蜗轮蜗杆磨损监测方法及系统
阅读说明：本技术 蜗轮蜗杆磨损监测方法及系统 (Worm gear wear monitoring method and system ) 是由 刘红 方汉伟 张培勇 王兴 徐忠 于 2021-08-12 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种蜗轮蜗杆磨损监测方法及系统,电感式传感器的感测头获取蜗轮蜗杆之间的间距变化信号,并将间距变化信号转化为电感信号；电感信号经放大器进行放大后传输至信号处理器,处理器将电感信号进行处理和校准后传输至变送器,变送器将电感信号转化为电流信号,根据电流大小可得到蜗轮蜗杆的磨损程度。本发明提供的蜗轮蜗杆磨损监测方法及系统能及时监测到蜗轮蜗杆的磨损程度并及时更换蜗轮蜗杆,消除了飞机修理坞等设备存在的安全隐患。(The invention discloses a method and a system for monitoring wear of a worm gear, wherein a sensing head of an inductive sensor acquires a distance change signal between the worm gear and converts the distance change signal into an inductive signal; the inductance signal is amplified by the amplifier and then transmitted to the signal processor, the processor processes and calibrates the inductance signal and then transmits the inductance signal to the transmitter, the transmitter converts the inductance signal into a current signal, and the wear degree of the worm and the gear can be obtained according to the current. The worm and gear wear monitoring method and system provided by the invention can monitor the wear degree of the worm and gear in time and replace the worm and gear in time, thereby eliminating potential safety hazards of equipment such as airplane dock repair and the like.)
技术领域
本发明涉及蜗轮蜗杆技术领域，具体涉及一种蜗轮蜗杆磨损监测方法及系统。
背景技术
蜗轮蜗杆常用来传递两交错轴之间的运动和动力。蜗轮与蜗杆在其中间平面内相当于齿轮与齿条，蜗杆又与螺杆形状相似。蜗轮及蜗杆机构常被用于两轴交错、传动比大、传动功率不大或间歇工作的场合。
现实生活中，蜗轮蜗杆在飞机修理坞等提升设备上应用非常广泛，运行都是大于0.9倍满载运行，随着使用时间的增加，蜗轮和蜗杆的磨损会比较严重。在日常使用时又无法及时检查蜗轮和蜗杆的磨损程度，存在重大安全隐患，所以如何能实时监测到蜗轮蜗杆的磨损程度并根据磨损程度及时更换新的蜗轮蜗杆成为了本领域亟待解决的问题。
发明内容
为此，本发明实施例提供一种蜗轮蜗杆磨损监测方法及系统，以解决现有技术存在的无法及时得知蜗轮蜗杆的磨损程度并根据磨损程度及时更换新的蜗轮蜗杆的问题。
为了实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：
第一方面，一种蜗轮蜗杆磨损监测方法，包括以下步骤：
S1：电感式传感器的感测头获取蜗轮蜗杆之间的间距变化信号，并将间距变化信号转化为电感信号；
S2：电感信号经放大器进行放大；
S3：信号处理器将电感信号进行处理和校准；
S4：变送器将电感信号转化为电流信号。
进一步的，所述蜗轮蜗杆之间的间距变化信号是所述电感式传感器通过所述感测头的振幅变化得到的。
进一步的，所述信号处理器根据蜗轮蜗杆的材料对电感信号进行处理和校准。
进一步的，所述电流大小显示蜗轮蜗杆磨损程度。
进一步的，所述电流值在4-20mA。
第二方面，一种蜗轮蜗杆磨损监测系统，包括电感式传感器、放大器、处理器和变送器，在所述蜗轮垂直于直径的方向上设有与所述电感式传感器相适配的通孔，所述电感式传感器通过所述通孔安装在蜗轮蜗杆上，所述放大器、所述处理器和所述变送器集成在同一个壳体中与所述电感式传感器电连接；
所述电感式传感器用于获取蜗轮蜗杆之间的间距变化信号，并将间距变化信号转化为电感信号；
所述放大器用于放大电感信号；
所述处理器用于将电感信号进行处理和校准；
所述变送器用于将电感信号转化为电流信号。
进一步的，所述电感式传感器为电涡流传感器。
进一步的，所述电感式传感器的耐受环境温度为-10°至+60°。
进一步的，还包括PLC配电柜，所述PLC配电柜与所述壳体电连接，所述PLC配电柜用于给整个系统供电以及记录和显示蜗轮蜗杆磨损情况。
进一步的，所述PLC配电柜包括供电电源和数据记录仪，所述壳体和所述数据记录仪分别与所述供电电源电连接，所述供电电源用于给整个系统供电，所述数据记录仪用于记录和显示蜗轮蜗杆磨损情况。
本发明至少具有以下有益效果：本发明提供一种蜗轮蜗杆磨损监测方法及系统，电感式传感器的感测头获取蜗轮蜗杆之间的间距变化信号，并将间距变化信号转化为电感信号；电感信号经放大器进行放大后传输至信号处理器，处理器将电感信号进行处理和校准后传输至变送器，变送器将电感信号转化为电流信号，根据电流大小可得到蜗轮蜗杆的磨损程度。本发明提供的蜗轮蜗杆磨损监测方法及系统能及时监测到蜗轮蜗杆的磨损程度并及时更换蜗轮蜗杆，消除了普通门以及大型重门等存在的安全隐患。
附图说明
为了更清楚地说明现有技术以及本发明，下面将对现有技术以及本发明实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引申获得其它的附图。
本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容能涵盖的范围内。
图1为本发明实施例提供的蜗轮蜗杆磨损监测方法及系统框图；
图2为本发明实施例提供的电感式传感器测距原理图；
图3为本发明实施例提供处理器的校准原理图；
图4为本发明实施例提供的系统电路原理图；
图5为本发明实施例提供的电感式传感器安装示意图；其中，图a为安装点正视图，图b为安装点正视图的放大图，图c为安装点俯视图，图d为安装点侧视图，图e为安装点侧视图的放大图。
附图标记说明：
1-电涡流传感器；2-放大器；3-处理器；4-变送器；5-供电电源；6-PLC 系统检测；7-数据记录仪；11-感测头；12-涡电流；8-蜗轮；9-通孔。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”“第四”等(如果存在)旨在区别指代的对象。对于具有时序流程的方案，这种术语表述方式不必理解为描述特定的顺序或先后次序，对于装置结构的方案，这种术语表述方式也不存在对重要程度、位置关系的区分等。
此外，术语“包括”、“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包括了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于已明确列出的那些步骤或单元，而是还可包含虽然并未明确列出的但对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元，或者基于本发明构思进一步的优化方案所增加的步骤或单元。
请参阅图1，一种蜗轮蜗杆磨损监测方法，包括以下步骤：
S1：电感式传感器1的感测头11获取蜗轮8与蜗杆之间的间距变化信号，并将间距变化信号转化为电感信号；
请参阅图2，具体的，电感式传感器1通过在感测头线圈通以高频电流所形成的高频磁场来进行测量，当金属物标的物处于磁场中时，其表面将因电磁感应而形成与磁通方向垂直的涡电流12，使得感测头线圈的的电阻因此发生变化；当标的物靠近感测头11时，振幅减小而相对基准波形的相移则增大。通过检测振幅和相位的变化，电感式传感器1可获得感测头11与标的物之间的距离以及与间距变化成正比的值。
S2：电感信号经放大器2进行放大；
S3：信号处理器3将电感信号进行处理和校准；
请参阅图3，EX-500系列的传感器采用识别振幅和相移的方法，可对铜和铝等所有类型的有色金属标的物进行测量，但是仅凭检测到的振幅变化无法判断出导致该变化的原因到底是材料不同还是感测头11与标的物的距离不同，所以可以使用相移检测法，电感式传感器1便可检测到材料的变化，然后利用高精度的线性化电路对数值进行数字处理和校正。
S4：变送器4将电感信号转化为电流信号。
具体的，需要说明的是本发明中标的物为蜗轮8与蜗杆，因为蜗轮8与蜗杆在其中间平面内相当于齿轮与齿条，蜗轮8与蜗杆在传动时，蜗轮8与蜗杆上的螺纹会相互碰撞导致相互磨损，因为磨损所以蜗轮8和蜗杆之间的间距会越来越大，所以通过测量蜗轮8和蜗杆之间的间距，然后将间距信号转化为电流信号即可显示蜗轮8与蜗杆的磨损程度，电流值在4-20mA，对应的蜗轮8 与蜗杆磨损程度为0-5mm，当磨损程度超过5mm时，就需要更换新的蜗轮8 与蜗杆。
请参阅图4，电感式传感器1将电感信号传输至放大器2进行前置放大，放大后传输至模数转化器进行转化，电感信号经模数转化器转化后传输至处理器3中进行处理校准，然后经数模转化器进行转化后经后置放大器放大后输出，通讯系统接收到输出后的数据信号然后将数据信号记录并显示，既工作人员可以直观的看到电流大小以及对应的蜗轮蜗杆磨损程度。
一种蜗轮蜗杆磨损监测系统，包括电感式传感器1、放大器2、处理器3 和变送器4，在蜗轮8垂直于直径的方向上设有与电感式传感器1相适配的通孔9，电感式传感器1通过通孔9安装在蜗轮8上，放大器2、处理器3和变送器4集成在同一个壳体中与电感式传感器1电连接；
电感式传感器1用于蜗轮8与蜗杆之间的间距变化信号，并将间距变化信号转化为电感信号；
放大器2用于放大电感信号；
处理器3用于将电感信号进行处理和校准；
变送器4用于将电感信号转化为电流信号。
具体的，电感式传感器1为电涡流传感器，它的耐受环境温度为-10°至 +60°，这意味着当传感器表面附着液滴时通常不会对测量造成影响，因此，可以在恶劣的环境中，如弥漫着水汽和油气的空气中使用该传感器；分辨率高，精度高，能快速响应；本发明中的电感式传感器1有多种型号的感测头11，包括小型或薄型，可以根据具体应用要求和可用安装空间灵活的进行选择；还包括PLC配电柜，PLC配电柜与壳体电连接，PLC配电柜用于给整个系统供电以及记录和显示蜗轮8与蜗杆磨损情况。
PLC配电柜包括供电电源5和数据记录仪7，供电电源5用于给整个系统供电，壳体和数据记录仪7分别与供电电源5电连接，数据记录仪7用于记录和显示蜗轮8与蜗杆磨损情况，通常的数据记录仪7为电脑等通讯电子产品。
表1为本发明提供的蜗轮蜗杆磨损监测系统中设备主要参数表：
综上，本发明提供的蜗轮蜗杆磨损监测方法及系统，能够通过蜗轮蜗杆的磨损程度直接显示蜗轮蜗杆的使用情况及寿命，工作人员可以根据蜗轮蜗杆的磨损程度判断出剩余使用量，对成套设备提供了非常可靠的数据支撑，让蜗轮蜗杆使用寿命可视化，数字化，可随时快速感知设备使用情况，提前做好设备的安全维修保养工作，消除了飞机修理坞等设备存在的安全隐患。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合(只要这些技术特征的组合不存在矛盾)，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述；这些未明确写出的实施例，也都应当认为是本说明书记载的范围。
上文中通过一般性说明及具体实施例对本发明作了较为具体和详细的描述。应当指出的是，在不脱离本发明构思的前提下，显然还可以对这些具体实施例作出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。
- 上一篇：一种医用注射器针头装配设备
- 下一篇：全封闭一体式免维护弯箍机变速箱