CN104723600B - 一种螺杆榨油机的膛内应力测试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种螺杆榨油机的膛内应力测试方法，包括如下步骤：一、选取榨油机榨笼上的一榨条开设N个探孔；二、在与开设有探孔的榨条上下相邻的上榨条和下榨条的外壁，各贴附N个上、下电阻应变片；三、在探孔内均安装压力传感器；四、启动螺杆榨油机运行，记录得到各上、下电阻应变片应变值和压力传感器的应力值；五、通过弯曲标定实验，得到各上、下电阻应变片的应变值对应的膛内应力值；六，通过将压力传感器的应力值与步骤五中得到的膛内应力值对应取均值，即得到膛内沿轴向方向分布的应力值。该螺杆榨油机的膛内应力测试方法安全可靠、测试便捷，测试数据真实准确，具有重要的实际应用价值。
Description
技术领域
本发明涉及压力测试方法技术领域，具体涉及一种螺杆榨油机的膛内应力测试方法。
背景技术
植物物料是目前供应食用油的重要来源，因此如何能够高效的制取植物油显得尤为重要，使用螺杆式榨油机压榨植物物料是目前制取植物油的一种主要方式。螺杆式榨油机工作时，在榨笼内通过螺杆向前推送物料，由于螺杆的螺距逐渐缩小，且螺杆的直径逐渐增大，故物料在向前推送的同时受到挤压和破碎，油脂便从物料中被挤出。螺杆式榨油机膛内的应力大小和分布与诸多因素有关，有物料在被挤压推进时作用在其上的摩擦力、轴向力、径向力和切向力，同时榨条在支点处还受到直接剪切力。其中，径向力是我们通常所称的膛内应力，在径向力长期作用下，榨条不断的被挤压和磨损，是导致榨条断裂的主要因素。螺杆式榨油机膛内应力的大小和分布，对油品质量和生产效率有直接影响，是设计螺杆式榨油机结构参数的重要依据。因此，找到一种准确、有效的膛内应力分布测试方法尤为重要。
现有技术中，江南大学范本隽曾提出电测法来计算单螺杆榨油机的膛内压力，该方法比较单一，克服的影响因素有限，无法准确判断数据采集的真实性；河南工业大学的阮竞兰运用有限元分析软件对双螺旋榨油机的榨螺参数与榨笼内压力的关系进行了分析研究，并未解决如何有效测试膛内应力；武汉轻工大学林国祥，郑晓也提出了计算膛内径向压力的方法和测试方案，但当时并未提出如何准确测试植物物料在榨油机膛内的压力分布情况。
发明内容
针对上述技术中存在的不足之处，本发明提供了一种安全可靠、测试便捷，测试数据真实准确的螺杆榨油机的膛内应力测试方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种螺杆榨油机的膛内应力测试方法，包括如下步骤：步骤一、在螺杆榨油机的榨笼上，选取与所述螺杆榨油机的进料口至出饼口的轴向方向平行的任意一榨条，依次等间距间隔并排开设N个探孔；步骤二、在与开设有N个探孔的榨条上下相邻的上榨条和下榨条的外壁上，分别对应所述N个探孔一一贴附N个上电阻应变片和N个下电阻应变片，并将所述N个上电阻应变片和N个下电阻应变片均电连接至静态电阻应变仪；步骤三、在N个探孔内均安装压力传感器，所述压力传感器的探头端朝向所述螺杆榨油机的膛内一侧，所述N个压力传感器均通过数据线连接至数字压力表；步骤四、启动螺杆榨油机运行，向所述螺杆榨油机的膛内投入物料，同时对数字压力表和静态电阻应变仪进行初始调零，待所述螺杆榨油机的出饼口稳定出饼后，所述静态电阻应变仪全程记录得到N个上电阻应变片的应变值A11、A21、A31……AN1和N个下电阻应变片的应变值A12、A22、A32……AN2，将上下对应设置的上电阻应变片和下电阻应变片的应变值取均值得到A1、A2、A3……AN，其中，AN＝(AN1+AN2)/2，所述数字压力表全程记录得到N个压力传感器的应力值P1、P2、P3……PN；步骤五、选取与螺杆榨油机内相同材质的榨条，并在其正中心处贴上与所述上电阻应变片和下电阻应变片相同规格材质的标定应变片，得到标定榨条，所述标定应变片电连接至静态电阻应变仪，将标定榨条置于材料试验机上进行弯曲标定实验，试验机向标定榨条正中心处等速加载压力，试验机开始加载的同时记录静态电阻应变仪的示数，直至标定榨条断裂停止加载压力，全程记录下同一时间的压力值所对应的标定应变片的应变值，通过将步骤四中得到的应变值A1、A2、A3……AN与标定应变片的应变值一一比对，即可得到应变值为A1、A2、A3……AN时分别对应的压力值F1、F2、F3……FN，从而对应得到应变值为A1、A2、A3……AN处的膛内应力值Q1、Q2、Q3……QN，其中，QN＝3a*FN/b*h3，a为标定榨条的长度，b为标定榨条的宽度，h为标定榨条的高度；步骤六，将N个压力传感器得到的应力值P1、P2、P3……PN分别与步骤五中得到的应力值Q1、Q2、Q3……QN一一对应取均值，得到T1、T2、T3……TN，其中，TN＝(PN+QN)/2，即所述螺杆榨油机的膛内沿进料口至出饼口的轴向方向分布的应力值。
优选的，贴附所述上电阻应变片和下电阻应变片之前，应分别对所述上榨条和下榨条的外壁表面进行打磨抛光。
优选的，贴附所述上电阻应变片和下电阻应变片之后，需在所述上电阻应变片和下电阻应变片的表面涂胶液覆盖，并采用万用表测量贴附的所述上电阻应变片和下电阻应变片的电阻值，阻值与额定值相比误差范围为±0.1Ω。
优选的，所述压力传感器选用高温熔体压力传感器，所述压力传感器的探头平面与所述探孔的位于螺杆榨油机膛内一侧的开口平面之间的间距为0.5～1mm。
优选的，位于膛内同一径向平面的上电阻应变片、下电阻应变片和探孔共同处于以所述轴向方向为中心轴的圆周轨迹上，所述圆周轨迹上粘附有与所述螺杆榨油机的榨笼外壁相同材质的铁块，所述铁块上贴附有温度补偿应变片，所述温度补偿应变片电连接至静态电阻应变仪。
优选的，所述试验机以0.2mm/min的速度等速向所述标定榨条加载压力。
本发明与现有技术相比，其有益效果是：本发明提供的螺杆榨油机的膛内应力测试方法，可在不破坏膛内结构的情况下，通过在任一榨条上开设N个探孔，在探孔内安装高温熔体压力传感器以测试膛内沿轴向方向的应力值P1、P2、P3……PN；通过在与开设有探孔的榨条上下相邻的上榨条和下榨条的外壁上，分别对应所述N个探孔一一贴附N个上电阻应变片和N个下电阻应变片，根据测得的对应上电阻应变片和下电阻应变片的平均应变值A1、A2、A3……AN，通过弯曲标定实验测得对应的膛内沿轴向方向的应力值Q1、Q2、Q3……QN，最终得到所述螺杆榨油机的膛内沿进料口至出饼口的轴向方向分布的应力值T1、T2、T3……TN，其中，TN＝(PN+QN)/2。该螺杆榨油机的膛内应力测试方法安全可靠、测试便捷，测试数据真实准确，具有重要的实际应用价值。
附图说明
图1为本发明所述的螺杆榨油机的结构示意图；
图2为本发明所述的高温熔体压力传感器的连接示意图；
图3为本发明所述的标定应变片的连接示意图；
图4为本发明所述的弯曲标定实验的示意图；
图中：1进料口；2出饼口；3榨条；4探孔；5高温熔体压力传感器；6数字压力表；7标定应变片；8标定榨条；9静态电阻应变仪
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
如图1—4所示，本发明提供了一种螺杆榨油机的膛内应力测试方法，所述螺杆榨油机的榨笼由若干个榨条叠加围成，所述膛内应力测试方法包括如下步骤：
步骤一、在螺杆榨油机的榨笼上，选取与所述螺杆榨油机的进料口1至出饼口2的轴向方向平行的任意一榨条3，依次等间距间隔并排开设N个探孔4；
步骤二、在与开设有N个探孔4的榨条3上下相邻的上榨条和下榨条的外壁上，分别对应所述N个探孔4一一贴附N个上电阻应变片和N个下电阻应变片，位于膛内同一径向平面的上电阻应变片、下电阻应变片和探孔4共同处于以所述轴向方向为中心轴的圆周轨迹上，所述圆周轨迹上粘附有与所述螺杆榨油机的榨笼外壁相同材质的铁块，所述铁块上贴附有温度补偿应变片，用于膛内温度变化的温度补偿，并将所述N个上电阻应变片、N个下电阻应变片以及温度补偿应变片均电连接至静态电阻应变仪，所述静态电阻应变仪采用半桥接线法，以保证试验操作便捷、数据采集准确；贴附所述上电阻应变片和下电阻应变片之前，应分别对所述上榨条和下榨条的外壁表面进行打磨抛光，贴附所述上电阻应变片和下电阻应变片之后，需在所述上电阻应变片和下电阻应变片的表面涂胶液覆盖，以防实验过程中渗出的物料杂质的干扰，并采用万用表测量贴附的所述上电阻应变片和下电阻应变片的电阻值，阻值与额定值相比误差范围为±0.1Ω；
步骤三、在N个探孔4内均安装压力传感器，由于物料在压榨过程中可近似当作一种熔融物质，因此所述压力传感器选用高温熔体压力传感器5，所述高温熔体压力传感器5的探头端朝向所述螺杆榨油机的膛内一侧，所述高温熔体压力传感器5的探头平面与所述探孔4的位于螺杆榨油机膛内一侧的开口平面之间的间距为0.5～1mm，所述N个高温熔体压力传感器5均通过数据线连接至数字压力表6；
步骤四、启动螺杆榨油机运行，向所述螺杆榨油机的膛内投入物料，同时对数字压力表和静态电阻应变仪进行初始调零，物料从进料口进入榨笼后随着螺杆的旋转而向前推进，压榨的初期由于膛内温度较低且物料未将榨笼填满，只有少量油滴从榨条缝隙中渗出，出饼口的物料饼粕呈未成形的粉末状，当螺杆榨油机运行稳定一段时间后，其膛内温度升至一定值，此时油液正常渗出，且物料也会从原有的散体形态慢慢变成饼粕状，即所述螺杆榨油机的出饼口稳定出饼，通过所述静态电阻应变仪全程记录得到N个上电阻应变片的应变值A11、A21、A31……AN1和N个下电阻应变片的应变值A12、A22、A32……AN2，将上下对应设置的上电阻应变片和下电阻应变片的应变值取均值得到A1、A2、A3……AN，其中，AN＝(AN1+AN2)/2，所述数字压力表全程记录得到N个压力传感器的应力值P1、P2、P3……PN；
步骤五、选取与螺杆榨油机内相同材质的榨条，并在其正中心处贴上与所述上电阻应变片和下电阻应变片相同规格材质的标定应变片7，得到标定榨条8，所述标定应变片电连接至静态电阻应变仪9，将标定榨条8置于材料试验机上进行弯曲标定实验，试验机向标定榨条8正中心处以0.2mm/min的速度等速加载压力F，试验机开始加载的同时记录静态电阻应变仪9的示数，直至标定榨条8断裂停止加载压力，全程记录下同一时间的压力值所对应的标定应变片的应变值，通过将步骤四中得到的应变值A1、A2、A3……AN与标定应变片的应变值一一比对，即可得到应变值为A1、A2、A3……AN时分别对应的压力值F1、F2、F3……FN，从而对应得到应变值为A1、A2、A3……AN处的膛内应力值Q1、Q2、Q3……QN，其中，QN＝3a*FN/b*h3，a为标定榨条的长度，b为标定榨条的宽度，h为标定榨条的高度；
步骤六，将N个压力传感器得到的应力值P1、P2、P3……PN分别与步骤五中得到的应力值Q1、Q2、Q3……QN一一对应取均值，得到T1、T2、T3……TN，其中，TN＝(PN+QN)/2，即所述螺杆榨油机的膛内沿进料口至出饼口的轴向方向分布的应力值。
本发明提供的螺杆榨油机的膛内应力测试方法，可在不破坏膛内结构的情况下，测得所述螺杆榨油机的膛内沿进料口至出饼口的轴向方向分布的应力值，测试方法安全可靠、测试便捷，测试数据真实准确，具有重要的实际应用价值。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。
Claims (6)
1.一种螺杆榨油机的膛内应力测试方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一、在螺杆榨油机的榨笼上，选取与所述螺杆榨油机的进料口至出饼口的轴向方向平行的任意一榨条，依次等间距间隔并排开设N个探孔；
步骤二、在与开设有N个探孔的榨条上下相邻的上榨条和下榨条的外壁上，分别对应所述N个探孔一一贴附N个上电阻应变片和N个下电阻应变片，并将所述N个上电阻应变片和N个下电阻应变片均电连接至静态电阻应变仪；
步骤三、在N个探孔内均安装压力传感器，所述压力传感器的探头端朝向所述螺杆榨油机的膛内一侧，所述N个压力传感器均通过数据线连接至数字压力表；
步骤四、启动螺杆榨油机运行，向所述螺杆榨油机的膛内投入物料，同时对数字压力表和静态电阻应变仪进行初始调零，待所述螺杆榨油机的出饼口稳定出饼后，所述静态电阻应变仪全程记录得到N个上电阻应变片的应变值A11、A21、A31……AN1和N个下电阻应变片的应变值A12、A22、A32……AN2，将上下对应设置的上电阻应变片和下电阻应变片的应变值取均值得到A1、A2、A3……AN，其中，AN＝(AN1+AN2)/2，所述数字压力表全程记录得到N个压力传感器的应力值P1、P2、P3……PN；
步骤五、选取与螺杆榨油机内相同材质的榨条，并在其正中心处贴上与所述上电阻应变片和下电阻应变片相同规格材质的标定应变片，得到标定榨条，所述标定应变片电连接至静态电阻应变仪，将标定榨条置于材料试验机上进行弯曲标定实验，试验机向标定榨条正中心处等速加载压力，试验机开始加载的同时记录静态电阻应变仪的示数，直至标定榨条断裂停止加载压力，全程记录下同一时间的压力值所对应的标定应变片的应变值，通过将步骤四中得到的应变值A1、A2、A3……AN与标定应变片的应变值一一比对，即可得到应变值为A1、A2、A3……AN时分别对应的压力值F1、F2、F3……FN，从而对应得到应变值为A1、A2、A3……AN处的膛内应力值Q1、Q2、Q3……QN，其中，QN＝3a*FN/b*h3，a为标定榨条的长度，b为标定榨条的宽度，h为标定榨条的高度；
步骤六，将N个压力传感器得到的应力值P1、P2、P3……PN分别与步骤五中得到的应力值Q1、Q2、Q3……QN一一对应取均值，得到T1、T2、T3……TN，其中，TN＝(PN+QN)/2，即所述螺杆榨油机的膛内沿进料口至出饼口的轴向方向分布的应力值。
2.如权利要求1所述的螺杆榨油机的膛内应力测试方法，其特征在于，贴附所述上电阻应变片和下电阻应变片之前，应分别对所述上榨条和下榨条的外壁表面进行打磨抛光。
3.如权利要求1所述的螺杆榨油机的膛内应力测试方法，其特征在于，贴附所述上电阻应变片和下电阻应变片之后，需在所述上电阻应变片和下电阻应变片的表面涂胶液覆盖，并采用万用表测量贴附的所述上电阻应变片和下电阻应变片的电阻值，阻值与额定值相比误差范围为±0.1Ω。
4.如权利要求1所述的螺杆榨油机的膛内应力测试方法，其特征在于，所述压力传感器选用高温熔体压力传感器，所述压力传感器的探头平面与所述探孔的位于螺杆榨油机膛内一侧的开口平面之间的间距为0.5～1mm。
5.如权利要求1所述的螺杆榨油机的膛内应力测试方法，其特征在于，位于膛内同一径向平面的上电阻应变片、下电阻应变片和探孔共同处于以所述轴向方向为中心轴的圆周轨迹上，所述圆周轨迹上粘附有与所述螺杆榨油机的榨笼外壁相同材质的铁块，所述铁块上贴附有温度补偿应变片，所述温度补偿应变片电连接至静态电阻应变仪。
6.如权利要求1所述的螺杆榨油机的膛内应力测试方法，其特征在于，所述试验机以0.2mm/min的速度等速向所述标定榨条加载压力。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
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Granted publication date: 20160302 |