CN103091000B - 球磨机内部各点受力分布检测系统及检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电子技术领域，尤其涉及一种检测系统及检测方法。球磨机内部各点受力分布检测系统，包括球磨机支架，球磨机支架上设有球磨机主体，球磨机主体上设有球磨机盖，还包括用于调速的控制装置，还包括受力分布检测装置，受力分布检测装置包括右端盖，右端盖设置在球磨机主体的右侧，右端盖的左侧面与球磨机主体内部连通。右端盖沿轴向设有至少一个通孔，至少一个内轴与通孔可拆卸连接，内轴伸出于通孔，伸入到球磨机主体内，内轴上伸入到球磨机主体内的端部设有检测头。由于采用上述技术方案，本发明克服了目前研究机构所描述的球石受力情况不准确的缺点，实现了球磨机内部球石受力分布的实际检测。

Description

球磨机内部各点受力分布检测系统及检测方法

技术领域

本发明涉及电子技术领域，尤其涉及一种检测系统及检测方法。

背景技术

球磨机是被研磨物质被破碎之后，再进行粉碎研磨的关键设备，是工业生产企业中最重要的高细磨生产设备。在球磨机内部，是球石、被研磨物质、水的混合物，在球磨机不断工作进程中，随着被研磨物质细度的增加，被研磨物质与水的混合程度也越来越充分，越来越多的固体被研磨物质被研磨成细小的颗粒，细小的颗粒越来越多的悬浮在水里，构成泥浆。

在球磨机工作过程中，球磨机内部主要工作介质是球石，球磨机内部冲击力的大小、分布决定了球磨机的工作效率，能够检测到球磨机内部空间各点的冲击力，有利于科学分析球磨机的各种状态，实现球磨机的科学装料、科学调速，从而提高球磨机的工作效率，实现球磨机的高效节能。但是由于球磨机内部复杂的工作状况，导致球磨机内各种状态难以判断，难以描述。目前各研究机构都是以模拟方法、理论推导方法等方式进行推理研究，这与球磨机内部实际运行轨迹、实际运行状况、受力分布情况相差很多。

发明内容

本发明的目的在于提供一种球磨机内部各点受力分布检测系统，以解决上述技术问题。

本发明的另一目的在于提供一种球磨机内部各点受力分布检测方法，以解决上述技术问题。

本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：

球磨机内部各点受力分布检测系统，包括一球磨机支架，所述球磨机支架上设有一球磨机主体，所述球磨机主体上设有一球磨机盖，还包括用于调速的控制装置，其特征在于，还包括一受力分布检测装置，所述受力分布检测装置包括一右端盖，所述右端盖设置在所述球磨机主体的右侧，所述右端盖的左侧面与所述球磨机主体内部连通，所述右端盖与所述球磨机主体活动连接，且所述右端盖不随所述球磨机主体的转动而转动；

所述右端盖沿轴向设有至少一个通孔，还包括至少一个内轴，所述内轴与所述通孔可拆卸连接，所述内轴伸出于所述通孔，伸入到所述球磨机主体内，所述内轴随着所述右端盖的转动，在所述球磨机主体内移动；所述内轴上伸入到所述球磨机主体内的端部设有检测头，所述检测头内设有一应变片，所述控制装置包括一信号处理模块、一显示装置，所述应变片连接所述信号处理模块，所述信号处理模块连接所述显示装置。

本发明的检测过程如下：球磨机内部放入球石后球磨机主体在转动过程中，球石群在球磨机主体的带动下产生滚动、抛落等动作，当有球石冲击检测头的端面时，检测头里面的应变片就会检测到由于球石冲击而产生的检测头端面的变形，从而信号处理模块检测出检测头所在位置的球石的受力状况，并在显示装置中进行显示。

所述右端盖的右侧面上沿圆周边沿设有右端盖圆周角度刻度线，所述右端盖的下方设有刻度指针，所述刻度指针的指针端部指向所述右端盖边沿上的右端盖圆周角度刻度线，用于指示右端盖旋转的角度；

所述内轴外表面沿轴向设有内轴刻度线，指示所述检测头在所述球磨机主体内部的轴向位置。本发明采用右端盖圆周角度刻度线和内轴刻度线，可以方便计算应变片在球磨机主体内的检测点，应变片得到的检测信息即为该点的受力情况。使用者可以通过转动右端盖、伸入或伸出内轴来确定不同位置的受力情况。

所述右端盖的中部设有一中心凸出轴，所述中心凸出轴伸出于所述右端盖的右侧面，所述中心凸出轴上固定有一轴固定架，所述轴固定架成长条状，所述轴固定架的一端活动安装在所述中心突出轴上，所述轴固定架的另一端设有固定槽，所述固定槽内设有一滑块，所述滑块与固定槽滑动连接；

所述内轴表面沿轴向设有内轴槽孔，所述应变片位于所述内轴槽孔的一侧，所述内轴槽孔通过滑块固定在所述轴固定架上，所述滑块与所述内轴槽孔滑动连接；使所述检测头内的所述应变片朝向以所述球磨机主体轴心线为圆心、所述球磨机主体轴心线与应变片之间距离为半径的圆的切线方向。滑块既可以在内轴槽孔内滑动，也可以在固定槽内滑动。由于轴固定架和滑块的限定，内轴固定稳定，在内轴拉伸或球磨机主体转动过程中，检测头内的应变片始终朝向切线方向，以便能精确检测到该检测点的受力情况。

所述滑块的横截面呈T型，所述滑块的顶部与所述固定槽滑动连接，所述滑块的底部顶住所述内轴槽孔。

所述滑块的底部还可以采用圆弧形结构。

所述检测头内部中空，所述检测头内部一端空心处凹陷，所述应变片贴装在所述凹陷处，所述应变片与所述内轴槽孔相对设置。

优选所述检测头呈球形，所述检测头外表面相对于所述检测杆轴心线最凸出位置为所述检测头内部凹陷处，所述应变片贴装在所述凹陷处，检测头外表面最凸出位置受到球石冲击而变形，应变片检测变形量，从而实现冲击力的检测。在球磨机主体工作过程中，球石冲击检测头，检测头变形，应变片检测变形量，球石冲击力大，检测头变形大，球石冲击力小，检测头变形小，从而实现球石冲击力的检测。检测头内部空间最凹陷位置最容易感受球石的冲击，最容易因为球石冲击而变形，应变片贴装在这里最容易检测到这个变形，此最凸出的地方，即为本发明要检测的球磨机内部检测点的位置，从而保证准确检测。

所述检测头一端开口，与外部联通，开口处设有螺纹，所述螺纹位于应变片下方一侧，所述检测头通过螺纹与所述内轴螺纹连接。

所述内轴中空，所述检测头内部与所述内轴的中空部分联通，所述应变片通过信号线依次穿过所述检测头、所述内轴后，与球磨机主体外部的信号处理模块有线连接。

所述右端盖的圆周面上设有至少一个右端盖把手，所述右端盖把手用于方便旋转所述右端盖。

为了确定更多的检测点位置，本发明的所述通孔为至少两个，至少两个通孔相互平行设置，至少一个内轴分别设置在至少一个通孔内，并伸入到所述球磨机主体内；不存在内轴的通孔通过橡胶塞密封。以便避免球磨机主体内的物料流出。多个通孔内可分别设有内轴，以便同时检查多个检测点的受力情况，检测快速方便。

所述球磨机主体的左侧通过第一轴承固定在一轴承座上，所述轴承座固定在所述球磨机支架上，所述轴承通过法兰密封；所述球磨机主体的右侧下方通过第二轴承固定在第二轴承支架上，所述第二轴承支架固定在所述球磨机支架上；

所述右端盖通过第三轴承固定在第三轴承支架上，所述第三轴承支架固定在所述球磨机支架上；所述刻度指针的一端固定在所述第三轴承支架上，所述刻度指针另一端的指针端部指向所述右端盖圆周角度刻度线。

所述第三轴承支架上活动安装一紧固螺栓，通过松紧所述紧固螺栓固定所述右端盖。当松开紧固螺栓后，可转动右端盖。当拧紧紧固螺栓后，右端盖固定，并且不随球磨机主体的转动而转动。

本发明对球磨机主体内部空间各点位置确定过程之一如下：在球磨机主体正常工作前，松开紧固螺栓，拨动右端盖把手，使右端盖转动，依据刻度指针使右端盖转动一个角度，带动内轴、检测头转动到一个检测点，拧紧紧固螺栓，使右端盖不再转动，依据刻度指针及右端盖圆周角度刻度线确定检测点的转动角度，依据通孔与右端盖轴心的距离，确定检测点与右端盖轴心的距离，依据内轴上的内轴刻度线确定检测点与右端盖端面的距离，通过内轴槽孔、滑块、轴固定架上的固定槽，确定检测点始终朝向检测点所在位置为圆的切线方向。在球磨机主体进入正常工作后，应变片传送的检测信息即为该检测点的受力情况。

所述信号处理模块连接一组用于输入信息的按键组，所述信号处理模块也可以连接一触摸屏，所述触摸屏的触摸板设置在显示装置是显示板前方，以便触摸屏与所述显示装置形成一触摸显示装置。

所述球磨机主体通过一皮带和一带轮连接一电动机，所述电动机连接一调速装置，调节调速装置，实现对球磨机主体的转速调整。

所述调速装置连接所述信号处理模块。

还包括一检测球磨机主体转速的转速传感器，所述转速传感器连接所述信号处理模块。本发明可以根据转速信息、球磨机主体内部球石的具体状态，来调节球磨机主体的转速。

球磨机内部各点受力分布检测方法，包括如下步骤：

1）设备安装：在球磨机主体转动之前，将受力分布检测装置设置在球磨机主体右侧，在球磨机主体内放置球石；

2）受力点确定：调整受力分布检测装置的右端盖转动位置、调整内轴深入到球磨机主体内的距离，确定检测点位置；

3）信号采集和处理：球磨机主体按一定的转速转动，信号处理模块通过应变片采集应变信息；信号处理模块处理一个检测点位置检测的应变信息，确定一个检测点的受球石冲击力的数据情况；

4）确定球磨机主体内部空间各点受力情况：重复步骤1）至步骤3），信号处理模块确定一定转速下，球磨机主体内各点的受球石冲击力的数据情况；建立以球磨机主体轴向、球磨机主体横向、球磨机主体纵向为轴线的内部空间点受力数据三维坐标轴，在坐标轴上确立球磨机内部各个检测点的位置，标注各个检测点的检测数据，形成球磨机主体内部空间各点受力的三维数据图形。

步骤1）中设备安装过程如下：将受力分布检测装置的检测头安装在内轴上，使检测头内部的应变片贴装部位与内轴槽孔朝向方向一致，信号线从内轴内部中空处穿出，打开右端盖上其中一个通孔的橡胶塞，把有检测头一端的内轴插入通孔内，内轴槽孔通过滑块与轴固定架的固定槽活动安装，打开球磨机主体的球磨机盖。

步骤2）中，对检测点位置的确定过程如下：松开紧固螺栓，拨动右端盖把手，使右端盖转动，依据刻度指针使右端盖转动一个角度，带动内轴、检测头转动到一个检测点，拧紧紧固螺栓，使右端盖不再转动，依据刻度指针及右端盖边沿上的的右端盖圆周角度刻度线确定检测点的转动角度，依据通孔与右端盖轴心的距离，确定内轴轴心与右端盖轴心的距离，依据内轴槽孔、滑块、轴固定架上的固定槽，确定检测点始终朝向检测点所在位置为圆的切线方向，依据内轴轴心与右端盖轴心距离、内轴半径、右端盖转动角度，确定检测点与右端盖轴心的距离，依据内轴上的内轴刻度线确定检测点与右端盖端面的距离；

步骤3）中，所述信号处理模块还通过转速传感器采集球磨机主体的转速，所述信号处理模块通过调速装置调整所述球磨机主体的转速，保证所述球磨机主体按一定的转速工作。

步骤4）中，对球磨机主体内部各点检测受力数据情况的确定如下：获得各点在球磨机主体不同转速下、不同种类球石下、一定时间内的球石冲击最大值、球石冲击最小值、球石冲击平均值；

建立球磨机主体内部空间点受力数据二维坐标轴：在不同转速下获得球磨机主体内部空间各点的受球石冲击力的数据后，建立以球磨机转速为一坐标轴、球石冲击力为一坐标轴的二维坐标轴，分别形成球磨机主体内部空间各点随球磨机转速变动而变动的受力最大值、最小值、平均值的二维数据图形；

建立球磨机主体内部空间点受力数据二维坐标轴：在球磨机主体内部添加不同种类球石、在同一转速情况下获得球磨机主体内部空间各点的受球石冲击力的数据，建立以球石种类为一坐标轴、球石冲击力为一坐标轴的二维坐标轴，分别形成球磨机主体内部空间各点随球石改变、球磨机在一个固定转速下的受力最大值、最小值、平均值的二维数据图形；

建立球磨机主体内部空间点受力数据三维坐标轴：在同一个转速下获得球磨机主体内部空间各点的受球石冲击力的数据后，建立以球磨机轴向、球磨机横向、球磨机纵向为轴线的三维坐标轴，将检测到的球石冲击最大值、球石冲击最小值、球石冲击平均值分别填入各点，分别形成球磨机主体内部空间各点受力最大值、最小值、平均值的三维数据图形。

有益效果：由于采用上述技术方案，本发明克服了目前研究机构所描述的球石受力情况检测不准确的缺点，实现了球磨机内部球石受力分布的实际检测。

附图说明

图1为本发明球磨机主体的主视图；

图2为本发明球磨机主体的立体图；

图3为本发明球磨机主体纵向剖视图；

图4为本发明球磨机主体横向剖视图；

图5为本发明右端盖左侧面的结构示意图；

图6为本发明右端盖右侧面的结构示意图；

图7为本发明内轴的结构示意图；

图8为图2中B处放大示意图；

图9为本发明轴固定架的结构示意图；

图10为图9的A-A示意图；

图11为本发明内轴与滑块的连接示意图；

图12为图11的B-B示意图；

图13为本发明滑块的一种结构示意图；

图14为本发明球磨机主体内三维坐标检测点30示意图；

图15为本发明轴固定架5使应变片22朝向切线方向示意图；

图16为任意一个检测点30与右端盖圆心距离数据L的计算依据；

图17为任意一个检测点30朝向以右端盖圆心为圆心、距离L为半径的圆的切线方向示意图；

图18为任意一个检测点30坐标数据Z、Y的计算依据。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示进一步阐述本发明。

参照图1至图7，球磨机内部各点受力分布检测系统，包括一球磨机支架13，球磨机支架13上设有一球磨机主体2，球磨机主体2内由于放置球石24，球磨机主体2上设有一球磨机盖1，还包括用于调速的控制装置，还包括一受力分布检测装置，受力分布检测装置包括一右端盖4，本发明的球磨机主体2呈圆筒形，右端盖4呈圆柱形。右端盖4设置在球磨机主体2的右侧，右端盖4的左侧面与球磨机主体2内部连通，右端盖4与球磨机主体2活动连接，且右端盖4不随球磨机主体2的转动而转动。右端盖4沿轴向设有至少一个通孔20，还包括至少一个内轴7，内轴7与通孔20可拆卸连接，内轴7伸出于通孔20，伸入到球磨机主体2内，内轴7随着右端盖4的转动，在球磨机主体内移动；内轴7上伸入到球磨机主体2内的端部设有检测头21，检测头21内设有一应变片22，控制装置包括一信号处理模块、一显示装置，应变片22连接信号处理模块，信号处理模块连接显示装置。本发明的检测过程如下：球磨机内部放入球石24后球磨机主体2在转动过程中，球石群在球磨机主体2的带动下产生滚动、抛落等动作，当有球石24冲击检测头21的端面时，检测头21里面的应变片22就会检测到由于球石24冲击而产生的检测头21端面的变形，从而信号处理模块检测出检测头21所在位置的球石24的受力状况，并在显示装置中进行显示。

参照图6、图8，右端盖4的右侧面上沿圆周边沿设有右端盖圆周角度刻度线19，右端盖4的下方设有刻度指针18，刻度指针18的指针端部指向右端盖圆周角度刻度线19，用于指示右端盖4旋转的角度；内轴7外表面沿轴向设有内轴刻度线8，指示检测头21在球磨机主体2内部的轴向位置。本发明采用右端盖圆周角度刻度线19和内轴刻度线8，可以方便计算应变片22在球磨机主体2内的检测点，应变片22得到的检测信息即为该点的受力情况。使用者可以通过转动右端盖4、伸入或伸出内轴7来确定不同位置的受力情况。

参照图6、图9至图13、图15，右端盖4的中部设有一中心凸出轴，中心凸出轴伸出于右端盖4的右侧面，中心凸出轴上固定有一轴固定架5，轴固定架5成长条状，轴固定架5的一端活动安装在中心突出轴上，轴固定架5的另一端设有固定槽，固定槽内设有一滑块25，滑块25与固定槽滑动连接；内轴7表面沿轴向设有内轴槽孔23，应变片22位于内轴槽孔23的一侧，内轴槽孔23通过滑块25固定在轴固定架5上，滑块与25内轴槽孔23滑动连接。使检测头21内的应变片22朝向以球磨机主体2轴心线为圆心、球磨机主体2轴心线与应变片22之间距离为半径的圆的切线方向。由于轴固定架5和滑块25的限定，内轴7固定稳定，在内轴7拉伸或球磨机主体2转动过程中，检测头21内的应变片22始终朝向切线方向，以便能精确检测到该检测点的受力情况。

参照图9、图10，滑块25的横截面呈T型，滑块25的顶部与固定槽滑动连接，滑块25的底部顶住内轴槽孔23。参照图13，滑块25的底部还可以采用圆弧形结构。

参照图7，检测头21内部中空，检测头21内部一端空心处凹陷，应变片22贴装在凹陷处，应变片22与内轴槽孔23相对设置。优选检测头21呈球形，检测头21外表面相对于检测杆轴心线最凸出位置为检测头21内部凹陷处，应变片22贴装在凹陷处，检测头21外表面最凸出位置受到球石24冲击而变形，应变片22检测变形量，从而实现冲击力的检测。在球磨机主体2工作过程中，球石24冲击检测头21，检测头21变形，应变片22检测变形量，球石24冲击力大，检测头21变形大，球石24冲击力小，检测头21变形小，从而实现球石24冲击力的检测。检测头21内部空间最凹陷位置最容易感受球石24的冲击，最容易因为球石24冲击而变形，应变片22贴装在这里最容易检测到这个变形，此最凸出的地方，即为本发明要检测的球磨机内部检测点的位置，从而保证准确检测。检测头21一端开口，与外部联通，开口处设有螺纹，螺纹位于应变片22下方一侧，检测头21与内轴7螺纹连接。内轴7中空，检测头21内部与内轴7的中空部分联通，应变片22通过信号线依次穿过检测头21、内轴7后，与球磨机主体2外部的信号处理模块有线连接。

参照图1，右端盖4的圆周面上设有至少一个右端盖把手3，右端盖把手3用于方便旋转右端盖4。

为了确定更多的检测点位置，本发明的通孔20为至少两个，至少两个通孔20相互平行设置，至少一个内轴7分别设置在至少一个通孔20内，并伸入到球磨机主体2内；不存在内轴7的通孔20通过橡胶塞6密封。以便避免球磨机主体2内的物料流出。多个通孔20内可分别设有内轴7，以便同时检查多个检测点的受力情况，检测快速方便。

参照图1，球磨机主体2的左侧通过第一轴承固定在一轴承座14上，轴承座14固定在球磨机支架13上，轴承通过法兰15密封；球磨机主体2的右侧下方通过轴承9固定在轴承支架10上，轴承支架10固定在球磨机支架13上；右端盖4通过轴承9固定在轴承支架10上，轴承支架10固定在球磨机支架13上。参照图8，刻度指针18的一端固定在轴承支架10上，刻度指针18另一端的指针端部指向右端盖圆周角度刻度线19。

轴承支架10上活动安装一紧固螺栓17，通过松紧紧固螺栓17固定右端盖4。当松开紧固螺栓17后，可转动右端盖4。当拧紧紧固螺栓17后，右端盖4固定，并且不随球磨机主体2的转动而转动。

本发明对球磨机主体2内部空间各点位置确定过程之一如下：在球磨机主体2正常工作前，松开紧固螺栓17，拨动右端盖4把手，使右端盖4转动，依据刻度指针18使右端盖4转动一个角度，带动内轴7、检测头21转动到一个检测点，拧紧紧固螺栓17，使右端盖4不再转动，依据刻度指针18及右端盖圆周角度刻度线19确定检测点的转动角度，依据通孔20与右端盖4轴心的距离，确定检测点与右端盖4轴心的距离，依据内轴7上的内轴刻度线8确定检测点与右端盖4端面的距离，通过内轴槽孔23、滑块25、轴固定架5上的固定槽，确定检测点始终朝向检测点所在位置为圆的切线方向。在球磨机主体2进入正常工作后，应变片22传送的检测信息即为该检测点的受力情况。

信号处理模块连接一组用于输入信息的按键组，信号处理模块也可以连接一触摸屏，触摸屏的触摸板设置在显示装置是显示板前方，以便触摸屏与显示装置形成一触摸显示装置。

球磨机主体2通过皮带16和带轮11连接电动机12，电动机12为球磨机主体2提供动力，电动机12连接调速装置，调节调速装置，实现对球磨机主体2的转速调整。调速装置连接信号处理模块。还包括检测球磨机主体2转速的转速传感器，转速传感器连接信号处理模块。本发明可以根据转速信息、球磨机主体2内部球石24的具体状态，来调节球磨机主体2的转速。

球磨机内部各点受力分布检测方法，包括如下步骤：

1）设备安装：在球磨机主体2转动之前，将受力分布检测装置设置在球磨机主体2右侧，在球磨机主体2内放置球石24。具体安装如下：将受力分布检测装置的检测头21安装在内轴7上，使检测头21内部的应变片22贴装部位与内轴槽孔23朝向方向一致，信号线从内轴7内部中空处穿出，打开右端盖4上其中一个通孔20的橡胶塞，把有检测头21一端的内轴7插入通孔20内，内轴槽孔23通过滑块25与轴固定架5的固定槽活动安装，打开球磨机主体2的球磨机盖1。

2）受力点确定：调整受力分布检测装置的右端盖4转动位置、调整内轴7深入到球磨机主体2内的距离，确定检测点位置。具体调整如下：松开紧固螺栓17，拨动右端盖把手3，使右端盖4转动，依据刻度指针18使右端盖4转动一个角度，带动内轴7、检测头21转动到一个检测点，拧紧紧固螺栓17，使右端盖4不再转动，依据刻度指针18及右端盖4边沿上的的右端盖圆周角度刻度线19确定检测点的转动角度，依据通孔20与右端盖4轴心的距离，确定内轴轴心与右端盖4轴心的距离，依据内轴槽孔、滑块、轴固定架上的固定槽，确定检测点始终朝向检测点所在位置为圆的切线方向，依据内轴轴心与右端盖轴心距离、内轴半径、右端盖转动角度，确定检测点与右端盖轴心的距离，依据内轴上的内轴刻度线确定检测点与右端盖端面的距离；

3）信号采集和处理：球磨机主体2按一定的转速转动，信号处理模块通过应变片22采集应变信息；信号处理模块处理一个检测点位置检测的应变信息，确定一个检测点的受球石24冲击力的数据情况。信号处理模块还通过转速传感器采集球磨机主体2的转速，信号处理模块通过调速装置调整球磨机主体2的转速，保证球磨机主体2按一定的转速工作。

4）确定球磨机主体2内部空间各点受力情况：重复步骤1）至步骤3），信号处理模块确定一定转速下，球磨机主体2内各点的受球石24冲击力的数据情况；建立以球磨机主体2轴向、球磨机主体2横向、球磨机主体2纵向为轴线的内部空间点受力数据三维坐标轴，在坐标轴上确立球磨机内部各个检测点的位置，标注各个检测点的检测数据，形成球磨机主体2内部空间各点受力的三维数据图形。

步骤4）中，对球磨机主体内部各点检测受力数据情况的确定如下：获得各点在球磨机主体不同转速下、不同种类球石下、一定时间内的球石冲击最大值、球石冲击最小值、球石冲击平均值；建立球磨机主体内部空间点受力数据二维坐标轴：在不同转速下获得球磨机主体内部空间各点的受球石冲击力的数据后，建立以球磨机转速为一坐标轴、球石冲击力为一坐标轴的二维坐标轴，分别形成球磨机主体内部空间各点随球磨机转速变动而变动的受力最大值、最小值、平均值的二维数据图形；建立球磨机主体内部空间点受力数据二维坐标轴：在球磨机主体内部添加不同种类球石、在同一转速情况下获得球磨机主体内部空间各点的受球石冲击力的数据，建立以球石种类为一坐标轴、球石冲击力为一坐标轴的二维坐标轴，分别形成球磨机主体内部空间各点随球石改变、球磨机在一个固定转速下的受力最大值、最小值、平均值的二维数据图形；建立球磨机主体内部空间点受力数据三维坐标轴：在同一个转速下获得球磨机主体内部空间各点的受球石冲击力的数据后，建立以球磨机轴向、球磨机横向、球磨机纵向为轴线的三维坐标轴，将检测到的球石冲击最大值、球石冲击最小值、球石冲击平均值分别填入各点，分别形成球磨机主体内部空间各点受力最大值、最小值、平均值的三维数据图形。

参照图14、图16、图17、图18，根据上述检测系统及检测方法，建立球磨机主体22内部空间点受力数据三维坐标轴，在球磨机主体22上任意一个检测点30，其数据表示在（x，y，z）坐标下的受力检测值，x是球磨机主体22内部空间轴向距离减去以右端盖4右侧面为基准而读取的内轴表面内轴刻度线8的数值。y是右端盖4以刻度指针18为起点，顺时针转动角度α后，球磨机主体22内部任意一检测点30在Y轴方向的距离数据其值为L·cos(α-90°)。L的计算如图16所示，D是右端盖4圆心到通孔20圆心的距离，r是通孔20的半径，。z是右端盖4以刻度指针18为起点，从右端盖4面顺时针转动角度α后，球磨机主体22内部任意一检测点30在Z轴方向的距离数据，其值为L·sin(α-90°)。在这个坐标系中，是以刻度指针18为起始转动0°，也就是以Z轴负方向作为转动角度α的起始角度0°点。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (9)

1.球磨机内部各点受力分布检测系统，包括一球磨机支架，所述球磨机支架上设有一球磨机主体，所述球磨机主体上设有一球磨机盖，还包括用于调速的控制装置，其特征在于，还包括一受力分布检测装置，所述受力分布检测装置包括一右端盖，所述右端盖设置在所述球磨机主体的右侧，所述右端盖的左侧面与所述球磨机主体内部连通，所述右端盖与所述球磨机主体活动连接，且所述右端盖不随所述球磨机主体的转动而转动；

所述右端盖沿轴向设有至少两个通孔，至少两个通孔相互平行设置，还包括至少一个内轴，至少一个内轴分别设置在至少一个通孔内，不存在内轴的通孔通过橡胶塞密封；

所述内轴与所述通孔可拆卸连接，所述内轴伸出于所述通孔，伸入到所述球磨机主体内，所述内轴随着所述右端盖的转动，在所述球磨机主体内移动；所述内轴上伸入到所述球磨机主体内的端部设有检测头，所述检测头内设有一应变片，所述控制装置包括一信号处理模块、一显示装置，所述应变片连接所述信号处理模块，所述信号处理模块连接所述显示装置。

2.根据权利要求1所述的球磨机内部各点受力分布检测系统，其特征在于，所述右端盖的右侧面上沿圆周边沿设有右端盖圆周角度刻度线，所述右端盖的下方设有刻度指针，所述刻度指针的指针端部指向所述右端盖边沿上的右端盖圆周角度刻度线，用于指示右端盖旋转的角度；

所述内轴外表面沿轴向设有内轴刻度线，指示所述检测头在所述球磨机主体内部的轴向位置。

3.根据权利要求2所述的球磨机内部各点受力分布检测系统，其特征在于，所述右端盖的中部设有一中心凸出轴，所述中心凸出轴伸出于所述右端盖的右侧面，所述中心凸出轴上固定有一轴固定架，所述轴固定架成长条状，所述轴固定架的一端活动安装在所述中心凸出轴上，所述轴固定架的另一端设有固定槽，所述固定槽内设有一滑块，所述滑块与固定槽滑动连接；

所述内轴表面沿轴向设有内轴槽孔，所述应变片位于所述内轴槽孔的一侧，所述内轴槽孔通过滑块固定在所述轴固定架上，所述滑块与所述内轴槽孔滑动连接；

使所述检测头内的所述应变片朝向以所述球磨机主体轴心为圆心、所述球磨机主体轴心线与应变片之间距离为半径的圆的切线方向。

4.根据权利要求3所述的球磨机内部各点受力分布检测系统，其特征在于，所述检测头内部中空，所述检测头内部一端空心处凹陷，所述应变片贴装在所述凹陷处，所述应变片与所述内轴槽孔相对设置；

所述检测头呈球形，所述检测头外表面相对于所述检测杆轴心线最凸出位置为所述检测头内部凹陷处，所述应变片贴装在所述凹陷处，检测头外表面最凸出位置受到球石冲击而变形，应变片检测变形量，从而实现冲击力的检测。

5.根据权利要求4所述的球磨机内部各点受力分布检测系统，其特征在于，所述检测头一端开口，与外部联通，开口处设有螺纹，所述检测头通过螺纹与所述内轴螺纹连接；

所述内轴中空，所述检测头内部与所述内轴的中空部分联通，所述应变片信号线依次穿过所述检测头、所述内轴后，与球磨机主体外部的信号处理模块有线连接。

6.根据权利要求2所述的球磨机内部各点受力分布检测系统，其特征在于，所述球磨机主体的左侧通过第一轴承固定在一轴承座上，所述轴承座固定在所述球磨机支架上，所述轴承通过法兰密封；所述球磨机主体的右侧下方通过第二轴承固定在第二轴承支架上，所述第二轴承支架固定在所述球磨机支架上；

所述右端盖通过第三轴承固定在第三轴承支架上，所述第三轴承支架固定在所述球磨机支架上；所述刻度指针的一端固定在所述第三轴承支架上，所述刻度指针另一端的指针端部指向所述右端盖圆周角度刻度线；

所述第三轴承支架上活动安装一紧固螺栓，通过松紧所述紧固螺栓固定所述右端盖。

7.根据权利要求1所述的球磨机内部各点受力分布检测系统，其特征在于，所述球磨机主体通过一皮带和一带轮连接一电动机，所述电动机连接一调速装置，调节调速装置，实现对球磨机主体的转速调整；所述调速装置连接所述信号处理模块；

还包括一检测球磨机主体转速的转速传感器，所述转速传感器连接所述信号处理模块。

8.球磨机内部各点受力分布检测方法，采用权利要求1所述的球磨机内部各点受力分布检测系统对球磨机主体内分布的各个检测点进行受力检测，其特征在于，包括如下步骤：

1)设备安装：在球磨机主体转动之前，将受力分布检测装置设置在球磨机主体右侧，在球磨机主体内放置球石；

2)受力点确定：调整受力分布检测装置的右端盖转动位置、调整内轴深入到球磨机主体内的距离，确定检测点位置；

3)信号采集和处理：球磨机主体按一定的转速转动，信号处理模块通过应变片采集应变信息；信号处理模块处理一个检测点位置检测的应变信息，确定一个检测点的受球石冲击力的数据情况；

4)确定球磨机主体内部空间各点受力情况：重复步骤1)至步骤3)，信号处理模块确定一定转速下，球磨机主体内各点的受球石冲击力的数据情况；建立以球磨机主体轴向、球磨机主体横向、球磨机主体纵向为轴线的内部空间点受力数据三维坐标轴，在坐标轴上确立球磨机内部各个检测点的位置，标注各个检测点的检测数据，形成球磨机主体内部空间各点受力的三维数据图形。

9.根据权利要求8所述的球磨机内部各点受力分布检测方法，其特征在于，步骤1)中设备安装过程如下：将受力分布检测装置的检测头安装在内轴上，使检测头内部的应变片贴装部位与内轴槽孔朝向方向一致，信号线从内轴内部中空处穿出，打开右端盖上其中一个通孔的橡胶塞，把有检测头一端的内轴插入通孔内，内轴槽孔通过滑块与轴固定架的固定槽活动安装，打开球磨机主体的球磨机盖；

步骤2)中，对检测点位置的确定过程如下：松开紧固螺栓，拨动右端盖把手，使右端盖转动，依据刻度指针使右端盖转动一个角度，带动内轴、检测头转动到一个检测点，拧紧紧固螺栓，使右端盖不再转动，依据刻度指针及右端盖边沿上的右端盖角度刻度线确定检测点的转动角度，依据通孔与右端盖轴心的距离，确定内轴轴心与右端盖轴心的距离，依据内轴槽孔、滑块、轴固定架上的固定槽，确定检测点始终朝向检测点所在位置为圆的切线方向，依据内轴轴心与右端盖轴心距离、内轴半径、右端盖转动角度，确定检测点与右端盖轴心的距离，依据内轴上的内轴刻度线确定检测点与右端盖端面的距离；

步骤3)中，所述信号处理模块还通过转速传感器采集球磨机主体的转速，所述信号处理模块通过调速装置调整所述球磨机主体的转速，保证所述球磨机主体按一定的转速工作；

步骤4)中，对球磨机主体内部各点检测受力数据情况的确定如下：获得各点在球磨机主体不同转速下、不同种类球石下、一定时间内的球石冲击最大值、球石冲击最小值、球石冲击平均值；

建立球磨机主体内部空间点受力数据二维坐标轴：在不同转速下获得球磨机主体内部空间各点的受球石冲击力的数据后，建立以球磨机转速为一坐标轴、球石冲击力为一坐标轴的二维坐标轴，分别形成球磨机主体内部空间各点随球磨机转速变动而变动的受力最大值、最小值、平均值的二维数据图形；

建立球磨机主体内部空间点受力数据二维坐标轴：在球磨机主体内部添加不同种类球石、在同一转速情况下获得球磨机主体内部空间各点的受球石冲击力的数据，建立以球石种类为一坐标轴、球石冲击力为一坐标轴的二维坐标轴，分别形成球磨机主体内部空间各点随球石改变、球磨机在一个固定转速下的受力最大值、最小值、平均值的二维数据图形；

建立球磨机主体内部空间点受力数据三维坐标轴：在同一个转速下获得球磨机主体内部空间各点的受球石冲击力的数据后，建立以球磨机轴向、球磨机横向、球磨机纵向为轴线的三维坐标轴，将检测到的球石冲击最大值、球石冲击最小值、球石冲击平均值分别填入各点，分别形成球磨机主体内部空间各点受力最大值、最小值、平均值的三维数据图形。