CN103091023A - 球磨机内部空间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。球磨机内部空间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，还包括控制装置、受力分布检测装置，受力分布检测装置包括定位轴，检测头，检测头设置在定位轴上，定位轴穿过球磨机主体的两个侧面，定位轴的两端设置在球磨机支架上，检测头位于球磨机主体内。检测头内设有应变片，控制装置包括信号处理模块、显示装置，应变片连接信号处理模块，信号处理模块连接显示装置。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

球磨机内部空间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空间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空间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：

球磨机内部空间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定位轴，一检测头，所述检测头设置在所述定位轴上，所述定位轴穿过所述球磨机主体的两个侧面，所述检测头位于所述球磨机主体内；

所述定位轴的两端设置在所述球磨机支架上，所述球磨机主体通过所述定位轴固定在所述球磨机支架上，在所述球磨机主体转动过程中，所述定位轴不随所述球磨机主体的转动而转动；

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。

所述定位轴包括一外轴、一内轴，所述外轴中空，所述外轴上沿轴向设有槽孔，所述外轴穿过所述球磨机主体的两个侧面，并与所述球磨机主体滑动连接，所述外轴两端设置在所述球磨机支架上；

所述内轴位于所述外轴内，所述内轴与所述外轴可拆卸连接；

所述检测头通过一检测杆连接所述内轴，所述检测杆的一端连接所述内轴，所述检测杆伸出于所述外轴的槽孔，所述检测杆的另一端设有所述检测头；所述检测头上远离所述检测杆的一端部内设有应变片。

所述外轴与所述球磨机主体通过一轴承实现滑动连接，所述球磨机主体通过一轴承座固定在外轴的端部，以使所述球磨机主体在转动时，所述外轴不随之转动；

所述外轴还通过另一轴承与所述球磨机支架之间实现滑动连接，所述外轴通过另一轴承座支撑在所述球磨机支架上，以使所述外轴能在所述球磨机支架上转动，所述外轴通过一定位螺钉与所述球磨机支架固定连接。

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：松开定位螺钉，转动外轴，选择要检测的转动角度，在外轴的带动下使检测头转动到要检测的角度，用外轴定位螺钉固定。这样检测头可以检测球磨机主体某一圆周上的各点位置。

所述球磨机主体与所述外轴的两侧连接处均采用密封圈密封，以便避免球磨机主体内部球石及矿料泄漏。所述外轴与所述球磨机支架的两侧连接处也均采用密封圈密封。每个所述密封圈与所述轴承之间均采用法兰固定。

所述外轴的一端端部沿所述外轴的圆周设有外轴刻度装置，位于外轴刻度装置同侧的所述外轴与所述球磨机支架之间的法兰上设有外轴定位刻度线，所述外轴刻度装置指示所述应变片检测点在所述球磨机主体内的角度位置。由于在外轴转动过程中，法兰是固定不动的，因此本发明采用法兰作为转动基准，在法兰上设外轴定位刻度线，在外轴转动过程中，外轴刻度装置相对法兰转动，以外轴定位刻度线围为基准，可精确的选择要检测的转动角度进行转动，实现高精度转动定位。

所述内轴沿所述槽孔做轴向滑动连接，所述内轴随所述外轴的转动而转动，所述内轴外表面沿轴向设有一条内轴刻度装置、一条内轴定位线，所述内轴刻度装置指示应变片检测点距离球磨机主体端面的距离，所述内轴定位线指示应变片检测点所处的角度。在内轴沿外轴的槽孔做轴向移动过程中，内轴转入或转出外轴时，以外轴与球磨机支架之间的法兰面为基准，通过内轴刻度装置对检测头及应变片在球磨机内部的轴向位置定位。以法兰上的外轴定位刻度线为基准，内轴定位线可以确定检测头及应变片在球磨机内部的转动角度。

所述内轴刻度装置的刻度0位于所述检测杆的中心位置对应的内轴上，所述内轴刻度装置的结束刻度点位于伸出于外轴的内轴端部。

所述检测杆的底部设有外螺纹，所述内轴上设有一径向的内螺纹，所述检测杆与所述内轴螺纹连接，所述检测杆的长度方向与所述内轴的轴向垂直。可以通过转动检测杆调整检测杆相对于内轴的高度，以便确定球磨机主体内部空间检测点距离轴心线的半径尺寸。

为了确定更多的检测点位置，本发明的检测杆包括至少两个，至少两个所述检测杆底部均设有外螺纹，至少两个所述检测杆的顶部均设有检测头；

至少两个所述检测杆的长度不同，所述检测杆的外表面沿长度方向设有标识检测杆长度的刻度值，用于指示检测头距离球磨机主体轴向中心位置的长度，进而指示所述应变片检测点距离所述球磨机主体中心轴线的垂线长度。本发明只要选择不同长度的检测杆，就可以确定球磨机主体内部空间检测点距离轴心线的半径尺寸。

所述检测头由上部和下部组成，所述上部呈中空的半球形，所述下部柱形开口，所述上部与所述下部联通，所述应变片设置在所述上部，所述下部与所述检测杆可拆卸连接。所述检测头外形呈球形，所述检测头外形相对于所述检测杆轴心线最凸出位置对应检测头内部空间最凹陷位置，所述应变片贴装在最凹陷处。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。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空间检测点的位置，从而保证准确检测。

所述检测杆与所述检测头之间采用螺纹连接。

所述检测杆中空，所述内轴中空，所述检测头、所述检测杆和所述内轴联通，所述应变片通过信号线依次穿过所述检测杆、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。

球磨机内部空间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，在球磨机主体内放置球石，将受力分布检测装置设置在球磨机主体上；

2）受力点确定：调整受力分布检测装置的外轴、内轴和检测杆，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；

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，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，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：把内轴上有螺纹孔的一端穿入外轴，转动内轴使内轴上的螺纹孔朝向外轴的槽孔，打开球磨机盖，一起转动外轴、内轴，使外轴的槽孔、内轴的螺纹孔均朝向球磨机盖；检测头螺纹固定联接检测杆，应变片引线由检测杆中间空心穿出；把检测杆放入球磨机主体内，使检测杆另一端螺纹固定联接到内轴的螺纹孔上，应变片引线有内轴中间空心穿出；检测杆安装稳定后，应使检测杆垂直于内轴和外轴。

步骤2）中，对检测点位置的确定过程如下：转动外轴，以外轴定位刻度线为基准，选择要检测的转动角度，在外轴的槽孔的带动下使检测头转动到要检测的角度，用定位螺钉固定；拉出或推进内轴，以法兰面为基准，选择要检测的球磨机主体内部空间的轴向距离；选择不同长度的检测杆，确定球磨机主体内部空间检测点距离球磨机主体轴心线的半径尺寸。

步骤3）中，信号处理模块还通过转速传感器采集球磨机主体的转速，信号处理模块通过调速装置调整确定球磨机主体转速，保证球磨机主体按一定的转速转动。

步骤4）中，对球磨机主体内部空间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整体示意图；

图2为本发明球磨机主体剖视图；

图3为本发明定位轴与球磨机支架之间的连接示意图；

图4为本发明图3中A的放大示意图；

图5为本发明球磨机主体的侧视图；

图6为图5的B-B剖视图；

图7为本发明外轴的结构示意图；

图8为图7的F-F剖视图；

图9为本发明内轴的结构示意图；

图10为检测杆结构示意图；

图11为本发明球磨机主体内三维坐标检测点示意图；

图12为本发明内轴、外轴的结构示意图；

图13为图12的E-E剖视图及任意一个检测点30与球磨机主体2轴向中心距离数据L的计算依据；

图14为本发明转动任意角度α任意一个检测点示意图；

图15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6，球磨机内部空间点受力分布检测系统，包括球磨机支架7，球磨机支架7上设有球磨机主体2，球磨机主体2上设有球磨机盖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定位轴，检测头15，定位轴包括一外轴8、一内轴9，外轴8中空，外轴8上沿轴向设有槽孔，外轴8穿过球磨机主体2的两个侧面，并与球磨机主体2滑动连接，检测头15位于球磨机主体2内，外轴8两端设置在球磨机支架7上，球磨机主体2通过外轴8固定在球磨机支架7上。内轴9位于外轴8内，内轴9与外轴8可拆卸连接。检测头15通过检测杆10连接内轴9，检测杆10的一端连接内轴9，检测杆10伸出于外轴8的槽孔，检测杆10的另一端设有检测头15。检测头15上远离检测杆10的一端部内设有应变片19。在球磨机主体2转动过程中，定位轴不随球磨机主体2的转动而转动。控制装置包括信号处理模块、显示装置，应变片19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，当有球石冲击检测头15的端面时，检测头15里面的应变片19就会检测到由于球石冲击而产生的检测头15端面的变形，从而信号处理模块检测出检测头15所在位置的球石的受力状况，并在显示装置中进行显示。

本发明优选外轴的轴心、内轴的轴心和球磨机主体的中心位于同一直线上。这样定位轴插入球磨机主体的中心，球磨机主体工作时，稳定可靠。

参照图3、图4，外轴8与球磨机主体2通过轴承4实现滑动连接，球磨机主体2通过一轴承座6固定在外轴8的端部，以使球磨机主体2在转动时，外轴8不随之转动。外轴8还通过另一轴承4与球磨机支架7之间实现滑动连接，轴承4通过轴承座6支撑在球磨机支架7上，以使外轴8能在球磨机支架7上转动，外轴8通过定位螺钉22与球磨机支架7固定连接。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：松开定位螺钉22，转动外轴8，选择要检测的转动角度，在外轴8的带动下使检测头15转动到要检测的角度，用外轴8定位螺钉22固定。这样检测头15可以检测球磨机主体2某一圆周上的各点位置。

参照图2，球磨机主体2与外轴8的两侧连接处均采用密封圈3密封，以便避免球磨机主体2内部球石及矿料泄漏。外轴8与球磨机支架7的两侧连接处也均采用密封圈3密封。每个密封圈3与轴承4之间均采用法兰5固定。

参照图4、图7，外轴8的一端端部沿外轴8的圆周设有外轴刻度装置12，位于外轴刻度装置12同侧的外轴8与球磨机支架7之间的法兰5上设有外轴定位刻度线11，外轴刻度装置12指示应变片19检测点在球磨机主体2内的角度位置。由于在外轴8转动过程中，法兰5是固定不动的，因此本发明采用法兰5作为转动基准，在法兰5上设外轴定位刻度线11，在外轴8转动过程中，外轴刻度装置12相对法兰5转动，以外轴定位刻度线11围为基准，可精确的选择要检测的转动角度进行转动，实现高精度转动定位。

参照图2、图9，内轴9沿外轴8的槽孔做轴向滑动连接，内轴9随外轴8的转动而转动。内轴9外表面沿轴向设有一条内轴刻度装置16、一条内轴定位线17，内轴刻度装置16指示应变片19检测点距离球磨机主体2端面的距离，内轴定位线17指示应变片检测点所处的角度。在内轴9沿外轴8的槽孔做轴向移动过程中，内轴9转入或转出外轴8时，以法兰5的法兰面为基准，通过内轴刻度装置16对检测头15及应变片19在球磨机内部的轴向位置定位。以法兰5上的外轴定位刻度线11为基准，内轴定位线17可以确定检测头15及应变片19在球磨机内部的转动角度。内轴刻度装置16的刻度0位于检测杆10的中心位置对应的内轴9上，内轴刻度装置16的结束刻度点位于伸出于外轴8的内轴9端部。

参照图8、图10，检测杆10的底部设有外螺纹，内轴9上设有一径向的内螺纹，检测杆10与内轴9螺纹连接，检测杆10的长度方向与内轴9的轴向垂直。可以通过转动检测杆10调整检测杆10相对于内轴9的高度，以便确定球磨机主体2内部空间检测点距离轴心线的半径尺寸。为了确定更多的检测点位置，本发明的检测杆10包括至少两个，至少两个检测杆10底部均设有外螺纹，至少两个检测杆10的顶部均设有检测头15。至少两个检测杆10的长度不同，检测杆10的外表面沿长度方向设有标识检测杆10长度的刻度值，用于指示检测头15距离球磨机主体2中心位置的长度。本发明只要选择不同长度的检测杆10，就可以确定球磨机主体2内部空间检测点距离轴心线的半径尺寸。

检测头15分为上部和下部，上部呈中空的半球形，下部柱形开口，上部与下部联通，应变片19设置在上部，下部与检测杆10可拆卸连接。检测杆10与检测头15之间采用螺纹连接。检测头15外形呈球形，检测头15外形相对于检测杆10轴心线最凸出位置对应检测头15内部空间最凹陷位置，应变片19贴装在最凹陷处。最凸出位置受到球石冲击而变形，应变片19检测变形量，从而实现冲击力的检测。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空间检测点的位置，从而保证准确检测。检测杆10中空，内轴9中空，检测头15、检测杆10和内轴9联通，应变片19通过信号线依次穿过检测杆10、内轴9后，与球磨机主体2外部的信号处理模块有线连接。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触摸显示装置。

球磨机主体2通过皮带13和带轮21连接电动机14，电动机连接调速装置，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内部球石的具体状态，来调节球磨机主体2的转速。

球磨机内部空间点受力分布检测方法，包括如下步骤：

第一步，设备安装：在球磨机主体2转动之前，在球磨机主体2内放置球石，将受力分布检测装置设置在球磨机主体2上。设备安装过程如下：把内轴9上有螺纹孔的一端穿入外轴8，转动内轴9使内轴9上的螺纹孔朝向外轴8的槽孔，打开球磨机盖1，一起转动外轴8、内轴9，使外轴8的槽孔、内轴9的螺纹孔均朝向球磨机盖1；检测头15螺纹固定联接检测杆10，应变片19引线由检测杆10中间空心穿出；把检测杆10放入球磨机主体2内，使检测杆10另一端螺纹固定联接到内轴9的螺纹孔上，应变片19引线有内轴9中间空心穿出；检测杆10安装稳定后，应使检测杆10垂直于内轴9和外轴8。

第二步，受力点确定：调整受力分布检测装置的外轴8、内轴9和检测杆10，确定检测点位置。对检测点位置的确定过程如下：转动外轴8，以外轴定位刻度线11为基准，选择要检测的转动角度，在外轴8的槽孔的带动下使检测头15转动到要检测的角度，用定位螺钉22固定；拉出或推进内轴9，以法兰面为基准，选择要检测的球磨机主体2内部空间的轴向距离；选择不同长度的检测杆10，确定球磨机主体2内部空间检测点距离轴心线的半径尺寸。

第三步，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19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。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确定球磨机主体2转速，保证球磨机主体2按一定的转速转动。

第四步，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内各点的受球石冲击力的数据情况，然后获得不同转速下各点的收球石冲击力的数据情况，获得各点在球磨机主体2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2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2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2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11、图12、图13、图14、图15，根据上述检测系统及检测方法，建立球磨机主体2内部空间点受力数据三维坐标轴，在球磨机主体2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是沿球磨机主体2轴线，以球磨机主体2左侧内平面为起点的数据，其值为球磨机主体2内部轴线方向长度值减去内轴伸出法兰面的刻度值；y是外轴以法兰上定位刻度线11为起始点转动角度α后在Y轴方向上的数值，其值为L·cos(90°-α)，检测杆10转动角度α以法兰上外轴定位刻度线为起始转动角度，位于检测头里面的应变片距离球磨机主体2轴心线的长度是L，L是由检测杆10长度刻度值获得，L的计算如图13所示，D是检测杆10的长度刻度值，r是应变片19距离检测杆10轴向中心线的距离，

；z是外轴以法兰上定位刻度线11为起始点转动角度α后在Z轴方向上的数值，其值为L·cos(90°-α)，检测杆转动角度以所述法兰上外轴定位刻度线为起始转动0°，也就是以Z轴正方向为起始转动角度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 (10)

1.球磨机内部空间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定位轴，一检测头，所述检测头设置在所述定位轴上，所述定位轴穿过所述球磨机主体的两个侧面，所述检测头位于所述球磨机主体内；

所述定位轴的两端设置在所述球磨机支架上，所述球磨机主体通过所述定位轴固定在所述球磨机支架上，在所述球磨机主体转动过程中，所述定位轴不随所述球磨机主体的转动而转动；

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所述的球磨机内部空间点受力分布检测系统，其特征在于，所述定位轴包括一外轴、一内轴，所述外轴中空，所述外轴上沿轴向设有槽孔，所述外轴穿过所述球磨机主体的两个侧面，并与所述球磨机主体滑动连接，所述外轴两端设置在所述球磨机支架上；

所述内轴位于所述外轴内，所述内轴与所述外轴可拆卸连接；

所述检测头通过一检测杆连接所述内轴，所述检测杆的一端连接所述内轴，所述检测杆伸出于所述外轴的槽孔，所述检测杆的另一端设有所述检测头；所述检测头上远离所述检测杆的一端部内设有应变片。

3.根据权利要求2所述的球磨机内部空间点受力分布检测系统，其特征在于，所述外轴与所述球磨机主体通过一轴承实现滑动连接，所述球磨机主体通过一轴承座固定在外轴的端部，以使所述球磨机主体在转动时，所述外轴不随之转动；

所述外轴还通过另一轴承与所述球磨机支架之间实现滑动连接，所述外轴通过另一轴承座支撑在所述球磨机支架上，以使所述外轴能在所述球磨机支架上转动，所述外轴通过一定位螺钉与所述球磨机支架固定连接；

所述球磨机主体与所述外轴的两侧连接处均采用密封圈密封，所述外轴与所述球磨机支架的两侧连接处也均采用密封圈密封，每个所述密封圈与所述轴承之间均采用法兰固定。

4.根据权利要求3所述的球磨机内部空间点受力分布检测系统，其特征在于，所述外轴的一端端部沿所述外轴的圆周设有外轴刻度装置，所述外轴刻度指示所述应变片检测点在所述球磨机主体内的角度位置；位于外轴刻度装置同侧的所述外轴与所述球磨机支架之间的法兰上设有外轴定位刻度线；

所述内轴沿所述槽孔做轴向滑动连接，所述内轴随所述外轴的转动而转动，所述内轴外表面沿轴向设有一条内轴刻度装置、一条内轴定位线，所述内轴刻度装置指示应变片检测点距离球磨机主体端面的距离，所述内轴定位线指示应变片检测点所处的角度；

所述检测杆的底部设有外螺纹，所述内轴上设有一径向的内螺纹，所述检测杆与所述内轴螺纹连接，所述检测杆的长度方向与所述内轴的轴向垂直。

5.根据权利要求4所述的球磨机内部空间点受力分布检测系统，其特征在于，所述检测杆包括至少两个，至少两个所述检测杆底部均设有外螺纹，至少两个所述检测杆的顶部均设有检测头；

至少两个所述检测杆的长度不同，所述检测杆的外表面沿长度方向设有标识检测杆长度的刻度值，用于指示检测头距离球磨机主体轴向中心位置的长度，进而指示所述应变片检测点距离所述球磨机主体中心轴线的垂线长度。

6.根据权利要求2、3、4或5所述的球磨机内部空间点受力分布检测系统，其特征在于，所述检测头由上部和下部组成，所述上部呈中空的半球形，所述下部柱形开口，所述上部与所述下部联通，所述应变片设置在所述上部，所述下部与所述检测杆可拆卸连接；

所述检测头外形呈球形，所述检测头外形相对于所述检测杆轴心线最凸出位置对应检测头内部空间最凹陷位置，所述应变片贴装在最凹陷处；

所述检测杆中空，所述内轴中空，所述检测头、所述检测杆和所述内轴联通，所述应变片通过信号线依次穿过所述检测杆、所述内轴后，与球磨机主体外部的信号处理模块有线连接。

7.根据权利要求6所述的球磨机内部空间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.球磨机内部空间点受力分布检测方法，采用权利要求1至7中任意一项所述的检测系统进行检测，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，在球磨机主体内放置球石，将受力分布检测装置设置在球磨机主体上；

2）受力点确定：调整受力分布检测装置的外轴、内轴和检测杆，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；

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，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，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所述的球磨机内部空间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：把内轴上有螺纹孔的一端穿入外轴，转动内轴使内轴上的螺纹孔朝向外轴的槽孔，打开球磨机盖，一起转动外轴、内轴，使外轴的槽孔、内轴的螺纹孔均朝向球磨机盖；检测头螺纹固定联接检测杆，应变片引线由检测杆中间空心穿出；把检测杆放入球磨机主体内，使检测杆另一端螺纹固定联接到内轴的螺纹孔上，应变片引线有内轴中间空心穿出；检测杆安装稳定后，应使检测杆垂直于内轴和外轴；

步骤2）中，对检测点位置的确定过程如下：转动外轴，以外轴定位刻度线为基准，选择要检测的转动角度，在外轴的槽孔的带动下使检测头转动到要检测的角度，用定位螺钉固定；拉出或推进内轴，以法兰面为基准，选择要检测的球磨机主体内部空间的轴向距离；选择不同长度的检测杆，确定球磨机主体内部空间检测点距离球磨机主体轴心线的半径尺寸。

10.根据权利要求8所述的球磨机内部空间点受力分布检测方法，其特征在于，步骤4）中，对球磨机主体内部空间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。

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