CN109287255A - 一种轴心跳动轨迹测试装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种联合收割机脱粒滚筒轴心跳动轨迹测试装置，包括同轴安装的磁性外壳、磁悬画笔、坐标卡和轴端吸附机构，磁性外壳的一端与轴端吸附机构的一端连接；坐标卡的一面安装在轴端吸附机构的一端；磁悬画笔悬浮固定于磁性外壳内部，且磁悬画笔一端的笔尖与坐标卡的另一面相抵。磁悬画笔悬浮定位，其它部分随轴一同旋转跳动，画笔在格栅坐标卡上记下与实际轴心跳动轨迹上下颠倒、左右镜像的轨迹图线，最后再将格栅坐标卡插入读卡器中可得到放大正立的轴心跳动轨迹。本发明可应用于测试各类水稻联合收割机脱粒滚筒的跳动状态，采用本发明可以解决现有脱粒滚筒轴心跳动测试装置易与脱粒滚筒轴摩擦损坏的难题。

Description

一种轴心跳动轨迹测试装置

技术领域

本发明属于联合收割机脱粒滚筒装配及平衡检测技术领域，具体涉及一种联合收割机脱粒滚筒轴心跳动轨迹测试装置。

背景技术

联合收割机脱粒滚筒在脱粒过程中，由于受到物料的冲击与缠绕，或因为脱粒滚筒本身的不平衡，使得其轴心不断跳动，影响脱粒滚筒自身结构的可靠性和脱粒性能，也容易使设备发生故障。而检测脱粒滚筒工作过程中的轴心跳动轨迹，寻找故障产生的原因是解决问题的第一步，可见对于轴心跳动轨迹的检测是十分重要的。

目前关于测量轴心跳动轨迹的装置及方法主要有：专利CN201410788755.2发明了一种测量电涡流传感装置轴心轨迹的实验方法，将两个互相垂直安装的电涡流传感器安装在轴端，并将传感器信号传输入计算机进行实时监测，能够有效抑制管道在线、离线检测时的某些干扰信号，对金属管道内外壁缺陷检测都具有较高的灵敏度；专利CN201410625285.8发明了一种数控机床切削工况下主轴轴心轨迹在线测量方法，通过在被测圆表面沿主轴周向布置三个位移传感器，消除主轴速度波动对分离计算的影响，实现了回转误差在线快速分离，使得对于主轴轴心轨迹的在线测量更加精确。专利CN201420290226.5发明了一种轴心轨迹检测传感器系统，采用了电路系统，利用单片机与LDC1000传感器采集芯片，稳定可靠，扩展方便。现有的轴心跳动轨迹测试系统或方法大多采用位移传感器或电涡流传感器采集轴端振动信号，再将信号传输至计算机利用软件进行处理分析。

以上发明专利可以实现对联合收割机脱粒滚筒轴心跳动轨迹的测试，但由于测试设备昂贵、传感器与采集器间接线繁琐，易相互缠绕导致安装与拆卸不便、轴端容易与传感器发生摩擦造成损坏，且现有利用计算机处理后续放大信号的电路复杂，需要精通软件操作的技术人员负责操控等问题，因此降低了检测系统的适普性。本发明，结构简单、成本较低、实验人员容易操纵，是一种对于现有脱粒滚筒旋转轴结构设计的便于安装与应用的联合收割机脱粒滚筒轴心跳动轨迹测试装置。

发明内容

本发明的目的是针对上述问题提供一种轴心跳动轨迹测试装置，由磁性外壳、磁悬画笔、坐标卡固定片、坐标卡、轴端吸附机构和读卡器构成。整套系统吸附于脱粒滚筒轴端，其内部的磁悬画笔依靠与磁性外壳部分之间的磁性斥力悬浮固定，其它部分随轴一同旋转跳动，画笔在坐标卡上留下与实际轴心跳动轨迹上下颠倒、左右镜像的轨迹图线。再将坐标卡插入读卡器中，得到放大正立的轴心跳动轨迹。本发明适用于各类转轴的轴心跳动轨迹测量，当用于联合收割机脱粒滚筒轴心跳动轨迹测试时，不仅解决了现有装置容易与脱粒滚筒轴摩擦与碰撞，从而导致装置损坏的问题，而且构造简单、价格低廉、便于安装与拆卸，能够有效的测试脱粒滚筒轴心跳动轨迹，现有的联合收割机脱粒滚筒在脱粒过程中，由于受到物料的冲击与缠绕或因自身的不平衡导致轴心不断跳动的现象。

本发明的技术方案是：一种轴心跳动轨迹测试装置，包括同轴安装的磁性外壳、磁悬画笔、坐标卡和轴端吸附机构；

所述磁性外壳的一端与轴端吸附机构的一端连接；所述坐标卡的一面安装在轴端吸附机构的一端；所述轴端吸附机构的另一端用于与待测轴的一端连接；所述磁悬画笔悬浮固定于磁性外壳内部，且磁悬画笔一端的笔尖与坐标卡的另一面相抵。

上述方案中，所述磁性外壳包括第一端盖、第一磁片和磁性壳体；

所述磁性壳体的一端与轴端吸附机构的一端连接，所述第一端盖安装在磁性壳体的另一端，第一磁片安装在第一端盖上、且与磁悬画笔的另一端的磁性相排斥。

上述方案中，所述磁性壳体为磁性圆环状柱体，第一磁片为圆形磁铁，所述第一端盖为圆台状，第一端盖的台阶面设有与磁性壳体另一端连接第一凹槽，第一端盖的小圆设有安装第一磁片的第二凹槽。

上述方案中，所述磁悬画笔包括第二磁片、第二端盖、磁性悬浮体、第三端盖和画笔；

所述第三端盖安装在磁性悬浮体的一端，第二端盖安装在磁性悬浮体的另一端；

所述画笔安装在第三端盖的一端；所述第二磁片安装在第二端盖上。

上述方案中，所述磁性悬浮体为磁性圆环状柱体，第二磁片为圆形磁铁，第二端盖设有安装第二磁片的凹槽，第三端盖设有安装画笔的柱状孔。

上述方案中，所述轴端吸附机构包括磁性吸附器、吸附器扩增环和连接器；

所述连接器的一端与磁性外壳的一端连接，连接器的另一端套于磁性吸附器的一端；所述吸附器扩增环套在磁性吸附器的另一端，且吸附器扩增环与磁性吸附器的端面齐平。

上述方案中，所述磁性吸附器为圆柱形磁铁，所述吸附器扩增环为环状磁铁，所述连接器为圆台状回转体，连接器设有安装磁性吸附器的第四凹槽。

上述方案中，所述坐标卡的另一面设有带磁性的坐标卡固定片；

所述坐标卡固定片利用磁性吸力与轴端吸附机构连接，将坐标卡固定。

上述方案中，所述坐标卡固定片为圆环片，磁悬画笔的画笔穿过坐标卡固定片的内圈抵在坐标卡的另一面。

上述方案中，还包括读卡器；

所述读卡器包括第一凸透镜、第二凸透镜和镜筒；所述第一凸透镜与第二凸透镜分别安装在镜筒的内部两端；

所述第一凸透镜焦距为f₁，第二凸透镜焦距为f₂；第一凸透镜与坐标卡之间的距离小于f₁，所述镜筒长度大于2f₁。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1.本发明针对脱粒滚筒工作过程中，轴心不断跳动的问题，设计了一种联合收割机脱粒滚筒轴心跳动轨迹测试装置，由磁性外壳、磁悬画笔、坐标卡固定片、坐标卡、轴端吸附机构和读卡器构成。整个装置直接吸附在脱粒滚筒待测轴端即可完成对轴心跳动轨迹的监测，除磁悬画笔外，其它部件一同随脱粒滚筒轴旋转，磁悬画笔依靠外部的磁性斥力悬浮静止。本发明使用方便，且避免了繁琐的后续处理过程，解决了监测脱粒滚筒轴心跳动轨迹复杂的问题。

2.本发明的吸附器扩增环有多种不同型号，根据待测轴端的直径不同，可以选择不同型号的吸附器扩增环套在磁性吸附器外部，使得轴端吸附机构的直径与待测轴直径相同，保证轴端吸附机构与脱粒滚筒轴共同旋转时，两者的轴线在同一直线内，避免了当轴径变化时轴心跳动轨迹测试装置与旋转轴轴线不对中的问题。

3.本发明结构简单，无需在轴端固定多个传感器并在计算机上进行数据接收与处理，避免了传感器间接线相互缠绕的困扰，直接将本装置吸附在待测轴端便可完成对轴心跳动轨迹的检测，安装和拆卸方便；测量完成后，再将坐标卡摘下插入读卡器中，便可观察放大的轴心跳动轨迹，弥补了利用计算机处理后续放大信号处理电路复杂的缺陷。

4.本发明的整套系统直接吸附在脱粒滚筒轴轴端沿轴向方向外侧，而不是像传统的测试装置一样将几个传感器沿轴端周向布置。在脱粒滚筒的工作过程中，即使其在径向跳动幅度过大，也不会与测试装置发生摩擦与碰撞，有效避免了测试系统因摩擦或碰撞而损坏的问题。

5.本发明与昂贵的电涡流传感器或位移传感器相比，用于制作测试系统各组成部件的原材料价格低廉，且制作工艺简单、工序少、产品质量容易保障，在劳动力成本提升与能源价格攀升的背景下，可有效减少生产投入。

附图说明

图1是联合收割机脱粒滚筒轴心跳动轨迹测试装置装配图。

图2是磁性外壳装配体侧面剖视图。

图3是磁悬画笔装配体侧面剖视图。

图4是坐标卡固定片主视图。

图5是坐标卡主视图。

图6是轴端吸附机构结构与坐标卡安装示意图。

图7是读卡器结构示意图。

图8是磁性外壳和磁悬画笔的一种磁极分布示意图。

图中，1-磁性外壳，101-第一端盖，102-第一磁片，103-磁性壳体，2-磁悬画笔，201-第二磁片，202-第二端盖，203-磁性悬浮体，204-第三端盖，205-画笔，3-坐标卡固定片，4-坐标卡，5-轴端吸附机构，501-磁性吸附器，502-吸附器扩增环，503-连接器，6-读卡器，601-第一凸透镜，602-第二凸透镜，603-镜筒，7-待测轴。

具体实施方式

本发明所述轴心跳动轨迹测试装置可用于多种转轴的跳动轨迹测试，下面以所述轴心跳动轨迹测试装置用于太湖之星TH988联合收割机脱粒滚筒轴心跳动轨迹测试为例，结合附图对本发明作进一步详细说明，但本发明的保护范围并不限于此。

如图1所示，本发明所述轴心跳动轨迹测试装置包括同轴安装的磁性外壳1、磁悬画笔2、坐标卡固定片3、坐标卡4和轴端吸附机构5。所述磁性外壳1的一端与轴端吸附机构5的一端连接，所述轴端吸附机构5的另一端依靠磁性力吸附于待测轴7的一端；所述坐标卡4的一面安装在轴端吸附机构5的一端；所述坐标卡固定片3贴于坐标卡4另一面，依靠磁性吸力与轴端吸附机构5连接，并将坐标卡4固定；所述磁悬画笔2悬浮于磁性外壳1内部，且磁悬画笔2一端的笔尖与坐标卡4的另一面相抵，磁悬画笔2的另一端依靠与磁性外壳1间的磁性斥力产生固定间隙；当待测轴7开始旋转，除了内部悬空的磁悬画笔2，磁性外壳1、坐标卡固定片3、坐标卡4和轴端吸附机构5同待测轴7一同旋转。所述轴心跳动轨迹测试装置直接吸附在脱粒滚筒待测轴端即可完成对轴心跳动轨迹的监测，除磁悬画笔2外，其它部件一同随脱粒滚筒待测轴7旋转，磁悬画笔2依靠磁性斥力悬浮静止。本发明使用方便，且避免了繁琐的后续处理过程，解决了监测脱粒滚筒轴心跳动轨迹复杂的问题。同时所述轴心跳动轨迹测试装置直接吸附在脱粒滚筒待测轴7的轴端沿轴向方向外侧，而不是像传统的测试装置一样将几个传感器沿轴端周向布置。在脱粒滚筒的工作过程中，即使其在径向跳动幅度过大，也不会与测试装置发生摩擦与碰撞，有效避免了测试系统因摩擦或碰撞而损坏的问题。

如图2所示，所述磁性外壳1包括第一端盖101、第一磁片102和磁性壳体103，所述磁性壳体103的一端与轴端吸附机构5的一端连接，所述第一端盖101依靠过盈连接的方式固定于磁性壳体103的另一端，第一磁片102嵌入第一端盖101中心。

优选的，所述磁性壳体103为磁性圆环状柱体，所述第一端盖101为圆台状，第一端盖101的台阶面设有与磁性壳体103另一端连接的第一凹槽，第一端盖101的小圆设有安装第一磁片102的第二凹槽。

所述磁性壳体103内径为40mm，外径为45～47mm，长度为90～100mm。所述第一端盖101长度为10～12mm，磁性壳体103的另一端可插入第一端盖101大圆圆周的凹槽内，且过盈连接的方式固定；第一端盖101的小圆直径为40mm；第一磁片102为一圆形磁铁，厚度为3～5mm，直径为20mm，第一磁片102的端面与第一端盖101的端面平齐，嵌入第一端盖101内部。

如图3所示，所述磁悬画笔2包括第二磁片201、第二端盖202、磁性悬浮体203、第三端盖204和画笔205；所述第三端盖204安装在磁性悬浮体203的一端，第二端盖202安装在磁性悬浮体203的另一端，并通过过盈连接的方式与磁性悬浮体203固定连接。所述第三端盖204的一端设置有用于装配画笔205的柱状孔，画笔205的一端插入柱状孔中与第三端盖204连接；所述第二磁片201嵌入第二端盖202中心；所述磁性悬浮体203为磁性圆环状柱体，内径为18mm，外径为24mm，长度为30～35mm；第二磁片201为圆形磁铁，第二端盖202设有安装第二磁片201的第三凹槽，第二端盖202长度为5mm，直径为18mm；第二磁片201为一圆形磁铁，厚度为2mm，直径为9mm，端面与第二端盖202平齐，嵌入第二端盖202内部；第三端盖204尺寸与第二端盖202相同，但前方有一直径为3mm的柱状孔；画笔205插入第三端盖204前方柱状孔中，长度为47～52mm，直径为3mm。

如图4所示，所述坐标卡固定片3为圆环片，外径为40mm，内径为35～37mm，厚度为1～2mm，用磁铁制成；可以利用坐标卡固定片3与轴端吸附机构5间的磁性吸力将坐标卡4固定在连接器503尾部轴端。

如图5所示，所述坐标卡4为透光性较好的圆形纸片，直径为40mm；所述坐标卡4优选为格栅坐标卡，正面印有坐标系及格栅状网格，网格线同坐标系中x轴及y轴平行，网格线间距为1mm，每隔5mm的网格线加粗。

如图6所示，所述轴端吸附机构5包括磁性吸附器501、吸附器扩增环502和连接器503；所述连接器503的一端与磁性外壳1的一端连接，连接器503的另一端套于磁性吸附器501的一端；所述吸附器扩增环502套在磁性吸附器501的另一端外部，且吸附器扩增环502与磁性吸附器501的端面齐平；连接器503另一端的端面与吸附器扩增环502相抵，将轴端吸附机构5与磁性外壳1紧密连接。所述磁性吸附器501的另一端依靠强性磁力吸附在待测轴7端。所述吸附器扩增环502可以有多种不同型号，根据待测轴7端面的直径不同，可以选择不同型号的吸附器扩增环502套在磁性吸附器501外部，使得轴端吸附机构5的直径与待测轴7直径相同，保证轴端吸附机构5与脱粒滚筒的待测轴7共同旋转时，两者的轴线在同一直线内，避免了当待测轴7轴径变化时轴心跳动轨迹测试装置与待测轴7轴线不对中的问题。

所述的磁性吸附器501为一圆柱形磁铁，直径为15～20mm，长度为15～20mm；所述吸附器扩增环502为环状磁铁，有多种不同型号，长度为5～10mm，外径最大可达45～47mm；当待测轴7端直径大于磁性吸附器501直径时，将合适型号的吸附器扩增环502套于磁性吸附器501外部，使得轴端吸附机构5直径与待测轴7段相同；所述连接器503为一钢制圆台状回转体，长度为35～40mm，由两段长度相等的圆柱组成；连接器503与磁性吸附器501连接段直径为45～47mm，前端有一直径为15～20mm，深度为10mm的圆型的第四凹槽，用于磁性吸附器501插入，靠磁性吸力紧密连接；与磁性壳体103连接段直径为40mm，插入磁性壳体103，依靠磁性吸力紧密连接。

如图7所示，该装置还包括读卡器6；所述读卡器6包括第一凸透镜601、第二凸透镜602和镜筒603；所述第一凸透镜601与第二凸透镜602分别安装在镜筒603的内部两端。

待测轴7停止旋转后，脱粒滚筒轴心跳动轨迹已经画在坐标卡4上，将坐标卡固定片3与坐标卡4一同从连接器503上拆下，并吸附在镜筒603上靠近第一凸透镜601的一端，可以从第二凸透镜602的一端观察经读卡器6放大的脱粒滚筒轴心跳动轨迹。所述的第一凸透镜601焦距为f₁，第二凸透镜602焦距为f₂，第一凸透镜601与坐标卡4之间的距离小于f₁；镜筒603材质为钢，外径为40mm，内径为36～38mm，镜筒603长度大于2f₁。本发明结构简单，无需在待测轴7的轴端固定多个传感器并在计算机上进行数据接收与处理，避免了传感器间接线相互缠绕的困扰，直接将本装置吸附在待测轴7的轴端便可完成对轴心跳动轨迹的检测，安装和拆卸方便；测量完成后，再将坐标卡4摘下插入读卡器6中，便可观察放大的轴心跳动轨迹，弥补了利用计算机处理后续放大信号处理电路复杂的缺陷。

如图8所示，所述磁性壳体103的N极在外，S极在内；磁性悬浮体203的S极在外，N极在内；第二磁片201的S极朝向第一磁片102，第一磁片102的S极朝向第二磁片201；磁极间的斥力使磁性外壳1与磁悬画笔2之间产生均匀间隙，磁悬画笔2依靠磁性斥力悬浮静止，当磁性外壳1随待测轴7旋转时，磁悬画笔2固定不动。

优选的，所述第一端盖101、第二端盖202和第三端盖204均由塑料制成，利用塑料良好的塑性与其它部件之间形成过盈配合，使部件之间不会发生相对滑动。

优选的，所述画笔205笔身上有一处竖直向上的弯折，用于消除由于磁悬画笔的重力产生的偏心距e，弯折的距离l＝e。

该型号一种联合收割机脱粒滚筒轴心跳动轨迹测试装置的具体实施过程为：利用坐标卡固定片3将坐标卡4吸附在连接器503的端面上；将轴端吸附机构5插入磁性外壳1，利用磁性吸附器501的强烈磁吸力，将整个测试装置贴在待测轴7端，若待测轴7直径较大，选择合适的吸附器扩增环502套于磁性吸附器501外部，使得轴端吸附机构5吸附端面的直径与待测轴7相同；开启脱粒滚筒，测试装置内部的磁悬画笔2依靠与磁性外壳1之间的磁性斥力悬浮定位，其它部分随脱粒滚筒轴一同旋转跳动，画笔205在坐标卡4上记下与实际轴心跳动轨迹上下颠倒、左右镜像的轨迹图线，最后再将坐标卡4插入读卡器6中可得到放大正立的轴心跳动轨迹。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施例的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施例或变更均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种轴心跳动轨迹测试装置，其特征在于，包括同轴安装的磁性外壳(1)、磁悬画笔(2)、坐标卡(4)和轴端吸附机构(5)；

所述磁性外壳(1)的一端与轴端吸附机构(5)的一端连接；所述坐标卡(4)的一面安装在轴端吸附机构(5)的一端，所述轴端吸附机构(5)的另一端用于与待测轴(7)的一端连接；所述磁悬画笔(2)悬浮固定于磁性外壳(1)内部，且磁悬画笔(2)一端的笔尖与坐标卡(4)的另一面相抵。

2.根据权利要求1所述的轴心跳动轨迹测试装置，其特征在于，所述磁性外壳(1)包括第一端盖(101)、第一磁片(102)和磁性壳体(103)；

所述磁性壳体(103)的一端与轴端吸附机构(5)的一端连接，所述第一端盖(101)安装在磁性壳体(103)的另一端，所述第一磁片(102)安装在第一端盖(101)上、且与磁悬画笔(2)的另一端的磁性相排斥。

3.根据权利要求2所述的轴心跳动轨迹测试装置，其特征在于，所述磁性壳体(103)为磁性圆环状柱体，第一磁片(102)为圆形磁铁，所述第一端盖(101)为圆台状，第一端盖(101)的台阶面设有与磁性壳体(103)另一端连接的第一凹槽，第一端盖(101)的小圆设有安装第一磁片(102)的第二凹槽。

4.根据权利要求1所述的轴心跳动轨迹测试装置，其特征在于，所述磁悬画笔(2)包括第二磁片(201)、第二端盖(202)、磁性悬浮体(203)、第三端盖(204)和画笔(205)；

所述第三端盖(204)安装在磁性悬浮体(203)的一端，第二端盖(202)安装在磁性悬浮体(203)的另一端；

所述画笔(205)安装在第三端盖(204)的一端；所述第二磁片(201)安装在第二端盖(202)上。

5.根据权利要求4所述的轴心跳动轨迹测试装置，其特征在于，所述磁性悬浮体(203)为磁性圆环状柱体，第二磁片(201)为圆形磁铁，第二端盖(202)设有安装第二磁片(201)的第三凹槽，第三端盖(204)设有安装画笔(205)的柱状孔。

6.根据权利要求1所述的轴心跳动轨迹测试装置，其特征在于，所述轴端吸附机构(5)包括磁性吸附器(501)、吸附器扩增环(502)和连接器(503)；

所述连接器(503)的一端与磁性外壳(1)的一端连接，连接器(503)的另一端套于磁性吸附器(501)的一端；所述吸附器扩增环(502)套在磁性吸附器(501)的另一端，且吸附器扩增环(502)与磁性吸附器(501)的端面齐平。

7.根据权利要求6所述的轴心跳动轨迹测试装置，其特征在于，所述磁性吸附器(501)为圆柱形磁铁，所述吸附器扩增环(502)为环状磁铁，所述连接器(503)为圆台状回转体，所述连接器(503)设有安装磁性吸附器(501)的第四凹槽。

8.根据权利要求1所述的轴心跳动轨迹测试装置，其特征在于，所述坐标卡(4)的另一面设有带磁性的坐标卡固定片(3)；

所述坐标卡固定片(3)利用磁性吸力与轴端吸附机构(5)连接，将坐标卡(4)固定。

9.根据权利要求8所述的轴心跳动轨迹测试装置，其特征在于，所述坐标卡固定片(3)为圆环片，磁悬画笔(2)的画笔穿过坐标卡固定片(3)的内圈抵在坐标卡(4)的另一面。

10.根据权利要求1所述的轴心跳动轨迹测试装置，其特征在于，还包括读卡器(6)；

所述读卡器(6)包括第一凸透镜(601)、第二凸透镜(602)和镜筒(603)；所述第一凸透镜(601)与第二凸透镜(602)分别安装在镜筒(603)的内部两端；

所述第一凸透镜(601)焦距为f₁，第二凸透镜(602)焦距为f₂；第一凸透镜(601)与坐标卡(4)之间的距离小于f₁，所述镜筒(603)长度大于2f₁。