CN105223130A - 胶带与胶带间摩擦系数的测试装置与测试方法 - Google Patents

Abstract

一种胶带与胶带间摩擦系数的测试装置，包括驱动滚筒、换向滚筒和胶带张力调节托辊，其特征在于：在上胶带约中间处的下方布置1个承载架，对应于承载架在水平方向上的长度范围，在上胶带上叠放一段待测胶带，在待测胶带上方压着1个加载架；在待测胶带的右端相隔一定距离处，布置一个悬臂杆，在待测胶带右端和悬臂杆之间用一个拉力传感器连接；胶带以一定的速度运行，带动待测胶带向左动作，待测胶带在拉力传感器和悬臂杆的拉力作用下被拉住而不随运行胶带运行，但在拉力传感器中会引起应变应力变化；通过由拉力传感器和二次仪表构成的测力装置测出运行胶带和待测胶带间的摩擦阻力，就可根据推导出的公式算出胶带与胶带间的摩擦系数。

Description

胶带与胶带间摩擦系数的测试装置与测试方法

技术领域

本发明涉及一种输送机械零部件技术参数的测试装置，具体说涉及一种对胶带输送机上胶带与胶带间的摩擦系数进行测试的装置，它是一种对胶带与胶带之间的摩擦系数进行测试的专用装置。

背景技术

研究胶带输送机,需要对胶带输送机的各种技术参数进行测试，以形成第一手资料，并能反过来用于胶带输送机的优化设计。我国设计胶带输送机所采用的技术数据，部分是借用外国的一些相关技术数据，与我国的实际情况是有一些差距的。所以通过一定的检测方法，对不同型号、不同结构的胶带输送机各部分的技术参数进行测试，获取实际数据，是非常有必要的。对胶带输送机的技术参数进行测试，包括对胶带与胶带间的摩擦系数μ进行测试，以得出各种不同构造、不同厚度、不同材质的胶带间的摩擦系数，从而也可知道胶带滚筒与胶带之间、托辊（外表面是橡胶层）与胶带间及胶带与胶带间的摩擦系数，给胶带输送机的设计提供准确有效的技术数据。现有的对胶带与胶带间的摩擦系数μ的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CN201210160905.6，名称为“一种带式输送机的模拟摩擦系数的测量方法及系统”的发明专利，该发明专利公开了一种带式输送机的模拟摩擦系数的测量方法及系统，所述方法包括：在线实时测量带式输送机的运行电功率、运行带速和流量分布情况,并通过自动编程提取方式离线获取采样高差电子表格,结合前期通过带式输送机地形分布情况获得的高度差值,结合其他带式输送机设计参数、流量分布数据数组和前倾托辊对应区流量分布数据数组,计算带式输送机的模拟摩擦系数值。该发明通过利用实时运行数据精确计算出不同的运行环境(如温度、湿度等)下的模拟摩擦系数,从而可以有效掌握带式输送机的实际最大输送能力,合理使用设备,提高设备的使用寿命。据大量数据统计表明,采用本发明后,仅带式输送机有实验依据的能力优化可节约成本10%。在线实时测量实际运行的带式输送机的运行电功率、运行带速和瞬时流量分布情况,累计形成流量分布数据数组和前倾托辊对应区流量分布数据数组,并结合前期通过带式输送机地形分布情况自动编程提取的高度差值表格,实时计算带式输送机的模拟摩擦系数值.。

2、专利号为CN201380019184.X，名称为“带式无级变速器的摩擦系数修正装置”的发明，该发明公布了一种带式无级变速器的摩擦系数修正装置，该带式无级变速器的摩擦系数修正装置具备：摩擦系数映射，其针对每个变速比存储带轮和环形带之间的摩擦系数的缺省值；摩擦系数计算单元，其计算所述带轮和所述环形带之间的摩擦系数；以及摩擦系数修正单元，其基于由所述摩擦系数计算单元计算出的摩擦系数，对储存于所述摩擦系数映射中的所述摩擦系数的缺省值进行修正，所述带式无级变速器的摩擦系数修正装置的特征在于，所述摩擦系数修正单元根据所述摩擦系数计算单元在规定的变速比下计算出的摩擦系数μ、和该规定的变速比下的存储于所述摩擦系数映射中的摩擦系数的缺省值，来计算摩擦系数修正系数k，并利用所述摩擦系数修正系数k，对各变速比下的存储于所述摩擦系数映射中的所述摩擦系数的缺省值同样地进行修正。

上述这些专利虽然涉及到了摩擦系数的测试，但与胶带间的摩擦系数的测试是很不一样的，即现有的这些检测装置都不是针对胶带间的摩擦系数进行测试或监控的，名称为“一种带式输送机的模拟摩擦系数的测量方法及系统”的发明，它测试的是带式输送机的模拟摩擦系数，与胶带间的摩擦系数的测试是有较大差别的；名称为“带式无级变速器的摩擦系数修正装”的发明，该发明是用于对带式无级变速器的摩擦系数进行修正，与胶带间的摩擦系数的测试也是相差很大的。这两种方法都无法得知实际胶带间的摩擦系数，因此有必要对现有的胶带与胶带间的摩擦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胶带与胶带间的摩擦系数检测方面存在的一些不足，提供一种新型的胶带间摩擦系数的测试方法及装置，该方法和装置可以有效解决测试胶带间的摩擦系数大小的问题。

因此，为了实现上述目的，本发明所采取的技术方案是：一种胶带与胶带间摩擦系数的测试装置，包括驱动滚筒、换向滚筒和胶带张力调节托辊，胶带绕过驱动滚筒、换向滚筒及胶带张力调节托辊而形成闭合回路，并通过调节胶带张力调节托辊的上下位置调节胶带张力大小，其特征在于：在上胶带约中间处的下方布置一个承载架，以承托住上胶带，对应于承载架上承载平托辊在水平方向上构成的长度范围，在上胶带上面叠放一段待测胶带，所有承载平托辊在水平方向所构成的长度大于待测胶带的长度；在待测胶带上方压着一个加载架，加载架以一定的重力施加在待测胶带上；在待测胶带的右端相隔一定距离处，布置一个悬臂杆，在待测胶带的右端和悬臂杆之间用一个拉力传感器把这两者联系起来；胶带驱动装置驱动胶带以一定的速度运行，带动待测胶带向左动作，待测胶带在拉力传感器和悬臂杆的拉力作用下被拉住而不随运行胶带运行，但在拉力传感器中会引起应变应力变化；由于在待测胶带上面加载架施加了一定重力，所以在运行胶带和待测胶带接触面间存在正压力和摩擦力。

进一步地，所述的胶带驱动装置是通过一台交流电机经由减速装置驱动滚筒转动，从而带动胶带运行。

进一步地，所述的承载架上安装有由若干个承载平托辊，各个承载平托辊之间在水平方向等距离排列且留有一定间隙，所有承载平托辊通过承载平托辊支架安装在承载架上。

进一步地，所述的加载架上安装有若干个加载平托辊，各个加载平托辊之间在水平方向等距离排列且留有一定间隙，所有加载平托辊通过加载平托辊支架安装在加载架上；加载架连同其上的加载平托辊和加载平托辊支架通过钢丝绳、滑轮和吊环悬吊起来，钢丝绳上安装1个松紧螺旋扣，以调节加载重力的大小，钢丝绳上安装1个拉力计，以显示加载重力的大小。

进一步地，所述的加载架上的加载平托辊的直径比承载架上的承载平托辊的直径要小。

本发明所采取的测试方法分为以下几个步骤：

步骤1：预先称重待测胶带的重力G₁，并计算加载重力G₂，G₂=加载架总重-4倍拉力计示值，则作用在待测胶带上的总重力为G=G₁+G₂，N;

步骤2：给电动机通电，驱动减速器、驱动滚筒和换向滚筒转动，使胶带以一定的速度运行；

步骤3：读取、记录由拉力传感器产生的应变及二次仪表显示的摩擦阻力F；

步骤4：根据由滑动摩擦力公式推导出的式（1）计算胶带与胶带间摩擦系数μ：

μ=F/（G₁+G₂）＝F/G(1)

式（1）中，F——运行胶带和待测胶带之间的摩擦力，N，由拉力传感器及二次仪表求得；

G₁——待测胶带自重，N；

G₂——加载架在待测胶带上面所施加的加载重力，N；

G——待测胶带3所承受的总重力，N。。

本发明的有益效果：本发明通过驱动装置驱动胶带以一定的速度运行，一段截取的待测胶带叠放于经过承载架上面的运行胶带上，加载架在待测胶带上施加一定的重力，则在运行胶带和待测胶带的接触面间就存在正压力和摩擦力；在待测胶带的一端连接一个拉力传感器，拉力传感器的另一端固定于悬臂杆上；通过由拉力传感器和二次仪表构成的测力装置测出运行胶带和待测胶带间的摩擦阻力，就可根据推导出的公式算出胶带与胶带间的摩擦系数。

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拿开加载平托辊支架以上部分后的俯视图；

图3为图1C处的局部放大图；

图4为受力分析图。

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胶带与胶带间摩擦系数的测试装置，包括驱动滚筒、换向滚筒和胶带张力调节托辊，胶带绕过驱动滚筒、换向滚筒及胶带张力调节托辊而形成闭合回路，并通过调节胶带张力调节托辊的上下位置调节胶带张力大小，其特征在于：在上胶带约中间处的下方布置1个承载架，以承托住上胶带，对应于承载架上承载平托辊在水平方向上构成的长度范围，在上胶带上面叠放一段待测胶带，所有承载平托辊在水平方向所构成的长度大于待测胶带的长度；在待测胶带上方压着1个加载架，加载架以一定的重力施加在待测胶带上；在待测胶带的右端相隔一定距离处，布置一个悬臂杆，在待测胶带的右端和悬臂杆之间用一个拉力传感器把这两者联系起来；胶带驱动装置驱动胶带以一定的速度运行，带动待测胶带向左动作，待测胶带在拉力传感器和悬臂杆的拉力作用下被拉住而不随运行胶带运行，但在拉力传感器中会引起应变应力变化；由于在待测胶带上面加载架施加了一定重力，所以在运行胶带和待测胶带接触面间存在正压力和摩擦力。

进一步地，所述的胶带驱动装置是通过一台交流电机经由减速装置驱动滚筒转动，从而带动胶带运行。

进一步地，所述的承载架上安装有若干个承载平托辊，各个承载平托辊之间在水平方向等距离排列且留有一定间隙，所有承载平托辊通过承载平托辊支架安装在承载架上。

进一步地，所述的加载架上安装有若干个加载平托辊，各个加载平托辊之间在水平方向等距离排列且留有一定间隙，所有加载平托辊通过加载平托辊支架安装在加载架上；加载架连同其上的加载平托辊和加载平托辊支架通过钢丝绳、滑轮和吊环悬吊起来，钢丝绳上安装1个松紧螺旋扣，以调节加载重力的大小，钢丝绳上安装1个拉力计，以显示加载重力的大小。

进一步地，所述的加载架上的加载平托辊的直径比承载架上的承载平托辊的直径要小。

本发明所采取的测试方法分为以下几个步骤：

步骤1：预先称重待测胶带的重力G₁，并计算加载重力G₂，G₂=加载架总重-4倍拉力计示值，则作用在待测胶带上的总重力为G=G₁+G₂，N;

步骤2：给电动机通电，驱动减速器、驱动滚筒和换向滚筒转动，使胶带以一定的速度运行；

步骤3：读取、记录由拉力传感器产生的应变及二次仪表显示的摩擦阻力F；

步骤4：根据由滑动摩擦力公式推导出的式（1）计算胶带与胶带间摩擦系数μ：

μ=F/（G₁+G₂）＝F/G(1)

式（1）中，F——运行胶带和待测胶带之间的摩擦力，N，由拉力传感器及二次仪表求得；

G₁——待测胶带自重，N；

G₂——加载架在待测胶带上面所施加的加载重力，N；

G——待测胶带3所承受的总重力，N。

具体测试方式如下：

如附图所示，一种胶带与胶带间摩擦系数的测试装置，包括驱动滚筒1和换向滚筒12及胶带张力调节托辊13，胶带2绕过驱动滚筒2、换向滚筒12及胶带张力调节托辊13而形成闭合回路，并通过调节胶带张力调节托辊13的上下位置调节胶带张力大小，其特征在于：在上胶带2约中间处的下方布置1个承载架15，以承托住上胶带2，对应于承载架15上承载平托辊在水平方向上构成的长度范围，在上胶带2上面叠放1段待测胶带3，所有承载平托辊在水平方向所构成的长度L大于待测胶带的长度l；在待测胶带3上方压着1个加载架19，加载架19以一定的重力施加在待测胶带3上；在待测胶带3的右端相隔一定距离处，布置一个悬臂杆11，在待测胶带3的右端和悬臂杆11之间用一个拉力传感器10把这两者联系起来；胶带驱动装置驱动胶带2以一定的速度运行，带动待测胶带3向左动作，待测胶带3在拉力传感器10和悬臂杆11的拉力作用下被拉住而不随运行胶带2运行，但在拉力传感器10中会引起应变应力变化；由于在待测胶带3上面加载架19施加了一定重力，所以在运行胶带2和待测胶带3接触面间存在正压力和摩擦力。

所述的胶带驱动装置是通过一台交流电机17经由减速装置18驱动滚筒1转动，从而带动胶带2运行。

所述的承载架15上安装有若干个承载平托辊16，各个承载平托辊16之间在水平方向等距离排列且留有一定间隙，所有承载平托辊16通过承载平托辊支架14安装在承载架15上。

所述的加载架19上安装有若干个加载平托辊9，各个加载平托辊9之间在水平方向等距离排列且留有一定间隙，所有加载平托辊9通过加载平托辊支架8安装在加载架19上；加载架19连同其上的加载平托辊9和加载平托辊支架8通过钢丝绳6、滑轮4和吊环20悬吊起来，钢丝绳6上安装1个松紧螺旋扣7，以调节加载重力的大小，钢丝绳6上安装1个拉力计5，以显示加载重力的大小。

所述的加载架19上的加载平托辊9的直径比承载架15上的承载平托辊16的直径要小。

把待测胶带3及其上加载架19作为隔离体分析，见图4，那么，在运行胶带2和待测胶带3的接触面间就存在正压力G[G=（G₁+G₂）]和摩擦力F，根据滑动摩擦力计算公式：

F=μ（G₁+G₂），则

μ=F/（G₁+G₂）＝F/G(1)

式（1）中，F——运行胶带2和待测胶带3之间的摩擦力，N，由拉力传感器10及二次仪表求得；

G₁——待测胶带3的自重，N；

G₂——加载架19在待测胶带3上面所施加的加载重力，N；

G——待测胶带3所承受的总重力，N。

测试方法分为以下几个步骤：

步骤1：预先称重待测胶带3的重力G₁，并计算加载重力G₂，G₂=加载架总重-4倍拉力计示值，则作用在待测胶带3上的总重力为G=G₁+G₂，N;

步骤2：给电动机17通电，驱动减速器18、驱动滚筒1和换向滚筒12转动，使胶带2以一定的速度运行；

步骤3：读取、记录由拉力传感器10产生的应变及二次仪表显示的摩擦阻力F；

步骤4：根据由滑动摩擦力公式推导出的式（1）计算胶带与胶带间摩擦系数μ：

μ=F/（G₁+G₂）=F/G(1)

式（1）中，F——运行胶带2和待测胶带3之间的摩擦力，N，由拉力传感器10及二次仪表求得；

G₁——待测胶带3自重，N；

G₂——加载架19在待测胶带3上面所施加的加载重力，N；

G——待测胶带3所承受的总重力，N。

本发明的有益效果：本发明通过驱动装置驱动胶带以一定的速度运行，一段截取的待测胶带叠放于承载架上面的运行胶带上，在待测胶带上通过加载架施加一定的重力，则在运行胶带和待测胶带的接触面间就存在正压力和摩擦力；在待测胶带的一端连接一个拉力传感器，拉力传感器的另一端固定于悬臂杆上；通过由拉力传感器和二次仪表构成的测力装置测出运行胶带和待测胶带间的摩擦力，就可根据推导出的公式算出胶带与胶带间的摩擦系数。

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 (6)

1.一种胶带与胶带间摩擦系数的测试装置，包括驱动滚筒（1）和换向滚筒（12）及胶带张力调节托辊（13），胶带（2）绕过驱动滚筒（2）、换向滚筒（12）及胶带张力调节托辊（13）而形成闭合回路，并通过调节胶带张力调节托辊（13）的上下位置调节胶带张力大小，其特征在于：在上胶带（2）约中间处的下方布置1个承载架（15），以承托住上胶带（2），对应于承载架（15）在水平方向上的长度范围L，在上胶带（2）上面叠放1段待测胶带（3），其长度为l；在待测胶带（3）上方压着1个加载架（19），加载架（19）以一定的重力施加在待测胶带（3）上；在待测胶带（3）的右端相隔一定距离处，布置一个悬臂杆（11），在待测胶带（3）的右端和悬臂杆（11）之间用一个拉力传感器（10）把这两者联系起来；胶带驱动装置驱动胶带（2）以一定的速度运行，带动待测胶带（3）向左动作，待测胶带（3）在拉力传感器（10）和悬臂杆（11）的拉力作用下被拉住而不随运行胶带（2）运行，但在拉力传感器（10）中会引起应变应力变化；由于在待测胶带（3上面加载架(19)施加了一定重力，所以在运行胶带（2）和待测胶带（3）接触面间存在正压力和摩擦力。

2.如权利要求1所述的胶带与胶带间摩擦系数的测试装置，其特征在于，所述的胶带驱动装置是通过一台交流电机（17）经由减速装置（18）驱动滚筒（1）转动，从而带动胶带（2）运行。

3.如权利要求1所述的胶带与胶带间摩擦系数的测试装置，其特征在于，所述的承载架（15）上安装有若干个承载平托辊（16），各个承载平托辊（16）之间在水平方向等距离排列且留有一定间隙，所有承载平托辊（16）在水平方向所构成的长度L必须要大于待测胶带（3的）长度l；所有承载平托辊（16）通过承载平托辊支架（14）安装在承载架（15）上。

4.如权利要求1所述的胶带与胶带间摩擦系数的测试装置，其特征在于，所述的加载架（19）上安装有若干个加载平托辊（9），各个加载平托辊（9）之间在水平方向等距离排列且留有一定间隙，所有加载平托辊（9）通过加载平托辊支架（8）安装在加载架（19）上；加载架（19）连同其上的加载平托辊（9）和加载平托辊支架（8）通过钢丝绳（6）、滑轮（）4和吊环（20）悬吊起来，钢丝绳（6）上安装1个松紧螺旋扣（7），以调节加载重力的大小，钢丝绳（6）上安装1个拉力计（5），以显示加载重力的大小。

5.如权利要求3和4所述的胶带与胶带间摩擦系数的测试装置，其特征在于，所述的加载架（19）上的加载平托辊（9）的直径比承载架（15）上的承载平托辊（16）的直径要小。

6.一种胶带与胶带间摩擦系数的测试方法，其技术特征是，所述测试方法包括以下几个步骤：

步骤1：预先称重待测胶带3的重力G₁，并计算加载重力G₂，G₂=加载架总重-4倍拉力计示值，则作用在待测胶带3上的总重力为G=G₁+G₂，N;

步骤2：给电动机17通电，驱动减速器18、驱动滚筒1和换向滚筒12转动，使胶带2以一定的速度运行；

步骤3：读取、记录由拉力传感器10产生的应变及二次仪表显示的摩擦阻力F；

步骤4：根据由滑动摩擦力公式推导出的式（1）计算胶带与胶带间摩擦系数μ：

μ=F/（G₁+G₂）(1)

式（1）中，F——运行胶带2和待测胶带3之间的摩擦力，N，由拉力传感器10及二次仪表求得；

G₁——待测胶带3自重，N；

G₂——加载架19在待测胶带3上面所施加的加载重力，N；

G——待测胶带3所承受的总重力，N。