一种刚性罐道巡检装置及巡检方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种刚性罐道巡检装置及巡检方法，该巡检装置包括主体底板上的移动部件、传动部件、驱动部件、导向部件、外壳；驱动部件包括连接单片机的倾角传感器、压力传感器，单片机连接驱动器，驱动器连接直流无刷电机，直流无刷电机输出轴设有连接驱动器的光电编码器；移动部件包括主动输出轴、从动输出轴，主动输出轴和从动输出轴上的车轮法兰与轮毂相连，轮毂内设有永磁体，轮毂外部设有橡胶皮层；传动部件包括与直流无刷电机输出轴相连的蜗杆、在主动输出轴上的与蜗杆相啮合的蜗轮、在主动输出轴和从动输出轴上的同步带轮以及缠绕在同步带轮上的同步带；导向部件包括导向轮。本发明专利技术提高了刚性罐道检测速度，间接提高了煤矿企业的生产效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于矿井提升系统设备检测领域，具体涉及一种刚性罐道巡检装置及巡检方法。
技术介绍
目前我国对矿井刚性罐道的检测主要依靠检修人员，且无独立驱动自主检测设备，对刚性罐道缺陷检测精度较低。当刚性罐道的倾斜变形达到一定程度时，会造成提升容器的运行平稳度下降，给提升系统带来安全隐患，其严重时，甚至会造成提升容器的脱轨、卡罐、坠罐等事故。随着煤矿开采深度的增加，其圆形井筒横截面形状是否是最优方案受到国内外广大学者的关注，部分学者提出井筒横截面形状应根据不同的开采深度及开采压力，设计椭圆、多边形柱状井筒，以保证井筒壁面所受压力最小。已该种建井方式进行作业时，刚罐道安装位置不能保证其到固定位置等距，该种情况下的刚罐道更容易由于外部因素导致变形，如何实时、准确地将刚罐道缺陷检测出来并及时解决是煤矿安全检测研究方向的一大难点。
技术实现思路
专利技术目的：本专利技术针对深井提升系统中冷弯轧制方管刚性罐道的错位、倾斜缺陷，提供一种刚性罐道巡检装置及巡检方法。为了实现上述目的，本专利技术采用了如下的技术方案：一种刚性罐道巡检装置，包括主体底板以及设置在主体底板上的移动部件、传动部件、驱动部件、导向部件、外壳；外壳设置在主体底板的中部，驱动部件设置在外壳内部，驱动部件包括倾角传感器，倾角传感器连接单片机，单片机连接驱动器，驱动器连接直流无刷电机，直流无刷电机输出轴设有光电编码器，光电编码器连接驱动器；移动部件包括前轮主动输出轴、前轮从动输出轴、后轮主动输出轴、后轮从动输出轴，前轮主动输出轴、前轮从动输出轴位于主体底板前端，后轮主动输出轴、后轮从动输出轴位于主体底板后端，前轮主动输出轴、前轮从动输出轴、后轮主动输出轴、后轮从动输出轴上均设有车轮法兰，车轮法兰与轮毂相连，轮毂内设有永磁体，轮毂外部设有橡胶皮层；传动部件包括与直流无刷电机输出轴相连的蜗杆、设置在前轮主动输出轴、后轮主动输出轴上的与蜗杆相啮合的蜗轮、设置在前轮主动输出轴、前轮从动输出轴、后轮主动输出轴、后轮从动输出轴的同步带轮，在前轮主动输出轴和后轮从动输出轴的同步带轮上缠绕一个同步带，在前轮从动输出轴和后轮主动输出轴的同步带轮上缠绕一个同步带；导向部件包括前轮导向轮和后轮导向轮，前轮导向轮和后轮导向轮均设置在轮毂外侧。进一步的，所述前导向轮、后轮导向轮均通过铰接孔与导向轮架一端铰接，导向轮架另一端通过铰接孔与导向支架铰接，导向支架与主体底板固定，弹簧连杆一端通过铰接孔与导向支架铰接，弹簧连杆另一端穿过导向轮架中部的椭圆孔并设有调整螺母，在调整螺母与导向轮架之间的弹簧连杆上套有弹簧；所述驱动部件的压力传感器设置于调整螺母和弹簧之间。进一步的，所述前轮导向轮轴、前轮主动输出轴、前轮从动输出轴位于同一平面内，后轮导向轮、后轮主动输出轴、后轮从动输出轴位于同一平面内。进一步的，所述车轮法兰上的螺栓与前轮主动输出轴、前轮从动输出轴、后轮主动输出轴、后轮从动输出轴上的螺栓孔相互配合，蜗轮上的键与前轮主动输出轴、后轮主动输出轴上的键槽相互配合，同步带轮通过凸端顶丝与前轮主动输出轴、前轮从动输出轴、后轮主动输出轴、后轮从动输出轴相对固定。进一步的，所述前轮主动输出轴、前轮从动输出轴、后轮主动输出轴、后轮从动输出轴一端均设有螺纹，螺纹与防松螺母相互配合，前轮主动输出轴、前轮从动输出轴、后轮主动输出轴、后轮从动输出轴另一端均与轴承A配合，轴承A固定于与卧式轴承座A上，前轮主动输出轴、前轮从动输出轴、后轮主动输出轴、后轮从动输出轴中部均与轴承B配合，轴承B固定于卧式轴承座B上，卧式轴承座A、卧式轴承座B均固定于主体底板上。进一步的，所述前轮主动输出轴、前轮从动输出轴、后轮主动输出轴、后轮从动输出轴均设有用于安装定位同步带轮的轴上台阶A、用于安装定位轴承B的轴上台阶B、用于安装定位车轮法兰的轴上台阶C，前轮主动输出轴、后轮主动输出轴还设有用于安装定位蜗轮的轴上台阶D。进一步的，所述蜗杆一端通过刚性联轴器与直流无刷电机输出轴相连，刚性联轴器固定与立式轴承座A上的轴承配合，蜗杆另一端与轴承C配合，轴承C固定于立式轴承座B上。进一步的，所述单片机输出端通过PWM模块连接驱动器输入端，驱动器输出端通过UART接口连接单片机输入端。进一步的，所述永磁体包括8对按照Halbach阵列排布的稀土钕铁硼材料子磁体，相邻两块子磁体的充磁方向夹角为67.5度。根据上所述巡检装置的刚性罐道巡检方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：第一步，数据统计及周期性调速巡检：将倾角传感器、光电编码器和压力传感器在巡检装置整个运行过程中采集到的数据作为原始数据进行处理并根据处理结果实现巡检装置调速巡检控制，具体处理过程如下：a、根据倾角传感器、光电编码器和压力传感器的数据采集频率，将倾角传感器、光电编码器和压力传感器各数据采集时刻作为数据排布的时间序列，将各数据采集时刻的倾角传感器检测数据倾角值θz和θx、光电编码器检测数据速度值v、压力传感器检测数据压力值P1和P2一一对应并作为原始数据读入至上位机，其中，倾角值θz为y轴与x-y平面夹角，倾角值θx为y轴与y-z平面夹角，y轴平行于刚性罐道并且垂直于前轮主动输出轴，x轴垂直于前轮主动输出轴并且垂直于刚性罐道,z轴垂直于刚性罐道并平行于前轮主动输出轴，速度值v为巡检装置运行速度，压力值P1为前轮导向轮对刚性罐道施加的压力，P2为后轮导向轮对刚性罐道施加的压力；b、逐次累加每一数据采集时刻速度值v与检测时间Δt，得到行驶路程后与(L1-L2)进行比对，当结果小于(L1-L2)时，巡检装置自动实现高速巡检，当结果大于(L1-L2)时，继续累加并对其结果与L1进行大小比较，若大于(L1-L2)并小于L1，则巡检装置实现低速巡检，当结果大于L1时，对累加结果进行清零，完成一个周期的调速巡检过程，其中，Δt为相邻两次数据采集时刻的时间差，L1为单节刚罐道总长度，L2为人为定义的单节刚罐道端部的接头高速巡检长度；c、将上一个巡检周期的最后一个数据采集时刻作为开始点；d、返回步骤b，直至完成对整个检测目标的周期性调速检测，并将所有检测到的数据进行存储；第二步，计算：将统计后的数据进行处理，其具体处理过程如下：a、提取每一个数据采集时刻的倾角值θz和θx，并计算该时刻下压力值P1和P2的差值，判断差值是否为0，若差值为零，则倾角值θz有效，若差值不为零，则倾角值θz无效并取0；b、计算每一个数据采集时刻下前轮主动输出轴相对后轮从动输出轴在x方向相对位移尺寸、y方向的相对位移尺寸和z方向的相对位移尺寸，其x方向相对位移尺寸计算方式为前后轮距乘以倾角值θz的余弦值，再乘以倾角值θx正弦值，其y方向的相对位移尺寸计算方式为前后轮距乘以倾角值θz的余弦值，再乘以倾角值θx余弦值，其z方向的相对位移尺寸计算方式为前后轮距乘以倾角值θx的余弦值，再乘以倾角值θz的正弦值，其中前后轮距为前轮主动输出轴和后轮从动输出轴间距尺寸；c、将计算后的结果进行数据存储，完成所有数据的计算；第三步，累加对比，其具体处理过程如下：a、假设巡检装置在第一个巡检周期内，每一个数据采集时刻下前轮主动输出轴各的绝对坐标值已知：x方向为0，y方向为速度值v乘以巡检装置巡检时间的累加值，z方向为0，该假设符合对刚性罐道检测初本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种刚性罐道巡检装置，其特征在于：包括主体底板(1)以及设置在主体底板(1)上的移动部件(2)、传动部件(3)、驱动部件(4)、导向部件(5)、外壳(6)；外壳(6)设置在主体底板(1)的中部，驱动部件(4)设置在外壳(6)内部，驱动部件(4)包括倾角传感器、压力传感器，倾角传感器、压力传感器连接单片机，单片机连接驱动器(4‑3)，驱动器(4‑3)连接直流无刷电机(4‑2)，直流无刷电机(4‑2)输出轴设有光电编码器，光电编码器连接驱动器(4‑3)；移动部件(2)包括前轮主动输出轴(2‑4)、前轮从动输出轴(2‑7)、后轮主动输出轴(2‑12)、后轮从动输出轴(2‑13)，前轮主动输出轴(2‑4)、前轮从动输出轴(2‑7)位于主体底板(1)前端，后轮主动输出轴(2‑12)、后轮从动输出轴(2‑13)位于主体底板(1)后端，前轮主动输出轴(2‑4)、前轮从动输出轴(2‑7)、后轮主动输出轴(2‑12)、后轮从动输出轴(2‑13)上均设有车轮法兰(2‑9)，车轮法兰(2‑9)与轮毂(2‑10)相连，轮毂(2‑10)内设有永磁体(2‑11)，轮毂外部设有橡胶皮层(2‑2)；传动部件(3)包括与直流无刷电机(4‑2)输出轴相连的蜗杆(3‑2)、设置在前轮主动输出轴(2‑4)、后轮主动输出轴(2‑12)上的与蜗杆(3‑2)相啮合的蜗轮(3‑7)、设置在前轮主动输出轴(2‑4)、前轮从动输出轴(2‑7)、后轮主动输出轴(2‑12)、后轮从动输出轴(2‑13)的同步带轮(3‑5)，在前轮主动输出轴(2‑4)和后轮从动输出轴(2‑13)的同步带轮(3‑5)上缠绕一个同步带(3‑6)，在前轮从动输出轴(2‑7)和后轮主动输出轴(2‑12)的同步带轮(3‑5)上缠绕一个同步带(3‑6)；导向部件(5)包括前轮导向轮(5‑1)和后轮导向轮(5‑7)，前轮导向轮(5‑1)和后轮导向轮(5‑7)均设置在轮毂(2‑10)外侧。...

【技术特征摘要】
1.一种刚性罐道巡检装置，其特征在于：包括主体底板(1)以及设置在主体底板(1)上的移动部件(2)、传动部件(3)、驱动部件(4)、导向部件(5)、外壳(6)；外壳(6)设置在主体底板(1)的中部，驱动部件(4)设置在外壳(6)内部，驱动部件(4)包括倾角传感器、压力传感器，倾角传感器、压力传感器连接单片机，单片机连接驱动器(4-3)，驱动器(4-3)连接直流无刷电机(4-2)，直流无刷电机(4-2)输出轴设有光电编码器，光电编码器连接驱动器(4-3)；移动部件(2)包括前轮主动输出轴(2-4)、前轮从动输出轴(2-7)、后轮主动输出轴(2-12)、后轮从动输出轴(2-13)，前轮主动输出轴(2-4)、前轮从动输出轴(2-7)位于主体底板(1)前端，后轮主动输出轴(2-12)、后轮从动输出轴(2-13)位于主体底板(1)后端，前轮主动输出轴(2-4)、前轮从动输出轴(2-7)、后轮主动输出轴(2-12)、后轮从动输出轴(2-13)上均设有车轮法兰(2-9)，车轮法兰(2-9)与轮毂(2-10)相连，轮毂(2-10)内设有永磁体(2-11)，轮毂外部设有橡胶皮层(2-2)；传动部件(3)包括与直流无刷电机(4-2)输出轴相连的蜗杆(3-2)、设置在前轮主动输出轴(2-4)、后轮主动输出轴(2-12)上的与蜗杆(3-2)相啮合的蜗轮(3-7)、设置在前轮主动输出轴(2-4)、前轮从动输出轴(2-7)、后轮主动输出轴(2-12)、后轮从动输出轴(2-13)的同步带轮(3-5)，在前轮主动输出轴(2-4)和后轮从动输出轴(2-13)的同步带轮(3-5)上缠绕一个同步带(3-6)，在前轮从动输出轴(2-7)和后轮主动输出轴(2-12)的同步带轮(3-5)上缠绕一个同步带(3-6)；导向部件(5)包括前轮导向轮(5-1)和后轮导向轮(5-7)，前轮导向轮(5-1)和后轮导向轮(5-7)均设置在轮毂(2-10)外侧。2.根据权利要求1所述的一种刚性罐道巡检装置，其特征在于：所述前导向轮(5-1)、后轮导向轮(5-7)均通过铰接孔与导向轮架(5-2)一端铰接，导向轮架(5-2)另一端通过铰接孔与导向支架(5-6)铰接，导向支架(5-6)与主体底板(1)固定，弹簧连杆(5-3)一端通过铰接孔与导向支架(5-6)铰接，弹簧连杆(5-3)另一端穿过导向轮架(5-2)中部的椭圆孔并设有调整螺母(5-5)，在调整螺母(5-5)与导向轮架(5-2)之间的弹簧连杆(5-3)上套有弹簧(5-4)；所述驱动部件(4)的压力传感器设置于调整螺母(5-5)和弹簧(5-4)之间。3.根据权利要求2所述的一种刚性罐道巡检装置，其特征在于：所述前轮导向轮(5-1)轴、前轮主动输出轴(2-4)、前轮从动输出轴(2-7)位于同一平面内，后轮导向轮(5-7)、后轮主动输出轴(2-12)、后轮从动输出轴(2-13)位于同一平面内。4.根据权利要求3所述的一种刚性罐道巡检装置，其特征在于：所述车轮法兰(2-9)上的螺栓与前轮主动输出轴(2-4)、前轮从动输出轴(2-7)、后轮主动输出轴(2-12)、后轮从动输出轴(2-13)上的螺栓孔(2-4-6)相互配合，蜗轮(3-7)上的键与前轮主动输出轴(2-4)、后轮主动输出轴(2-12)上的键槽(2-4-1)相互配合，同步带轮(3-5)通过凸端顶丝与前轮主动输出轴(2-4)、前轮从动输出轴(2-7)、后轮主动输出轴(2-12)、后轮从动输出轴(2-13)相对固定。5.根据权利要求4所述的一种刚性罐道巡检装置，其特征在于：所述前轮主动输出轴(2-4)、前轮从动输出轴(2-7)、后轮主动输出轴(2-12)、后轮从动输出轴(2-13)一端均设有螺纹(2-4-7)，螺纹(2-4-7)与防松螺母(2-1)相互配合，前轮主动输出轴(2-4)、前轮从动输出轴(2-7)、后轮主动输出轴(2-12)、后轮从动输出轴(2-13)另一端均与轴承A(2-6)配合，轴承A(2-6)固定于与卧式轴承座A(2-5)上，前轮主动输出轴(2-4)、前轮从动输出轴(2-7)、后轮主动输出轴(2-12)、后轮从动输出轴(2-13)中部均与轴承B(2-8)配合，轴承B(2-8)固定于卧式轴承座B(2-3)上，卧式轴承座A(2-5)、卧式轴承座B(2-3)均固定于主体底板(1)上。6.根据权利要求5所述的一种刚性罐道巡检装置，其特征在于：所述前轮主动输出轴(2-4)、前轮从动输出轴(2-7)、后轮主动输出轴(2-12)、后轮从动输出轴(2-13)均设有用于安装定位同步带轮(3-5)的轴上台阶A(2-4-3)、用于安装定位轴承B(2-8)的轴上台阶B(2-4-4)、用于安装定位车轮法兰(2-9)的轴上台阶C(2-4-5)，前轮主动输出轴(2-4)、后轮主...

【专利技术属性】
技术研发人员：周公博，高肇兴，唐超权，朱真才，曹国华，周坪，陈浩，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32