一種基于轉角測量的提升機主軸扭矩監測裝置制造方法
【專利摘要】一種基于轉角測量的提升機主軸扭矩監測裝置，主要由基座一，基座二、光源發生單元、擋板和光感元件構成，光源發生單元中設置的光源、透鏡一、通光孔一與擋板上的通光孔二、透鏡二、光感元件形成一條光源產生、傳播和接收的通路，當提升機主軸受到一定的扭矩時，通光孔一和通光孔二之間會產生相應的錯位，從而測量最終到達通光孔二的光量變化實現對轉軸扭轉角的檢測，最終計算出轉軸扭矩的大小。裝置在不破壞原有設備和地基情況下，實現轉軸不同轉速時的扭矩測量。該裝置可以實現轉軸靜止等不同轉速下的扭矩測量，無電磁場對無線傳輸的干擾，使用方便，維護成本低，具有廣泛的推廣意義。
【專利說明】一種基于轉角測量的提升機主軸扭矩監測裝置【技術領域】
[0001]本發明涉及一種基于轉角測量的提升機主軸扭矩監測裝置，尤其適合用于礦井提升機主軸的扭矩監測，還適用于其他轉軸等旋轉體的扭矩檢測。
【背景技術】
[0002]提升機是礦井廣泛使用的一種典型旋轉機械，作為礦井的“咽喉”，在礦業生產中具有十分重要的地位。隨著現代工業及科學技術的迅猛發展和對生產高效率的要求，礦井提升機的結構日趨復雜，單次提升容量越來越大，提升速度越來越快，提升的距離也越來越大。一旦礦井提升機提升過程中出現卡罐、打滑、過卷和過放等故障，可能引發鏈式反應，其工況狀態不僅影響該設備本身的運行，而且還會對后續生產造成影響，嚴重時甚至引發機毀人亡事故，對國民經濟造成重大損失。因此，有必要對礦井提升機的主軸扭矩進行監測，因為提升機卡罐、打滑、過卷和斷繩時，主軸的扭矩會發生相應的變化。
[0003]目前，學者們研究出了不少的扭矩的測量方法和裝置。比如串接測量法，此方法是在被測部件上串聯相應的扭矩測量裝置，此方法需要改變原有設備的結構連接，對已安裝好的設備應用代價高。通過在轉軸上貼應變片可以實現轉軸的扭矩測量，但是會存在應變片脫落以及對應變片的貼片精度要求高。通過電磁感應也可以實現轉軸的扭矩測量，但是電磁感應會影響無線數據的有效傳輸。在軸表面進行一定的處理(刻線，安裝線圈等)，然后再對應位置安裝檢查裝置實現轉軸扭矩測量方法需要在原有的地基上安裝支架，需要大量的連接導線，具有一定的局限性。
【發明內容】
[0004]技術問題:本發明的目的是克服已有技術中的不足之處，提供一種基于轉角測量的提升機主軸扭矩監測裝置，通過光感原理實現轉軸扭矩的測量，從而實現無線數據傳輸對轉軸扭矩監測系統。
[0005]技術方案:本發明的基于轉角測量的提升機主軸扭矩監測裝置，包括扣合設在主軸上的基座一和基座二、對稱設在基座一和基座二上的上殼體和下殼體，上下殼體內對稱設有安裝于基座一上的光源發生單元，光源發生單元包括設在基座一上的信號處理單元、設在信號處理單元上的光源，光源發生單元的頂部與光源和主軸軸心所在直線相交處設有通光孔一，通光孔一和光源連線之間設有透鏡一，上下殼體內壁與光源和主軸軸心所在直線相交的地方設有與信號處理單元相連接的光感元件，光感元件與光源發生單元之間設有一個固定在基座二上、且與主軸同心的圓弧狀擋板，擋板上開有一個與通光孔一位置相對應、且形狀和大小相同的通光孔二，通光孔二與光感元件之間設有將接收到的光源聚到光感元件上的透鏡二。
[0006]所述光源發生 單元上的通光孔一為與主軸同心的圓弧形孔。
[0007]所述的信號處理單元包括與光感元件相連的電源、調理電路和無線發射模塊，調理電路的輸入端與光感元件的輸出端相連接，調理電路的輸出端與無線發射模塊相連接。[0008]有益效果:本發明利用光感原理實現對礦井提升機主軸扭矩進行實時監測，同時，也可應用于其他的轉軸扭矩測量。裝置可在不破壞原有設備連接和基礎的情況下實現轉軸扭矩的實時測量，采用無線傳輸數據，布線少，無電磁干擾。可實現轉軸靜止等不同轉速下的扭矩測量，使用方便，維護成本低，效果顯著，具有廣泛的實用性。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0009]圖1是本發明裝置的軸向示意圖。
[0010]圖2是本發明裝置的側視圖。
[0011]圖3是本發明裝置的信號處理單元示意圖。
[0012]圖中:1_基座一，2_信號處理單兀,3_透鏡一,4-通光孔一,5-通光孔二,6-上殼體，7-光感元件，8-透鏡二，9-擋板，10-光源發生單元，11-光源，12-主軸，13-下殼體，14-基座二，15-電源，16-調理電路，17-無線發射模塊。
【具體實施方式】
[0013]下面結合附圖對本發明的一個實施例作進一步的描述:
[0014]本發明的基于轉角測量的提升機主軸扭矩監測裝置，主要由基座一 1，基座二 14、光源發生單元10、擋板9和光感元件7構成，基座一 I和基座二 14為兩個帶有半圓弧槽的扣合體，兩個基座間隔IOcm并通過螺檢對稱扣合固定在提升機的王軸12上,基座一 I和基座二 14上設有固定在其上的上殼體6和下殼體13,上下殼體內對稱設有安裝于基座一 I上的光源發生單元10，光源發生單元10包括設在基座一 I上的信號處理單元2、設在信號處理單元2上的光源11，光源發生單元10的頂部與光源11和主軸12軸心所在直線相交處設有通光孔一 4，通光孔一 4為與主軸12同心的圓弧孔，通光孔一 4和光源11連線之間設有透鏡一 3，安裝時使光源11位于透鏡一 3靠近基座一 I的焦點上，上下殼體內壁與光源11和主軸12軸心所在直線相交的地方設有與信號處理單元2相連接的光感元件7，光感元件7與光源發生單元10之間設有一個固定在基座二 14上、且與主軸12同心的圓弧狀擋板9，擋板9上開有一個與通光孔一 4位置相對應、且形狀和大小相同的通光孔二 5，通光孔二 5與光感元件7之間設有將接收到的光源聚到光感元件7上的透鏡二 8，透鏡二 8的安裝標準為使光感元件7位于其遠離基座一I的焦點上。
[0015]如附圖3所示，所述的信號處理單元2包括與光感元件7相連的電源15、調理電路16和無線發射模塊17，調理電路16的輸入端與光感元件7的輸出端相連接，調理電路16的輸出端與無線發射模塊17相連接。電源15同時給光感元件7、調理電路16、無線發射模塊17和光源11供電。
[0016]工作時，將裝置安裝在提升機的主軸12上并與其保持相對靜止。當主軸12未受力時，光源I的光通過透鏡一 3的作用后出來的是平行光，由于通光孔一 4和通光孔二 5的初始位置剛好對齊，這樣通過通光孔一 4的平行光能全部通過通光孔二 5，經過透鏡二 8的作用聚集到光感元件7上，使光感元件7輸出電流，電流通過信號處理單元2中的調理電路16的處理后經過無線發射模塊無線傳輸到上位機或PC機；當主軸受力產生扭矩時，提升機的主軸12會產生扭轉，使基座一 I和基座二 14產生相對轉動，固定在基座二 14上的擋板9隨基座二 14轉動，從而使原本對齊的通光孔一 4和通光孔二 5產生與扭矩相對應的錯位，這時通過通光孔一 4的平行光只有部分光能夠進入通光孔二 5最終到達光感元件7上，經光感元件7過處理后向上位機發送與此時光感相對應的電信號，通過對比主軸不同受力時光感元件7接收光的多少實現測量通光孔一 4相對于通光孔二 5的扭轉角，即可通過測量的扭轉角計算出提升機主軸12的扭矩。
[0017]此處以提升機主軸為對象闡述了本發明的一個實施例，但本發明不僅僅適用于提升機主軸的扭矩監測，還可用于其他轉軸的扭矩檢測。同時，實際應用時，可以通過信號處理單元計算出扭矩值后再通過無線將其傳輸到上位機。
【權利要求】
1.一種基于轉角測量的提升機主軸扭矩監測裝置，其特征在于:它包括扣合設在主軸(12)上的基座一(I)和基座二( 14)、對稱設在基座一(I)和基座二( 14)上的上殼體(6)和下殼體(13)，上下殼體內對稱設有安裝于基座一(I)上的光源發生單元(10)，光源發生單兀(10)包括設在基座一(I)上的信號處理單兀(2)、設在信號處理單兀(2)上的光源(11),光源發生單元(10)的頂部與光源(11)和主軸(12)軸心所在直線相交處設有通光孔一(4)，通光孔一(4)和光源(11)連線之間設有透鏡一(3)，上下殼體內壁與光源(11)和主軸(12)軸心所在直線相交的地方設有與信號處理單元(2)相連接的光感元件(7)，光感元件(7)與光源發生單元(10)之間設有一個固定在基座二(14)上、且與主軸(12)同心的圓弧狀擋板(9),擋板(9)上開有一個與通光孔一(4)位置相對應、且形狀和大小相同的通光孔二(5),通光孔二(5)與光感元件(7)之間設有將接收到的光源聚到光感元件(7)上的透鏡二(8)。
2.根據權利I要求所述的基于轉角測量的提升機主軸扭矩監測裝置，其特征在于:所述光源發生單元(10)上的通光孔一(4)為與主軸(12)同心的圓弧形孔。
3.根據權利I要求所述的基于轉角測量的提升機主軸扭矩監測裝置，其特征在于:所述的信號處理單元(2)包括與光感元件(7)相連的電源(15)、調理電路(16)和無線發射模塊(17)，調理電路(16)的輸入端與光感元件(7)的輸出端相連接，調理電路(16)的輸出端與無線發射模塊(17)相連接。
【文檔編號】G01L3/00GK103792035SQ201410028896
【公開日】2014年5月14日 申請日期:2014年1月22日 優先權日:2014年1月22日
【發明者】江帆, 朱真才, 李偉, 曹國華, 周公博, 彭玉興, 沈剛, 盧昊 申請人:中國礦業大學