监测装置及监测方法

1.本发明涉及管状带式输送机监测技术领域，具体而言，涉及一种监测装置及监测方法。

背景技术：

2.管状带式输送机因具有较大的运输能力、平稳的运行速度、较小的运输阻力等特点，被广泛应用于煤炭运输等行业。
3.但是，管状带式输送机的运输线路较长，驱动部、中间段及卸料部均存在噪声问题，其中中间段的噪声尤为明显，直接影响着周边居民的生活。
4.如何精确地预测管状带式输送机运输过程中的噪声，对于管状带式输送机结构的优化设计具有重要的指导意义，其关键在于对噪声产生过程中的力的预测。
5.目前，对于管状带式输送机在传输过程中的力的预测存在如下问题：
6.(1)与现有技术中的平铺式带式输送机为相比，管状带式输送机作为一种新型的运输方式，其结构上与传统的带式输送机有很大的差别，因此，针对平铺式带式输送机的受力分析方法无法适用于管状带式输送机。
7.(2)在噪声仿真过程中，都是以理论的激励力作为激励源，没有考虑实际运输过程中受到的工况的影响，因此，仿真的结果具有失真现象，往往只能够对噪声规律进行研究，而无法实现对于实际噪声大小的预测。
8.(3)目前尚未有用于对管状带式输送机运动过程中的受力状况进行监测的专用监测装置，这限制了对管状带式输送机的在线故障诊断技术的发展。
9.(4)现有技术中的监测设备力的都过于复杂，不便于安装。

技术实现要素：

10.本发明的主要目的在于提供一种监测装置及监测方法，以解决现有技术中的力的监测方法不适用于监测管状带式输送机在噪声产生过程中的力的问题。
11.为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种监测装置包括：管状带式输送机，管状带式输送机包括机架、管带以及多个托辊，机架上设置有避让孔；管带穿设在避让孔内；多个托辊环绕管带的周侧间隔设置，托辊包括托辊轴和可转动地套设在托辊轴外的托辊体；多组电阻应变片，一一对应地设置在多个托辊的托辊体的内壁面上，以用于监测相应的托辊体在运动过程中产生的应变效应；上位机，与多组电阻应变片均连接，以用于接收各组电阻应变片的监测结果并根据监测结果计算管状带式输送机的噪声。
12.进一步地，监测装置包括：应变调理器，应变调理器与电阻应变片连接，以用于接收电阻应变片的监测信号并进行放大，以生成放大信号；数据采集卡，数据采集卡与应变调理器和上位机均连接，以用于采集放大信号并传递给上位机。
13.进一步地，监测装置包括：集流环，包括外圈和内圈，外圈与托辊体的内壁面连接，内圈与托辊轴连接；第一连接线，第一连接线的一端与外圈连接，第一连接线的另一端与电
阻应变片连接；第二连接线，第二连接线的一端与内圈连接，第二连接线的另一端与应变调理器连接。
14.进一步地，托辊轴的外周面上开设有第一放线槽，第一放线槽的两端分别与托辊的内部和外部连通，以用于避让第二连接线。
15.进一步地，各组电阻应变片均粘贴在相应的托辊体上；和/或各组电阻应变片均包括多个电阻应变片，多个电阻应变片环绕相应的托辊轴的轴线间隔设置。
16.进一步地，避让孔为六边形孔，多个托辊包括与六边形孔的六个边一一对应地设置的第一托辊、第二托辊、第三托辊、第四托辊、第五托辊和第六托辊；其中，第一托辊、第二托辊和第三托辊位于管带的下方，且第二托辊和第三托辊分别位于第一托辊的相对两侧；第四托辊、第五托辊和第六托辊位于管带的上方，且第五托辊和第六托辊分别位于第四托辊的相对两侧。
17.进一步地，监测装置包括：多个导向安装部，环绕避让孔的中心线间隔设置在机架上；多个可调整托辊架，多个托辊一一对应地安装在多个可调整托辊架上，多个可调整托辊架一一对应且可拆卸地安装在多个导向安装部上；其中，通过调整各个可调整托辊架在相应的导向安装部上的位置来调整相应的托辊相对于管带的位置。
18.进一步地，可调整托辊架包括中间支撑板和分别靠近中间支撑板的相对两端设置的两个连接耳，导向安装部包括沿管带的径向延伸的导向安装空间，中间支撑板沿靠近或远离管带的方向可调节地设置在导向安装空间内且与导向安装部可拆卸地连接，两个连接耳朝向远离机架的方向延伸，以分别与托辊的相对两端连接。
19.根据本发明的另一方面，提供了一种监测方法，适用于上述的监测装置，监测方法包括：制定噪声判断规则：控制管状带式输送机运动；观察管带和各个托辊之间的测试接触状态；采集各组电阻应变片所监测到的相应的托辊的测试应变量并对测试应变量进行数据处理，以得到相应的托辊的测试应力；基于管带和各个托辊之间的测试接触状态以及各个托辊的测试应力对管状带式输送机进行仿真分析，以得到管状带式输送机的整体噪声；根据噪声环保标准，得出预设噪声范围和与预设噪声范围相对应的各个托辊的预设应力范围；实时监测工作状况：控制管状带式输送机正常工作；观察管带和各个托辊之间的实时接触状态；采集各组电阻应变片所监测到的相应的托辊的实时应变量并对实时应变量进行数据处理，以得到相应的托辊的实时应力；将各个托辊的实时应力与预设应力范围进行对比，以判断管状带式输送机的实时整体噪声是否在预设噪声范围内。
20.进一步地，托辊的应力的计算公式包括：其中，u为电阻应变片测量到的电压值，u1为基准零漂电压，k为电阻应变片的灵敏度系数，u0为与电阻应变片连接的第二连接线和应变调理器之间的电桥的桥压，n为电桥的桥臂数，ks为应变调理器的增益系数，e为托辊体的弹性模量。
21.进一步地，监测方法包括：当管带和各个托辊之间的接触状态无明显异常，且管状带式输送机的实时整体噪声在预设噪声范围内时，控制管状带式输送机的工作状态信号灯显示绿；当管带和各个托辊之间的接触状态有明显异常，且管状带式输送机的实时整体噪声在预设噪声范围内时，控制管状带式输送机的工作状态信号灯显示黄；当管状带式输送机的实时整体噪声超过预设噪声范围时，控制管状带式输送机的工作状态信号灯显示
红。。
22.应用本发明的技术方案，本发明的监测装置包括：管状带式输送机，管状带式输送机包括机架、管带以及多个托辊，机架上设置有避让孔；管带穿设在避让孔内；多个托辊环绕管带的周侧间隔设置，托辊包括托辊轴和可转动地套设在托辊轴外的托辊体；多组电阻应变片，一一对应地设置在多个托辊的托辊体的内壁面上，以用于监测相应的托辊体在运动过程中产生的应变效应；上位机，与多组电阻应变片均连接，以用于接收各组电阻应变片的监测结果并根据监测结果计算管状带式输送机的噪声。这样，本发明采用电阻应变片来监测托辊的应变效应，其成本远低于非接触式传感器，且对于托辊这类精度较低的部件具有更好的适应性，通过监测各个托辊在运动过程中产生的应变效应，能够直接获得各个托辊的接触力的大小，得到管带与各个托辊之间的接触状态，出接触状态明显异常的托辊，且能够基于接触状态制定的管状带式输送机的噪声预警准则，以对管带输送机的运动噪声进行风险评判，有利于对托辊的安装位置的调整，解决了现有技术中的力的监测方法不适用于监测管状带式输送机在噪声产生过程中的力的问题。
附图说明
23.构成本技术的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
24.图1示出了根据本发明的监测装置的结构示意图；
25.图2示出了图1所示的监测装置的管状带式输送机的托辊在一个方向上的剖视图；
26.图3示出了图2所示的托辊在另一个方向上的剖视图；
27.图4示出了图3所示的监测装置的管状带式输送机的多个托辊在机架上的位置分布图；
28.图5示出了图4所示的机架的结构示意图；
29.图6示出了图5所示的机架在导向安装部处的局部放大图；
30.图7示出了图5所示的机架上安装的可调整托辊架的结构示意图；
31.图8示出了图4所示的托辊与管带处于第一接触状态时的状态示意图；
32.图9示出了图4所示的托辊与管带处于第二接触状态时的状态示意图；
33.图10示出了图4所示的托辊与管带处于第三接触状态时的状态示意图；
34.图11示出了根据本发明的监测方法的流程图。
35.其中，上述附图包括以下附图标记：
36.1、托辊体；2、托辊轴；3、轴承；4、端盖；5、集流环；6、第一连接线；7、电阻应变片；8、管带；
37.9、托辊；91、第一托辊；92、第二托辊；93、第三托辊；94、第四托辊；95、第五托辊；96、第六托辊；9、托辊；10、机架；
38.11、第二连接线；12、应变调理器；13、数据采集卡；14、上位机；
39.15、可调整托辊架；151、中间支撑板；152、连接耳；153、第一紧固件螺纹孔；154、第二紧固件通孔；
40.16、避让孔；17、第一紧固件；
41.18、导向安装部；180、导向安装空间；181、第一导向安装件；182、第二导向安装件；
183、第一板体；184、第二板体；185、第一紧固件通孔。
具体实施方式
42.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
43.如图1至图10所示，本发明提供了一种监测装置包括：管状带式输送机，管状带式输送机包括机架10、管带8以及多个托辊9，机架10上设置有避让孔16；管带8穿设在避让孔16内；多个托辊9环绕管带8的周侧间隔设置，托辊9包括托辊轴2和可转动地套设在托辊轴2外的托辊体1；多组电阻应变片7，一一对应地设置在多个托辊9的托辊体1的内壁面上，以用于监测相应的托辊体1在运动过程中产生的应变效应；上位机14，与多组电阻应变片7均连接，以用于接收各组电阻应变片7的监测结果并根据监测结果计算管状带式输送机的噪声。
44.本发明采用电阻应变片7来监测托辊9的应变效应，其成本远低于非接触式传感器，且对于托辊9这类精度较低的部件具有更好的适应性，通过监测各个托辊9在运动过程中产生的应变效应，能够直接获得各个托辊9的接触力的大小，得到管带8与各个托辊9之间的接触状态，出接触状态明显异常的托辊9，且能够基于接触状态制定的管状带式输送机的噪声判断规则，以对管带输送机的运动噪声进行风险评判，有利于对托辊9的安装位置的调整，解决了现有技术中的力的监测方法不适用于监测管状带式输送机在噪声产生过程中的力的问题。
45.其中，托辊9的托辊体1和托辊轴2之间通过轴承3连接，且托辊体1的相对两端均安装有端盖4。
46.如图1所示，管状带式输送机包括：应变调理器12，应变调理器12与电阻应变片7连接，以用于接收电阻应变片7的监测信号并进行放大，以生成放大信号；数据采集卡13，数据采集卡13与应变调理器12和上位机14均连接，以用于采集放大信号并传递给上位机14。
47.如图2所示，管状带式输送机包括：集流环5，包括外圈和内圈，外圈与托辊体1的内壁面连接，内圈与托辊轴2连接；第一连接线6，第一连接线6的一端与外圈连接，第一连接线6的另一端与电阻应变片7连接；第二连接线11，第二连接线11的一端与内圈连接，第二连接线11的另一端与应变调理器12连接。
48.具体地，集流环5的内圈、外圈不仅能够保持相对转动，还能够借助电刷的弹性压力与导电环环槽滑动接触来传递信号及电流；其中，将集流环的外圈与托辊体1的内壁面配合，能够保证粘贴于托辊体1的内壁面上的第一连接线6与托辊体1保持相对静止，即使电阻应变片7及第一连接线6在保证与集流环5的外圈连接的前提下与托辊体1同步转动；将集流环5的内圈与托辊轴配合，能够保证第二连接线11与托辊轴2之间的相对静止，从而实现电信号从电阻应变片7到应变调理器12的过渡。
49.本发明的托辊9在安装完毕后，需要将第二连接线11与应变调理器12之间通过四分之一电桥连接，然后依次连接数据采集卡13和上位机14，以实现对监测装置的搭建。
50.如图2所示，托辊轴2的外周面上开设有第一放线槽，第一放线槽的两端分别与托辊9的内部和外部连通，以用于避让第二连接线11。
51.具体地，在不影响托辊9的安全系数的情况下，在托辊轴2的外周面上铣出第一放线槽，有利于第二连接线11的引出。
52.如图3所示，各组电阻应变片7均粘贴在相应的托辊体1上，与粘贴在托辊轴2上相比，测量的应变量的范围更大，且对于托辊9这类精度较低的部件来说测量效果更好；和/或各组电阻应变片7均包括多个电阻应变片7，多个电阻应变片7环绕相应的托辊轴2的轴线间隔设置，以分别用于测量托辊体1的不同周向位置处的应变量。
53.其中，各个电阻应变片7均安装在相应的托辊体1的长度方向的中部，在组装托辊9之前，需要先擦拭托辊体1的内表面，以去除毛刺和润滑油脂等，然后将各个电阻应变片7粘贴在托辊体1上，最后按照托辊体1、集流环5、轴承3、托辊轴2和端盖4的顺序依次组装。
54.如图4所示，避让孔16为六边形孔，多个托辊9包括与六边形孔的六个边一一对应地设置的第一托辊91、第二托辊92、第三托辊93、第四托辊94、第五托辊95和第六托辊96；其中，第一托辊91、第二托辊92和第三托辊93位于管带8的下方，且第二托辊92和第三托辊93分别位于第一托辊91的相对两侧；第四托辊94、第五托辊95和第六托辊96位于管带8的上方，且第五托辊95和第六托辊96分别位于第四托辊94的相对两侧。
55.具体地，第一托辊91、第二托辊92和第三托辊93起到主要支撑作用，第四托辊94、第五托辊95和第六托辊96起到保持管带8的管状形状的作用，因此，对于多个托辊9的应变量的监测主要是针对第一托辊91、第二托辊92和第三托辊93进行的。
56.为保障管状带式输送机的管带8在运输过程中的平稳性，其中间段由沿管带8的延伸方向依次间隔设置的多个托辊组来支撑，个个托辊组均包括呈正六边形分布的六个托辊9。
57.如图5至图8所示，管状带式输送机包括：多个导向安装部18，环绕避让孔16的中心线间隔设置在机架10上；多个可调整托辊架15，多个托辊9一一对应地安装在多个可调整托辊架15上，多个可调整托辊架15一一对应且可拆卸地安装在多个导向安装部18上；其中，通过调整各个可调整托辊架15在相应的导向安装部18上的位置来调整相应的托辊9相对于管带8的位置。这样，通过设置可调整托辊架15与导向安装部18，能够实现对托辊9的安装位置的快速调整，以保证管带8与各个托辊9之间的接触状态，大大地降低了经济成本，提高了工作效率。
58.具体地，可调整托辊架15包括中间支撑板151和分别靠近中间支撑板151的相对两端设置的两个连接耳152，导向安装部18包括沿管带8的径向延伸的导向安装空间180，中间支撑板151沿靠近或远离管带8的方向可调节地设置在导向安装空间180内且与导向安装部18可拆卸地连接，两个连接耳152朝向远离机架10的方向延伸，以分别与托辊9的相对两端连接。
59.如图5所示，导向安装部18包括相对且间隔设置的第一导向安装件181和第二导向安装件182，第一导向安装件181和第二导向安装件182均包括相连接的第一板体183和第二板体184，第一板体183垂直于机架10的主板体，第二板体184平行于机架10的主板体且位于第一板体183的远离机架10的主板体的一侧，以共同围成导向安装空间180。
60.如图4所示，中间支撑板151的相对两端与第一导向安装件181和第二导向安装件182的第一板体183之间均通过第一紧固件17连接，各个第一板体183上设置有第一紧固件通孔185，中间支撑板151的相对两端均设置有第一紧固件螺纹孔153，第一紧固件17穿过第一紧固件通孔185后与第一紧固件螺纹孔153螺纹连接。
61.具体地，第一紧固件17为紧定螺钉，其能够在对可调整托辊架15进行定位的同时，
将相应的可调整托辊架15与导向安装部18之间锁死，以保证相应的托辊9的支撑刚度。
62.如图4所示，托辊轴2的相对两端与两个连接耳152均通过第二紧固件连接，托辊轴2的相对两端分别设置有第二紧固件螺纹孔，两个连接耳152上均设置有第二紧固件通孔154，第二紧固件穿过第二紧固件通孔154后与第二紧固件螺纹孔螺纹连接。
63.本发明还提供了一种监测方法，适用于上述的监测装置，监测方法包括：制定噪声判断规则：控制管状带式输送机运动；观察管带8和各个托辊9之间的测试接触状态；采集各组电阻应变片7所监测到的相应的托辊9的测试应变量并对测试应变量进行数据处理，以得到相应的托辊9的测试应力；基于管带8和各个托辊9之间的测试接触状态以及各个托辊9的测试应力对管状带式输送机进行仿真分析，以得到管状带式输送机的整体噪声；根据噪声环保标准，得出预设噪声范围和与预设噪声范围相对应的各个托辊9的预设应力范围；实时监测工作状况：控制管状带式输送机正常工作；观察管带8和各个托辊9之间的实时接触状态；采集各组电阻应变片7所监测到的相应的托辊9的实时应变量并对实时应变量进行数据处理，以得到相应的托辊9的实时应力；将各个托辊9的实时应力与预设应力范围进行对比，以判断管状带式输送机的实时整体噪声是否在预设噪声范围内。
64.具体地，本发明的监测方法包括：
65.步骤s1、制定噪声判断规则：
66.步骤s11、控制管状带式输送机运动；
67.步骤s12、观察管带8和各个托辊9之间的测试接触状态；
68.步骤s13、采集各组电阻应变片7所监测到的相应的托辊9的测试应变量并对测试应变量进行数据处理，以得到相应的托辊9的测试应力；
69.步骤s14、基于管带8和各个托辊9之间的测试接触状态以及各个托辊9的测试应力对管状带式输送机进行仿真分析，以得到管状带式输送机的整体噪声；
70.步骤s15、根据噪声环保标准，得出预设噪声范围和与预设噪声范围相对应的各个托辊9的预设应力范围；
71.步骤s2、实时监测工作状况：
72.步骤s21、控制管状带式输送机正常工作；
73.步骤s23、观察管带8和各个托辊9之间的实时接触状态；
74.步骤s23、采集各组电阻应变片7所监测到的相应的托辊9的实时应变量并对实时应变量进行数据处理，以得到相应的托辊9的实时应力；
75.步骤s24、将各个托辊9的实时应力与预设应力范围进行对比，以判断管状带式输送机的实时整体噪声是否在预设噪声范围内。
76.基于对管状带式输送机的各个托辊9在运动过程中的应变量的实时监测可以得到管带8与各个托辊9之间的实时接触状态，但是，管状带式输送机的整体精度较低，各个托辊9的安装情况不一致，且管带8内的实时运输量也不恒定，这都会影响各个托辊9的实时应变量。仅仅通过比较监测到的各个托辊9的实时应变量与正常工况下的托辊9的应变量的结果来作为判断各个托辊9的接触状态是否异常的依据是不够准确的，该方式对于完全没有接触到的托辊9来说易于判断，但是对于接触状态没有明显异常的托辊9来说难以判断，故不能形成有效的判断标准。因此，本发明提出一种监测方法，以在基于对各个托辊9的应变量进行监测的前期下对管状带式输送机在运动时的整体噪声进行判断并对风险进行预警。
77.本发明的监测方法利用一定的采样频率采集各个托辊9的应变量，并根据上述的方法进行数据处理，得到相应的托辊9的受力情况，以对管状带式输送机整个托辊进行受力监测，以此判断各个托辊9的接触状态。
78.通过监检测装置获得管状带式输送机的各个托辊9运输过程中的接触状态，再基于仿真方法获得不同接触工况下的管状带式输送机的整体噪声，从而制定以各个托辊9的接触状态作为判断依据的噪声判断规则，以对管状带式输送机在运输过程中的整体噪声进行风险评判。
79.在管状带式输送机的运输过程中，首先，根据观察到的各个托辊9实时接触状态，先出接触状态明显异常的托辊9并进行溯源；再基于噪声判断规则，根据监测到的各个托辊9的实时应变量及计算出的实时应力，综合判断各个托辊9的实时接触状态。作用，在保证管状带式输送机的整体噪声在噪声环保标准内的同时，还能降低对托辊发生故障的误判率，提高工作效率。
80.在本发明的监测方法中，托辊9的应力的计算公式包括：其中，u为电阻应变片7测量到的电压值，u1为基准零漂电压，k为电阻应变片7的灵敏度系数，u0为与电阻应变片7连接的第二连接线11和应变调理器12之间的电桥的桥压，n为电桥的桥臂数，ks为应变调理器12的增益系数，e为托辊体1的弹性模量。
81.在管状带式输送机的运输过程中，管带8会作用在托辊9表面，由托辊9承载着管带8运动；粘贴在托辊体1的内壁面上的电阻应变片7会随托辊体1的变形而产生应变信号，并通过第一连接线6传输给集流环5，再由集流环5进一步传输给应变调理器12，从而实现对管状带式输送机的各个托辊9在运动过程中的应变量的测量。
82.上述的计算公式可由以下步骤得出：
83.(1)根据电阻应变片的性能参数和下式1，可得托辊9的微应变με。
[0084][0085]
(2)根据托辊体1的弹性模量e和下式2，可得托辊9的应力σ。
[0086]
σ＝e
×
ε
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
式2
[0087]
具体地，监测方法包括：当管带8和各个托辊9之间的接触状态无明显异常，且管状带式输送机的实时整体噪声在预设噪声范围内时，控制管状带式输送机的工作状态信号灯显示绿；当管带8和各个托辊9之间的接触状态有明显异常，且管状带式输送机的实时整体噪声在预设噪声范围内时，控制管状带式输送机的工作状态信号灯显示黄；当管状带式输送机的实时整体噪声超过预设噪声范围时，控制管状带式输送机的工作状态信号灯显示红。
[0088]
本发明的监测方法具体如下：
[0089]
(1)分析管带8与各个托辊组的托辊9的接触状态，包括如图8所示的单个托辊接触、如图9所示的两个托辊接触和如图10所示的三个托辊接触这三种工况。
[0090]
(2)对每种接触工况下的管状带式输送机的整体噪声进行仿真分析，以获得每种接触工况下的管状带式输送机的整体噪声，根据噪声环保标准，得出预设噪声范围和与预
设噪声范围相对应的各个托辊9的预设应力范围，以制定各个托辊组的接触准则及接触阈值标准，并作为后续对管状带式输送机在运输过程中的整体噪声的判断依据。
[0091]
(3)为了保证监测过程中的溯源，首先对每个托辊组进行编号，按照n-m进行编码，其中，n表示托辊组的编号，n＝1、2、3、4...，m表示相应的托辊组中位于管带8下方的托辊9的编号；例如，m＝1表示位于管带8的正下方的第一托辊91，m＝2和3分别表示位于第一托辊91的左、右两侧的第二托辊92和第三托辊93。
[0092]
(4)在管状带式输送机正常工作时，根据应力量监测值对各个托辊的接触状态进行统计，并对接触状态明显异常的托辊9进行溯源。
[0093]
(5)在排除托辊9的接触状态明显异常的情况下，再根据统计的托辊实时接触状态和噪声判断规则对管状带式输送机的噪声风险进行预警，若判断出实时整体噪声不在预设噪声范围内，则对噪声异常位置进行溯源，并制定对噪声异常位置的托辊组的接触状态的最佳调整策略，指导工作人员及时对相应的托辊9进行位置调整或更换，从而实现对接触状态没有明显异常但整体噪声不在预设噪声范围内的托辊组的位置的调整，以使其满足噪声环保标准。
[0094]
(6)基于管带8与各个托辊9的接触状态及管状带式输送机的整体噪声的大小，将管状带式输送机的工作状态信号灯分为三类，依次为绿、黄和红。
[0095]
从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：
[0096]
本发明的监测装置包括：管状带式输送机，管状带式输送机包括机架10、管带8以及多个托辊9，机架10上设置有避让孔16；管带8穿设在避让孔16内；多个托辊9环绕管带8的周侧间隔设置，托辊9包括托辊轴2和可转动地套设在托辊轴2外的托辊体1；多组电阻应变片7，一一对应地设置在多个托辊9的托辊体1的内壁面上，以用于监测相应的托辊体1在运动过程中产生的应变效应；上位机14，与多组电阻应变片7均连接，以用于接收各组电阻应变片7的监测结果并根据监测结果计算管状带式输送机的噪声。这样，本发明采用电阻应变片7来监测托辊9的应变效应，其成本远低于非接触式传感器，且对于托辊9这类精度较低的部件具有更好的适应性，通过监测各个托辊9在运动过程中产生的应变效应，能够直接获得各个托辊9的接触力的大小，得到管带8与各个托辊9之间的接触状态，出接触状态明显异常的托辊9，且能够基于接触状态制定的管状带式输送机的噪声预警准则，以对管带输送机的运动噪声进行风险评判，有利于对托辊9的安装位置的调整，解决了现有技术中的力的监测方法不适用于监测管状带式输送机在噪声产生过程中的力的问题。
[0097]
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
[0098]
除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本技术的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号
和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
[0099]
在本技术的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。
[0100]
为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在
……
之上”、“在
……
上方”、“在
……
上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在
……
上方”可以包括“在
……
上方”和“在
……
下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
[0101]
此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本技术保护范围的限制。
[0102]
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：

1.一种监测装置，其特征在于，包括：管状带式输送机，包括机架(10)、管带(8)以及多个托辊(9)，所述机架(10)上设置有避让孔(16)；所述管带(8)穿设在所述避让孔(16)内；所述多个托辊(9)环绕所述管带(8)的周侧间隔设置，所述托辊(9)包括托辊轴(2)和可转动地套设在所述托辊轴(2)外的托辊体(1)；多组电阻应变片(7)，一一对应地设置在所述多个托辊(9)的所述托辊体(1)的内壁面上，以用于监测相应的所述托辊体(1)在运动过程中产生的应变效应；上位机(14)，与所述多组电阻应变片(7)均连接，以用于接收各组所述电阻应变片(7)的监测结果并根据所述监测结果计算所述管状带式输送机的噪声。2.根据权利要求1所述的监测装置，其特征在于，所述监测装置包括：应变调理器(12)，所述应变调理器(12)与所述电阻应变片(7)连接，以用于接收所述电阻应变片(7)的监测信号并进行放大，以生成放大信号；数据采集卡(13)，所述数据采集卡(13)与所述应变调理器(12)和所述上位机(14)均连接，以用于采集所述放大信号并传递给所述上位机(14)。3.根据权利要求2所述的监测装置，其特征在于，所述监测装置包括：集流环(5)，包括外圈和内圈，所述外圈与所述托辊体(1)的内壁面连接，所述内圈与所述托辊轴(2)连接；第一连接线(6)，所述第一连接线(6)的一端与所述外圈连接，所述第一连接线(6)的另一端与所述电阻应变片(7)连接；第二连接线(11)，所述第二连接线(11)的一端与所述内圈连接，所述第二连接线(11)的另一端与所述应变调理器(12)连接。4.根据权利要求3所述的监测装置，其特征在于，所述托辊轴(2)的外周面上开设有第一放线槽，所述第一放线槽的两端分别与所述托辊(9)的内部和外部连通，以用于避让所述第二连接线(11)。5.根据权利要求1所述的监测装置，其特征在于，各组所述电阻应变片(7)均粘贴在相应的所述托辊体(1)上；和/或各组所述电阻应变片(7)均包括多个所述电阻应变片(7)，多个所述电阻应变片(7)环绕相应的所述托辊轴(2)的轴线间隔设置。6.根据权利要求1所述的监测装置，其特征在于，所述避让孔(16)为六边形孔，所述多个托辊(9)包括与所述六边形孔的六个边一一对应地设置的第一托辊(91)、第二托辊(92)、第三托辊(93)、第四托辊(94)、第五托辊(95)和第六托辊(96)；其中，所述第一托辊(91)、所述第二托辊(92)和所述第三托辊(93)位于所述管带(8)的下方，且所述第二托辊(92)和所述第三托辊(93)分别位于所述第一托辊(91)的相对两侧；所述第四托辊(94)、所述第五托辊(95)和所述第六托辊(96)位于所述管带(8)的上方，且所述第五托辊(95)和所述第六托辊(96)分别位于所述第四托辊(94)的相对两侧。7.根据权利要求1所述的监测装置，其特征在于，所述管状带式输送机包括：多个导向安装部(18)，环绕所述避让孔(16)的中心线间隔设置在所述机架(10)上；多个可调整托辊架(15)，多个所述托辊(9)一一对应地安装在所述多个可调整托辊架(15)上，所述多个可调整托辊架(15)一一对应且可拆卸地安装在所述多个导向安装部(18)
上；其中，通过调整各个所述可调整托辊架(15)在相应的所述导向安装部(18)上的位置来调整相应的所述托辊(9)相对于所述管带(8)的位置。8.根据权利要求7所述的监测装置，其特征在于，所述可调整托辊架(15)包括中间支撑板(151)和分别靠近所述中间支撑板(151)的相对两端设置的两个连接耳(152)，所述导向安装部(18)包括沿所述管带(8)的径向延伸的导向安装空间(180)，所述中间支撑板(151)沿靠近或远离所述管带(8)的方向可调节地设置在所述导向安装空间(180)内且与所述导向安装部(18)可拆卸地连接，所述两个连接耳(152)朝向远离所述机架(10)的方向延伸，以分别与所述托辊(9)的相对两端连接。9.一种监测方法，其特征在于，适用于权利要求1至8中任一项所述的监测装置，所述监测方法包括：制定噪声判断规则：控制管状带式输送机运动；观察所述管带(8)和各个所述托辊(9)之间的测试接触状态；采集各组电阻应变片(7)所监测到的相应的所述托辊(9)的测试应变量并对所述测试应变量进行数据处理，以得到相应的所述托辊(9)的测试应力；基于所述管带(8)和各个所述托辊(9)之间的测试接触状态以及各个所述托辊(9)的测试应力对所述管状带式输送机进行仿真分析，以得到所述管状带式输送机的整体噪声；根据噪声环保标准，得出预设噪声范围和与所述预设噪声范围相对应的各个所述托辊(9)的预设应力范围；实时监测工作状况：控制所述管状带式输送机正常工作；观察所述管带(8)和各个所述托辊(9)之间的实时接触状态；采集各组电阻应变片(7)所监测到的相应的所述托辊(9)的实时应变量并对所述实时应变量进行数据处理，以得到相应的所述托辊(9)的实时应力；将各个所述托辊(9)的实时应力与所述预设应力范围进行对比，以判断所述管状带式输送机的实时整体噪声是否在所述预设噪声范围内。10.根据权利要求9所述的监测方法，其特征在于，所述托辊(9)的应力的计算公式包括：其中，u为所述电阻应变片(7)测量到的电压值，u1为基准零漂电压，k为所述电阻应变片(7)的灵敏度系数，u0为与所述电阻应变片(7)连接的第二连接线(11)和应变调理器(12)之间的电桥的桥压，n为所述电桥的桥臂数，k
s
为所述应变调理器(12)的增益系数，e为所述托辊体(1)的弹性模量。11.根据权利要求9所述的监测方法，其特征在于，所述监测方法包括：当所述管带(8)和各个所述托辊(9)之间的接触状态无明显异常，且所述管状带式输送机的实时整体噪声在所述预设噪声范围内时，控制所述管状带式输送机的工作状态信号灯显示绿；
当所述管带(8)和各个所述托辊(9)之间的接触状态有明显异常，且所述管状带式输送机的实时整体噪声在所述预设噪声范围内时，控制所述管状带式输送机的工作状态信号灯显示黄；当所述管状带式输送机的实时整体噪声超过所述预设噪声范围时，控制所述管状带式输送机的工作状态信号灯显示红。

技术总结

本发明提供了一种监测装置及监测方法，监测装置包括：管状带式输送机，包括机架、管带以及多个托辊，机架上设置有避让孔；管带穿设在避让孔内；多个托辊环绕管带的周侧间隔设置，托辊包括托辊轴和可转动地套设在托辊轴外的托辊体；多组电阻应变片，一一对应地设置在多个托辊的托辊体的内壁面上，以用于监测相应的托辊体在运动过程中产生的应变效应；上位机，与多组电阻应变片均连接，以用于接收各组电阻应变片的监测结果并根据监测结果计算管状带式输送机的噪声，以解决现有技术中的力的监测方法不适用于监测管状带式输送机在噪声产生过程中的力的问题。过程中的力的问题。过程中的力的问题。