CN105300879A - 胶带工作面与滚筒摩擦系数的测试装置与测试方法 - Google Patents
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Abstract
一种胶带工作面与滚筒摩擦系数的测试装置，包括一个驱动滚筒、二个换向滚筒和测力装置，其特征在于，本装置中包括两组测力装置，上胶带由右向左绕过一组顺立的测力装置，再向前绕过换向滚筒，返回后再绕过一个驱动滚筒和一个换向滚筒，折返后成为下胶带，然后下胶带由左向右绕过一组顺立的测力装置。通过在绕过驱动滚筒的胶带紧边和松边各布置一组由三个托辊所构成的测力装置，并通过设置在测力装置上的拉力传感器及二次仪表，得出胶带紧边和松边的张力值，测出这些参数数据后，再通过推导出的公式便可计算出胶带工作面与滚筒间的摩擦系数μ，方法简单、实用。
Description
技术领域
本发明涉及一种输送机械的测试装置，具体说涉及一种胶带输送机的胶带工作面与滚筒摩擦系数的测试装置与测试方法，它是一种胶带输送机运行时对胶带工作面与滚筒摩擦系数进行测试的专用装置。
背景技术
研究胶带输送机优化设计，需要对胶带输送机的各种技术参数进行测试。通过对不同型号、不同结构的胶带输送机的有关参数进行测试，形成数据库，总结、分析和处理后，再反过来用于胶带输送机的优化设计。我们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，而我国有自己的设备特点和技术特点，所以通过采用一定的检测方法获取我们自己的数据，是非常有必要的。对胶带输送机的技术参数进行测试有两种方式可供选择：一种是采用实物加载方式，一种是采用模拟加载方式。采用实物加载方式，虽测试所得数据较接近实际情况，但耗资大，所需设备多；而采用模拟加载方式，不仅可以避免这些缺点，而且通过已有的实验数据进行比较，两种加载方式下所得数据相差很小。因此，使用模拟加载方式是可行的，所得数据是很有应用价值的。胶带输送机的胶带具有一定的厚度，胶带工作面是胶带直接接触、承载货物的那一面，在单滚筒驱动时它并不与驱动滚筒直接接触，即单滚筒驱动时，驱动滚筒是通过它与胶带非工作面的摩擦力带动胶带运行的，胶带非工作面是胶带不与货物接触的那一面；但在多滚筒驱动时，由于胶带在滚筒间的绕转，胶带工作面和非工作面都要与驱动滚筒直接接触，所以，对胶带输送机的技术参数进行测试时，也需要对胶带与滚筒间的平均摩擦系数μ进行测试，从而可以知道采用多滚筒驱动、胶带的两面都参与滚筒的接触并利用摩擦力传递动力时，胶带输送机的胶带能够传递多大的功率。现有的对胶带输送机的胶带与滚筒间的平均摩擦系数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CN201320418197.1，名称为“胶带检测装置”的实用新型专利，该实用新型公开了一种新型胶带检测装置，该实用新型提供胶带检测装置,包括固定面板、设在固定面板上的胶带轮、设在胶带轮下部用于胶带限位的销轴、设在固定面板上位于销轴下部的贴胶单元,所述固定面板位于销轴一侧设有胶带检测器,本结构能够在胶带用完后自动报警,便于胶带的及时更换,提高工作效率,减少劳动强度。
2、专利号为CN201520383066.3，名称为“一种胶带输送机胶带工作面与滚筒间摩擦系数的测试装置”的实用新型专利，该实用新型公开了一种对胶带输送机的胶带工作面与滚筒间摩擦系数进行测试的检测装置，包括1个驱动滚筒、2个换向滚筒和3个托辊，胶带绕过一个换向滚筒后再绕过驱动滚筒，然后再绕过另一个换向滚筒，然后再绕过一组由3个托辊所构成的测力装置，该测力装置连接有一拉力传感器，通过拉力传感器的应变测算出胶带松边的张力大小，在连接电动机的驱动滚筒轴上布置一个转矩传感器，通过转矩传感器的应变测算出滚筒上的扭矩大小；根据测出的胶带松边张力及滚筒扭矩这2个数据，并根据推导出的公式算出胶带工作面与滚筒间的摩擦系数。
3、专利号为CN200520070224，名称为“带式输送机张力检测装置”的实用新型专利，该专利公开了一种带式输送机张力检测装置，它包括直接与油箱连接的液压油泵，液压油泵出口管路上设有单向阀和溢流阀，溢流阀的出口管路与油箱相连，单向阀与测力油缸前腔相连的管路上依次设有蓄能器、压力变送器、电接点压力表，油缸的后腔管路与油箱相连。它可以将带式输送机的张紧力信号以模拟电量信号的形式，远距离传送到集控室进行观测，为集控提供张紧力正常或超高的开关量信号，并可提供人为设定的开关量信号，压力变送器为电控提供与张紧力成正比的模拟电压或电流信号，电接点压力表为电控提供可调整的开关量的张紧力信号。
上述这些专利虽然涉及到了胶带输送机的胶带的检测，但这些检测装置有的是用来检测胶带是否用完了，用完了就发出警报；有的是针对胶带张力进行检测；有一种是针对胶带输送机的胶带工作面与滚筒间摩擦系数进行测试的，但该测试装置的结构和方法稍显复杂。因此仍有必要对现有胶带输送机的胶带工作面与滚筒间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胶带输送机的胶带工作面与滚筒间摩擦系数检测方面存在的一些不足，提供一种新型的胶带输送机的胶带工作面与滚筒间摩擦系数测试装置和方法，该装置可以有效地解决测试胶带输送机上各种胶带工作面与滚筒间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：一种胶带工作面与滚筒摩擦系数的测试装置，包括一个驱动滚筒、二个换向滚筒和测力装置，其特征在于，本装置中包括两组测力装置，上胶带由右向左绕过一组顺立的测力装置，再向前绕过换向滚筒，然后返回再绕过一个驱动滚筒和一个换向滚筒，折返后成为下胶带，然后下胶带由左向右绕过一组顺立的测力装置。
进一步地，所述的上胶带由右向左绕过一组顺立的测力装置，是由三个托辊所构成，是将三个托辊布置在同一水平上，胶带非工作面与第一个托辊的上象限点相切，绕过第二个托辊时是胶带工作面与其相接触，绕过第三个托辊时是胶带非工作面与其上象限点相切；这样胶带绕过三个托辊时形成浅V形；其中第一个托辊和第三个托辊位于胶带的下面，托辊轴是固定的，而第二个托辊位于胶带的上面，托辊轴是浮动的；第一个托辊到第二托辊的间距等于第二个托辊到第三个托辊的间距；在第二个托辊的铅垂方向连接一个拉力传感器。
进一步地，所述的下胶带绕过一组顺立的测力装置，是由三个托辊所构成，是将三个托辊布置在同一水平上，胶带非工作面与第一个托辊的上象限点相切，绕过第二个托辊时是胶带工作面与其相接触，绕过第三个托辊时是胶带非工作面与其上象限点相切；这样胶带绕过三个托辊时形成浅V形；其中第一个托辊和第三个托辊位于胶带的下面，托辊轴是固定的，而第二个托辊位于胶带的上面，托辊轴是浮动的；第一个托辊到第二个托辊的间距等于第二个托辊和第三个托辊的间距；在第二个托辊的铅直方向连接一个拉力传感器。
进一步地，所述的驱动滚筒通过直流电机提供驱动力，在驱动滚筒与直流电机之间设有减速装置，对滚筒实行减速传动。
一种胶带工作面与滚筒摩擦系数的测试方法，包括以下几个步骤：
1)通过直流电机提供驱动力，经减速器对驱动滚筒进行驱动；
2）调节胶带运行阻力使胶带在驱动滚筒上打滑;
4)记下打滑前一瞬通过拉力传感器及二次仪表示出的拉力S1及S2，根据式（1）、式（2）分别计算出胶带紧边张力Symax和松边张力SL：
Symax=S1/2sinα（1）
SL=S2/2sinα（2）
式中：Symax——胶带在驱动滚筒上打滑前一瞬间的胶带紧边张力，N;
SL——胶带在驱动滚筒上打滑前一瞬间的胶带松边张力，N;
S1——通过拉力传感器及二次仪表等求出的力,N；
S2——通过拉力传感器及二次仪表等求出的力,N；
α——胶带通过托辊时与水平方向的夹角，α=arctg(2d/L)；
L——托辊间距，m；
d——托辊直径,m；
5)求出Symax和SL后，根据由挠性体摩擦传动欧拉公式所推导出的公式（3）计算胶带工作面与滚筒间的摩擦系数μ:
μ=（1/θ）·ln(Symax/SL)（3）
式中：θ－胶带在驱动滚筒上的围包角。
本发明的有益效果：本发明通过在绕过驱动滚筒的胶带紧边和松边各布置一组由三个托辊所构成的的测力装置，并通过设置在测力装置上的拉力传感器及二次仪表，得出胶带紧边和松边的张力值，测出这些参数数据后，再通过推导出的公式便可计算出胶带工作面与滚筒间的摩擦系数μ，方法简单、实用。
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的俯视视图;
图3为图1D处的局部放大图；
图4为图2上的A-A剖视图；
图5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，本发明为一种胶带工作面与滚筒摩擦系数的测试装置，包括一个驱动滚筒、二个换向滚筒和测力装置，其特征在于，本装置中包括两组测力装置，上胶带由右向左绕过一组顺立的测力装置，再向前绕过换向滚筒，然后返回再绕过一个驱动滚筒和一个换向滚筒，折返后成为下胶带，然后下胶带由左向右绕过一组顺立的测力装置。
进一步地，所述的上胶带由右向左绕过一组顺立的测力装置，是由三个托辊所构成，是将三个托辊布置在同一水平上，胶带非工作面与第一个托辊的上象限点相切，绕过第二个托辊时是胶带工作面与其相接触，绕过第三个托辊时是胶带非工作面与其上象限点相切；这样胶带绕过三个托辊时形成浅V形；其中第一个托辊和第三个托辊位于胶带的下面，托辊轴是固定的，而第二个托辊位于胶带的上面，托辊轴是浮动的；第一个托辊到第二托辊的间距等于第二个托辊到第三个托辊的间距；在第二个托辊的铅垂方向连接一个拉力传感器。
进一步地，所述的下胶带绕过一组顺立的测力装置，是由三个托辊所构成，是将三个托辊布置在同一水平上，胶带非工作面与第一个托辊的上象限点相切，绕过第二个托辊时是胶带工作面与其相接触，绕过第三个托辊时是胶带非工作面与其上象限点相切；这样胶带绕过三个托辊时形成浅V形；其中第一个托辊和第三个托辊位于胶带的下面，托辊轴是固定的，而第二个托辊位于胶带的上面，托辊轴是浮动的；第一个托辊到第二个托辊的间距等于第二个托辊和第三个托辊的间距；在第二个托辊的铅直方向连接一个拉力传感器。
进一步地，所述的驱动滚筒通过直流电机提供驱动力，在驱动滚筒与直流电机之间设有减速装置，对滚筒实行减速传动。
一种胶带工作面与滚筒摩擦系数的测试方法，包括以下几个步骤：
1)通过直流电机提供驱动力，经减速器对驱动滚筒进行驱动；
2）调节胶带运行阻力使胶带在驱动滚筒上打滑;
4)记下打滑前一瞬通过拉力传感器及二次仪表示出的拉力S1及S2，根据式（1）、式（2）分别计算出胶带紧边张力Symax和松边张力SL：
Symax=S1/2sinα（1）
SL=S2/2sinα（2）
式中：Symax——胶带在驱动滚筒上打滑前一瞬间的胶带紧边张力，N;
SL——胶带在驱动滚筒上打滑前一瞬间的胶带松边张力，N;
S1——通过拉力传感器及二次仪表等求出的力,N；
S2——通过拉力传感器及二次仪表等求出的力,N；
α——胶带通过托辊时与水平方向的夹角，α=arctg(2d/L)；
L——托辊间距，m；
d——托辊直径,m；
5)求出Symax和SL后，根据由挠性体摩擦传动欧拉公式所推导出的公式（3）计算胶带工作面与滚筒间的摩擦系数μ:
μ=（1/θ）·ln(Symax/SL)（3）
式中：θ－胶带在驱动滚筒上的围包角。
具体测试方式如下：
通过附图3和4可以看出，胶带2与货物接触的一面设为工作面即图3所示A面，另一面则为非工作面即图3所示B面；胶带2由右向左绕过换向滚筒1之前工作面A朝上，绕过换向滚筒1之后，工作面A向下，然后工作面A与驱动滚筒10直接接触，围抱角是θ，所以这时测试到的是胶带2的工作面A与滚筒10之间的摩擦系数。
通过附图1和2可以看出本发明为一种胶带工作面与滚筒摩擦系数的测试装置，包括一个驱动滚筒10、二个换向滚筒1和11和测力装置，其特征在于，本装置中包括两组测力装置，上胶带2由右向左绕过一组顺立的测力装置，绕过换向滚筒1后，再绕过一个驱动滚筒10和一个换向滚筒11，折返后成为下胶带2，然后下胶带2由左向右绕过一组顺立的测力装置。
上胶带2由右向左绕过一组顺立的测力装置，是由三个托辊5、4、3所构成，将三个托辊布置在同一水平上，胶带2非工作面与第一个托辊5的上象限点相切，绕过第二个托辊4时是胶带2工作面与其相接触，绕过第三个托辊3时是胶带2非工作面与其上象限点相切；这样胶带2绕过三个托辊5、4、3时形成浅V形；其中第一个托辊5和第三个托辊3位于上胶带2的下面，托辊轴是固定的，而第二个托辊4位于胶带的上面，托辊轴是浮动的；第一个托辊5到第二托辊4的间距等于第二个托辊4到第三个托辊3的间距；在第二个托辊4的铅直方向上连接一个拉力传感器6。
下胶带2由左向右绕过一组顺立的测力装置，是由三个托辊8、7、6所构成，将三个托辊布置在同一水平上，胶带2非工作面与第一个托辊8的上象限点相切，绕过第二个托辊7时是胶带工作面与其相接触，绕过第三个托辊6时是胶带2的非工作面与其上象限点相切；这样胶带2绕过三个托辊8、7、6时形成浅V形；其中第一个托辊8和第三个托辊6位于胶带的下面，托辊轴是固定的，而第二个托辊7位于胶带2的上面，托辊轴是浮动的；第一个托辊8到第二托辊7的间距等于第二个托辊7到第三个托辊6的间距；在第二个托辊7的铅直方向上连接一个拉力传感器9。
驱动滚筒10通过直流电机12提供驱动力，在驱动滚筒10与直流电机12之间设有减速装置13，对滚筒10实行减速传动。
一种胶带工作面与滚筒摩擦系数的测试方法，包括以下几个步骤：
1)通过直流电机12提供驱动力，经减速器13对驱动滚筒10进行驱动；
2）调节胶带2的运行阻力使胶带2在驱动滚筒10上打滑[说明：使滚筒10按图1所示方向即顺时针方向运行，然后在起加载作用的绕线式交流电机（图中未示出，在模拟加载情况下，加载交流电机旋转磁场方向与驱动直流电机12的旋转磁场方向相反，在实物加载情况下，则无需加载交流电机）中通入电流，调整加载电流大小，使胶带2运行具有一定阻力];
3)记下打滑前一瞬通过拉力传感器6或9及二次仪表示出的拉力S1及S2，根据式（1）、式（2）分别计算出胶带紧边张力Symax和松边张力SL[说明：由于托辊轴和其轴承间的摩擦阻力与胶带2运行时的张力相比很小，因此，托辊轴和其轴承间的摩擦阻力在受力分析时可以忽略，这样，取任一组3根托辊间的胶带2作为隔离体进行受力分析，则胶带2受3个力的作用：中间托辊4或7对胶带的压力S1或S2（用拉力传感器6或者9等可以测试出来）、紧边张力Symax及胶带松边张力SL（忽略托辊轴和其轴承间的摩擦阻力后可视为相等）；由附图5，对Y轴列平衡方程式，可得到式（1）和式（2）]：
Symax=S1/2sinα（1）
SL=S2/2sinα（2）
式中：Symax——胶带2在驱动滚筒10上打滑前一瞬间的胶带紧边张力，N;
SL——胶带2在驱动滚筒10上打滑前一瞬间的胶带松边张力，N;
S1——通过拉力传感器6及二次仪表等求出的力,N；
S2——通过拉力传感器9及二次仪表等求出的力,N；
α——胶带2绕过托辊时与水平方向的夹角，α=arctg(2d/L)；
L——托辊间距，m；
d——托辊直径,m；
4)求出Symax和SL后，根据由挠性体摩擦传动欧拉公式所推导出的公式（3），计算胶带2工作面与滚筒10间的摩擦系数μ:
μ=（1/θ）·ln(Symax/SL)（3）
式中：θ－胶带2在驱动滚筒10上的围包角。
本发明的有益效果：本发明通过在绕过驱动滚筒的胶带紧边和松边各布置一组由三个托辊所构成的的测力装置，并通过设置在测力装置上的拉力传感器及二次仪表，得出胶带紧边和松边的张力值，测出这些参数数据后，再通过推导出的公式便可计算出胶带工作面与滚筒间的摩擦系数μ，方法简单、实用。
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 (5)
1.一种胶带工作面与滚筒摩擦系数的测试装置，包括一个驱动滚筒(10)、二个换向滚筒(1、11)和测力装置，其特征在于，本装置中包括两组测力装置，上胶带（2）由右向左绕过一组顺立的测力装置，绕过换向滚筒(1)后，再返回绕过一个驱动滚筒(10)和一个换向滚筒(11)，折返后成为下胶带(2)，然后下胶带(2)由左向右绕过一组顺立的测力装置。
2.如权利要求1所述的胶带工作面与滚筒摩擦系数的测试装置，其特征在于，上胶带(2)由右向左绕过一组顺立的测力装置，是由三个托辊(5、4、3)所构成，将三个托辊布置在同一水平上，胶带（2）非工作面与第一个托辊（5）的上象限点相切，绕过第二个托辊（4）时是胶带工作面与其相接触，绕过第三个托辊（3）时是胶带非工作面与其上象限点相切；这样胶带绕过三个托辊（5、4、3）时形成浅V形；其中第一个托辊(3)和第三个托辊(5)位于上胶带(2)的下面，托辊轴是固定的，而第二个托辊(4)位于胶带的上面，托辊轴是浮动的；第一个托辊(3)到第二托辊(4)的间距等于第二个托辊(4)到第三个托辊(5)的间距；在第二个托辊(4)的铅直方向上连接一个拉力传感器(6)。
3.如权利要求1所述的胶带工作面与滚筒摩擦系数的测试装置，其特征在于，下胶带(2)由左向右绕过一组顺立的测力装置，是由三个托辊(8、7、6)所构成，将三个托辊布置在同一水平上，胶带（2）非工作面与第一个托辊（8）的上象限点相切，绕过第二个托辊（7）时是胶带工作面与其相接触，绕过第三个托辊（6）时是胶带非工作面与其上象限点相切；这样胶带绕过三个托辊（8、7、6）时形成浅V形；其中第一个托辊(8)和第三个托辊(6)位于胶带的下面，托辊轴是固定的，而第二个托辊(7)位于胶带(2)的上面，托辊轴是浮动的；第一个托辊（8）到第二托辊（7）的间距等于第二个托辊（7）到第三个托辊（6）的间距；在第二个托辊（7）的铅直方向上连接一个拉力传感器（9）。
4.如权利要求1所述的胶带工作面与滚筒摩擦系数的测试装置，其特征在于，驱动滚筒（10）通过直流电机（12）提供驱动力，在驱动滚筒（10）与直流电机（12）之间设有减速装置（13），对滚筒（10）实行减速传动。
5.一种胶带工作面与滚筒摩擦系数的测试方法，包括以下几个步骤：
1)通过直流电机（12）提供驱动力，经减速器（13）对驱动滚筒（10）进行驱动；
2）调节胶带（2）的运行阻力使胶带（2）在驱动滚筒（10）上打滑;
3)记下打滑前一瞬通过拉力传感器（6）或（9）及二次仪表示出的拉力S1及S2，根据式（1）、式（2）分别计算出胶带紧边张力Symax和松边张力SL：
Symax=S1/2sinα（1）
SL=S2/2sinα（2）
式中：Symax——胶带（2）在驱动滚筒（10）上打滑前一瞬间的胶带紧边张力，N;
SL——胶带（2）在驱动滚筒（10）上打滑前一瞬间的胶带松边张力，N;
S1——通过拉力传感器（6）及二次仪表等求出的力,N；
S2——通过拉力传感器（9）及二次仪表等求出的力,N；
α——胶带（2）绕过托辊时与水平方向的夹角，α=arctg(2d/L)；
L——托辊间距，m；
d——托辊直径,m；
4)求出Symax和SL后，根据由挠性体摩擦传动欧拉公式所推导出的公式（3），计算胶带（2）工作面与滚筒（10）间的摩擦系数μ:
μ=（1/θ）·ln(Symax/SL)（3）
式中：θ－胶带（2）在驱动滚筒（10）上的围包角。
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| CN105300879B (zh) | 2019-03-29 |
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