CN107966173B - 圆管带式输送机实验台管带横截面物料填充率测量装置 - Google Patents

圆管带式输送机实验台管带横截面物料填充率测量装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种圆管带式输送机实验台管带横截面物料填充率测量装置，包括放置在管带内的物料上、用于对物料产生向下平整压力的物料压平装置；安装在物料压平装置上、用于测量物料距管带顶部高度的填充率测量装置；与填充率测量装置相连，判断填充率测量装置在管带横截面中位置是否居中以及根据填充率测量装置测得的数据计算圆管被测截面填充率的数据分析装置。本发明可对不同倾斜角度工况下的圆管带式输送机实验台成管段任意截面填充率进行精确测量，获得其性能数据，为实际确定管线倾斜角度与物料填充率时提供试验支持，能有效地降低设备的制造成本，提高物料的输送效率。

Description

圆管带式输送机实验台管带横截面物料填充率测量装置
技术领域
本发明涉及带式输送机领域，特别涉及一种圆管带式输送机实验台管带横截面物料填充率测量装置。
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，有效避免了漏料、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，被广泛应用于冶金、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或者需要将物料提升时，则需要对管线进行倾斜布置，而在工程实际中输送物料的倾斜角度和物料在管带中的填充率通常采用以往的设计经验来确定，没有一个科学的判断准则。当管线的倾斜角度较小时，会导致管线的整体布局过长，增加了整机的制造成本，增大了电机的驱动功率。当选取管线的倾斜较大时，为了避免胀管与堵料的故障发生，只能是通过减小物料在管带中的填充率来避免故障的发生，导致了输送效率的降低。
目前国内还没有相关的装置可以准确测量圆管带式输送机物料在管带中任意截面的填充率，尤其针对倾斜角度不同工况下管带中物料填充率的测量。在工程实际中选用的倾斜角度较为固定且偏小，因此很难得出在不同倾斜角度工况下，物料填充率与倾斜角度之间相互影响的变化规律。
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、运行效率高、测量方便的圆管带式输送机实验台管带横截面物料填充率测量装置。
本发明解决上述问题的技术方案是：一种圆管带式输送机实验台管带横截面物料填充率测量装置，包括放置在管带内的物料上、用于对物料产生向下平整压力的物料压平装置；安装在物料压平装置上、用于测量物料距管带顶部高度的填充率测量装置；与填充率测量装置相连，判断填充率测量装置在管带横截面中位置是否居中以及根据填充率测量装置测得的数据计算圆管被测截面填充率的数据分析装置。
上述圆管带式输送机实验台管带横截面物料填充率测量装置，所述物料压平装置包括中间压板、滑块压板、第一顶轮，所述中间压板的下表面两侧对称设有两块滑块压板，所述中间压板的上表面设有倒T形的三通接头，三通接头的左、右、上接口上分别套设第一至第三顶杆，左、右、上接口内分别设有第一至第三弹簧，所述第一至第三弹簧的一端均固定在三通接头内部，第一至第三弹簧的另一端分别固定在第一至第三顶杆伸入三通接头内的一端上，所述第一至第三顶杆另一端均设有用于在管带内壁上滑动的第一顶轮，所述第一顶杆和第二顶杆的另一端分别固定在两块滑块压板上，在第一弹簧和第二弹簧的作用下，滑块压板可在管带横截面中自动伸缩，以全面覆盖物料的上表面。
上述圆管带式输送机实验台管带横截面物料填充率测量装置，所述填充率测量装置包括左底筒、右底筒、左位移测量杆、右位移测量杆、A/D转换器和无线数据传输器，左底筒、右底筒对称设置在中间压板上，左位移测量杆、右位移测量杆下部分别套装在左右底筒上，左底筒内设有第四弹簧和第一滑动变阻器，右底筒内设有第五弹簧和第二滑动变阻器，所述第一、第二滑动变阻器的滑块分别与左右位移测量杆底部刚性连接，左右位移测量杆顶部分别设有用于在管带内壁上滑动的第二顶轮，所述第四弹簧安装在左位移测量杆底端和第一滑动变阻器一端之间，第五弹簧安装在右位移测量杆底端和第二滑动变阻器一端之间，第一、第二滑动变阻器的另一端均连接A/D转换器的输入端相连，A/D转换器的输出端与无线数据传输器相连；当物料挤压物料压平装置，在第四、第五弹簧的作用下左右位移测量杆移动，左右位移测量杆移动带动滑块的移动，滑块位移值的变化使对应滑动变阻器两端的电压值发生变化，A/D转换器将采集的电压值信号转换为数字信号，再通过无线数据传输器将电压数据实时发送至数据分析装置。
上述圆管带式输送机实验台管带横截面物料填充率测量装置，所述左右底筒整体呈V字形布置。
上述圆管带式输送机实验台管带横截面物料填充率测量装置，所述中间压板和滑块压板均为弧形压板且弧形面朝下。
上述圆管带式输送机实验台管带横截面物料填充率测量装置，所述中间压板上设有拉环。
上述圆管带式输送机实验台管带横截面物料填充率测量装置，所述第一顶轮和第二顶轮均采用橡胶材料制成。
本发明的有益效果在于：
1、本发明的物料压平装置包括左右对称可展开的两块滑块压板用来压平物料，两块滑块压板侧面分别固定在第一顶杆和第二顶杆上，在第一弹簧和第二弹簧的作用下，滑块压板可在管带横截面中自动伸缩，以全面覆盖物料的上表面；中间压板上中部垂直安装有第三弹簧和第三顶杆，第三顶杆通过第三弹簧使两块滑块压板对物料产生平整压力，保证了滑块压板在管带中不打滑，以适应于在任意倾斜角度的圆管带式输送机管带中进行测量；第一至第三顶杆上均设有第一顶轮，使得第三顶杆的顶部和滑块压板的侧面与管带内壁之间避免滑动摩擦，以免刮伤管带内壁，并且实现了在不停机工况下的动态测量，具有结构简单小巧、操作方便、制造成本低的优点。
2、本发明的填充率测量装置中，将高灵敏度线性弹簧安装在位移测量杆的底端与线性滑动变阻器的顶端之间，两根位移测量杆采用V型布置并安装在中间压板上，通过位移测量杆移动来带动滑块的移动，滑块位移值的变化使滑动变阻器两端的电压值发生变化，然后A/D转换器将采集的电压值信号转换为数字信号，再通过无线数据传输器将数据实时发送至数据分析装置，最后数据分析装置将测量的数据进行处理和换算，得出最终填充率，具有测量数据精准、传输便捷的优点。
3、本发明可对不同倾斜角度工况下的圆管带式输送机实验台成管段任意截面填充率进行精确测量，获得其性能数据，为实际确定管线倾斜角度与物料填充率时提供试验支持，能有效地降低设备的制造成本，提高物料的输送效率。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图。
图2为本发明在管带中轴向运行示意图。
图3为本发明的物料压平装置在物料填充率为50%时的截面示意图。
图4为本发明的物料压平装置在物料填充率为75%时的截面示意图。
图5为本发明的填充率测量装置在物料填充率为50%时的截面示意图。
图6为本发明的填充率测量装置在物料填充率为75%时的截面示意图。
图7为本发明的填充率测量装置中滑动变阻器的安装示意图。
图8为本发明中计算物料填充率的几何关系图。
图9为本发明的测量流程图。
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，一种圆管带式输送机实验台管带横截面物料填充率测量装置，包括放置在管带18内的物料上、用于对物料产生向下平整压力的物料压平装置19；安装在物料压平装置19上、用于测量物料距管带18顶部高度的填充率测量装置20；与填充率测量装置20相连，判断填充率测量装置20在管带横截面中位置是否居中以及根据填充率测量装置20测得的数据计算圆管被测截面填充率的数据分析装置。
如图1-图4所示，所述物料压平装置19包括中间压板2、滑块压板1、第一顶轮，所述中间压板2上设有拉环3，中间压板2的下表面两侧对称设有滑块压板Ⅰ1和滑块压板Ⅱ4，中间压板2和滑块压板1均为弧形压板且弧形面朝下，设计成弧形的结构是为了减小阻力，以便于将在管带18中的散料22压平；所述中间压板2的上表面设有倒T形的三通接头，三通接头的左接口7、右接口10、上接口9上分别套设第一顶杆6、第二顶杆11、第三顶杆8，左接口7、右接口10、上接口9内分别设有第一弹簧23、第二弹簧25、第三弹簧24，所述第一弹簧23、第二弹簧25、第三弹簧24的一端均固定在三通接头内部，第一弹簧23、第二弹簧25、第三弹簧24的另一端分别固定在第一顶杆6、第二顶杆11、第三顶杆8伸入三通接头内的一端上，所述第一顶杆6和第二顶杆11的另一端分别固定在滑块压板Ⅰ1和滑块压板Ⅱ4上，在第一弹簧23和第二弹簧25的作用下，滑块压板Ⅰ1和滑块压板Ⅱ4可在管带横截面中自动伸缩与展开，以全面覆盖物料的上表面，保证了物料压平装置19能够充分与物料上表面充分的接触并且压平物料。
中间压板2上中部垂直安装有第三弹簧24和第三顶杆8，第三顶杆8通过第三弹簧24使滑块压板Ⅰ1和滑块压板Ⅱ4对物料产生平整压力，保证了滑块压板1在管带18中不打滑，以适应于在任意倾斜角度的圆管带式输送机管带中进行测量。
所述第一顶杆6、第二顶杆11、第三顶杆8另一端均设有用于在管带18内壁上滑动的第一顶轮5，第一顶轮5采用橡胶材料制成；第一顶轮5整个装置起到了导向的作用，并且使整个装置与管带18间为滚动摩擦，以避免擦伤管带18，当仅需要测量管带18中某一截面的填充率时，可从外部引入一根缆绳与中间压板2上的拉环3连接，使物料压平装置19固定，然后进行某一截面物料填充率的测量。
如图2所示，图中17为没有经过压平的物料，21为经过压平的物料；第三弹簧24使中间压板2与两侧的滑块压板Ⅰ1和滑块压板Ⅱ4能够与物料上表面紧密贴合。
如图1、图2、图5、图6、图7所示，所述填充率测量装置20包括左底筒13、右底筒14、左位移测量杆12、右位移测量杆15、A/D转换器32、无线数据传输器33和电源，左底筒13、右底筒14对称设置在中间压板2上，左底筒13、右底筒14整体呈V字形布置；左位移测量杆12、右位移测量杆15下部分别套装在左底筒13、右底筒14上，左底筒13内设有第四弹簧26和第一滑动变阻器29，右底筒14内设有第五弹簧27和第二滑动变阻器31，所述第一滑动变阻器29的第一滑块28、第二滑动变阻器31的第二滑块30分别与左位移测量杆12、右位移测量杆15底部刚性连接，左位移测量杆12、右位移测量杆15顶部分别设有用于在管带18内壁上滑动的第二顶轮，第二顶轮采用橡胶材料制成；所述第四弹簧26安装在左位移测量杆12底端和第一滑动变阻器29一端之间，第五弹簧27安装在右位移测量杆15底端和第二滑动变阻器31一端之间，A/D转换器32、无线数据传输器33和电源均安装在密封机壳16内，密封机壳16安装在中间压板2上，第一滑动变阻器29、第二滑动变阻器31的另一端均连接A/D转换器32的输入端相连，A/D转换器32的输出端与无线数据传输器33相连；当物料挤压物料压平装置19，在第四弹簧26、第五弹簧27的作用下左位移测量杆12、右位移测量杆15移动，左位移测量杆12、右位移测量杆15移动带动第一滑块28、第二滑块30的移动，滑块位移值的变化使对应滑动变阻器两端的电压值发生变化，A/D转换器32将采集的电压值信号转换为数字信号，再通过无线数据传输器33将电压数据实时发送至数据分析装置。
第四弹簧26和第五弹簧27为高灵敏度线性弹簧，以便于能够精确的测量。
所述的数据分析装置是基于Matlab开发的装置，结合分析填充率测量装置20获取的数据，判断位移测量杆在管带横截面中对中位置，通过两个位移测量杆测得位移变化值来判断整个测量装置在管带横截面中位置是否居中，对测量器测量转换的数字信号进行分析处理，得到位移值，利用圆的几何数学关系自动计算出填充率，具有快速分析与处理功能。
如图7、图8所示，填充率测量装置20主要是测出滑动变阻器变化的电压值，得出第一滑块28、第二滑块30滑动的距离，测出BO、DO，然后由几何关系得出CO之间的距离h，然后通过几何关系得出填充率为阴影部分面积与圆面积之比，R为管带半径，计算公式如下：
。
本发明的工作过程如下：测量前先将整个测量装置的电源打开，将无线数据传输器33与数据分析装置连接，将整个测量装置从管带18的过渡段放入，整个测量装置随着物料进入成管段，此时应注意当圆管带式输送机实验台设定的带速较高时，应通过外接缆绳拉住拉环3来控制整个测量装置在管带18中运动的速度，然后进行测量，当圆管带式输送机实验台设定的带速较低时，则不需对整个测量装置进行控制，只需在管带18的展开段取回整个测量装置即可，在测量时，物料压平装置19先将上表面不平整的没有经过压平的物料17压平，变成经过压平的物料21，然后填充率测量装置20开始测量，在测量的过程中A/D转换器32将采集到的模拟信号转换成数字信号，然后通过无线数据传输器33与将测得的数据实时发送至数据分析装置，测量完成后，收回整个测量装置，然后进行数据处理，如此便测出了圆管带式输送机实验台输送带成管段各个截面的填充率，由测出的数据可以判断出整个测量装置是否处于管带横截面中间位置进行测量，若是则说明测量的数据准确，若不是则需按照上述方法重新测量。

Claims (6)

1.一种圆管带式输送机实验台管带横截面物料填充率测量装置，其特征在于：包括放置在管带内的物料上、用于对物料产生向下平整压力的物料压平装置；安装在物料压平装置上、用于测量物料距管带顶部高度的填充率测量装置；与填充率测量装置相连，判断填充率测量装置在管带横截面中位置是否居中以及根据填充率测量装置测得的数据计算圆管被测截面填充率的数据分析装置；
所述物料压平装置包括中间压板、滑块压板、第一顶轮，所述中间压板的下表面两侧对称设有两块滑块压板，所述中间压板的上表面设有倒T形的三通接头，三通接头的左、右、上接口上分别套设第一至第三顶杆，左、右、上接口内分别设有第一至第三弹簧，所述第一至第三弹簧的一端均固定在三通接头内部，第一至第三弹簧的另一端分别固定在第一至第三顶杆伸入三通接头内的一端上，所述第一至第三顶杆另一端均设有用于在管带内壁上滑动的第一顶轮，所述第一顶杆和第二顶杆的另一端分别固定在两块滑块压板上，在第一弹簧和第二弹簧的作用下，滑块压板可在管带横截面中自动伸缩，以全面覆盖物料的上表面。
2.根据权利要求1所述的圆管带式输送机实验台管带横截面物料填充率测量装置，其特征在于：所述填充率测量装置包括左底筒、右底筒、左位移测量杆、右位移测量杆、A/D转换器和无线数据传输器，左底筒、右底筒对称设置在中间压板上，左位移测量杆、右位移测量杆下部分别套装在左右底筒上，左底筒内设有第四弹簧和第一滑动变阻器，右底筒内设有第五弹簧和第二滑动变阻器，所述第一、第二滑动变阻器的滑块分别与左右位移测量杆底部刚性连接，左右位移测量杆顶部分别设有用于在管带内壁上滑动的第二顶轮，所述第四弹簧安装在左位移测量杆底端和第一滑动变阻器一端之间，第五弹簧安装在右位移测量杆底端和第二滑动变阻器一端之间，第一、第二滑动变阻器的另一端均连接A/D转换器的输入端相连，A/D转换器的输出端与无线数据传输器相连；当物料挤压物料压平装置，在第四、第五弹簧的作用下左右位移测量杆移动，左右位移测量杆移动带动滑块的移动，滑块位移值的变化使对应滑动变阻器两端的电压值发生变化，A/D转换器将采集的电压值信号转换为数字信号，再通过无线数据传输器将电压数据实时发送至数据分析装置。
3.根据权利要求2所述的圆管带式输送机实验台管带横截面物料填充率测量装置，其特征在于：所述左右底筒整体呈V字形布置。
4.根据权利要求2所述的圆管带式输送机实验台管带横截面物料填充率测量装置，其特征在于：所述中间压板和滑块压板均为弧形压板且弧形面朝下。
5.根据权利要求2所述的圆管带式输送机实验台管带横截面物料填充率测量装置，其特征在于：所述中间压板上设有拉环。
6.根据权利要求2所述的圆管带式输送机实验台管带横截面物料填充率测量装置，其特征在于：所述第一顶轮和第二顶轮均采用橡胶材料制成。
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