Устройство для периодического контроля жесткой направляющей для клети
В настоящем изобретении раскрывается устройство контроля жесткой направляющей для клети. Устройство состоит из движущегося элемента, передающего элемента, приводного элемента, направляющего элемента и кожуха на основной нижней платформе. Приводной элемент состоит из датчика наклона и датчика давления, соединенных с микроконтроллером, при этом микроконтроллер соединен с приводом, привод - с бесщеточным двигателем постоянного тока. На выходном валу бесщеточного двигателя постоянного тока имеется оптический кодировщик, соединенный с приводом. Движущийся элемент состоит из приводящего выходного вала и приводимого выходного вала. Борты для крепления колес на приводящем выходном валу и приводимом выходном валу соединены с втулкой колеса, в которой установлен постоянный магнит, а с внешней стороны которой имеется резиновое покрытие. Передающий элемент состоит из червяка, который соединен с выходным валом бесщеточного двигателя постоянного тока, червячной шестерни на приводящем выходном валу, зацепляющейся с червяком, шкивов синхронизации на приводящем выходном валу и приводимом выходном валу и ремня синхронизации, огибающего шкивы синхронизации. Направляющий элемент состоит из направляющего колеса. Настоящее изобретение позволяет увеличить скорость контроля жесткой направляющей и косвенно влияет на рост производительности угольной шахты. 8 з.п. ф-лы, 11 ил.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[001] Настоящее изобретение относится к области шахтного подъемного оборудования и в частности к устройству и способу для летучего контроля прохода с жесткой клетью.
СУЩЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
[002] В настоящее время летучий контроль прохода с жесткой клетью на угольных шахтах в Китае осуществляется главным образом силами технического персонала. Автоматизированное автономное контрольное оборудование практически отсутствует, поэтому точность контроля дефектов в проходах с жесткой клетью, как правило, низкая. При достижении определенной степени наклона и деформации прохода с жесткой клетью снижается эффективность работы подъемной системы, что представляет риск для сохранности подъемной системы и безопасности работы. В особо серьезных случаях это может даже привести к сходу контейнера с направляющих, зажиму и обрыву клети.
[003] По мере увеличения глубины разработки угольных пластов среди ученых на в Китае и за его пределами ведется дискуссия об оптимальной форме сечения шахтного ствола. В качестве оптимального решения предлагается использовать шахтные стволы круглого сечения. Некоторые исследователи утверждают, что в зависимости от глубины разработки и давления в пласте целесообразнее использовать шахтные стволы цилиндрической формы эллипсоидного или многоугольного сечения, так. чтобы на стенки ствола оказывалось минимальное давление. При работе с такими шахтными стволами сложно добиться установки прохода с жесткой клетью таким образом, чтобы расстояние от краев прохода до определенной точки было одинаковым. В таких случаях возрастает вероятность деформации прохода с жесткой клетью под действием внешних факторов. Поэтому при контроле безопасности на угольных шахтах важно обеспечить точность контроля в реальном времени и своевременность устранения дефектов прохода с жесткой клетью.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ
[004] Задача настоящего изобретения заключается в том, чтобы предложить устройство и способ летучего контроля прохода с жесткой клетью для обнаружения рассогласования и дефектов наклона прохода с жесткой клетью из холодногнутого трубопроката квадратного сечения на подъемных системах в шахтах глубокого залегания.
[005] Для достижения поставленной задачи в настоящем изобретении применяется следующее техническое решение. Устройство для летучего контроля прохода с жесткой клетью состоит из главной нижней платформы, на которой установлены движущийся элемент, передающий элемент, приводной элемент, направляющий элемент и кожух;
[006] кожух расположен в средней части главной нижней платформы, приводной элемент расположен внутри кожуха и состоит из датчика наклона и датчика давления, которые соединены с микроконтроллером, а микроконтроллер в свою очередь соединен с приводом, при этом привод подключен к бесщеточному двигателю постоянного тока, а выходной вал бесщеточного двигателя постоянного тока оснащен оптическим кодировщиком, который соединен с приводом;
[007] движущийся элемент состоит из приводящего выходного вала переднего колеса, приводимого выходного вала переднего колеса, приводящего выходного вала заднего колеса и приводимого выходного вала заднего колеса, при этом приводящий выходной вал переднего колеса и приводимый выходной вал переднего колеса расположены с переднего торца главной нижней платформы, а приводящий выходной вал заднего колеса и приводимый выходной вал заднего колеса расположены с заднего торца главной нижней платформы, на приводящем выходном валу переднего колеса, приводимом выходном валу переднего колеса, приводящем выходном валу заднего колеса и приводимом выходном валу заднего колеса имеется по борту для крепления колеса, который крепится к втулке колеса, внутри которой имеется постоянный магнит, а с внешней стороны – резиновое покрытие;
[008] передающий элемент состоит из червяка, который соединяется с выходным валом бесщеточного двигателя постоянного тока, червячной шестерни, установленной на приводящем выходном валу переднего колеса и приводящем выходном валу заднего колеса и зацепляющейся за червяк, шкивов синхронизации, установленных на приводящем выходном валу переднего колеса, приводимом выходном валу переднего колеса, приводящем выходном валу заднего колеса и приводимом выходном валу заднего колеса, ремня синхронизации, обмотанного вокруг шкивов синхронизации на приводящем выходном валу переднего колеса и приводящем выходном валу заднего колеса;
[009] направляющий элемент состоит из направляющего колеса переднего колеса и направляющего колеса заднего колеса, при этом направляющее колесо переднего колеса и направляющее колесо заднего колеса установлены с внешней стороны втулки колеса.
[0010] Помимо этого, направляющее колесо переднего колеса 5-1 и направляющее колесо заднего колеса 5-7 шарнирно соединены с одним концом рамы направляющего колеса 5-2 через шарнирное отверстие, а другой конец рамы направляющего колеса 5-2 шарнирно соединен с направляющей опорой 5-6 через шарнирное отверстие, при этом направляющая опора 5-6 крепится к главной нижней платформе 1, один конец пружинной тяги 5-3 шарнирно соединен с направляющей опорой 5-6 через шарнирное отверстие, а другой конец пружинной тяги 5-3 проходит через эллипсоидное отверстие в средней части рамы направляющего колеса 5-2 и оснащен регулировочной гайкой 5-5, при этом на пружинной тяге 5-3 на муфту закреплена пружина 5-4 между регулировочной гайкой 5-5 и рамой направляющего колеса 5-2, а между регулировочной гайкой 5-5 и пружиной 5-4 также расположен датчик давления приводного элемента 4.
[0011] Помимо этого, ось направляющего колеса переднего колеса, приводящий выходной вал переднего колеса и приводимый выходной вал переднего колеса расположены в одной плоскости, а направляющее колесо заднего колеса, приводящий выходной вал заднего колеса и приводимый выходной вал заднего колеса также расположены в одной плоскости.
[0012] Помимо этого, болты на бортах для крепления колес соответствуют отверстиям под болты на приводящем выходном валу переднего колеса, приводимом выходном валу переднего колеса, приводящем выходном валу заднего колеса и приводимом выходном валу заднего колеса, шпонки на червячной шестерне соответствуют шпоночным пазам на приводящем выходном валу переднего колеса и приводящем выходном валу заднего колеса, а шкивы синхронизации закреплены на установочные винты относительно приводящего выходного вала переднего колеса, приводимого выходного вала переднего колеса, приводящего выходного вала заднего колеса и приводимого выходного вала переднего колеса.
[0013] Помимо этого, с одного конца приводящего выходного вала переднего колеса, приводимого выходного вала переднего колеса, приводящего выходного вала заднего колеса и приводимого выходного вала переднего колеса имеется резьба, при этом резьба соответствует контргайке, а другой конец приводящего выходного вала переднего колеса, приводимого выходного вала переднего колеса, приводящего выходного вала заднего колеса и приводимого выходного вала переднего колеса соответствует подшипнику A, при этом подшипник A закреплен на горизонтальное место для подшипника A, а средняя часть приводящего выходного вала переднего колеса, приводимого выходного вала переднего колеса, приводящего выходного вала заднего колеса и приводимого выходного вала переднего колеса соответствует подшипнику B, при этом подшипник B закреплен на горизонтальное место для подшипника B, а горизонтальное место для подшипника A и горизонтальное место для подшипника B крепятся к главной нижней платформе.
[0014] Помимо этого, приводящий выходной вал переднего колеса, приводимый выходной вал переднего колеса, приводящий выходной вал заднего колеса и приводимый выходной вал заднего колеса имеют выступ А для крепления и позиционирования шкива синхронизации, выступ B для крепления и позиционирования подшипника B и выступ C для крепления и позиционирования борта для колеса, при этом приводящий выходной вал переднего колеса и приводящий выходной вал заднего колеса также имеют выступ D для крепления и позиционирования червячной шестерни.
[0015] Помимо этого, с одного конца червяк соединен с выходным валом бесщеточного двигателя постоянного тока на жесткую муфту, при этом жесткая муфта неподвижно стыкуется с подшипником на вертикальном месте для подшипника A, а с другого конца червяк стыкуется с подшипником C, при этом подшипник C крепится к вертикальному месту для подшипника B.
[0016] Помимо этого, выход микроконтроллера соединен со входом привода с помощью широтно-импульсного модуля, а выход привода соединен с входом микроконтроллера с помощью UART-интерфейса.
[0017] Помимо этого, постоянный магнит состоит из восьми пар подмагнитов, изготовленных из сплава редкоземельного элемента неодима, железа и бора и собранных в соответствии с магнитной сборкой Халбаха, при этом угол между направлениями магнетизации двух смежных подмагнитов составляет 67.5 градусов.
[0018] Способ летучего контроля прохода с жесткой клетью с использованием устройства для летучего контроля, характеризующийся тем, что он включает в себя:
[0019] первый этап статистического расчета данных и периодического летучего контроля с регулируемой скоростью, на котором данные, полученные с помощью датчика наклона, оптического кодировщика и датчика давления во время работы устройства для летучего контроля, используются в качестве исходных данных, которые подвергаются обработке, а на основании обработанных данных выполняется проверка работы устройства для летучего контроля, при этом первый этап включает в себя следующие операции:
[0020] a. исходя из частоты сбора данных датчика наклона, оптического кодировщика и датчика давления, принятие интервала сбора данных датчика наклона, оптического кодировщика и датчика давления за временную последовательность в целях упорядочивания данных, сопоставление друг с другом значений углов наклона θz и θx, полученных от датчика наклона, значений скорости v, полученных от оптического кодировщика, и значений давления P1 и P2, полученных от датчика давления за каждый временной интервал сбора данных и ввод таких значений в управляющий компьютер в качестве исходных данных, при этом угол наклона θz представляет собой угол между осью y и плоскостью x-y, угол наклона θx представляет собой угол между осью y и плоскостью y-z, ось y параллельна проходу с жесткой клетью и перпендикулярна приводному выходному валу переднего колеса, ось x перпендикулярна приводному выходному валу переднего колеса и проходу с жесткой клетью, ось z перпендикулярна проходу с жесткой клетью и параллельна приводному выходному валу переднего колеса, скорость v соответствует рабочей скорости устройства для летучего контроля, давление P1 соответствует давлению, которое оказывает на проход с жесткой клетью направляющее колесо переднего колеса, а давление P2 соответствует давлению, которое оказывает на проход с жесткой клетью направляющее колесо заднего колеса;
[0021] b. последовательный сбор значений скорости v и времени контроля Δt за каждый интервал сбора данных для получения значения пробега, сравнение полученного значения пробега с (L1-L2), в случае если полученное значение меньше (L1-L2), автоматическое выполнение с помощью устройства для летучего контроля летучего контроля на высокой скорости, в случае если полученное значение больше (L1-L2), продолжение сбора и сравнения данных с L1, в случае если полученное значение больше (L1-L2), но меньше L1, выполнение с помощью устройства для летучего контроля летучего контроля на низкой скорости, а если полученное значение больше L1, удаление полученных данных и завершение цикла летучего контроля с регулируемой скоростью, при этом Δt – соответствует разнице между двумя смежными временными метками сбора данных, L1 соответствует общей длине отдельного сегмента прохода с жесткой клетью, а L2 – длина прохода при летучем контроле на высокой скорости на стыках концов отдельных сегментов прохода с жесткой клетью, которая измеряется вручную;
[0022] c. принятие последнего цикла летучего контроля за точку отсчета;
[0023] d. возврат к этапу b и его выполнение вплоть до завершения летучего контроля для всего объекта контроля и сохранение всех полученных данных;
[0024] второй этап расчета, на котором выполняется обработка статистических данных, включающий в себя следующие операции:
[0025] a. получение значений углов наклона θz и θx для каждого временного интервала сбора данных и расчет разницы между давлениями P1 и P2 для этой временной точки, определение, равна ли разница нулю, если разница равна нулю, подтверждение правильности расчета угла наклона θz, если разница не равна нулю, угол наклона θz неверен, а за значение угла принимается 0;
[0026] b. расчет относительного значения перемещения в направлении x, относительного значения перемещения в направлении y и относительного значения перемещения в направлении z для приводного выходного вала переднего колеса с учетом данных для приводимого выходного вала заднего колеса для каждого временного интервала сбора данных, при этом относительное значение перемещения в направлении x рассчитывается как расстояние между передним и задним колесами, умноженное на косинус угла наклона θz, а затем на синус угла наклона θx, относительное значение перемещения в направлении y рассчитывается как расстояние между передним и задним колесами, умноженное на косинус угла наклона θz, а затем на косинус угла наклона θx, а относительное значение перемещения в направлении z рассчитывается как расстояние между передним и задним колесами, умноженное на косинус угла наклона θx, а затем на синус угла наклона θz, где расстояние между передними и задними колесами соответствует значению отрезка между приводным выходным валом переднего колеса и приводимым выходным валом заднего колеса;
[0027] c. сохранение результатов расчетов и завершение расчетов всех данных;
[0028] третий этап сбора и сравнения данных, включающий в себя следующие операции:
[0029] a. подтверждение, что устройство для летучего контроля выполняет первый цикл летучего контроля, а абсолютные координаты приводного выходного вала переднего колеса известны для каждого временного интервала сбора данных, где направление x равняется 0, направление y соответствует совокупному значению скорости v, умноженному на время летучего контроля устройства летучего контроля, а направление z равняется 0, при условии, что это состояние соответствует исходному заключению контроля прохода с жесткой клетью об отсутствии дефектов после первого запуска;
[0030] b. выбор первого временного интервала сбора данных за первый цикл летучего контроля в качестве исходной точки отсчета;
[0031] c. последовательный сбор произведения скорости v и времени контроля Δt на каждом временном интервале сбора данных после исходной точки отсчета для получения пройденного расстояния, сравнение полученного пройденного расстояния с расстоянием между передними и задними колесами, определенным на этапе а, для определения времени контроля, соответствующего минимальному абсолютному значению разницы между пройденным расстоянием и расстоянием между передними и задними колесами, использование этого временного интервала сбора данных в качестве целевой точки контроля относительно исходной точки отсчета;
[0032] d. расчет абсолютных координат целевой точки контроля путем получения абсолютных координат по оси x, y и z для исходной точки отсчета и суммирование их с относительным значением перемещения по оси x, y и z соответственно для целевой точки контроля, определенных на подэтапе b второго этапа для получения абсолютных координат в направлении x, y и z соответственно для целевой точки контроля;
[0033] e. изменение временного интервала сбора данных после исходной точки отсчета согласно подэтапу с на исходную точку отсчета;
[0034] f. возврат к подэтапу b и его выполнение вплоть до расчета абсолютных координат для всех целевых точек контроля;
[0035] четвертый этап построения координат и отображения, на котором на управляющем компьютере строятся абсолютные координаты для каждой целевой точки контроля, завершение визуального контроля.
[0036] Полезный эффект: Устройство для летучего контроля прохода с жесткой клетью безопасно и надежно устанавливается на шахтную подъемную систему и не представляет потенциальных рисков для рабочего окружения угольной шахты. Оно позволяет ускорить процесс контроля прохода с жесткой клетью и сэкономить время, которое тратится на контроль оборудования, благодаря чему увеличивается производительность угольной шахты Используемый способ позволяет значительно увеличить точность летучего контроля прохода с жесткой клетью и устранить ошибки, связанные с работой в ручном режиме, что способствует повышению безопасности и надежности работы подъемной системы.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
[0037] Фигура 1 – конструкционная схема устройства для летучего контроля согласно настоящему изобретению;
[0038] Фигура 2 – схема деталей нижней платформы устройства для летучего контроля согласно настоящему изобретению;
[0039] Фигура 3 – конструкционная блок-схема приводного элемента устройства для летучего контроля согласно настоящему изобретению;
[0040] Фигура 4 – монтажная схема устройства для летучего контроля согласно настоящему изобретению;
[0041] Фигура 5 – схематичный вид в разрезе устройства для летучего контроля согласно настоящему изобретению;
[0042] Фигура 6 – схема деталей приводного выходного вала устройства для летучего контроля согласно настоящему изобретению;
[0043] Фигура 7 – схема деталей приводимого выходного вала устройства для летучего контроля согласно настоящему изобретению;
[0044] Фигура 8 – схема деталей рамы направляющего колеса устройства для летучего контроля согласно настоящему изобретению;
[0045] Фигура 9 – конструктивная схема постоянного магнита устройства для летучего контроля согласно настоящему изобретению;
[0046] Фигура 10 – схема установки устройства для летучего контроля согласно настоящему изобретению;
[0047] Фигура 11 – схема способа обработки данных, полученных с устройства для летучего контроля согласно настоящему изобретению.
[0048] На чертежах: 1-главная нижняя платформа, 2-движущийся элемент, 2-1- контргайка, 2-2-резиновое покрытие, 2-3-горизонтальное место для подшипника B, 2-4-приводной выходной вал переднего колеса, 2-4-1-шпоночный паз, 2-4-2-выступ D, 2-4-3-выступ A, 2-4-4-выступ B, 2-4-5-выступ C, 2-4-6-отверстие под болт, 2-4-7-резьба, 2-5-горизонтальное место для подшипника A, 2-6-подшипник A, 2-7- приводимый выходной вал переднего колеса, 2-8-подшипник B, 2-9-борт для крепления колеса, 2-10-колесная втулка, 2-11-постоянный магнит, 2-11-1-подмагнит, 2-12- приводной выходной вал заднего колеса, 2-13- приводимый выходной вал заднего колеса; 3-передающий элемент, который включает в себя 3-1-вертикальное место для подшипника B, 3-2-червяк, 3-3-жесткая муфта, 3-4- вертикальное место для подшипника A, 3-5-шкив синхронизации, 3-6-ремень синхронизации, 3-7-червячная шестерня, 3-8-подшипник C, 4-приводной элемент, 4-1-кронштейн для двигателя, 4-2-бесщеточный двигатель постоянного тока, 4-3-привод, 5-направляющее колесо, 5-1-направляющее колесо переднего колеса, 5-2-рама направляющего колеса, 5-3-пружинная тяга, 5-4-пружина, 5-5-регулировочная гайка, 5-6-направляющая опора, 5-7-направляющее колесо заднего колеса; 6-кожух.
ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
[0049] Ниже приводится подробное описание предпочтительного варианта осуществления изобретения со ссылкой на прилагаемые чертежи.
[0050] Как показано на Фигуре 1, устройство для летучего контроля прохода с жесткой клетью согласно настоящему изобретению состоит из главной нижней платформы 1, на которой установлены движущийся элемент 2, передающий элемент 3, приводной элемент 4, направляющий элемент 5 и кожух 6.
[0051] Как показано на Фигуре 2, на главной нижней платформе 1 имеется несколько монтажных отверстий для соединения между различными элементами.
[0052] Как показано на Фигурах 3 и 4, кожух 6 расположен в средней части главной нижней платформы 1, приводной элемент 4 расположен внутри кожуха 6 и состоит из датчика наклона и датчика давления, которые соединены с микроконтроллером, а микроконтроллер в свою очередь соединен с приводом 4-3, при этом привод 4-3 подключен к бесщеточному двигателю постоянного тока 4-2, а выходной вал бесщеточного двигателя постоянного тока 4-2 оснащен оптическим кодировщиком, который соединен с приводом 4-3. Бесщеточный двигатель постоянного тока 4-2 крепится на кронштейн 4-1, а кронштейн 4-1 и привод 4-3 крепятся к бобышке на нижней платформе 1.
[0053] Питание на бесщеточный двигатель постоянного тока 4-2 поступает с внешнего источника питания через привод 4-3. Точное регулирование скорости двигателя обеспечивается благодаря датчику наклона. Для управления скоростью привода 4-3 микроконтроллер использует широтно-импульсную модуляцию, а данные о скорости двигателя для расчета и обнаружения дефектов получает через UART-интерфейс привода.
[0054] Как показано на Фигурах 4-7, движущийся элемент 2 состоит из приводящего выходного вала переднего колеса 2-4, приводимого выходного вала переднего колеса 2-7, приводящего выходного вала заднего колеса 2-12 и приводимого выходного вала заднего колеса 2-13, при этом приводящий выходной вал переднего колеса 2-4 и приводимый выходной вал переднего колеса 2-7 расположены с переднего торца главной нижней платформы 1, а приводящий выходной вал заднего колеса 2-12 и приводимый выходной вал заднего колеса 2-13 расположены с заднего торца главной нижней платформы 1, на приводящем выходном валу переднего колеса 2-4, приводимом выходном валу переднего колеса 2-7, приводящем выходном валу заднего колеса 2-12 и приводимом выходном валу заднего колеса 2-13 имеется по борту для крепления колеса 2-9, который крепится к втулке колеса 2-10, внутри которой имеется постоянный магнит, а с внешней стороны – резиновое покрытие 2-2.
[0055] Болты на бортах для крепления колес 2-9 соответствуют отверстиям под болты 2-4-6 на приводящем выходном валу переднего колеса 2-4, приводимом выходном валу переднего колеса 2-7, приводящем выходном валу заднего колеса 2-12 и приводимом выходном валу заднего колеса 2-13 и предназначены для позиционирования бортов для крепления колес 2-9 по оси. Шпонки на червячной шестерне 3-7 соответствуют шпоночным пазам 2-4-1 на приводящем выходном валу переднего колеса 2-4 и приводящем выходном валу заднего колеса 2-12 и предназначены для позиционирования червячной шестерни 3-7 по окружности. Шкивы синхронизации 3-5 закреплены на установочные винты относительно приводящего выходного вала переднего колеса 2-4, приводимого выходного вала переднего колеса 2-7, приводящего выходного вала заднего колеса 2-12 и приводимого выходного вала переднего колеса 2-13 и предназначены для позиционирования шкивов синхронизации 3-5 по окружности.
[0056] С одного конца приводящего выходного вала переднего колеса 2-4, приводимого выходного вала переднего колеса 2-7, приводящего выходного вала заднего колеса 2-12 и приводимого выходного вала переднего колеса 2-13 имеется резьба 2-4-7. Резьба 2-4-7 соответствует контргайке 2-1, а другой конец приводящего выходного вала переднего колеса 2-4, приводимого выходного вала переднего колеса 2-7, приводящего выходного вала заднего колеса 2-12 и приводимого выходного вала переднего колеса 2-13 соответствует подшипнику A 2-6. Подшипник A 2-6 закреплен на горизонтальное место для подшипника A 2-5. Средняя часть приводящего выходного вала переднего колеса 2-4, приводимого выходного вала переднего колеса 2-7, приводящего выходного вала заднего колеса 2-12 и приводимого выходного вала переднего колеса 2-13 соответствует подшипнику B 2-8. Подшипник B 2-8 закреплен на горизонтальное место для подшипника B 2-3, а горизонтальное место для подшипника A 2-5 и горизонтальное место для подшипника B 2-3 крепятся к главной нижней платформе 1.
[0057] Приводящий выходной вал переднего колеса 2-4, приводимый выходной вал переднего колеса 2-7, приводящий выходной вал заднего колеса 2-12 и приводимый выходной вал заднего колеса 2-13 имеют выступ A 2-4-3 для крепления и позиционирования шкива синхронизации 3-5, выступ B 2-4-4 для крепления и позиционирования подшипника B 2-8 и выступ C 2-4-5 для крепления и позиционирования борта для колеса 2-9, при этом приводящий выходной вал переднего колеса 2-4 и приводящий выходной вал заднего колеса 2-12 также имеют выступ D 2-4-2 для крепления и позиционирования червячной шестерни 3-7.
[0058] Как показано на Фигурах 4 и 5, передающий элемент 3 состоит из червяка 3-2, который соединяется с выходным валом бесщеточного двигателя постоянного тока 4-2, червячной шестерни 3-7, установленной на приводящем выходном валу переднего колеса 2-4 и приводящем выходном валу заднего колеса 2-12 и зацепляющейся за червяк 3-2, шкивов синхронизации 3-5, установленных на приводящем выходном валу переднего колеса 2-4, приводимом выходном валу переднего колеса 2-7, приводящем выходном валу заднего колеса 2-12 и приводимом выходном валу заднего колеса 2-13, ремня синхронизации 3-6, обмотанного вокруг шкивов синхронизации 3-5 на приводящем выходном валу переднего колеса 2-4 и приводящем выходном валу заднего колеса 2-12. С одного конца червяк 3-2 соединен с выходным валом бесщеточного двигателя постоянного тока 4-2 на жесткую муфту 3-3, при этом жесткая муфта 3-3 неподвижно стыкуется с подшипником на вертикальном месте для подшипника A 3-4, а с другого конца червяк 3-2 стыкуется с подшипником C 3-8, при этом подшипник C 3-8 крепится к вертикальному месту для подшипника B 3-1, а вертикальное место для подшипника A3-4 и вертикальное место для подшипника B3-1 крепятся к главной нижней платформе 1.
[0059] Шкивы синхронизации 3-5 на приводном выходном валу переднего колеса 2-4 и приводимом выходном валу заднего колеса 2-13 передают усилие по ремню синхронизации 3-6 от приводного элемента к движущемуся элементу. Шкивы синхронизации 3-5 на приводимом выходном валу переднего колеса 2-7 и приводном выходном валу заднего колеса 2-12 передают усилие по ремню синхронизации 3-6 в обратном направлении и приводят в движение устройство для летучего контроля с обеих сторон.
[0060] Как показано на Фигурах 4, 5 и 8, направляющий элемент 5 состоит из направляющего колеса переднего колеса 5-1 и направляющего колеса заднего колеса 5-7, при этом направляющее колесо переднего колеса 5-1 и направляющее колесо заднего колеса 5-7 установлены с внешней стороны втулки колеса 2-10.
[0061] Направляющее колесо переднего колеса 5-1 и направляющее колесо заднего колеса 5-7 шарнирно соединены с одним концом рамы направляющего колеса 5-2 через регулируемые шарнирные отверстия. Регулируемые шарнирные отверстия включают в себя основное шарнирное отверстие 5-2-3 и вспомогательное шарнирное отверстие 5-2-4. Другой конец рамы направляющего колеса 5-2 шарнирно соединен с направляющей опорой 5-6 через шарнирное отверстие 5-2-1. Направляющая опора 5-6 крепится к главной нижней платформе 1. Один конец пружинной тяги 5-3 шарнирно соединен с направляющей опорой 5-6 через шарнирное отверстие. Другой конец пружинной тяги 5-3 проходит через эллипсоидное отверстие 5-2-2 в средней части рамы направляющего колеса 5-2 и оснащен регулировочной гайкой 5-5. На пружинной тяге 5-3 на муфту закреплена пружина 5-4 между регулировочной гайкой 5-5 и рамой направляющего колеса 5-2, а между регулировочной гайкой 5-5 и пружиной 5-4 также расположен датчик давления приводного элемента 4.
[0062] Направляющее колесо переднего колеса 5-1 и направляющее колесо заднего колеса 5-7 шарнирно соединены с рамой направляющего колеса 5-2 с помощью основного шарнирного отверстия 5-2-3, что позволяет осуществлять контроль на большой ширине. Направляющее колесо переднего колеса 5-1 и направляющее колесо заднего колеса 5-7 шарнирно соединены с рамой направляющего колеса 5-2 с помощью вспомогательного шарнирного отверстия 5-2-4, что позволяет осуществлять контроль на малой ширине. Регулировочная гайка 5-5 позволяет изменить степень сжатия пружины 5-4 и изменить исходное давление между направляющим колесом переднего колеса 5-1, направляющим колесом заднего колеса 5-7 и объектом контроля для осуществления управления направляющими колесами в процессе контроля.
[0063] В настоящем варианте осуществления изобретения ось направляющего колеса переднего колеса 5-1, приводящий выходной вал переднего колеса 2-4 и приводимый выходной вал переднего колеса 2-7 расположены в одной плоскости, а направляющее колесо заднего колеса 5-7, приводящий выходной вал заднего колеса 2-12 и приводимый выходной вал заднего колеса 2-13 также расположены в одной плоскости.
[0064] Как показано на Фигуре 9, постоянный магнит 2-11 состоит из восьми пар подмагнитов 2-11-1, изготовленных из сплава редкоземельного элемента неодима, железа и бора и собранных в соответствии с магнитной сборкой Халбаха, при этом угол между направлениями магнетизации двух смежных подмагнитов 2-11-1 составляет 67.5 градусов.
[0065] Как показано на Фигурах 10 и 11, устройство для летучего контроля согласно настоящему изобретению установлено на проходе с жесткой клетью 7. Приводной элемент 4 передает усилие на движущийся элемент 2 через передающий элемент 3, а благодаря наличию движущегося элемента 2 и установочным характеристикам постоянного магнита 2-11 обеспечивается безопасность установки и работы устройства для летучего контроля. Направляющее колесо переднего колеса 5-1 и направляющее колесо заднего колеса 5-7 направляющего элемента 5 плотно прижимаются к проходу с жесткой клетью благодаря наличию регулируемой пружины 5-4. Устройство-детектор определяет скорость перемещения устройства для летучего контроля с помощью оптического кодировщика, а также положение и ориентацию в пространстве устройства для летучего контроля с помощью датчика наклона и диагностирует состояние контрольного объекта в режиме реального времени с помощью алгоритма детекции.
[0066] Как показано на Фигуре 11, способ летучего контроля прохода с жесткой клетью с использованием устройства для летучего контроля включает в себя следующие этапы:
[0067] первый этап статистического расчета данных и периодического летучего контроля с регулируемой скоростью, на котором данные, полученные с помощью датчика наклона, оптического кодировщика и датчика давления во время работы устройства для летучего контроля, используются в качестве исходных данных, которые подвергаются обработке, а на основании обработанных данных выполняется проверка работы устройства для летучего контроля, при этом первый этап включает в себя следующие операции:
[0068] a. исходя из частоты сбора данных датчика наклона, оптического кодировщика и датчика давления, принятие интервала сбора данных датчика наклона, оптического кодировщика и датчика давления за временную последовательность в целях упорядочивания данных, сопоставление друг с другом значений углов наклона θz и θx, полученных от датчика наклона, значений скорости v, полученных от оптического кодировщика, и значений давления P1 и P2, полученных от датчика давления за каждый временной интервал сбора данных и ввод таких значений в управляющий компьютер в качестве исходных данных, при этом угол наклона θz представляет собой угол между осью y и плоскостью x-y, угол наклона θx представляет собой угол между осью y и плоскостью y-z, ось y параллельна проходу с жесткой клетью и перпендикулярна приводному выходному валу переднего колеса, ось x перпендикулярна приводному выходному валу переднего колеса и проходу с жесткой клетью, ось z перпендикулярна проходу с жесткой клетью и параллельна приводному выходному валу переднего колеса, скорость v соответствует рабочей скорости устройства для летучего контроля, давление P1 соответствует давлению, которое оказывает на проход с жесткой клетью направляющее колесо переднего колеса, а давление P2 соответствует давлению, которое оказывает на проход с жесткой клетью направляющее колесо заднего колеса.
[0069] b. последовательный сбор значений скорости v и времени контроля Δt за каждый интервал сбора данных для получения значения пробега, сравнение полученного значения пробега с (L1-L2), в случае если полученное значение меньше (L1-L2), автоматическое выполнение с помощью устройства для летучего контроля летучего контроля на высокой скорости, в случае если полученное значение больше (L1-L2), продолжение сбора и сравнения данных с L1, в случае если полученное значение больше (L1-L2), но меньше L1, выполнение с помощью устройства для летучего контроля летучего контроля на низкой скорости, а если полученное значение больше L1, удаление полученных данных и завершение цикла летучего контроля с регулируемой скоростью, при этом Δt соответствует разнице между двумя смежными временными метками сбора данных, с учетом того, что проход с жесткой клетью обычно представляет собой несколько последовательно соединенных сегментов, а дефекты прохода, как правило, встречаются на стыках сегментов, летучий контроль на высокой скорости обычно выполняется в средней части прохода с жесткой клетью в целях экономии времени, а летучий контроль на высокой скорости выполняется ближе к стыкам сегментов прохода с жесткой клетью для большей точности, таким образом, L1 соответствует общей длине отдельного сегмента прохода с жесткой клетью, а L2 – длина прохода при летучем контроле на высокой скорости на стыках концов отдельных сегментов прохода с жесткой клетью, которая измеряется вручную;
[0070] c. принятие последнего цикла летучего контроля за точку отсчета;
[0071] d. возврат к этапу b и его выполнение вплоть до завершения летучего контроля для всего объекта контроля и сохранение всех полученных данных;
[0072] второй этап расчета, на котором выполняется обработка статистических данных, включающий в себя следующие операции:
[0073] a. получение значений углов наклона θz и θx для каждого временного интервала сбора данных и расчет разницы между давлениями P1 и P2 для этой временной точки, определение, равна ли разница нулю, если разница равна нулю, подтверждение правильности расчета угла наклона θz, если разница не равна нулю, угол наклона θz неверен, а за значение угла принимается 0;
[0074] b. расчет относительного значения перемещения в направлении x, относительного значения перемещения в направлении y и относительного значения перемещения в направлении z для приводного выходного вала переднего колеса с учетом данных для приводимого выходного вала заднего колеса для каждого временного интервала сбора данных, при этом относительное значение перемещения в направлении x рассчитывается как расстояние между передним и задним колесами, умноженное на косинус угла наклона θz, а затем на синус угла наклона θx, относительное значение перемещения в направлении y рассчитывается как расстояние между передним и задним колесами, умноженное на косинус угла наклона θz, а затем на косинус угла наклона θx, а относительное значение перемещения в направлении z рассчитывается как расстояние между передним и задним колесами, умноженное на косинус угла наклона θx, а затем на синус угла наклона θz, где расстояние между передними и задними колесами соответствует значению отрезка между приводным выходным валом переднего колеса и приводимым выходным валом заднего колеса;
[0075] c. сохранение результатов расчетов и завершение расчетов всех данных;
[0076] третий этап сбора и сравнения данных, включающий в себя следующие операции:
[0077] a. подтверждение, что устройство для летучего контроля выполняет первый цикл летучего контроля, а абсолютные координаты приводного выходного вала переднего колеса известны для каждого временного интервала сбора данных, где направление x равняется 0, направление y соответствует совокупному значению скорости v, умноженному на время летучего контроля устройства летучего контроля, а направление z равняется 0, при условии, что это состояние соответствует исходному заключению контроля прохода с жесткой клетью об отсутствии дефектов после первого запуска;
[0078] b. выбор первого временного интервала сбора данных за первый цикл летучего контроля в качестве исходной точки отсчета;
[0079] c. последовательный сбор произведения скорости v и времени контроля Δt на каждом временном интервале сбора данных после исходной точки отсчета для получения пройденного расстояния, сравнение полученного пройденного расстояния с расстоянием между передними и задними колесами, определенным на этапе а, для определения времени контроля, соответствующего минимальному абсолютному значению разницы между пройденным расстоянием и расстоянием между передними и задними колесами, использование этого временного интервала сбора данных в качестве целевой точки контроля относительно исходной точки отсчета;
[0080] d. расчет абсолютных координат целевой точки контроля путем получения абсолютных координат по оси x, y и z для исходной точки отсчета и суммирование их с относительным значением перемещения по оси x, y и z соответственно для целевой точки контроля, определенных на подэтапе b второго этапа для получения абсолютных координат в направлении x, y и z соответственно для целевой точки контроля;
[0081] e. изменение временного интервала сбора данных после исходной точки отсчета согласно подэтапу с на исходную точку отсчета;
[0082] f. возврат к подэтапу b и его выполнение вплоть до расчета абсолютных координат для всех целевых точек контроля;
[0083] четвертый этап построения координат и отображения, на котором на управляющем компьютере строятся абсолютные координаты для каждой целевой точки контроля, завершение визуального контроля.
1. Устройство для периодического контроля жесткой направляющей для клети, состоящее из главной нижней платформы (1), на которой установлены движущийся элемент (2), передающий элемент (3), приводной элемент (4), направляющий элемент (5) и кожух (6);
отличающееся тем, что кожух (6) расположен в средней части главной нижней платформы (1), приводной элемент (4) расположен внутри кожуха (6) и состоит из датчика наклона и датчика давления, которые соединены с микроконтроллером, а микроконтроллер в свою очередь соединен с приводом (4-3), при этом привод (4-3) подключен к бесщеточному двигателю постоянного тока (4-2), а выходной вал бесщеточного двигателя постоянного тока (4-2) оснащен оптическим кодировщиком, который соединен с приводом (4-3);
движущийся элемент (2) состоит из приводящего выходного вала переднего колеса (2-4), приводимого выходного вала переднего колеса (2-7), приводящего выходного вала заднего колеса (2-12) и приводимого выходного вала заднего колеса (2-13), при этом приводящий выходной вал переднего колеса (2-4) и приводимый выходной вал переднего колеса (2-7) расположены с переднего торца главной нижней платформы (1), а приводящий выходной вал заднего колеса (2-12) и приводимый выходной вал заднего колеса (2-13) расположены с заднего торца главной нижней платформы (1), на приводящем выходном валу переднего колеса (2-4), приводимом выходном валу переднего колеса (2-7), приводящем выходном валу заднего колеса (2-12) и приводимом выходном валу заднего колеса (2-13) имеется по борту для крепления колеса (2-9), который крепится к втулке колеса (2-10), внутри которой имеется постоянный магнит, а с внешней стороны – резиновое покрытие (2-2);
передающий элемент (3) состоит из червяка (3-2), который соединяется с выходным валом бесщеточного двигателя постоянного тока (4-2), червячной шестерни (3-7), установленной на приводящем выходном валу переднего колеса (2-4) и приводящем выходном валу заднего колеса (2-12) и зацепляющейся за червяк (3-2), шкивов синхронизации (3-5), установленных на приводящем выходном валу переднего колеса (2-4), приводимом выходном валу переднего колеса (2-7), приводящем выходном валу заднего колеса (2-12) и приводимом выходном валу заднего колеса (2-13), ремня синхронизации (3-6), обмотанного вокруг шкивов синхронизации (3-5) на приводящем выходном валу переднего колеса (2-4) и приводящем выходном валу заднего колеса (2-12);
направляющий элемент (5) состоит из направляющего колеса переднего колеса (5-1) и направляющего колеса заднего колеса (5-7), при этом направляющее колесо переднего колеса (5-1) и направляющее колесо заднего колеса (5-7) установлены с внешней стороны втулки колеса (2-10).
2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что направляющее колесо переднего колеса (5-1) и направляющее колесо заднего колеса (5-7) шарнирно соединены с одним концом рамы направляющего колеса (5-2) через шарнирное отверстие, а другой конец рамы направляющего колеса (5-2) шарнирно соединен с направляющей опорой (5-6) через шарнирное отверстие, при этом направляющая опора (5-6) крепится к главной нижней платформе (1), один конец пружинной тяги (5-3) шарнирно соединен с направляющей опорой (5-6) через шарнирное отверстие, а другой конец пружинной тяги (5-3) проходит через эллипсоидное отверстие в средней части рамы направляющего колеса (5-2) и оснащен регулировочной гайкой (5-5), при этом на пружинной тяге (5-3) на муфту закреплена пружина (5-4) между регулировочной гайкой (5-5) и рамой направляющего колеса (5-2), а между регулировочной гайкой (5-5) и пружиной (5-4) также расположен датчик давления приводного элемента (4).
3. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что ось направляющего колеса переднего колеса (5-1), приводящий выходной вал переднего колеса (2-4) и приводимый выходной вал переднего колеса (2-7) расположены в одной плоскости, а направляющее колесо заднего колеса (5-7), приводящий выходной вал заднего колеса (2-12) и приводимый выходной вал заднего колеса (2-13) также расположены в одной плоскости.
4. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что болты на бортах для крепления колес (2-9) соответствуют отверстиям под болты (2-4-6) на приводящем выходном валу переднего колеса (2-4), приводимом выходном валу переднего колеса (2-7), приводящем выходном валу заднего колеса (2-12) и приводимом выходном валу заднего колеса (2-13), шпонки на червячной шестерне (3-7) соответствуют шпоночным пазам (2-4-1) на приводящем выходном валу переднего колеса (2-4) и приводящем выходном валу заднего колеса (2-12), а шкивы синхронизации (3-5) закреплены на установочные винты относительно приводящего выходного вала переднего колеса (2-4), приводимого выходного вала переднего колеса (2-7), приводящего выходного вала заднего колеса (2-12) и приводимого выходного вала переднего колеса (2-13).
5. Устройство по п. 4, отличающееся тем, что с одного конца приводящего выходного вала переднего колеса (2-4), приводимого выходного вала переднего колеса (2-7), приводящего выходного вала заднего колеса (2-12) и приводимого выходного вала переднего колеса (2-13) имеется резьба (2-4-7), при этом резьба (2-4-7) соответствует контргайке (2-1), а другой конец приводящего выходного вала переднего колеса (2-4), приводимого выходного вала переднего колеса (2-7), приводящего выходного вала заднего колеса (2-12) и приводимого выходного вала переднего колеса (2-13) соответствует подшипнику A(2-6), при этом подшипник A(2-6) закреплен на горизонтальное место для подшипника A(2-5), а средняя часть приводящего выходного вала переднего колеса (2-4), приводимого выходного вала переднего колеса (2-7), приводящего выходного вала заднего колеса (2-12) и приводимого выходного вала переднего колеса (2-13) соответствует подшипнику B(2-8), при этом подшипник B(2-8) закреплен на горизонтальное место для подшипника B(2-3), а горизонтальное место для подшипника A(2-5) и горизонтальное место для подшипника B (2-3) крепятся к главной нижней платформе (1).
6. Устройство по п. 5, отличающееся тем, что приводящий выходной вал переднего колеса (2-4), приводимый выходной вал переднего колеса (2-7), приводящий выходной вал заднего колеса (2-12) и приводимый выходной вал заднего колеса (2-13) имеют выступ A (2-4-3) для крепления и позиционирования шкива синхронизации (3-5), выступ B (2-4-4) для крепления и позиционирования подшипника B(2-8) и выступ C (2-4-5) для крепления и позиционирования борта для колеса (2-9), при этом приводящий выходной вал переднего колеса (2-4) и приводящий выходной вал заднего колеса (2-12) также имеют выступ D (2-4-2) для крепления и позиционирования червячной шестерни (3-7).
7. Устройство по п. 6, отличающееся тем, что с одного конца червяк (3-2) соединен с выходным валом бесщеточнного двигателя постоянного тока (4-2) жесткой муфтой (3-3), а с другого конца червяк (3-2) стыкуется с подшипником C (3-8).
8. Устройство по п. 7, отличающееся тем, что выход микроконтроллера соединен со входом привода (4-3) с помощью широтно-импульсного модуля, а выход привода (4-3) соединен с входом микроконтроллера с помощью UART-интерфейса.
9. Устройство по п. 8, отличающееся тем, что постоянный магнит (2-11) состоит из восьми пар подмагнитов (2-11-1), изготовленных из сплава редкоземельного элемента неодима, железа и бора и собранных в соответствии с магнитной сборкой Халбаха, при этом угол между направлениями магнетизации двух смежных подмагнитов (2-11-1) составляет 67.5 градусов.
