CN105203624B - 铁磁物料检测装置和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种新型铁磁物料检测装置，包括梁，磁块和位于所述梁左右两端的固定件，所述梁的下端面的中部设有应变片，所述磁块通过凸台悬置于所述梁的上端面的中部。本发明还公开了一种使用上述新型铁磁物料检测装置的铁磁物料检测方法。本发明将检测磁场变化量转换为检测应变量，根据应变值，检测输送带上是否存在铁磁物料，若存在铁磁物料，给出铁磁物料沿物料输送方向上的尺寸，以及根据每个应变变化周期对应的应变变化率的最大值判断所对应的铁磁物料的相对大小。结构简单，调试方便。
Description
技术领域
本发明涉及一种新型铁磁物料检测装置和方法，属于金属检测技术领域，是一种基于应变检测的铁磁物料检测方法。
背景技术
工矿企业大量使用皮带输送各类矿物原材料。皮带用量大、成本高，约占输送机成本的30％-50％左右，因此,保证其正常、平稳的运转至关重要。
皮带输送机的皮带在正常运行中不会发生纵向撕裂现象，只有当皮带严重跑偏或外部尖锐物件，如钢板、铁块、工字钢、锚杆等戳入皮带时才会造成皮带划伤，严重时撕裂。皮带跑偏造成皮带撕裂一般只撕裂皮带边缘，不会破坏皮带内侧。防止皮带跑偏比较容易，安装时按要求安装，正常使用，一般不会出现严重的皮带撕裂事故。而由于铁磁等尖锐物件戳入皮带造成皮带划伤或纵向撕裂事故是一种破坏性很强的损坏形式，一旦发生皮带撕裂事故，价值数十万元甚至上百万元的皮带，在数分钟内就会损坏，严重影响正常生产，造成长时间停产的重大经济损失。因此，为了真正实现输送矿物的高效、清洁和延长皮带寿命，必须实时监测输送物料的中铁磁物料的检测。
铁磁物料的来源主要有几个方面：①由于施工人员的粗心大意将施工中使用的钎子、工字钢等坚硬物件遗留物料中。②物料运输系统中给料设备、挡料装置由于加工中部件联接不牢固，老化等造成部分部件脱落。③物料采集过程中锚杆回收不彻底，随皮带输送机进入皮带等。目前，铁磁物料的检测多采用金属探测设备。金属探测器利用电磁感应原理，将磁场变化量转换成数字信号，数字信号经计算机处理后输出铁磁物料的信息，这种设备结构复杂，现场安装调试很麻烦，特别是在可变的环境，更是无法调整其使用，另外设备很容易受到外界干扰，输出错误信息，例如铁磁检测机(公开号CN102879750A)虽能提高效率，但系统结构复杂，增加了大型输送带上含铁磁物料检测的成本。而带式恒磁除铁器前置铁件检测装置(公开号CN101846652A)利用磁场变化检测并去除杂铁件，该系统实现了铁磁物的检测和去除一体化，可有效地去除小型的铁磁物，但其对尺寸较大、重量较重或者埋压在物料下面的铁磁物无能为力，而大的铁磁物是造成皮带撕裂的主要原因。
通过系统调研发现，现有金属探测设备主要存在以下问题：1)系统结构复杂，适用的范围局限，成本高，安装调试困难；2)易受电磁感染的影响，造成误报；3)受设备寸尺的限制，对大的铁磁物料的检测无能为力。
发明内容
针对已有检测设备的不足，提出了一种新型铁磁物料检测装置。
本发明采用的技术手段如下：
一种新型铁磁物料检测装置，包括梁，磁块和位于所述梁左右两端的固定件，所述梁的下端面的中部设有应变片，所述磁块通过凸台悬置于所述梁的上端面的中部，即所述磁块只与所述凸台接触不与所述梁的上端面接触。设置所述凸台的目的是防止所述梁由等截面梁变成变截面梁。
所述梁与所述固定件之间铰支连接。
所述应变片粘贴在所述梁的下端面的中部。
所述凸台与所述磁块的下端面的中部固定连接，并与所述梁的上端面的中部固定连接。
本发明还公开一种使用上述新型铁磁物料检测装置的铁磁物料检测方法，具有如下步骤：
S1、将至少一个所述新型铁磁物料检测装置置于输送带下方，所述梁的长度方向垂直于所述输送带的传输方向，所述磁块的上端面到所述输送带的下端面的距离为D，所述D的数值应满足检测过程中防止所述磁块的上端面与所述输送带的下端面接触摩擦；
S2、将所述应变片的应变值εZ标定为0，εZ为所述应变片沿所述梁长度方向上的应变值；
S3、所述输送带启动后，记录所述应变片的应变值，并将每个应变变化周期内的应变值通过曲线拟合得到应变变化曲线，其中，应变变化曲线的纵坐标为应变值，应变变化曲线的横坐标为所述输送带上铁磁物料到所述磁块的中心在物料输送方向上的距离，由于铁磁物料在靠近所述磁块至远离所述磁块的过程中，所述应变片的应变值会由小变大再由大变小，因此，所述应变变化周期指的就是所述应变片的应变值由小变大再由大变小的周期过程；
S4、对应变变化曲线进行一阶求导得到应变变化率曲线，其中，应变变化率曲线的纵坐标为应变值变化率，应变变化率曲线的横坐标为所述输送带上铁磁物料到所述磁块的中心在物料输送方向上的距离；
S5、从应变变化率曲线上找到应变变化率的最大值所对应的横坐标Xmax和应变变化率的最小值所对应的横坐标Xmin，则该应变变化率曲线对应的铁磁物料沿输送方向上的尺寸为X测＝|Xmin-Xmax|；
S6、从每个应变变化周期对应的应变变化率曲线上找到应变变化率的最大值，得到应变变化率的最大值的集合为根据越大所对应的铁磁物料尺寸越大的原则，判断所对应的铁磁物料相对大小，其中，为第i个应变变化周期对应的应变变化率的最大值，即如果则所对应的铁磁物料的尺寸大于所对应的铁磁物料的尺寸。
至少一个所述新型铁磁物料检测装置以阵列形式置于所述输送带下方。
所述应变片与电桥测量电路连接。
本发明的原理是：将所述梁，所述凸台和所述应变片的重力记为G梁，并等效成集中载荷。将所述磁块的重力G磁和铁磁物料经过时产生的磁力F磁力都等效为集中载荷，并求得所述梁所受合力F合＝F磁力-G梁-G磁，如图1所示，所述εZ满足公式
其中，εZ为所述应变片沿所述梁长度方向上的应变值，L梁、W梁和H梁分别为所述梁的长、宽和高，E表示所述梁的弹性模量，Z表示应变测量点到铰支端的距离，通过公式可知，当时，所述εZ最大，因此，选定的位置为本发明的应变测量位置，即所述应变片的粘贴位置。
当所述输送带上无铁磁杂质经过时，所述梁因受到G梁和G磁的作用发生图2 变形，这时将处的所述应变片的应变值εZ标定为0。当某一时刻所述应变片的应变值εZ＞0，表明本文发明所述的新型铁磁物料检测装置检测到了铁磁物料。因为当铁磁物料靠近所述磁块时，所述梁所受合力发生变化，由 F合1＝-G梁-G磁变为F合2＝F磁力-G梁-G磁，所述应变片的应变值随合力的变化由εZ＝0变为εZ＞0。
因此，当所述应变片的应变值为0，即εZ＝0，则所述输送带上无铁磁物料；当所述应变片的应变值大于0，即εZ＞0，则所述输送带上有铁磁物料。
与现有技术相比，本发明将检测磁场变化量转换为检测应变量，根据应变的变化值和变化率，检测输送带上是否存在铁磁物料，若存在铁磁物料，给出铁磁物料沿物料输送方向上的尺寸，以及根据每个应变变化周期对应的应变变化率的最大值判断所对应的铁磁物料的相对大小。
基于上述理由本发明可在金属检测等领域广泛推广。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1是本发明的新型铁磁物料检测装置原理图。
图2是本发明的新型铁磁物料检测装置的梁只受到G梁和G磁的作用时发生变形的示意图。
图3是本发明的具体实施方式中新型铁磁物料检测装置的空间结构示意图。
图4是本发明的具体实施方式中新型铁磁物料检测装置的结构示意图。
图5是图4的侧视图。
图6是图4的俯视图。
图7是本发明的具体实施方式中新型铁磁物料检测装置置于输送带下方时的侧视图。
图8是本发明的具体实施方式中新型铁磁物料检测装置置于输送带下方时的俯视图。
图9是本发明的具体实施方式中新型铁磁物料检测装置置于输送带下方时的主视图
图10为本发明的具体实施方式中第一个检测到的铁磁物料的应变变化曲线图。
图11为本发明的具体实施方式中第一个检测到的铁磁物料的应变变化率曲线图。
图12为本发明的具体实施方式中第二个检测到的铁磁物料的应变变化曲线图。
图13为本发明的具体实施方式中第二个检测到的铁磁物料的应变变化率曲线图。
其中，图10和图12中纵坐标为应变值，横坐标为输送带6上检测到的铁磁物料到磁块2的中心在物料输送方向上的距离，单位为m；图11和图13中纵坐标为应变值变化率，横坐标为输送带6上检测到的铁磁物料到磁块2的中心在物料输送方向上的距离，单位为m。
具体实施方式
如图3-图13所示，一种新型铁磁物料检测装置，包括梁1，磁块2和位于所述梁1左右两端的固定件3，所述梁1的下端面的中部设有应变片4，所述磁块2通过凸台5悬置于所述梁1的上端面的中部。
所述梁1与所述固定件3之间铰支连接。
所述应变片4粘贴在所述梁1的下端面的中部。
所述凸台5与所述磁块2的下端面的中部固定连接，并与所述梁1的上端面的中部固定连接。
一种使用所述的新型铁磁物料检测装置的铁磁物料7检测方法，具有如下步骤：
S1、将所述新型铁磁物料检测装置置于输送带6下方，所述梁1的长度方向垂直于所述输送带6的传输方向，所述磁块2的上端面到所述输送带6的下端面的距离为D；
S2、将所述应变片4的应变值εZ标定为0；
S3、所述输送带6启动后，记录所述应变片4的应变值，并将每个应变变化周期内的应变值通过曲线拟合得到应变变化曲线，其中，应变变化曲线的纵坐标为应变值，应变变化曲线的横坐标为所述输送带6上铁磁物料到所述磁块2 的中心在物料输送方向上的距离，单位为m，本实施例中，一共有两个应变变化周期，即第一个检测到的铁磁物料的应变变化周期和第二个检测到的铁磁物料的应变变化周期，相应的应变变化曲线为第一个检测到的铁磁物料的应变变化曲线和第二个检测到的铁磁物料的应变变化曲线；
S4、分别对两个应变变化曲线进行一阶求导得到两个应变变化率曲线，即第一个检测到的铁磁物料的应变变化率曲线和第二个检测到的铁磁物料的应变变化率曲线，其中，应变变化率曲线的纵坐标为应变变化率，应变变化率曲线的横坐标为所述输送带6上铁磁物料到所述磁块2的中心在物料输送方向上的距离，单位为m；
S5、从应变变化率曲线上找到应变变化率的最大值所对应的横坐标Xmax和应变变化率的最小值所对应的横坐标Xmin，则该应变变化率曲线对应的铁磁物料7 沿输送方向上的尺寸为X测＝|Xmin-Xmax|，本实施例中，第一个检测到的铁磁物料应变变化率的最大值所对应的横坐标为-0.07m，第一个检测到的铁磁物料应变变化率的最小值所对应的横坐标为0.07m，则第一个检测到的铁磁物料应变变化率曲线对应的铁磁物料7沿输送方向上的尺寸为0.14m，
第二个检测到的铁磁物料应变变化率的最大值所对应的横坐标为-0.09m，第二个检测到的铁磁物料应变变化率的最小值所对应的横坐标为0.09m，则第二个检测到的铁磁物料应变变化率曲线对应的铁磁物料7沿物料输送方向上的尺寸为0.18m；
S6、从每个应变变化周期对应的应变变化率的最大值，得到应变变化率的最大值的集合为根据越大所对应的铁磁物料7尺寸越大的原则，判断所对应的铁磁物料7相对大小，其中，为第i个应变变化周期对应的应变变化率的最大值，本实施例中，第一个检测到的铁磁物料应变变化率的最大值为1.8×10-3，第二个检测到的铁磁物料应变变化率的最大值为2.1×10-3，则第一个检测到的铁磁物料应变变化率曲线所对应的铁磁物料7 的尺寸小于第二个检测到的铁磁物料应变变化率曲线所对应的铁磁物料7的尺寸。
所述应变片4与电桥测量电路连接。
所述固定件3上还设有用于固定所述固定件3的通孔8。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种铁磁物料检测装置，其特征在于：包括梁，磁块和位于所述梁左右两端的固定件，所述梁的下端面的中部设有应变片，所述磁块通过凸台悬置于所述梁的上端面的中部。
2.根据权利要求1所述的铁磁物料检测装置，其特征在于：所述梁与所述固定件之间铰支连接。
3.根据权利要求1所述的铁磁物料检测装置，其特征在于：所述应变片粘贴在所述梁的下端面的中部。
4.根据权利要求1所述的铁磁物料检测装置，其特征在于：所述凸台与所述磁块的下端面的中部固定连接，并与所述梁的上端面的中部固定连接。
5.一种使用权利要求1-4任一权利要求所述的铁磁物料检测装置的铁磁物料检测方法，其特征在于具有如下步骤：
S1、将至少一个所述铁磁物料检测装置置于输送带下方，所述梁的长度方向垂直于所述输送带的传输方向，所述磁块的上端面到所述输送带的下端面的距离为D；
S2、将所述应变片的应变值εZ标定为0；
S3、所述输送带启动后，记录所述应变片的应变值，并将每个应变变化周期内的应变值通过曲线拟合得到应变变化曲线，其中，应变变化曲线的纵坐标为应变值，应变变化曲线的横坐标为所述输送带上铁磁物料到所述磁块的中心在物料输送方向上的距离；
S4、对应变变化曲线进行一阶求导得到应变变化率曲线，其中，应变变化率曲线的纵坐标为应变变化率，应变变化率曲线的横坐标为所述输送带上铁磁物料到所述磁块的中心在物料输送方向上的距离；
S5、从应变变化率曲线上找到应变变化率的最大值所对应的横坐标Xmax和应变变化率的最小值所对应的横坐标Xmin，则该应变变化率曲线对应的铁磁物料沿输送方向上的尺寸为X测＝|Xmin-Xmax|；
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6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：至少一个所述铁磁物料检测装置以阵列形式置于所述输送带下方。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：所述应变片与电桥测量电路连接。
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Granted publication date: 20180904 |
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