CN106679963B - 变管径s型圆管带式输送机模拟及托辊载荷测试分析系统 - Google Patents

变管径s型圆管带式输送机模拟及托辊载荷测试分析系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种变管径S型圆管带式输送机模拟及托辊载荷测试分析系统，包括S型圆管输送带、托辊载荷测试分析装置及至少四个托辊组支架；所述的S型圆管输送带支撑在托辊组支架上，S型圆管输送带的两端分别与约束装置和加载装置连接，加载装置设有拉力传感器；托辊组支架上设有管径调节装置；所述的托辊载荷测试分析装置包括压力传感器、数据采集模块和数据处理模块；压力传感器安装在托辊支架上托辊的两端，压力传感器、拉力传感器通过数据采集模块和数据处理模块连接。本发明可实现不同工况下变管径S型圆管带式输送机托模拟与托辊载荷的测试，具有结构简单、通用性好、安装方便、制造成本低的优点。

Description

变管径S型圆管带式输送机模拟及托辊载荷测试分析系统
技术领域
本发明涉及圆管带式输送机测试技术领域，特别是涉及一种变管径S型圆管带式输送机模拟及托辊载荷测试分析系统。
背景技术
圆管带式输送机是一种新型环保高效的散料输送设备，主要靠托辊强制输送带形成圆管状并支撑其运行，从而实现对物料的封闭输送，有效避免漏料、洒料、扬尘、杂物混入、雨雪侵蚀等现象。圆管带式输送机适应复杂输送线柔性布置，易于实现平面和空间的转弯，大角度的倾斜。它占地面积小，可实现双向物料运输，并且它输送线路长，避免了中间转运站的设立和相应辅助设备的投资和维护费用，广泛应用于冶金、矿业、化工、电力、建材、港口等行业的散料输送系统。由于圆管带式输送机常常布置在复杂的地形区域，在实际线路布置遇到障碍物时，不可避免的出现一些平面或空间转弯工况，而在实际确定转弯半径时常常通过一些经验公式，转弯处同一横截面上不同圆周位置处托辊采用与直线相同的布置方式，从而造成在实际运行过程中转弯处托辊出现过早失效，甚至引发输送线停车等严重事故，不仅大大增加设备维修管理工作强度，而且还给企业带来严重的经济损失。另外在确定转弯半径时，如果转弯半径过大，就会造成输送管线距离增大，托辊数量增加，从而造成驱动功率增大，造成资源浪费，同时也大大增加了制造成本。若果转弯半径过小，转弯处圆管输送带的横向刚度增大，造成托辊与输送带之间的作用载荷增大，降低了输送带及托辊的使用寿命。
目前国内设计的托辊性能测试实验台大都针对平皮带或者V带输送机，开展如旋转阻力、轴向载荷、径向圆跳动、旋转振动、扭矩和轴心轨迹等方面的性能测试与检测，很少有专门针对圆管带式输送机在转弯时托辊组中各托辊载荷进行测试，尤其是针对不同转弯半径工况下不同圆管直径输送机托辊载荷进行模拟测试。若采用实物加载测试方式，虽测试数据接近实况，但需把机组生产制造出来，耗资巨大，测试周期长。而通过搭建模拟装置进行加载测试，采集转弯处托辊在不同工况条件下的托辊载荷数据，分析托辊组中不同位置处托辊载荷变化规律，掌握托辊载荷与工艺参数之间的规律，再通过与已有部分实验数据进行类比分析，即可获得实况下的性能数据，从而大大节省成本，缩短周期。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种结构简单、安装方便、制造成本低的变管径S型圆管带式输送机模拟及托辊载荷测试分析系统，它能够模拟S型圆管带式输送机的多种运行工况。
本发明采用的技术方案是：一种变管径S型圆管带式输送机模拟及托辊载荷测试分析系统，包括S型圆管输送带、托辊载荷测试分析装置及至少五个托辊组支架；所述的S型圆管输送带支撑在托辊组支架上，S型圆管输送带的两端分别与约束装置和加载装置连接，加载装置设有拉力传感器；所述的托辊组支架上设有管径调节装置，管径调节装置能够调节托辊组支架上托辊的径向距离；所述的托辊载荷测试分析装置包括压力传感器、数据采集模块和数据处理模块；压力传感器安装在托辊支架上托辊的两端，压力传感器、拉力传感器通过数据采集模块和数据处理模块连接。
上述的变管径S型圆管带式输送机模拟及托辊载荷测试分析系统中，包括五个托辊组支架，依次为第一托辊组支架、第二托辊组支架、第三托辊组支架、第四托辊组支架、第五托辊组支架；第一托辊组支架、第三托辊组支架和第五托辊组支架位于同一直线上，第三托辊组支架能够在该直线上移动，第二托辊组支架和第四托辊组支架分别置于S型圆管输送带的转弯处；相邻的两托辊组支架间通过支架间距调节连杆连接。
上述的变管径S型圆管带式输送机模拟及托辊载荷测试分析系统中，所述的管径可调装置包括支架框架、调节丝杠及固定螺母；所述的支架框架为正六边形结构，正六边形结构的每条边框上分别设有固定螺母，螺母的螺孔轴线垂直于其所在的边框；所述的每个螺母内设有一调节丝杠，调节丝杠的内端设有一支撑板，支撑板上安装有托辊。
上述的变管径S型圆管带式输送机模拟及托辊载荷测试分析系统中，支架间距调节连杆包括接板I和接板II；接板I和接板II上相对的一端分别设有多个螺栓孔，接板I和接板II搭接后通过螺栓固定连接，接板I的另一设有螺栓孔，通过螺栓与对应的托辊组支架连接，接板II的另一端开设长直孔槽，通过螺栓与对应的托辊组支架连接。
上述的变管径S型圆管带式输送机模拟及托辊载荷测试分析系统中，所述的托辊的两端支撑在托辊座上，托辊两端的托辊座与支撑板之间分别设有一压力传感器，压力传感器通过数据采集模块与数据处理模块连接。
上述的变管径S型圆管带式输送机模拟及托辊载荷测试分析系统中，所述的S型圆管输送带与加载装置连接端设有连接接头，连接接头包括连接块，连接块的端面中心处设有一通孔，连接块的侧面沿圆周方向均匀设置四个螺纹盲孔，四个螺纹盲孔内分别安装有固定丝杆，固定丝杆的端部与S型圆管输送带连接；加载装置通过轴销传感器与连接丝杆的一端连接，连接丝杆的另一端穿过连接块端面中心处的通孔，通过螺母固定。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
1、本发明通过丝杠螺母结构调节六边形托辊组中托辊之间的相对距离，以模拟安装不同管径大小的圆管输送带，第二和第四托辊组支架布置于S型圆管输送带的两转弯处，第二和第四托辊组支架位置则根据不同的转弯半径以及第一、三、五托辊组支架位置，通过三角形边长函数关系来具体确定。相邻的两托辊组支架间设置间距调节连杆，在保证各托辊组支架间连接强度的同时节省空间，可定量调节它们之间的间距，从而快速实现S型圆管输送带布局中2个不同的转弯半径，本发明具有结构简单、操作方便、制造成本低的优点。
2、本发明设有连接接头，连接接头的连接块位于圆管输送带端面中心处，连接接头的固定丝杆均匀分布于连接块侧面，连接块中间开设通孔，四个侧面开设螺纹盲孔，固定丝杆一端与连接块侧面的盲孔内螺纹连接，固定丝杆另一端与圆管输送带通过螺母固定连接。连接丝杆两端均设置有螺纹，连接丝杆一端穿过连接块中心通孔通过螺母固定连接，另一端通过轴销传感器与加载器连接，该连接方式连接速度快、制造成本低，调节方便，可为圆管输送带端面提供均匀的纵向拉力。轴销传感器及压力传感器输出端均与数据采集模块连接，通过数据分析模块显示力变化曲线，记录在不同拉力、不同管径及转弯半径下托辊载荷的测试数据。
本发明可对不同型号的S型带式输送机的多种工况进行模拟，获得其性能数据，为实际确定转弯半径时提供试验支持，从而避免在实际运行过程中转弯处托辊出现过早失效。能有效的降低设备维修管理费用，降低经济损失。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明的两个托辊组支架连接结构示意图。
图3为本发明的S型圆管输送带托辊组支架布置示意图。
图4为本发明的托辊组支架装置结构示意图。
图5为本发明的压力传感器布置结构示意图。
图6为本发明的连接接头的结构示意图。
图7为本发明的测试原理图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。
如图1所示，本发明包括S型圆管输送带2、五个托辊组支架（依次为第一托辊组支架3、第二托辊组支架4、第三托辊组支架6、第四托辊组支架7、第五托辊组支架8）、托辊载荷测试分析装置、支架间距调节连杆9、加载装置1与约束装置9。S型圆管输送带2支撑在五个托辊组支架上，S型圆管输送带2的两端分别与加载装置1和约束装置9连接，加载装置1上设有拉力传感器。第一托辊组支架3、第三托辊组支架6和第五托辊组支架8布置在同一直线上，第二托辊组支架4和第四托辊组支架7布置在S型圆管输送带2的转弯处，其位置可在第一托辊组支架3、第三托辊组支架6和第五托辊组支架8之间根据不同的转弯半径来确定，以实现圆管输送带设计中任意S型的布局要求。所述的加载装置与约束装置底部均设有滑块，加载装置1与约束装置9底部的滑块分别安装在对应的导轨槽中，通过固定压板固定在导轨上。所述的托辊载荷测试分析装置包括压力传感器18、数据采集模块和数据处理模块，压力传感器18通过数据采集模块与数据处理模块连接。
如图2所示，所述托辊组支架之间通过若干支架间距调节连杆连接固定，所述支架间距调节连杆包括接板I 10及接板II 12，接板I 10和接板II 12上相对的一端分别设有多个螺栓孔，接板I 10和接板II 12搭接后通过螺栓11固定连接，接板I 10的另一设有螺栓孔，通过螺栓与对应的托辊组支架连接，接板II 12的另一端开设长直孔槽，通过螺栓与对应的托辊组支架连接。调节距离大时，通过螺栓孔搭接方式调节，调节距离小时，通过长直孔槽进行微调，接板I 10、接板II 12通过搭接方式连接，所占空间小，安装调节方便。
如图3所示，本发明调整S型圆管输送带2的弯曲半径的原理如下：所述第一托辊组支架3、第三托辊组支架6、第五托辊组支架8分别布置在共线的A、C、E三点处，其中C处的第三托辊组支架6可以在线段AC上移动。根据AC、CE的距离，在已知A、C两点以及确定的转弯半径R1的前提下，根据非共线的三点可以确定一个圆的几何关系，确定出圆心O1 的位置，根据三角形边长函数关系求出FO1 的距离，从而求出BF长度，确定出B点所在位置。同理，可以确定出D点所在位置，从而将第二托辊组支架4、第四托辊支架7分别布置在B、D位置处。通过调整第三托辊组支架6在AE线间的位置，调整支架间距调节连杆，调节各托辊组支架之间的相对距离，从而可以调节转弯半径R1、R2的大小，完成在不同转弯半径工况条件下托辊载荷的测试。
如图4、5所示，所述托辊组支架包括支架框架13、调节丝杠14、固定螺母15、托辊16、托辊座17、压力传感器18、支撑板19、双头螺柱20、支架支座21、地脚螺栓22。支架框架13为正六边形结构，底部安装在支架支座21上，支架支座21通过地脚螺栓22固定在地面上。支架框架13的每条边框上分别设有两个固定螺母15，固定螺母15的螺孔的轴线垂直于该边框，固定螺母15内设有调节丝杠14，调节丝杠14的内端连接支撑板19，调节丝杠14与支撑板19之间通过焊接在支撑板19表面固定螺母25固定连接。托辊16的两端支撑在托辊座17上，托辊座17通过双头螺柱20、第一螺母23和第二螺母24安装在支撑板19上，托辊座17与支撑板19之间设有压力传感器18。通过调节调节丝杠14可调节托辊16与支架框架13之间的径向相对距离，从而安装不同管径大小的圆管输送带。
所述的S型圆管输送带与加载装置连接的一端设有连接接头，如图6所示，连接接头包括连接块27和四根固定丝杆26，所述连接块27端面中间设有通孔271，侧面开设四个螺纹盲孔，四个螺纹盲孔沿圆周方向均匀布置。四根固定丝杆26一端安装在对应的螺纹盲孔内，另一端与连接块27通过螺纹连接。加载装置通过轴销传感器与连接丝杆的一端连接，连接丝杆的另一端穿过连接块27端面中心处的通孔271，通过螺母固定。
如图7所示，本发明的加载装置1对S型圆管输送带2加载，载荷测试模块对托辊组中托辊进行测试，通过数据采集模块将力信号转变成电压信号，再通过数据处理模块对采集到的数据进行分析处理，得出不同工况条件下托辊载荷变化规律。
所述数据处理模块动态信号采集系统软件具有通道选择与放大及滤波功能，用户可根据自身需要设置各个通道的滤波频率及放大倍数，各个通道之间互不影响。所述数据处理模块动态信号采集系统软件具有数据采集功能，可显示在测试过程载荷的变化情况，用户可根据需要选择所要显示的通道，调整显示范围。所述数据处理模块动态信号采集系统软件具有数据处理功能，主要包括数据导出、数据存储、波形回放、特征参量提取等功能，可完成对采集数据的后期处理。
本发明的工作过程如下：实验前先移动加载装置1沿导轨槽上的滑槽运动，使S型圆管输送带2具有一定的纵向预紧力，拧紧固定压板上两对固定螺栓，通过固定压板使加载装置1固定。由于S型圆管输送带2为弯曲状态，并且S型圆管输送带2的厚度及弹性较大，移动加载装置1的同时在另一端移动约束装置9沿导轨槽上的滑槽运动，使S型圆管输送带2另一端具有一定的预紧力，拧紧约束装置固定压板上两对固定螺栓，通过固定压板使约束装置9固定。将校准好的压力传感器18布置在托辊组支架中托辊座17与支撑板19之间，调整第一螺母23、第二螺母24至合适位置，将轴销传感器和均匀布置的压力传感器均与数据采集模块及数据处理模块连接好；启动加载装置1，为S型圆管输送带2纵向加载，轴销传感器测试加载装置1所提供拉力大小，布置在托辊座17与支撑板19之间压力传感器18测试 S型圆管输送带2对不同位置处托辊作用载荷的大小，上位机的数据处理模块显示拉力及托辊载荷的变化曲线，记录测试数据。通过调节加载装置1从而改变S型圆管输送带2在不同转弯半径处与托辊之间的作用载荷，测试在不同拉力工况条件下托辊载荷的变化情况。
调整调节丝杠14，调节托辊之间的径向相对距离，更换S型圆管输送带2、托辊及相对应的托辊座，调整支架间距调节连杆的接板I 10与接板II 12之间的搭接长度及支架间距调节连杆与托辊支架框架之间的固定螺栓，调节托辊组支架之间的距离，从而改变圆管输送带的转弯半径大小。调整第三托辊组支架6的位置，根据三角形边长函数关系确定转弯半径大小，从而确定出第二托辊组支架4、第四托辊组支架7的位置，根据计算确定的第二托辊组支架4、第四托辊组支架7的位置调整托辊组支架及支架间距调节连杆，再重复上面测试步骤分别进行不同圆管直径时在不同转弯半径时托六边形托辊组中托辊载荷测试。采用数据处理模块对不同工况条件下采集到的数据进行处理，得出托辊载荷变化规律。

Claims (3)

1.一种变管径S型圆管带式输送机模拟及托辊载荷测试分析系统，其特征在于：包括S型圆管输送带、托辊载荷测试分析装置及至少五个托辊组支架；所述的S型圆管输送带支撑在托辊组支架上，S型圆管输送带的两端分别与约束装置和加载装置连接，加载装置设有拉力传感器；所述的托辊组支架上设有管径调节装置，管径调节装置能够调节托辊组支架上托辊的径向距离；所述的托辊载荷测试分析装置包括压力传感器、数据采集模块和数据处理模块；压力传感器安装在托辊组支架上托辊的两端，压力传感器、拉力传感器通过数据采集模块和数据处理模块连接；
包括五个托辊组支架，依次为第一托辊组支架、第二托辊组支架、第三托辊组支架、第四托辊组支架、第五托辊组支架；第一托辊组支架、第三托辊组支架和第五托辊组支架位于同一直线上，第三托辊组支架能够在该直线上移动，第二托辊组支架和第四托辊组支架分别置于S型圆管输送带的转弯处；
第二托辊组支架和第四托辊组支架的位置可在第一托辊组支架、第三托辊组支架和第五托辊组支架之间根据不同的转弯半径来确定，以实现圆管输送带设计中任意S型的布局要求，具体地：
第一托辊组支架、第三托辊组支架、第五托辊组支架分别布置在共线的A、C、E三点处，其中C处的第三托辊组支架6可以在线段AC上移动；根据AC、CE的距离，在已知A、C两点以及确定的转弯半径R1的前提下，根据非共线的三点可以确定一个圆的几何关系，确定出B点所在位置；同理，确定出D点所在位置，从而将第二托辊组支架、第四托辊组支架分别布置在B、D位置处；通过调整第三托辊组支架在AE线间的位置，调整支架间距调节连杆，调节各托辊组支架之间的相对距离，从而可以调节转弯半径R1、R2的大小，完成在不同转弯半径工况条件下托辊载荷的测试；
相邻的两托辊组支架间通过支架间距调节连杆连接；
支架间距调节连杆包括接板I和接板II；接板I和接板II上相对的一端分别设有多个螺栓孔，接板I和接板II搭接后通过螺栓固定连接，接板I的另一端设有螺栓孔，通过螺栓与对应的托辊组支架连接，接板II的另一端开设长直孔槽，通过螺栓与对应的托辊组支架连接；调节距离大时，通过螺栓孔搭接方式调节，调节距离小时，通过长直孔槽进行微调，接板I、接板II通过搭接方式连接；
所述的S型圆管输送带与加载装置连接端设有连接接头，连接接头包括连接块，连接块的端面中心处设有一通孔，连接块的侧面沿圆周方向均匀设置四个螺纹盲孔，四个螺纹盲孔内分别安装有固定丝杆，固定丝杆的端部与S型圆管输送带连接；加载装置通过轴销传感器与连接丝杆的一端连接，连接丝杆的另一端穿过连接块端面中心处的通孔，通过螺母固定。
2.根据权利要求1所述的变管径S型圆管带式输送机模拟及托辊载荷测试分析系统，其特征在于：所述的管径调节装置包括支架框架、调节丝杠及固定螺母；所述的支架框架为正六边形结构，正六边形结构的每条边框上分别设有固定螺母，螺母的螺孔轴线垂直于其所在的边框；每个螺母内设有一调节丝杠，调节丝杠的内端设有一支撑板，支撑板上安装有托辊。
3.根据权利要求2所述的变管径S型圆管带式输送机模拟及托辊载荷测试分析系统，其特征在于：所述的托辊的两端支撑在托辊座上，托辊两端的托辊座与支撑板之间分别设有一压力传感器，压力传感器通过数据采集模块与数据处理模块连接。
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