机停机并报警，从而达到预防输送带1划伤或撕裂，以及漏斗5堵塞的目的。
29.本发明提供的上述保护装置中，当物料3中出现异物4并且出现如图1所示实施例中的情况时，漏斗5后壁受到向下的压力，漏斗5前壁受到向上的抬升力。此时，所述第一传感器81和所述第二传感器82受到的应力与所述正常模式相比会有不同程度的增加，所述第三传感器83和所述第四传感器84受到的应力与所述正常模式相比会有不同程度的减少。
30.本发明提供的上述保护装置中，当物料3中出现异物4并且出现如图2所示实施例中的情况时，漏斗5后壁受到向下的压力，漏斗5前壁受到向上的抬升力。此时，所述第一传感器81和所述第二传感器82受到的应力与所述正常模式相比会有不同程度的增加，所述第三传感器83和所述第四传感器84受到的应力与所述正常模式相比会有不同程度的减少。
31.本发明提供的上述保护装置中，当物料3中出现异物4并且出现如图3所示实施例中的情况时，漏斗5后壁受到向下的压力，漏斗5前壁受到向下的压力。当物料3运输完成，异物4会一直停留在漏斗5中，并且可能造成一定的物料3堆积。此时，所述第一传感器81、所述第二传感器82、所述第三传感器83、所述第四传感器84受到的应力与所述无物料模式相比会有不同程度的增加。
32.本发明的使用方法如下：当物料3中出现异物4，且异物4伴随物料3一起进入漏斗5，随着输送带1的持续运行，物料3将会沿着输送带1运行方向移动，异物4将会出现如图1-3所示实施例中的三种情况。此时，异物4会在漏斗5上产生应力，通过所述第一传感器81、所述第二传感器82、所述第三传感器83、所述第四传感器84采集漏斗5上的应力并将应力传送到下位机9，通过所述下位机9对采集到的应力进行分析，判断异物4的出现是否会导致输送带1存在划伤或撕裂的风险，以及漏斗5存在堵塞的风险，若存在，所述下位机9触发运动控制模块和报警模块，控制带式输送机停机并报警。
33.以上，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此。任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围内。