一种矿井天轮绳槽径向特性检测系统的制作方法

本发明涉及一种矿井提升机天轮检测系统，具体是一种矿井天轮绳槽径向特性检测系统。

背景技术：

天轮是提升系统中主提升钢丝绳导向的重要部件，在长期运行中天轮绳槽会产生磨损。更换新绳后，新绳由于与旧绳槽不吻合而产生剧烈磨损，寿命急剧降低，极大的增加了投入成本。因此在每次更换钢丝绳时，必须对天轮绳槽进行车削，使钢丝绳与绳槽相吻合而提高其使用寿命。

但现行矿井天轮绳槽车削中，暂无较为系统现代的天轮绳槽径向检测系统与方法或相关专利。测量天轮半径的方式也仍然是延用以前的测量方法，即以天轮两侧挡绳板外圆作为车槽时的对刀基准，即为零位。退刀时使刀尖刚好碰零位基准线，记下旋转圈数，使四个天轮退刀旋转圈数相同，即为绳槽切削深度相同。这种测量方法较为粗糙，测量精度较差。此外，由于无法精确测量天轮绳槽的半径值，导致天轮车削量难以确定，车削加工过程困难重重。

同时，由于天轮在高空中作业，地面人员平时无法得知天轮的工作状况或绳槽的磨损情况。通常对高空天轮现场的检测是依靠维修人员的经验判断、定期检查等。这些检测方法存在检测不到位、检测不方便等缺点，且一旦在检修周期内出现危险状况时，检修人员也无法及时预知。

技术实现要素：

本发明的目的是设计一种天轮绳槽径向特性检测系统。该系统能够配合天轮高空车削时，实时在线检测天轮半径的大小和绳槽的表面加工质量，精确可靠，使用方便。且在平常状态下，当天轮径向存在一定的振动或绳槽磨损较大而出现非正常运转现象时，还能起到及时预警作用。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种天轮绳槽径向特性的检测系统。该系统包括天轮平台测量环境及径向特性检测系统，所述径向特性检测系统包括传感器支架、位移传感器、编码器、采集器和上位机等。所述传感器支架包括三个部分：传感器支架a、传感器支架b、传感器支架c。所述传感器支架a设置在天轮径向正前方的天轮平台上，该传感器支架上设有测外径编码器、所述传感器支架b设置在天轮径向正前方天轮平台的下方，该传感器支架上设有高灵敏度的位移传感器、所述传感器支架c设置在轴承支座轴端部位，其上装有测天轮旋转角速度的编码器。各个传感器的信号输出端通过物理线路与采集器的信号输入端相连，采集器的信号输出端通过物理线路或以太网连接上位机。

进一步的，所述天轮平台测量环境包括天轮井架、天轮平台、轴承支座、轴承，天轮转轴和天轮。所述天轮井架上安装有天轮平台，天轮平台上方的井架部位装有轴承支座，天轮转轴两端通过天轮轴承安装固定在轴承支座上，天轮转轴中间部位安装有4-6个天轮。

进一步的，所述天轮平台分别与传感器支架a、传感器支架b之间设有隔振橡胶垫，以保证其上相应传感器的精确度。

进一步的，所述传感器支架c上的编码器通过微型弹性联轴器连接天轮轴端以测量天轮的旋转角速度。

进一步的，所述的编码器和测外径编码器分别测量天轮的实时旋转角速度和绳槽线速度，经上位机设定时钟换算处理，确定天轮的半径均值、半径误差带分布及半径弧度磨损的时域分布情况。

进一步的，所述高灵敏度的位移传感器测量绳槽的表面质量凹凸状况，根据凹凸质量，进一步确定绳槽车削加工时，其加工质量是否达到所需要求。

进一步的，所述的高灵敏度的位移传感器、编码器、测外径编码器和采集器均连接有直流电源模块，以保证其正常运行。

进一步的，所述上位机通过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、曲线图等方式，显示天轮的半径、磨损程度和径向振动等天轮特性。

本发明的优点：

1、本发明所用的传感器都设有一定的安装弹性空间，如：测外径编码器下方的弹簧、位移传感器的伸缩杆及将编码器与轴端相连的微型弹性联轴器，极大的降低了机架的安装精度要求；

2、通过编码器、测外径编码器、高灵敏度的位移传感器等，检测出天轮实时角速度、外缘绳槽实时线速度及绳槽半径误差量等原始量。通过上位机安装的labview软件对检测到的原始数据进行处理，从而间接得到天轮的多种工作状态参数，并实现数字、图形化显示，易于理解，界面友好；

3、该系统能够配合天轮绳槽高空车削时，实时在线检测天轮绳槽半径的大小值和绳槽的加工表面凹凸质量等，便于加工人员车削时，对车刀进给量的及时精确把握操作，使用方便，精确可靠；

4、在平常状态下，当天轮径向存在一定振动或绳槽磨损时，还能起到预警作用，便于工作人员及时处理。

附图说明

图1本发明天轮传感器安装正视图；

图2本发明天轮传感器安装侧面剖视图；

图3本发明的除去天轮部分的检测系统结构示意图；

图4本发明图3的局部放大图；

图5本发明图3的轴侧安装局部放大图；

图6本发明设计的测外径传感器安装方式的示意图；

图7本发明图6的正面剖视图。

其中：1、天轮井架2、天轮转轴3、天轮平台4、轴承支座5、天轮轴承6、微型弹性联轴器7、编码器8、传感器支架c9、传感器支架a10、测槽轮11、测外径编码器12、测外径编码器支杆13、测外径编码器支架14、传感器支架b15、滚轮16、位移传感器17、弹簧18、天轮19、天轮衬垫20、采集器21、上位机。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

如图1和2所示，矿井提升机天轮平台测量环境包括：天轮井架1、天轮转轴2、天轮平台3、轴承支座4和天轮轴承5。所述天轮井架1上安装有天轮平台3，天轮平台3上方的井架部位装有轴承支座4。天轮转轴2两端通过天轮轴承5安装固定在轴承支座4上，天轮转轴2中间部位安装有4-6个天轮18，天轮18外缘安装有天轮衬垫19。

如图3所示，本发明的径向特性检测系统包括传感器支架、位移传感器16、编码器7、测外径编码器11、采集器20和上位机21等。所述传感器支架分为三个部分：包括传感器支架a9、传感器支架b14、传感器支架c8。传感器支架a、传感器支架b与天轮平台之间都设有隔振橡胶垫。所述传感器支架a9设置在天轮径向正前方的天轮平台3上，其上装有测外径编码器支架13、测外径编码器支架13内装有弹簧17和弹簧17上端的测外径编码器支杆12。测外径编码器11安装在测外径编码器支杆12上端的接头安装部位，并通过紧贴绳槽的特制测外径编码器测槽轮10测量天轮外缘绳槽的线速度，其紧贴能力靠弹簧17的压缩势能实现。所述测外径编码器11的测量元件组视具体情况需求可在传感器支架a9上安装1-4组。所述传感器支架b14设置在天轮18径向正前方天轮平台3的下方，该传感器支撑架上设有高灵敏度的位移传感器16，所述的高灵敏度位移传感器16上的测量杆端装有位移传感器滚轮15，高灵敏度位移传感器16通过滚轮15在天轮绳槽表面滚动并随着绳槽凹凸情况作径向往复位移，从而间接测得绳槽表面的凹凸质量状况。所述传感器支架c8设置在轴承支座4的轴端部位，其上装有编码器7，编码器7通过微型弹性联轴器6连接于天轮转轴2的轴端，以测量天轮18的实时旋转角速度。各个传感器信号输出端通过物理接线与采集器20的信号输入端相连，采集器20的信号输出端通过物理线路或以太网连接上位机21的信号输入端。

天轮绳槽径向特性检测系统工作时，天轮18转动，由于天轮衬垫19上的绳槽磨损，部分弧度的半径变小。测外径编码器11与编码器7分别测得天轮18的实时外缘绳槽线速度和角速度，上位机21通过采集器20得到数据进行处理，通过在labview软件中设定不同时钟值组得出天轮绳槽的半径值“实时”大小和一定时间周期内的均值等，绘制相应半径“实时”曲线图和均值走势图等，并显示数字量。此外，高灵敏度的位移传感器16通过紧贴在天轮衬垫19上绳槽的滚轮，实现绳槽的径向位移实时测量，通过采集器20的信号采集输出和上位机21的数据处理、显示，得出绳槽表面凹凸情况。当径向位移很小时，即可视为天轮运转良好，或绳槽切削质量达到所需要求。而当径向位移超过容许量时，则发生报警，提醒工作人员对天轮绳槽或其他磨损部位等进行修正。其中，测外径编码器11的测量元件组和高灵敏度的位移传感器16测量元件组可设1-4组，其组数多少视具体所需数据情况而定。