智能型带式输送机托辊结构

881 编辑：中冶有色技术网来源：山东科技大学

2023-11-23 14:59:16

权利要求书： 1.一种智能型带式输送机托辊结构，其特征在于，包括托辊外壳、托辊轴和检测机构，托辊轴穿过托辊外壳并通过两个第一轴承组件与托辊外壳相连，两个第一轴承组件分别设置在托辊外壳的两端内，每个第一轴承组件的内侧设置有一组检测机构；

第一轴承组件包括第一轴承座，第一轴承座套在托辊轴上；检测机构包括电路板、振动传感器、温度传感器和传声器，温度传感器连在第一轴承座的外壁上并且与托辊轴的外壁相接，第一轴承座内侧的托辊外壳上套接有第一定位环，振动传感器和温度传感器分别连在第一定位环的两端；

第一定位环的内端设置有定子和转子，定子套接在托辊轴上，转子位于定子外并通过第一连接组件与托辊外壳相连；定子内端的托辊轴上设置电路板；

所述电路板外端的托辊轴上连接有第二定位环，电路板与第二定位环相接；

电路板上连接有蓄电池，蓄电池通过第一电线与定子相连，蓄电池通过第二电线连接振动传感器、温度传感器和传声器，电路板连接有信号线；

所述第一轴承组件还包括第一轴承、内密封垫圈、第三定位环和外密封组件，第一轴承位于第一轴承座内，内密封垫圈设置在第一轴承座的内壁和第一轴承之间，第三定位环设置在第一轴承外端并且套接在托辊轴上；

外密封组件位于第三定位环外，外密封组件连接在第一轴承座的内壁和托辊轴的外壁之间；

所述第一连接组件包括第一连接圆壳、第一外挡板和第二外挡板，第一连接圆壳固连在托辊外壳的内壁上，第一连接圆壳内端通过T型键组件连接转子。

2.根据权利要求1所述的一种智能型带式输送机托辊结构，其特征在于，所述托辊轴的侧端壁上开设有第一线孔，信号线可穿过第一线孔与设置在外界的控制器相连。

3.根据权利要求2所述的一种智能型带式输送机托辊结构，其特征在于，所述第一外挡板和第二外挡板设置在转子的两侧；第一外挡板套在托辊轴上，并且第一外挡板的外壁与托辊外壳的内壁连接；第二外挡板套在托辊轴上，并且第二外挡板的外壁与托辊外壳的内壁连接。

4.根据权利要求3所述的一种智能型带式输送机托辊结构，其特征在于，所述T型键组件包括第一螺栓和T型块，第一连接外壳的内壁上开设有第一盲孔，T型块内开设有第一阶梯孔；第一螺栓穿过第一阶梯孔，并通过第一盲孔将T型块连接在第一连接外壳上；

转子的外壁上开设有第一阶梯凹槽，T型块可从转子的侧壁上卡入第一阶梯凹槽内，T型块与第一阶梯凹槽适配卡接。

5.根据权利要求1所述的一种智能型带式输送机托辊结构，其特征在于，所述转子由永磁体制成，托辊轴的外壁上设置有用于安装定子的第一平键。

6.根据权利要求1所述的一种智能型带式输送机托辊结构，其特征在于，所述定子由定子铁芯、定子绕组和机座组成。

说明书：一种智能型带式输送机托辊结构技术领域

本发明涉及机械电子领域，具体涉及一种智能型带式输送机托辊结构。

背景技术

带式输送机广泛应用于煤矿、电厂、矿山、港口、码头等场合，其中托辊作为输送机的承载部件用量非常大。由于托辊数量多、安装分散、造价低，引不起太大重视，得不到及时有效的维护，故障率高，使用寿命大多数达不到设计寿命(30000小时)，并且托辊的损坏常常导致对胶带的磨损和撕裂等事故。

随着嵌入式技术和工业互联网技术的发展，将传统的产品升级为具有状态自我感知能力的智能化产品成为提高产品附加值，实现产品升级的重要举措，因此，研究智能型带式输送机托辊具有一定的实用价值。

发明内容

本发明的目的在于提供一种智能型带式输送机托辊结构，该托辊结构的内部嵌入式的安装有托辊状态监测单元，结构新颖，创造性高。

本发明为了实现上述目的，采用的技术解决方案是：

一种智能型带式输送机托辊结构，包括托辊外壳、托辊轴和检测机构，托辊轴穿过托辊外壳并通过两个第一轴承组件与托辊外壳相连，两个第一轴承组件分别设置在托辊外壳的两端内，每个第一轴承组件的内侧设置有一组检测机构；

第一轴承组件包括第一轴承座，第一轴承座套在托辊轴上；检测机构包括电路板、振动传感器、温度传感器和传声器，温度传感器连在第一轴承座的外壁上并且与托辊轴的外壁相接，第一轴承座内侧的托辊外壳上套接有第一定位环，振动传感器和温度传感器分别连在第一定位环的两端；

第一定位环的内端设置有定子和转子，定子套接在托辊轴上，转子位于定子外并通过第一连接组件与托辊外壳相连；定子内端的托辊轴上设置电路板。

优选的，所述电路板外端的托辊轴上连接有第二定位环，电路板与第二定位环相接；

电路板上连接有蓄电池，蓄电池通过第一电线与定子相连，蓄电池通过第二电线连接振动传感器、温度传感器和传声器，电路板连接有信号线。

优选的，所述托辊轴的侧端壁上开设有第一线孔，信号线可穿过第一线孔与设置在外界的控制器相连。

优选的，所述第一轴承组件还包括第一轴承、内密封垫圈、第三定位环和外密封组件，第一轴承位于第一轴承座内，内密封垫圈设置在第一轴承座的内壁和第一轴承之间，第三定位环设置在第一轴承外端并且套接在托辊轴上；

外密封组件位于第三定位环外，外密封组件连接在第一轴承座的内壁和托辊轴的外壁之间。

优选的，所述第一连接组件包括第一连接圆壳、第一外挡板和第二外挡板，第一连接圆壳固连在托辊外壳的内壁上，第一连接圆壳内端通过T型键组件连接转子。

优选的，所述第一外挡板和第二外挡板设置在转子的两侧；第一外挡板套在托辊轴上，并且第一外挡板的外壁与托辊外壳的内壁连接；第二外挡板套在托辊轴上，并且第二外挡板的外壁与托辊外壳的内壁连接。

优选的，所述T型键组件包括第一螺栓和T型块，第一连接外壳的内壁上开设有第一盲孔，T型块内开设有第一阶梯孔；第一螺栓穿过第一阶梯孔，并通过第一盲孔将T型块连接在第一连接外壳上；

转子的外壁上开设有第一阶梯凹槽，T型块可从转子的侧壁上卡入第一阶梯凹槽内，T型块与第一阶梯凹槽适配卡接。

优选的，所述转子由永磁体制成，托辊轴的外壁上设置有用于安装定子的第一平键。

优选的，所述定子由定子铁芯、定子绕组和机座组成。

本发明的有益效果是：

上述智能带式输送机托辊结构，当托辊旋转时，定子的线圈切割磁感线感应出电压给电路板供电。电路板能够实时检测托辊的转速大小，将转速数据进行实时更新，能够计算托辊的实际运行转数并进行实时更新。电路板通过采集传声器、振动传感器和温度传感器的信号，进行数据处理后能够对托辊故障进行诊断。当托辊结构内的转动的轴承出现故障时，电路板将报警并提示发生故障的轴承位置。当出现托辊低速故障时，电路板将报警并提示发生故障的托辊位置。

本发明中的托辊结构，创新性地提出在每个托辊内部嵌入式安装托辊状态监测单元；能够实现托辊状态自我感知、故障预警；能够预估其剩余使用寿命，作为合理制定配件计划的依据；提高带式输送机管理水平，是带式输送机整机智能化的一部分。该托辊结构内部嵌入式安装托辊状态监测单元，使托辊具备实时转速、累计转数输出，状态监测、故障诊断功能。同时具备CAN数据通讯接口，通过现场总线技术能够实现整条输送机托辊状态的全面感知和监测，是带式输送机整机智能化的一部分。

附图说明

图1是智能型带式输送机托辊结构整体结构剖视示意图。

图2是检测机构和第一轴承组件连接结构剖视示意图。

图3是第一连接圆壳和转子连接结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细说明：

结合图1至图3，一种智能型带式输送机托辊结构，包括托辊外壳1、托辊轴2和检测机构，托辊轴2穿过托辊外壳1并通过两个第一轴承组件3与托辊外壳1相连。两个第一轴承组件3分别设置在托辊外壳1的两端内，每个第一轴承组件3的内侧设置有一组检测机构。

第一轴承组件3包括第一轴承座31，第一轴承座31套在托辊轴2上。检测机构包括电路板4、振动传感器5、温度传感器6和传声器7，温度传感器6连在第一轴承座31的外壁上并且与托辊轴2的外壁相接。

第一轴承座31内侧的托辊外壳1上套接有第一定位环11，振动传感器5和温度传感器6分别连在第一定位环11的两端。第一定位环11的内端设置有定子8和转子81，定子8套接在托辊轴2上，转子81位于定位的外侧并通过第一连接组件9与托辊外壳1的内壁相连；定子8内端的托辊轴上设置电路板4。

电路板4外端的托辊轴2上连接有第二定位环12，电路板4与第二定位环12相接。电路板4上连接有蓄电池，蓄电池通过第一电线与定子8相连，蓄电池通过第二电线连接振动传感器5、温度传感器6和传声器7，电路板4连接有信号线41。托辊轴2的侧端壁上开设有第一线孔21，信号线41可穿过第一线孔21与设置在外界的控制器相连。

第一轴承组件3还包括第一轴承32、内密封垫圈33、第三定位环34和外密封组件35，第一轴承32位于第一轴承座31内，内密封垫圈33设置在第一轴承座31的内壁和第一轴承32之间，第三定位环34设置在第一轴承32外端并且套接在托辊轴2上。

外密封组件35位于第三定位环34外，外密封组件35连接在第一轴承座31的内壁和托辊轴2的外壁之间。

第一连接组件9包括第一连接圆壳91、第一外挡板92和第二外挡板93，第一连接圆壳91固连在托辊外壳1的内壁上，第一连接圆壳91内端通过T型键组件94连接转子81。

第一外挡板92和第二外挡板93设置在转子81的两侧，第一外挡板92套在托辊轴2上并且第一外挡板92的外壁与托辊外壳1的内壁连接，第二外挡板93套在托辊轴2上并且第二外挡板93的外壁与托辊外壳1的内壁连接。

T型键组件94包括第一螺栓941和T型块942，第一连接外壳91的内壁上开设有第一盲孔，T型块942内开设有第一阶梯孔，第一螺栓941穿过第一阶梯孔，并通过第一盲孔将T型块942连接在第一连接外壳91上。

转子81的外壁上开设有第一阶梯凹槽，T型块942可从转子81的侧壁上卡入第一阶梯凹槽内，T型块942可与第一阶梯凹槽适配卡接。

转子81由永磁体制成，转子81产生磁感线。托辊轴2的外壁上设置有用于安装定子8的第一平键。定子8通过第一平键安装在托辊轴2上，并用环氧树脂浇注绝缘。定子8由定子铁芯、定子绕组和机座组成。

上述智能型带式输送机托辊结构，托辊外壳1转动后，会带动转子81转动，转子81通过第一连接组件9与托辊外壳1相连。当托辊外壳1旋转时，定子8切割磁力线产生感应电压给电路板4供电。传声器7用于托辊轴2上的音频信号，并将音频信号传输给电路板4。温度传感器6安装在第一轴承座31上并且与托辊轴2相接，由于第一轴承32与托辊轴2直接相接，生热后会将热传递给托辊轴2，温度传感器6用于第一轴承32、第一轴承座31及托辊轴2附近的温度。振动传感器5用于监测托辊轴2上的振动情况。

当托辊外壳1旋转时，定子8的线圈感应出电压给电路板4充电，可通过电流的输入情况，实时检测托辊外壳1的转速大小。将通讯数据中的转速字节进行实时更新。通过对输入转速信号对时间的积分，能够计算托辊外壳1的实际运行转数，将通讯数据中的转数字节进行实时更新。

电路板4通过采集振动传感器5、温度传感器6和传声器7的信号，进行数据处理后能够对托辊结构的故障进行诊断。针对托辊结构内的第一轴承32的故障，设定超温阀值T，振动阀值Z，噪音阀值N，当任一信号超过阀值，说明出现轴承故障，则发出警报。针对托辊外壳1的低速故障，设定速度阀值V(100％)，当速度信号低于阀值，说明出现托辊低速故障，则发出警报。

当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。