带式输送机故障模拟检测系统

权利要求书： 1.一种带式输送机故障模拟检测系统，其特征在于，包括：

驱动装置，所述驱动装置用于提供不同工况的动力输出；

带式输送机传动模拟装置，所述驱动装置与所述带式输送机传动模拟装置相连以驱动所述带式输送机传动模拟装置运转；

加载装置，所述加载装置与所述驱动装置和所述带式输送机传动模拟装置相连，用于向所述驱动装置和所述带式输送机传动模拟装置施加模拟加载；信号采集装置，所述信号采集装置用于采集所述驱动装置、所述带式输送机传动模拟装置和所述加载装置的信号数据，并对采集的信号数据进行分析判断。

2.根据权利要求1所述的带式输送机故障模拟检测系统，其特征在于，所述驱动装置包括驱动电机和用于调节所述驱动电机以不同工况动力输出的调节装置。

3.根据权利要求2所述的带式输送机故障模拟检测系统，其特征在于，所述调节装置包括变频器和可编程逻辑控制器，所述可编程逻辑控制器用于编写不同工况的转速控制程序，所述可编程逻辑控制器与所述变频器相连以控制所述驱动电机提供不同工况的动力输出。

4.根据权利要求1所述的带式输送机故障模拟检测系统，其特征在于，所述信号采集装置包括扭矩传感器，所述扭矩传感器设在所述驱动装置和所述带式输送机传动模拟装置之间，以用于检测所述驱动装置和所述带式输送机传动模拟装置之间的输出扭矩。

5.根据权利要求1所述的带式输送机故障模拟检测系统，其特征在于，所述带式输送机传动模拟装置包括动力传动装置和动力承载装置，所述动力传动装置包括可拆卸地齿轮传动装置和同步带传动装置，所述齿轮传动装置和所述同步带传动装置可切换地连接在所述驱动装置和所述动力承载装置之间。

6.根据权利要求5所述的带式输送机故障模拟检测系统，其特征在于，所述动力承载装置为承载轴，所述加载装置包括制动器，所述承载轴的末端与所述制动器连接。

7.根据权利要求6所述的带式输送机故障模拟检测系统，其特征在于，所述制动器为磁粉制动器。

8.根据权利要求6所述的带式输送机故障模拟检测系统，其特征在于，所述加载装置包括液压装置，所述液压装置用于向所述承载轴施加径向载荷。

9.根据权利要求8所述的带式输送机故障模拟检测系统，其特征在于，所述液压装置包括：油箱、泵站、液压缸和连接在所述油箱、所述泵站以及所述液压缸之间的油路。

10.根据权利要求8所述的带式输送机故障模拟检测系统，其特征在于，所述信号采集装置包括拉力传感器，所述拉力传感器设在所述液压装置和所述承载轴之间以用于检测所述承载轴所受的径向载荷。

11.根据权利要求6所述的带式输送机故障模拟检测系统，其特征在于，所述承载轴上设有承载轴承，所述信号采集装置包括加速度传感器，所述加速度传感器设在所述承载轴承和所述动力传动装置上。

12.根据权利要求11所述的带式输送机故障模拟检测系统，其特征在于，所述信号采集装置还包括振动信号采集仪，所述振动信号采集仪与所述加速度传感器相连以用于采集所述承载轴承和动力传动装置的振动信号。

13.根据权利要求6所述的带式输送机故障模拟检测系统，其特征在于，所述齿轮传动装置连接在所述驱动装置和所述动力承载装置之间时，所述信号采集装置包括油液检测装置，所述油液检测装置与所述齿轮传动装置相连，以用于检测齿轮传动装置的油液状态。

14.根据权利要求13所述的带式输送机故障模拟检测系统，其特征在于，所述油液检测装置包括油样分析仪、液压泵和油液管道，所述油液管道连接在所述油样分析仪、所述液压泵和所述齿轮传动装置之间以用于油液传输。

15.根据权利要求1所述的带式输送机故障模拟检测系统，其特征在于，所述加载装置还包括激振器，所述激振器用于产生振动信号以模拟实际工况中的噪声干扰。

16.根据权利要求15所述的带式输送机故障模拟检测系统，其特征在于，还包括实验台，所述驱动装置、所述带式输送机传动模拟装置、所述加载装置和所述信号采集装置位于所述实验台上，所述激振器安装在所述实验台上。

说明书： 带式输送机故障模拟检测系统技术领域

本实用新型涉及故障检测技术领域，具体涉及一种带式输送机故障模拟检测系统。

背景技术

带式输送机作为一种长距离连续运输装备，具有输送能力强，结构简单、成本低廉等优点，广泛用于矿山，港口，食品加工等领域。随着工业化进程的不断推进，长距离、大运量、高带速等大型带式输送机已成为发展的主要方向。但是由于带式输送机运行工况通常较为恶劣，重载、疲劳、腐蚀、高温等因素使其核心零部件和重要机械结构不可避免地发生不同程度的故障。一旦发生故障必将影响整个生产作业，甚至导致生产瘫痪，造成不可弥补的经济损失。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种带式输送机故障模拟检测系统，能够分析诊断故障类型和故障程度，从而有利于分析实际工况运行中的带式输送机的故障类型和寿命预测，减少不必要停机检修时间，提高工作效率。

根据本实用新型实施例的带式输送机故障模拟检测系统，包括：驱动装置，所述驱动装置用于提供不同工况的动力输出；带式输送机传动模拟装置，所述驱动装置与所述带式输送机传动模拟装置相连以驱动所述带式输送机传动模拟装置运转；加载装置，所述加载装置与所述驱动装置和所述带式输送机传动模拟装置相连，用于向所述驱动装置和所述带式输送机传动模拟装置施加模拟加载；信号采集装置，所述信号采集装置用于采集所述驱动装置、所述带式输送机传动模拟装置和所述加载装置的信号数据，并对采集的信号数据进行分析判断。

根据本实用新型实施例的带式输送机故障模拟检测系统，通过将带式输送机传动模拟装置在驱动装置和加载装置搭建的实际工况下运行，通过信号采集装置采集驱动装置、带式输送机传动模拟装置和加载装置的信号，分析带式输送机传动模拟装置在不同运行工况和不同加载状况下的特征信息，以对带式输送机传动模拟装置的故障状态和故障类型进行分析判断，从而得出不同状态不同工况下带式输送机传动模拟装置的故障类型和故障原因，以为带式输送机实际工况下关键部件的故障分类和寿命预测提供基础数据，这样在对实际工况下的带式输送机的零部件进行检测时，将检测的信息数据与带式输送机故障模拟检测系统实验得出的基础数据进行对比，可有效识别带式输送机的关键零部件的故障类型和原因，进而能够极大减小带式输送机非必要停机检修时间，提高工作效率。

根据本实用新型的一些实施例，所述驱动装置包括驱动电机和用于调节所述驱动电机以不同工况动力输出的调节装置。

可选地，所述调节装置包括变频器和可编程逻辑控制器，所述可编程逻辑控制器用于编写不同工况的转速控制程序，所述可编程逻辑控制器与所述变频器相连以控制所述驱动电机提供不同工况的动力输出。

根据本实用新型的一些实施例，所述信号采集装置包括扭矩传感器，所述扭矩传感器设在所述驱动装置和所述带式输送机传动模拟装置之间，以用于检测所述驱动装置和所述带式输送机传动模拟装置之间的输出扭矩。

根据本实用新型的一些实施例，所述带式输送机传动模拟装置包括动力传动装置和动力承载装置，所述动力传动装置包括可拆卸地齿轮传动装置和同步带传动装置，所述齿轮传动装置和所述同步带传动装置可切换地连接在所述驱动装置和所述动力承载装置之间。

可选地，所述动力承载装置为承载轴，所述加载装置包括制动器，所述承载轴的末端与所述制动器连接。

可选地，所述制动器为磁粉制动器。

可选地，所述加载装置包括液压装置，所述液压装置用于向所述承载轴施加径向载荷。

可选地，所述液压装置包括：油箱、泵站、液压缸和连接在所述油箱、所述泵站以及所述液压缸之间的油路。

可选地，所述信号采集装置包括拉力传感器，所述拉力传感器设在所述液压装置和所述输出轴之间以用于检测所述承载轴所受的径向载荷。

可选地，所述承载轴上设有承载轴承，所述信号采集装置包括加速度传感器，所述加速度传感器设在所述承载轴承和所述动力传动装置上。

可选地，所述信号采集装置还包括振动信号采集仪，所述振动信号采集仪与所述加速度传感器相连以用于采集所述承载轴承和所述带式输送机传动模拟装置的振动信号。

可选地，所述齿轮传动装置连接在所述驱动装置和所述动力承载装置之间时，所述信号采集装置包括油液检测装置，所述油液检测装置与所述齿轮传动装置相连，以用于检测齿轮传动装置的油液状态。

可选地，所述油液检测装置包括油样分析仪、液压泵和油液管道，所述油液管道连接在所述油样分析仪、所述液压泵和所述齿轮传动装置之间以用于油液传输。

根据本实用新型的一些实施例，所述加载装置还包括激振器，所述激振器用于产生振动信号以模拟实际工况中的噪声干扰。

可选地，还包括实验台，所述驱动装置、所述带式输送机传动模拟装置、所述加载装置和所述信号采集装置位于所述实验台上，所述激振器安装在所述实验台上。

附图说明

图1为本实用新型实施例的带式输送机故障模拟检测系统的结构示意图。

附图标记：

100：带式输送机故障模拟检测系统；

1：驱动装置，11：驱动电机，12：调节装置，121：可编程逻辑控制器， 122：变频器；

21：齿轮传动装置，22：承载轴，23：承载轴承；

31：扭矩传感器，32：拉力传感器，33：液压装置，331：油箱，332：泵站，333：液压缸，334：油路，34：振动信号采集仪，35：油液检测装置，351：油样分析仪，352：液压泵，353：油液管道，36：制动器，37：激振器，

38：加速度传感器；

4：实验台；

5：联轴器；6：计算机。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施方式对本实用新型提出的一种带式输送机故障模拟检测系统作进一步详细说明。

下面参考图1描述根据本实用新型实施例的带式输送机故障模拟检测系统 100。

如图1所示，根据本实用新型实施例的带式输送机故障模拟检测系统100 可以包括驱动装置1、带式输送机传动模拟装置、加载装置和信号采集装置。

具体地，驱动装置1用于提供不同工况的动力输出，例如，驱动装置1可模拟带式输送机实际工况中启动、停止、匀速、变速等工况，这样，在进行模拟检测实验时，驱动装置1可根据实验需要模拟带式输送机不同实际工况进行动力输出。

带式输送机传动模拟装置用于模拟实际工况中带式输送机的传动机构，驱动装置1与带式输送机传动模拟装置相连，以驱动带式输送机传动模拟装置运转，通过驱动装置1根据不同工况的动力输出，可驱动带式输送机传动模拟装置在不同工况下的运转。

加载装置与驱动装置1和带式输送机传动模拟装置相连，用于向驱动装置 1和带式输送机传动模拟装置施加模拟加载，具体地，加载装置可以根据带式输送机的实际工况向带式输送机传动模拟装置施加不同的加载，例如，可向带式输送机传动模拟装置的不同部件或者不同位置处施加载荷，以模拟实际工况中带式输送机的需要检测的故障零部件所承受的负载，其中加载装置施加的负载可以为实际工况中带式输送机零部件所受的等比例缩小或者增大的负载。加载装置也可模拟带式输送机在际工况所承受的环境负载例如噪声振动等，以向带式输送机传动模拟装置和驱动装置1施加相同环境加载，结合驱动装置1不同工况的动力输出，使得带式输送机传动模拟装置和驱动装置1尽可能在带式输送机模拟实际工况中运行。

信号采集装置用于采集驱动装置1、带式输送机传动模拟装置和加载装置的信号数据，并对采集的信号数据进行分析判断，这样在带式输送机故障模拟检测系统100运行时，信号采集装置获取采集信息，例如振动信息、油样信息和噪声信息等，根据信号采集装置采集的信息可判断驱动装置1以及带式输送机传动模拟装置运行状况，带式输送机传动模拟装置进行监测，以分析诊断带式输送机传动模拟装置的性能和故障，判断带式输送机传动模拟装置的故障类型和原因，从而有利于分析故障特性差异，有效识别故障类型和实现对各部件的寿命预测，极大减少非必要停机检修时间，提高工作效率。

根据本实用新型实施例的带式输送机故障模拟检测系统100，通过将带式输送机传动模拟装置在驱动装置1和加载装置搭建的实际工况下运行，通过信号采集装置采集驱动装置1、带式输送机传动模拟装置和加载装置的信号，分析带式输送机传动模拟装置在不同运行工况和不同加载状况下的特征信息，以对带式输送机传动模拟装置的故障状态和故障类型进行分析判断，从而得出不同状态不同工况下带式输送机传动模拟装置的故障类型和故障原因，以为带式输送机实际工况下带式输送机的关键部件的故障分类和寿命预测提供基础数据，这样在对实际工况下的带式输送机的零部件进行检测时，将检测的信息数据与带式输送机故障模拟检测系统100实验得出的基础数据进行对比，可有效识别带式输送机的关键零部件的故障类型和原因，进而能够极大减小带式输送机非必要停机检修时间，提高工作效率。

在本实用新型的一些实施例中，驱动装置1包括驱动电机11和用于调节驱动电机11以不同工况动力输出的调节装置12，即通过调节装置12调节驱动电机11的输出功率，从而使得驱动装置1能够提供不同工况的动力输出。可选地，调节装置12可以包括变频器122和可编程逻辑控制器121，可编程逻辑控制器121用于编写不同工况的转速控制程序，可编程逻辑控制器121与变频器122相连以控制驱动电机11提供不同工况的动力输出，由此，通过可编程逻辑控制器121可以编写多种的转速控制程序，经过变频器122驱动驱动电机 11实现不同方式的动力输出，控制模拟现实工况中带式输送机启动、停止、匀速和变速等工况。其中，所述可编程逻辑控制器121可以为西门子PLC 300系列，变频器122可以为西门子MM440系列，驱动电机11可以为西门子三相异步电动机低压交流电机。

信号采集装置可以包括扭矩传感器31，扭矩传感器31设在驱动装置1和带式输送机传动模拟装置之间，以用于检测驱动装置1和带式输送机传动模拟装置之间的输出扭矩，根据扭矩传感器31检测的输出扭矩信息可为故障诊断提供数据信息。可选地，带式输送机故障模拟检测系统100还包括联轴器5，联轴器5用于实现各部件的动力传递，联轴器5可以为多个，其中联轴器5可连接在驱动装置1和带式输送机传动模拟装置之间。例如如图1所示，联轴器 5可以为两个，两个联轴器5分别连接在驱动电机11和扭矩传感器31以及带式输送机传动模拟装置和扭矩传感器31之间。

在本实用新型一些实施例中，带式输送机传动模拟装置包括动力传动装置和动力承载装置，动力传动装置包括可拆卸地齿轮传动装置21和同步带传动装置，齿轮传动装置21和同步带传动装置可切换地连接在驱动装置1和动力承载装置之间，即动力传动装置包括齿轮传动装置21和同步带传动装置，齿轮传动装置21和同步带传动装置是可以拆卸并替换安装，由此可根据实验需要在驱动装置1和动力承载装置之间安装齿轮传动装置21或同步带传动装置。其中，齿轮传动装置21可以为齿轮箱，可选地，齿轮箱可以为二级减速器。进一步地，齿轮传动装置21和同步带传动装置输入输出轴轴距相同，从而可采用等位互换方式，其中齿轮传动装置21可用于常规故障诊断实验，同步带传动装置可用于退化实验。

可选地，动力承载装置可以为承载轴22，承载轴22的前端可与动力传动装置相连，加载装置包括制动器36，承载轴22的末端与制动器36连接，由此，制动器36可形成为带式输送机故障模拟检测系统100的传动系统末端，制动器36可用于给承载轴22施加扭矩负载，进一步地，制动器36为磁粉制动器 36。

在本实用新型的一些示例中，加载装置可以包括液压装置33，液压装置 33用于向承载轴22施加径向载荷，这样在带式输送机故障模拟检测系统100 中的径向加载可通过液压装置33实现，以有利于在带式输送机故障模拟检测系统100进行实验时对承载轴22施加径向负荷加载。如图1所示，液压装置 33可以包括油箱331、泵站332、液压缸333和连接在油箱331、泵站332以及液压缸333之间的油路334，即液压装置33包括油箱331、泵站332、液压和油路334，油路334连接在油箱331、液压缸333和泵站332之间以实现油液的输送。其中液压缸333与承载轴22相连以向承载轴22施加径向荷载。

可选地，信号采集装置包括拉力传感器32，拉力传感器32设在液压装置 33和承载轴22之间以用于检测承载轴22所受的径向载荷，由此通过拉力传感器32可检测获取承载轴22的径向载荷信息，以用于为带式输送机故障模拟检测系统100进行实验时提供有力的实验数据。

在本实用新型的一些示例中，承载轴22上设有承载轴承23，信号采集装置包括加速度传感器38，加速度传感器38设在承载轴承23和动力传动装置中上，通过加速度传感器38可用于采集承载轴承23和动力传动装置的振动信息，具体地，当承载轴承23和动力传动装置在出现故障时，其性能就会大大降低，承载轴承23和动力传动装置在运行中会出现表征故障的周期性的脉冲信号，通过加速度传感器38可解除获取周期性信号，分析和处理信号数据从而可诊断轴承和动力传动装置的故障。

具体地，承载轴承23可以为多个，多个承载轴承23可以包括不同故障类型的轴承、无故障类型的轴承以及故障程度不同的轴承，由此通过对多种不同故障类型和程度的承载轴承23进行实验检测，从而可分析判断承载轴承23的故障类型和故障原因，预测承载轴承23的使用寿命，以为实际工况中的带式输送机的轴承提供故障诊断和预测寿命的数据，减小带式输送机的非必要停机检修时间，提高工作效率。可选地，承载轴22的外径可以为35mm，可承受径向负载和扭矩负载，承载轴承23可以为滚子轴承，其中承载轴承23具有轴承座，轴承座可以为分体式轴承座，以方便承载轴承23的替换。

可选地，信号采集装置还包括振动信号采集仪34，振动信号采集仪34与加速度传感器38相连以用于采集承载轴承23和带式输送机传动模拟装置的振动信号。由此通过加速度传感器38结合振动信号采集仪34可采集获取承载轴承23和动力传动装置的振动信号数据，振动信号采集仪34可与计算机6相连，通过计算机6可对采集的振动信号数据进行分析判断，从而得出动力传动装置和承载轴承23的故障原因以及类型，以能够及时正确地对带式输送机的轴承和齿轮各种异常状态或故障状态做出诊断，预防或消除故障。

可选地，齿轮传动装置21连接在驱动装置1和动力承载装置之间时，信号采集装置包括油液检测装置35，油液检测装置35与齿轮传动装置21相连，以用于检测齿轮传动装置21的油液状态。如图1所示，油液检测装置35包括油样分析仪351、液压泵352和油液管道353，油液管道353连接在油样分析仪351、液压泵352和齿轮传动装置21之间以用于油液传输。其中液压泵352 和油液管道353与齿轮传动装置21之间可形成油液循环系统，油样分析仪351 通过油液管道353连接在液压泵352和齿轮传动装置21之间，通过油样分析仪351可采集齿轮传动装置21的油液健康状态，以为齿轮传动装置21的故障判断提供油液信息数据。

在本实用新型的一些实施例中，加载装置还包括激振器37，激振器37用于产生振动信号以模拟实际工况中的噪声干扰，激振器37可产生不规则振动信号，由此通过激振器37可为带式输送机故障模拟检测系统100模拟实际工况中带式输送机运行时的噪声干扰。带式输送机故障模拟检测系统100还包括实验台4，驱动装置1、带式输送机传动模拟装置、加载装置和信号采集装置位于实验台4上，激振器37安装在实验台4上，激振器37使实验台4产生不规则振动信号，以模拟实际工况中的噪声干扰。

下面参考附图描述根据本实用新型一个具体示例的带式输送机故障模拟检测系统100。

如图1所示，根据本实用新型实施例的带式输送机故障模拟检测系统100 可以包括驱动装置1、带式输送机传动模拟装置、加载装置、信号采集装置和实验台4。

驱动装置1包括变频器122、可编程逻辑控制器121和驱动电机11，通过可编程逻辑控制器121可以编写多种的转速控制程序，经过变频器122驱动驱动电机11实现不同方式的动力输出，控制模拟现实工况中带式输送机启动、停止、匀速和变速等工况。其中可编程逻辑控制器121可与计算机6相连。

带式输送机传动模拟装置包括动力传动装置和动力承载装置，其中，动力传动装置可以包括齿轮传动装置21和同步带传动装置，动力承载装置可以包括承载轴22和设在承载轴承23上的承载轴承23，其中齿轮传动装置21可以为齿轮箱，同步带传动装置与齿轮传动传动装置的输出输入轴轴距相同，从而可采用等位互换布置方式，以根据实验需要选择同步带传动装置或齿轮传动装置21的安装，其中齿轮传动装置21可以用于常规故障诊断，例如，齿轮的断齿、点蚀、磨损以及胶合等，同步带传动装置用于退化实验，即对承载轴承23的磨损的退化实验和故障诊断。

承载轴22可承载径向负载和扭矩负载，承载轴承23以用于支撑承载轴22 旋转，进一步地承载轴承23可以选用滚子轴承，承载轴承23具有轴承座，轴承座可以选用丰体式轴承座，

加载装置包括液压装置33、磁粉振动器和激振器37，其中液压装置33可用于向承载轴22施加径向载荷。磁粉振动器可用于向承载轴22施加扭矩负载，激振器37可使得实验台4产生不规则振动信号，模拟实际工况中噪声干扰。

信号采集装置包括扭矩传感器31、拉力传感器32、振动信号采集仪34、油样分析仪351和计算机6，其中，扭矩传感器31设在驱动电机11和动力传动装置之间，可采集运行过程中驱动电机11的输出轴扭矩，拉力传感器32位于承载轴22和液压加载装置之间可用于采集承载轴22所受的径向载荷，加速度传感器38可设在齿轮箱和承载轴承23上，结合振动信号采集仪34可采集故障中轴承和齿轮的振动信号，油液分析仪可检测齿轮传动装置21油液健康状态，计算机6可用于收集存储个传感器信号数据，并根据采集的信号数据进行分析，以判断齿轮箱和承载轴承23的故障类型和故障原因。

各部件之间可选用联轴器5连接，以实现各部件之间动力的传递，例如，驱动电机11和动力传动装置之间可通过联轴器5连接，驱动电机11和动力传动装置之间可设置两个联轴器5，两个联轴器5分别与扭矩传感器31的两端相连。动力传动装置和承载轴22以及承载轴22和制动器36之间可通过联轴器5 连接，对于联轴器5而言，联轴器5可选用梅花联轴器5。

由此，根据本实用新型实施例的带式输送机故障模拟检测系统100，通过制动器36、液压装置33以及激振器37可提供扭矩负载、径向负载和噪声干扰，以模拟带式输送机在实际工况中的负荷加载和噪声加载，通过各传感器可检测采集在不同工况时的信号数据，通过对信号数据的分析和判断可诊断各部件的故障类型和原因。其中在进行常规故障判断实验时，齿轮传动装置21连接在驱动电机11和承载轴22之间，齿轮传动装置21即实际工况中带式输送机的减速器，此时根据各传感器采集的信号数据通过分析可判断齿轮的故障类型和故障原因，可为实际工况中的带式输送机的减速器的故障提供基础诊断数据，此时也可为分析诊断承载轴承23的故障类型和故障程度。在进行退化实验时，可将齿轮传动拆卸下来，在相同的位置可安装同步带传动装置，驱动电机11 通过同步带传动装置将动力传递至承载轴22，承载轴承23与承载轴22安装相连，以支撑承载轴22转动，承载轴承23包括不同故障类型以及不同故障程度的轴承，通过将不同故障类型以及不同故障程度的轴承安装在承载轴22上，承载轴22运行转动使得承载轴承23转动，根据加速度传感器38和振动信号采集仪34采集承载轴承23的振动信号数据，通过对振动信号数据的分析可判断轴承的故障类型和故障程度，从而为带式输送机实际工况中的轴承提供故障判断数据。由此，在齿轮传动装置21连接在承载轴22和驱动电机11之间时，可用于齿轮和轴承的故障分析诊断，在同步带传动装置连接在承载轴22和驱动电机11之间时可用于轴承的故障分析诊断以及退化分析实验。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。