CN104697693A - 一种托辊旋转阻力测量装置 - Google Patents

Abstract

一种托辊旋转阻力测量装置，属于托辊力学性能测试技术领域。本发明包括机架、悬吊式托辊测量组件、托辊驱动组件、同步测速组件及皮带自张紧组件，托辊采用悬吊式安装，可避免外界振动对测量结果的影响，柱式拉力传感器位于上、下悬吊点之间，上、下悬吊点的铰接销钉相互垂直，保证了测量过程的稳定性；同步测速组件位于托辊下方的托辊安装架上，用于准确测得托辊的瞬时速度，可自适应不同辊径的托辊；在配重箱、滑块及滑轨共同作用下，能够始终保证主传动带自适应张紧及主传动带与托辊的垂直关系；在皮带自张紧组件的配重块及L型杠杆共同作用下，可始终通过张紧轮对一级皮带带轮机构齿形带进行张紧，满足不同辊径托辊旋转阻力的测量。

Description

一种托辊旋转阻力测量装置

技术领域

本发明属于托辊力学性能测试技术领域，特别是涉及一种托辊旋转阻力测量装置。

背景技术

托辊作为带式输送机的重要组成部件，起到支撑输送带的作用，并减小输送带的运行阻力，使输送带的垂度维持在一定范围内，保证输送带的平稳运行。

但是，在托辊实际使用过程中，托辊将不可避免的产生旋转阻力，而旋转阻力的产生必然会影响到托辊的性能，想要研究旋转阻力对托辊的影响，必须能够准确测量出旋转阻力的大小，为带式输送机的优化设计提供理论依据。

现阶段，对于托辊旋转阻力的测量方式为：首先将测试用的托辊安装到实验辊架上，在辊架上方平行设置有电动摩擦轮，当托辊安装到位后，将电动摩擦轮与托辊表面紧密贴合在一起(防止电动摩擦轮在带动托辊转动时，电动摩擦轮与托辊之间发生打滑现象)，再准备一根测力杆，将测力杆的一端连接到托辊辊轴上，测力杆另一端置于测力计上；启动电动摩擦轮，通过电动摩擦轮带动托辊旋转，以某一设定速度并沿顺时针方向稳定运行一段时间后，记录下测力计上的读数，并记为F₁；当电动摩擦轮停止一段时间后，再反向启动电动摩擦轮，并通过电动摩擦轮带动托辊旋转，在设定速度下逆时针方向稳定运行一段时间后，记录下测力计上的读数，并记为F₂；然后计算出F₁与F₂的平均值F₃，再将F₃乘以测力杆的杆长(即力臂长)并除以托辊的半径，即可得出旋转阻力的数值。

但是，采用上述托辊旋转阻力测量方式，所获得的旋转阻力数值并不精准，且旋转阻力的国际标准与我国的国家标准还呈现出截然相反的结论，因此，亟需一种更有效更精准的托辊旋转阻力测量方式，从而解决托辊旋转阻力的测量问题。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种托辊旋转阻力测量装置，采用了全新的旋转阻力测量方式，而且只需一套测量装置即可满足不同辊径托辊旋转阻力的测量，能够更精准的获取托辊的旋转阻力数值。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种托辊旋转阻力测量装置，包括机架、悬吊式托辊测量组件及托辊驱动组件，所述悬吊式托辊测量组件包括托辊、托辊安装架、吊杆、柱式拉力传感器、S型测力传感器，所述托辊通过第一轴承座水平设置在托辊安装架上，所述S型测力传感器架设在托辊安装架上方，且S型测力传感器的一端通过力臂杆固连于第一轴承座上；所述托辊安装架悬吊于机架上，柱式拉力传感器位于上、下悬吊点之间，且柱式拉力传感器与上、下悬吊点均通过吊杆相连接；

所述托辊驱动组件包括主传动带、主传动轮、一级传动轴、一级皮带带轮机构、二级传动轴、二级皮带带轮机构及驱动电机，所述主传动轮固定套装在一级传动轴上，一级传动轴两端安装有第二轴承座，在第二轴承座上固装有滑块，在所述机架上竖直安装有滑轨，滑块位于滑轨上，所述一级传动轴通过滑块及滑轨与机架滑动连接；所述托辊与主传动轮之间通过主传动带传动连接，所述一级传动轴与二级传动轴之间通过一级皮带带轮机构传动连接，二级传动轴与驱动电机之间通过二级皮带带轮机构传动连接，所述二级传动轴通过第三轴承座安装在机架上；在所述一级传动轴下部吊装有配重箱，配重箱通过第四轴承座与一级传动轴相连。

所述一级皮带带轮机构还配装有皮带自张紧组件，所述皮带自张紧组件包括张紧轮、L型杠杆及配重块，所述张紧轮安装在L型杠杆的一端，所述配重块挂装于L型杠杆的另一端，所述张紧轮与一级皮带带轮机构的皮带背面张紧贴合；所述L型杠杆的支点铰接在机架上。

在所述托辊下方的托辊安装架上还配装有同步测速组件，所述同步测速组件包括从动轮、从动轮安装架、编码器及拉力弹簧，所述从动轮水平安装在从动轮安装架上，且从动轮与托辊紧密贴合；所述编码器安装在从动轮安装架上，且编码器的中心轴与从动轮的轮轴相固连；所述从动轮安装架与托辊安装架之间通过拉力弹簧相连接。

在所述第一轴承座轴向外侧固接有搭接座，在搭接座下方的托辊安装架上设置有支撑座，搭接座与支撑座之间采用线接触搭接配合；所述第一轴承座通过搭接座与支撑座之间的线接触搭接设置在托辊安装架上。

所述吊杆与托辊安装架、机架之间均通过销钉相铰接，且位于托辊安装架上的销钉与位于机架上的销钉相互垂直。

本发明的有益效果：

本发明与现有技术相比，摒弃了传统的托辊旋转阻力测量方式，利用全新设计的测量装置实现了全新的托辊旋转阻力测量方式。本发明的托辊采用悬吊式安装，而悬吊式结构可避免外界振动对测量结果的影响，且柱式拉力传感器位于上、下悬吊点之间，悬吊点采用铰接方式，且用于上下两处铰接点的销钉相互垂直，最大程度的保证了测量过程中悬吊式托辊测量组件的稳定性。本发明在托辊下方的托辊安装架上还配装了同步测速组件，可准确测得托辊的瞬时速度，并可自适应不同辊径的托辊。本发明实现了一套测量装置即可满足不同辊径托辊旋转阻力的测量，在配重箱、滑块及滑轨共同作用下，能够始终保证主传动带自适应张紧，并保证主传动带与托辊的垂直关系；当本发明的一级传动轴与二级传动轴之间的轴间中心距发生改变时，在皮带自张紧组件的配重块及L型杠杆共同作用下，可始终通过张紧轮对齿形带进行张紧，进而满足不同辊径托辊旋转阻力的测量。

附图说明

图1为本发明的一种托辊旋转阻力测量装置结构示意图；

图2为图1的左视图；

图3为图1的A-A剖视图；

图4为图1中I部放大图；

图5为本发明的同步测速组件结构示意图；

图6为图5的俯视图；

图中，1—机架，2—托辊，3—托辊安装架，4—吊杆，5—柱式拉力传感器，6—S型测力传感器，7—第一轴承座，8—力臂杆，9—搭接座，10—支撑座，11—主传动带，12—主传动轮，13—一级传动轴，14—一级皮带带轮机构，15—二级传动轴，16—二级皮带带轮机构，17—驱动电机，18—第二轴承座，19—滑块，20—滑轨，21—第三轴承座，22—配重箱，23—第四轴承座，24—张紧轮，25—L型杠杆，26—配重块，27—从动轮，28—从动轮安装架，29—编码器，30—拉力弹簧。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的详细说明。

如图1、2、3、4、5、6所示，一种托辊旋转阻力测量装置，包括机架1、悬吊式托辊测量组件及托辊驱动组件，所述悬吊式托辊测量组件包括托辊2、托辊安装架3、吊杆4、柱式拉力传感器5、S型测力传感器6，所述托辊2通过第一轴承座7水平设置在托辊安装架3上，所述S型测力传感器6架设在托辊安装架3上方，且S型测力传感器6的一端通过力臂杆8固连于第一轴承座7上；所述托辊安装架3悬吊于机架1上，柱式拉力传感器5位于上、下悬吊点之间，且柱式拉力传感器5与上、下悬吊点均通过吊杆4相连接；

所述托辊驱动组件包括主传动带11、主传动轮12、一级传动轴13、一级皮带带轮机构14、二级传动轴15、二级皮带带轮机构16及驱动电机17，所述主传动轮12固定套装在一级传动轴13上，一级传动轴13两端安装有第二轴承座18，在第二轴承座18上固装有滑块19，在所述机架1上竖直安装有滑轨20，滑块19位于滑轨20上，所述一级传动轴13通过滑块19及滑轨20与机架1滑动连接；所述托辊2与主传动轮12之间通过主传动带11传动连接，所述一级传动轴13与二级传动轴15之间通过一级皮带带轮机构14传动连接，二级传动轴15与驱动电机17之间通过二级皮带带轮机构16传动连接，所述二级传动轴15通过第三轴承座21安装在机架1上；在所述一级传动轴13下部吊装有配重箱22，配重箱22通过第四轴承座23与一级传动轴13相连。

所述一级皮带带轮机构14还配装有皮带自张紧组件，所述皮带自张紧组件包括张紧轮24、L型杠杆25及配重块26，所述张紧轮24安装在L型杠杆25的一端，所述配重块26挂装于L型杠杆25的另一端，所述张紧轮24与一级皮带带轮机构14的皮带背面张紧贴合；所述L型杠杆25的支点铰接在机架1上。

在所述托辊2下方的托辊安装架3上还配装有同步测速组件，所述同步测速组件包括从动轮27、从动轮安装架28、编码器29及拉力弹簧30，所述从动轮27水平安装在从动轮安装架28上，且从动轮27与托辊2紧密贴合；所述编码器29安装在从动轮安装架28上，且编码器29的中心轴与从动轮27的轮轴相固连；所述从动轮安装架28与托辊安装架3之间通过拉力弹簧30相连接。为了使测量结果更有价值，需要知晓托辊实时的瞬时速度，但是在托辊2转动过程中，不可避免的会出现主传动带11与托辊2之间的打滑现象，想要单纯依靠调节驱动电机17的转速，并不能准确的获得托辊2的瞬时速度，但在增加了同步测速组件后，通过从动轮27及编码器29可准确测得瞬时速度，即使托辊2的辊径发生变化，通过拉力弹簧30的自适应调节，可使同步测速组件满足不同辊径托辊2的瞬时速度测量。

在所述第一轴承座7轴向外侧固接有搭接座9，在搭接座9下方的托辊安装架3上设置有支撑座10，搭接座9与支撑座10之间采用线接触搭接配合；所述第一轴承座7通过搭接座9与支撑座10之间的线接触搭接设置在托辊安装架3上。由于托辊2通过第一轴承座7、搭接座9及支撑座10以线接触搭接方式安装在托辊安装架3上，确保托辊2只会受到垂直向上的支撑力，保证了测量结果的准确性。

所述吊杆4与托辊安装架3、机架1之间均通过销钉相铰接，且位于托辊安装架3上的销钉与位于机架1上的销钉相互垂直。通过相互垂直的两处铰接销钉，最大程度的保证了测量过程中悬吊式托辊测量组件的稳定性，避免外界振动对测量结果的影响。

下面结合附图说明本发明的一次使用过程：

本实施例中，托辊2的辊径范围为89mm～219mm，辊长范围为200mm～1100mm，最大负载为8kN；托辊安装架3与机架1之间采用呈3点品字形分布的悬吊点，机架1采用方管铝型材制造；主传动带11采用尼龙帆布带，带宽为100mm；一级皮带带轮机构14、二级皮带带轮机构16均采用T10型的齿形带及带轮；配重箱22设计有可开启的箱门，通过在配重箱22增减配重物，实现对配重箱22重量的调整；驱动电机17选用三相异步电动机，其额定转速为1500r/min，可以托辊2提供最高为8m/s的转速。

首先对小辊径托辊进行测量，启动驱动电机17，依次通过二级皮带带轮机构16、二级传动轴15、一级皮带带轮机构14、一级传动轴13、主传动轮12及主传动带11带动托辊2转动，在配重箱22作用下，可以始终保证主传动带11与托辊2的垂直关系，且一级传动轴13借助滑轨20对滑块19的限制，只能沿垂直方向移动，进一步保证了主传动带11与托辊2的垂直关系，同时有效避免了托辊2转动时给整个测量装置带来水平方向的冲击载荷。

在托辊2转动过程中，通过柱式拉力传感器5及S型测力传感器6共同得出托辊2受到的阻力值，再将所得阻力值乘以力臂杆8的杆长，并得出托辊2两端所受的阻力矩，分别记为M₁和M₂，再计算出M₁和M₁的平均值，即得到托辊平均阻力矩M_L，此时便可计算出托辊旋转阻力F，其中F＝2M_L/d，式中d为托辊2的辊径。

同理，按照对小辊径托辊的测量方式，同样可以测得大辊径托辊的旋转阻力。但是，在对大辊径托辊进行测量之前，需要将小辊径托辊卸下，并安装上大辊径托辊，由于辊径变大，按照常规思路，应该统一更换相应长度的主传动带11及一级皮带带轮机构14内的齿形带，但是，在本发明的测量装置内，主传动带11及一级皮带带轮机构14内的齿形带都无需更换。尽管托辊2的辊径变大，会导致一级传动轴13的高度位置发生变化，但是在配重箱22、滑块19及滑轨20共同作用下，能够始终保证主传动带11自适应张紧，并能够保证主传动带11与托辊2的垂直关系；再有，由于一级传动轴13的高度位置发生变化，导致一级传动轴13与二级传动轴15之间的轴间中心距发生改变，进而使一级皮带带轮机构14内的齿形带松弛，但由于皮带自张紧组件的存在，在配重块26及L型杠杆25共同作用下，可始终通过张紧轮24对齿形带进行张紧，保证了一级皮带带轮机构14正常运行，进而满足了大辊径托辊旋转阻力的测量。

实施例中的方案并非用以限制本发明的专利保护范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均包含于本案的专利范围中。

Claims (5)

1.一种托辊旋转阻力测量装置，其特征在于：包括机架、悬吊式托辊测量组件及托辊驱动组件，所述悬吊式托辊测量组件包括托辊、托辊安装架、吊杆、柱式拉力传感器、S型测力传感器，所述托辊通过第一轴承座水平设置在托辊安装架上，所述S型测力传感器架设在托辊安装架上方，且S型测力传感器的一端通过力臂杆固连于第一轴承座上；所述托辊安装架悬吊于机架上，柱式拉力传感器位于上、下悬吊点之间，且柱式拉力传感器与上、下悬吊点均通过吊杆相连接；

所述托辊驱动组件包括主传动带、主传动轮、一级传动轴、一级皮带带轮机构、二级传动轴、二级皮带带轮机构及驱动电机，所述主传动轮固定套装在一级传动轴上，一级传动轴两端安装有第二轴承座，在第二轴承座上固装有滑块，在所述机架上竖直安装有滑轨，滑块位于滑轨上，所述一级传动轴通过滑块及滑轨与机架滑动连接；所述托辊与主传动轮之间通过主传动带传动连接，所述一级传动轴与二级传动轴之间通过一级皮带带轮机构传动连接，二级传动轴与驱动电机之间通过二级皮带带轮机构传动连接，所述二级传动轴通过第三轴承座安装在机架上；在所述一级传动轴下部吊装有配重箱，配重箱通过第四轴承座与一级传动轴相连。

2.根据权利要求1所述的一种托辊旋转阻力测量装置，其特征在于：所述一级皮带带轮机构还配装有皮带自张紧组件，所述皮带自张紧组件包括张紧轮、L型杠杆及配重块，所述张紧轮安装在L型杠杆的一端，所述配重块挂装于L型杠杆的另一端，所述张紧轮与一级皮带带轮机构的皮带背面张紧贴合；所述L型杠杆的支点铰接在机架上。

3.根据权利要求1所述的一种托辊旋转阻力测量装置，其特征在于：在所述托辊下方的托辊安装架上还配装有同步测速组件，所述同步测速组件包括从动轮、从动轮安装架、编码器及拉力弹簧，所述从动轮水平安装在从动轮安装架上，且从动轮与托辊紧密贴合；所述编码器安装在从动轮安装架上，且编码器的中心轴与从动轮的轮轴相固连；所述从动轮安装架与托辊安装架之间通过拉力弹簧相连接。

4.根据权利要求1所述的一种托辊旋转阻力测量装置，其特征在于：在所述第一轴承座轴向外侧固接有搭接座，在搭接座下方的托辊安装架上设置有支撑座，搭接座与支撑座之间采用线接触搭接配合；所述第一轴承座通过搭接座与支撑座之间的线接触搭接设置在托辊安装架上。

5.根据权利要求1所述的一种托辊旋转阻力测量装置，其特征在于：所述吊杆与托辊安装架、机架之间均通过销钉相铰接，且位于托辊安装架上的销钉与位于机架上的销钉相互垂直。