CN105021386B - 一种单托辊阻力系数的测试方法及装置 - Google Patents
一种单托辊阻力系数的测试方法及装置 Download PDFInfo
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Abstract
一种对胶带输送机上单托辊阻力系数进行测试的检测装置，包括一个呈L形的摆动架可以绕支点摆动，单托辊放置在托辊支架上，托辊支架用螺栓固装在摆动架上部；托辊驱动装置驱动单托辊匀速转动；在摆动架支点的右上方布置一碰铁，碰铁右边的旁边有一个限位开关，当摆动架呈垂直直立状态时，碰铁与限位开关的滚轮轻轻接触；在摆动架支点的下方，布置有2个限位块；摆动架L形状的底部右边末尾通过销轴与电磁铁相联；测试方法是：通过由反光镜片和光电传感器构成的测转速装置测出被测托辊的初始转速n，及通过由碰铁和限位开关及计时器构成的测时间装置测出被测托辊上不加圆环和加上圆环两种状态下自初始转速到停止转动所用的时间后，就可根据推导出的公式算出单托辊阻力系数。
Description
技术领域
本发明涉及一种输送机械零部件的测试装置，具体说涉及一种胶带输送机上托辊的阻力系数的测试装置，它是一种对单个托辊转动时的阻力系数进行测试的专用装置。
背景技术
托辊在胶带输送机上大量使用。托辊阻力系数是一个很重要的参数，其大小对带式输送机的运行效果、使用寿命、功率消耗都会产生直接的影响。托辊阻力系数小则托辊运行灵活性好，运行平稳轻松、使用寿命长、功率消耗小。反之，则运行不灵活，功率消耗大。因此，生产厂家在设计研制、生产托辊时，为了了解研制效果或为了控制所生产托辊产品质量，均需要经常性地测试其单托辊阻力系数值。过去最原始的检测方法是：将托辊架起后用手转动，凭手感来确定托辊转动阻力的大小，从而评估算其转动阻力系数大小。这种方法显然比较落后且准确性差。现有的一些测试方法可测试托辊组运行阻力系数，但托辊组运行阻力系数与单托辊阻力系数虽有一定联系但二者数值并不相同。托辊组运行阻力系数体现成组的托辊的运行状态，它与运行的环境和受力状况有很大的关系，而单托辊阻力系数体现某个某种某类托辊运行时的灵活程度。但现有的对单托辊阻力系数的测试、检测存在一些不全和不足，需要对此加以改进。
通过国内专利文献检索发现有一些相关的文献报道，与本发明有关的主要有以下一些：
1、专利号为CN86206184，名称为“带式输送机托辊组运行阻力系数试验装置”的实用新型专利，该实用新型公开了一种用于测试带式输送机托辊组运行阻动系数的试验装置。它是用四个气垫碟支承一托辊组，两侧设气垫碟克服胶带横向跑偏力。当气垫碟通气形成气垫后,整个托辊组漂浮自如。胶带运行时。托辊被摩擦旋转，托辊组随之向前移动触到前面的传感器测得运行阻力，同时在气垫碟下面的四个传感器测出对应的垂直载荷，两测值之比即为运行阻力系数。本装置附加阻力小,吸振,测量精度高,对测试类似连续输送机同样适用。
2、专利号为CN86206224，名称为“带式输送机托辊旋转阻力试验装置”的实用新型，该实用新型公布了一种用于测试带式输送机托辊旋转阻力的试验装置。采用两个全浮式空气轴承支承一个组合框架，它卡住托辊心轴，当轴承通气形成气垫后，整个框架自由漂起，得到三维位移和旋转自由度的自由微调，气垫间压力比差能自动平衡附加阻力。当托辊承受径载荷被摩擦旋转时，它带动整个框架无约束地转动触到传感器，测得托辊旋转阻力。该装置附加阻力极小，吸振，测试精度高，对测试辊子、滚筒类的旋转阻力同样适用.。
3、专利号为CN201320541257.9，名称为“托辊静阻力试验台”的实用新型，该使用新型公开了一种托辊静阻力试验台,包括手轮、固定板、槽钢、螺杆、底座、加强板、滑动架、移动支柱、固定支柱、支撑板、移动挡板、砝码部件和细绳。滑动架包括螺母、螺母挡板、下挡板、U形卡槽和耐磨板,螺母与螺杆相匹配,螺母与螺母挡板焊接,螺母挡板与下挡板焊接,下挡板与U形卡槽通过螺栓连接,耐磨板设在U形卡槽和槽钢之间,耐磨板与U形卡槽焊接,手轮与螺杆端部通过螺栓连接,固定板与槽钢通过螺栓连接将螺杆横向固定在槽钢内,槽钢与底座焊接,加强板与槽钢焊接,加强板与底座焊接,滑动架设在槽钢上,移动支柱与滑动架通过螺栓连接,固定支柱与槽钢通过螺栓连接,支撑板与移动支柱焊接,支撑板与固定支柱焊接,支撑板上设有长圆孔,移动挡板与支撑板通过螺栓连接,砝码部件与细绳连接。托辊静阻力试验台结构合理,能够测试出不同管径和长度的托辊的旋转阻力,有效的保证了托辊的出厂质量,延长了带式输送机的使用寿命。
上述这些专利虽然涉及到了胶带输送机的托辊的测试，但现有的这些检测装置都不是针对胶带输送机的单托辊阻力系数进行测试或监控的，名称为“带式输送机托辊组运行阻力系数试验装置”的实用新型，它测试的是托辊组运行阻力系数，单托辊的阻力系数与托辊组的运行阻力系数是不相同的；名称为“带式输送机托辊旋转阻力试验装置”的实用新型，该实用新型是用于测试带式输送机托辊旋转阻力，而不是用来测试阻力系数，而且结构较复杂；名称为“托辊静阻力试验台”的实用新型，该实用新型是用来测试托辊的静阻力。因此仍无法得知单托辊在动态下的阻力系数大小，因此有必要对现有的单托辊阻力系数的测试装置加以完善。
发明内容
本发明的目的在于针对现有的单托辊阻力系数检测方面存在的一些不足，提供一种新型的单托辊阻力系数的测试方法及装置，该方法和装置可以有效解决测试单托辊阻力系数大小的问题。
因此，为了实现上述目的，本发明所采取的技术方案是：一种对胶带输送机上单托辊阻力系数进行测试的检测装置，其特征在于，一个呈L形的摆动架可以绕支点A摆动，单托辊放置在托辊支架上，托辊支架用螺栓固装在摆动架上部；托辊驱动装置驱动单托辊匀速转动，其转动方向是使托辊所受径向力向下，以免托辊脱出支架；在支点A的右上方布置一碰头，碰头右边的旁边有一个限位开关，当摆动架呈垂直直立状态时，碰头与限位开关的滚轮轻轻接触；在支点A的下方，有2个限位块，以防摆动架左右的摆幅过大；摆动架L形状的底部右边末尾通过销轴与电磁铁相联；测试方法是：通过由反光镜片和光电传感器构成的测转速装置测出被测单托辊的初始转速n，及通过由碰头和限位开关及计时器构成的测时间装置测出被测单托辊上不加圆环和加上圆环自初始转速到停止转动两种状态下所用的时间后，就可根据推导出的公式算出单托辊阻力系数。
进一步地，所述的托辊驱动装置是通过一台交流电机驱动一对皮带轮减速机构，然后通过皮带轮两边出轴上的一对摩擦轮驱动被测单托辊。
进一步地，所述的测托辊初始转速装置是在被测单托辊的外圆柱面适当位置粘贴一薄的反光镜片，通过这一个反光镜片与光电传感器及二次仪表的配合使用可测出被测单托辊的转速n。
进一步地，所述的测时间装置是通过碰头压住限位开关后，触发与限位开关相连的计时器。
本发明的有益效果：本发明通过托辊驱动装置使被测单托辊匀速转动，通过由反光镜片和光电传感器及二次仪表构成的测转速装置测出被测单托辊的初始转速n，然后切断托辊驱动装置与托辊的联系，托辊在仅受阻力矩作用下作匀减速转动直至停止，通过由碰头和限位开关及计时器构成的测时间装置测出被测单托辊上不加圆环和加上圆环两种状态下自初始转速n到停止转动所用的时间后，就可根据推导出的公式算出单托辊阻力系数。
附图说明
图1为本发明一个实施例的结构示意图；
图2为图1的俯视图。
具体实施方式
下面将结合附图和实施例对本发明做进一步的描述。
通过附图可以看出本发明为一种对胶带输送机上单托辊阻力系数进行测试的检测装置，其特征在于，一个呈L形的摆动架可以绕支点A摆动，单托辊放置在托辊支架上，托辊支架用螺栓固装在摆动架上部；托辊驱动装置驱动单托辊作匀速转动，其转动方向是使托辊所受径向力向下，以免托辊脱出支架；在摆动架支点A的右上方布置一碰头，碰头右边的旁边有一个限位开关，当摆动架呈垂直直立状态时，碰头与限位开关的滚轮轻轻接触，但限位开关并不触发计时器；在支点A的下方，有2个限位块，以防摆动架左右的摆幅过大；摆动架L形状的底部右边末尾通过销轴与电磁铁相联；测试方法是：通过由反光镜片和光电传感器及二次仪表构成的测转速装置测出被测单托辊的初始转速n，及通过由碰头和限位开关及计时器构成的测时间装置测出被测单托辊上不加圆环和加上圆环两种状态下自初始转速n到停止转动所用的时间后，就可根据推导出的公式算出单托辊阻力系数。
进一步地，所述的托辊驱动装置是通过一台电动机驱动一对皮带轮减速机构，然后通过皮带轮两边出轴上的一对摩擦轮驱动被测单托辊。
进一步地，所述的测转速装置是在被测单托辊的外圆柱面适当位置粘贴一薄的反光镜片，通过这一个反光镜片与光电传感器及二次仪表配合使用可测出被测单托辊的初始转速n。
进一步地，所述的测时间装置是通过碰头压住限位开关后，触发与限位开关相连的计时器。
具体测试方式如下：
电动机1通电后驱动由带轮2、带轮4和皮带3构成的带轮减速机构，带轮轴18由2个轴承座19支撑，带轮轴18上布置两个摩擦轮5；托辊支架8用螺栓固装在摆动架12上部，被测单托辊6放置在托辊支架8上；当被测单托辊6与两个旋转的摩擦轮5接触时，就会在其带动下作匀速转动，摩擦轮5为顺时针方向转动，被测单托辊为逆时针方向转动。
(a)在电动机1通电的同时，电磁铁15也通电，电磁铁15吸住摆动架12下右端，摆动架12绕支点A转动一点点，则被测单托辊6靠住摩擦轮5并在其带动下转动；被测单托辊6上镶贴有反光镜片7，此时光电传感器9和二次仪表(途中未示出)联合可测出被测单托辊的转速n。
(b)使电动机1断电，电磁铁15亦同时失电，摆动架12下端失去电磁铁15的吸力，摆动架12由于L形底部的偏重作用而绕支点A作顺时针摆动，即被测单托辊6与摩擦轮5脱离，此时，被测单托辊6仅受阻力矩作用作匀减速运动；同时，摆动架12上的碰头10压下限位开关11，限位开关11与计时器(图中未示出)连动，触发计时器可以测出被测单托辊6从脱离摩擦轮5到停止转动所用时间T1。
(c)在被测单托辊6上加上圆环20，重复步骤(a)、(b)，计时器可以测出加上圆环20后的被测单托辊6从脱离摩擦轮5到停止转动所用时间T2。
(d)使用推导出的公式(1)，便可计算出该托辊的阻力系数δ：
δ＝J0ω/[G·r(KT2T1)](1)
式(1)中：J0——圆环20的转动惯量，kg·m2；
ω——被测单托辊转动初始角速度，rad/s；因电机驱动托辊为硬特性，所以，未加圆环20时的被测单托辊初始回转角速度ω1和加上圆环20时被测单托辊的初始回转角速度ω2是相等的，即ω1＝ω2＝ω，ω＝2πn/60(n是由反光镜片7和光电传感器9及二次仪表实测得到的转速r/mn)；
T1——未加圆环20时托辊从初始角速度到停止转动所需时间，s；
T2——加上圆环20后托辊从初始角速度到停止转动所需时间，s；
r——单托辊半径，m；
K＝(G+G0)/G，G——单托辊重量，N；G0－单托辊上的圆环重量，N；
J0、G、G0、r、K值都是原始巳知值，求出T1、T2和ω(n)，代入式(1)，即可求出单托辊阻力系数δ。
本发明的有益效果：本发明通过托辊驱动装置使被测单托辊匀速转动，通过由反光镜片和光电传感器及二次仪表构成的测转速装置测出被测单托辊的初始转速n，然后切断托辊驱动装置与托辊的联系，托辊在仅受阻力矩作用下作匀减速转动直至停止，通过由碰头和限位开关及计时器构成的测时间装置测出被测单托辊上不加圆环和加上圆环两种状态下自初始转速n到停止转动所用的时间后，就可根据推导出的公式算出单托辊阻力系数。
很显然，上述实施例只是为了说明本发明所列举的实例，任何本领域内普通的技术人员的简单更改和替换都是本发明的保护之内。
Claims (1)
1.一种对胶带输送机上单托辊阻力系数进行测试的检测装置，其特征在于，一个呈L形的摆动架绕支点(A)摆动，被测单托辊(6)放置在托辊支架(8)上，托辊支架(8)用螺栓固装在摆动架(12)上部；托辊驱动装置驱动被测单托辊(6)匀速转动，其转动方向是使被测单托辊(6)所受径向力向下；在支点(A)的右上方布置一碰头(10)，碰头(10)右边的旁边有一个限位开关(11)，当摆动架(12)呈垂直直立状态时，碰头(10)与限位开关(11)的滚轮轻轻接触；在支点(A)的下方，有两个限位块(14、17)；摆动架(12)L形状的底部右边末尾通过销轴(16)与电磁铁(15)相联；通过测转速装置测出被测单托辊的初始转速n，通过测时间装置测出被测单托辊上不加圆环(20)和加上圆环(20)两种状态下从初始转速到停止转动所用的时间，根据推导出的公式算出单托辊阻力系数；所述的托辊驱动装置由电动机(1)、小带轮(2)、大带轮(4)、皮带(3)、支撑大带轮轴(18)的2个滚动轴承座(19)，以及大带轮轴(18)两端布置的一对摩擦轮(5)组成；电动机(1)驱动由小带轮(2)、大带轮(4)、皮带(3)构成的减速机构，然后通过一对摩擦轮(5)驱动被测单托辊(6)；所述的测转速装置是在被测单托辊(6)的外圆柱面适当位置粘贴一薄的反光镜片(7)，通过反光镜片(7)与光电传感器(9)的配合使用测出被测单托辊的初始转速；所述的被测单托辊上加上圆环(20)是在被测单托辊的长度方向上的中间位置固定圆环(20)；所述的测时间装置是通过碰头(10)压住限位开关(11)后，触发与限位开关(11)相连的计时器；
所述检测装置的使用方法是：
(a)在电动机(1)通电的同时，电磁铁(15)也通电，电磁铁(15)吸住摆动架(12)下右端，摆动架(12)绕支点(A)转动，则被测单托辊(6)靠住摩擦轮(5)并在其带动下转动；被测单托辊(6)上镶贴有反光镜片(7)，和光电传感器(9)配合测出被测单托辊的转速n；
(b)使电动机(1)断电，电磁铁(15)亦同时失电，摆动架(12)下端失去电磁铁(15)的吸力，摆动架(12)由于L形底部的偏重作用而绕支点(A)作顺时针摆动，即被测单托辊(6)与摩擦轮(5)脱离，此时，被测单托辊(6)仅受阻力矩作用作匀减速运动；同时，摆动架(12)上的碰头(10)压下限位开关(11)，触发计时器测出被测单托辊(6)从脱离摩擦轮(5)到停止转动所用时间T1；
(c)在被测单托辊(6)上加上圆环(20)，重复步骤(a)、(b)，计时器测出加上圆环(20)后的被测单托辊(6)从脱离摩擦轮(5)到停止转动所用时间T2；
(d)根据上面测得的数据，使用推导出的公式(1)，便可计算出该托辊的阻力系数δ：
δ＝J0ω/[G·r(KT2—T1)] (1)
式(1)中：J0——圆环(20)的转动惯量，kg·m2；
ω——被测单托辊(6)转动初始角速度，rad/s；ω＝2πn/60；n是初始转速r/mn；
T1——未加圆环20时托辊从初始角速度到停止转动所需时间，s；
T2——加上圆环20后托辊从初始角速度到停止转动所需时间，s；
r——单托辊半径，m；
K＝(G+G0)/G，G——单托辊重量，N；G0－单托辊上的圆环重量，N；
J0、G、G0、r、K值都是原始已知值，求出T1、T2和ω，代入式(1)，即求出单托辊阻力系数δ。
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