CN112595509A - 颗粒机运动件性能测试设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及颗粒机技术领域，提供一种颗粒机运动件性能测试设备。所述颗粒机运动件性能测试设备包括机架、旋转驱动装置、径向加载装置和轴向加载装置；所述旋转驱动装置与所述模辊的一端的所述连接轴固定连接，用于驱动所述连接轴转动，所述机架的相对两侧开设有通孔，两个所述滚动轴承分别设置于两个所述通孔内，所述径向加载装置和所述轴向加载装置分别固定安装于所述机架，所述径向加载装置用于向所述模辊施加径向载荷，所述轴向加载装置用于向所述连接轴施加轴向载荷。本发明提供的颗粒机运动件性能测试设备，实现了对颗粒机中的模辊、连接轴和滚动轴承三者连接性能测试的目的，保证的颗粒机运动件性能的稳定性。

Description

颗粒机运动件性能测试设备

技术领域

本发明涉及颗粒机技术领域，尤其涉及一种颗粒机运动件性能测试设备。

背景技术

生物质能源是唯一可再生的碳源，其能耗仅次于天然气、石油和煤炭，占世界总能耗的第四位，在能源系统中占有不可替代的作用。目前主要是采用颗粒机将农林加工的废弃物如木屑、秸秆、稻壳、树皮等生物质预处理为高密度的颗粒燃料。颗粒机一般分为平模颗粒机、环模颗粒机和对辊式颗粒机，在常温下将原料挤压制成颗粒态。

其中，对辊式颗粒机由电动机输出动力，分别驱动两个模辊向相反的方向转动，原料经两个模辊相互挤压后，形成颗粒从模棍上的孔中挤出。如图1所示为颗粒机运动件结构示意图，模辊11的两端分别固定有连接轴12，连接轴12上布置有滚动轴承13，模辊11、连接轴12和滚动轴承13作为一个整体运动件安装在颗粒机的机架内部。

对辊式颗粒机在正常制粒过程中，进料的大小、质地、湿度和其他杂质等因素，导致整个运动件受力异常复杂。模辊、轴和滚动轴承的连接处存在交变应力和超载等复杂工况，容易发生疲劳断裂，一旦连接处发生断裂，将直接导致颗粒机核心运动件的报废。然而，目前的对辊式颗粒机在生产设计过程中并没有专门用于测试模辊、连接轴和滚动轴承三者连接性能的测试设备，导致产品性能的稳定性得不到保证。

发明内容

本发明提供一种颗粒机运动件性能测试设备，用以解决现有技术中的对辊式颗粒机在生产设计过程中没有专门用于测试模辊、连接轴和滚动轴承三者连接性能的测试设备，导致无法保证产品性能的稳定性的问题。

本发明提供一种颗粒机运动件性能测试设备，所述运动件包括模辊、连接轴和滚动轴承，所述模辊的两端分别同轴固定连接有所述连接轴，每一所述连接轴上安装有所述滚动轴承，颗粒机运动件性能测试设备包括机架、旋转驱动装置、径向加载装置和轴向加载装置；

所述旋转驱动装置与所述模辊的一端的所述连接轴固定连接，用于驱动所述连接轴转动，所述机架的相对两侧开设有通孔，两个所述滚动轴承分别设置于两个所述通孔内，所述径向加载装置和所述轴向加载装置分别固定安装于所述机架，所述径向加载装置用于向所述模辊施加径向载荷，所述轴向加载装置用于向所述连接轴施加轴向载荷。

根据本发明提供的一种颗粒机运动件性能测试设备，所述径向加载装置包括第一直线驱动装置和滚动接触件，所述滚动接触件包括滚动端和固定端，所述滚动端与所述模辊的外表面滚动接触，所述固定端与所述第一直线驱动装置的驱动端固定连接。

根据本发明提供的一种颗粒机运动件性能测试设备，所述滚动接触件包括壳体和滚柱，所述滚柱转动安装于所述壳体形成所述滚动端，所述滚柱的轴线方向与所述模辊的轴线方向平行。

根据本发明提供的一种颗粒机运动件性能测试设备，所述滚柱的数量为多个，多个所述滚柱在所述壳体上沿所述模辊的周向分布，形成与所述模辊的外侧壁相配合的圆弧形滚动端。

根据本发明提供的一种颗粒机运动件性能测试设备，所述第一直线驱动装置为液压缸，所述径向加载装置还包括推力关节轴承，所述液压缸的活塞杆伸出端通过所述推力关节轴承与所述固定端固定连接。

根据本发明提供的一种颗粒机运动件性能测试设备，还包括轴承座和调整座，所述滚动轴承安装于所述轴承座内，所述轴承座安装于所述通孔内，所述调整座安装于所述滚动轴承的外圈和所述轴承座之间，所述调整座与所述机架可拆卸连接。

根据本发明提供的一种颗粒机运动件性能测试设备，还包括支撑架，所述轴向加载装置包括第二直线驱动装置，所述支撑架固定安装于所述机架，所述第二直线驱动装置固定安装于所述支撑架，所述第二直线驱动装置的驱动端与所述模辊的另一端的连接轴固定连接。

根据本发明提供的一种颗粒机运动件性能测试设备，所述支撑架构造为锥形台结构，所述锥形台结构的中心轴与所述连接轴的中心轴同轴，所述锥形台结构的大径端与所述机架固定连接，所述锥形台结构的小径端与所述第二直线驱动装置固定连接。

根据本发明提供的一种颗粒机运动件性能测试设备，所述支撑架靠近所述机架的一端设有限位部，所述限位部用于限制所述模辊的另一端的连接轴上的所述滚动轴承的轴向位移。

根据本发明提供的一种颗粒机运动件性能测试设备，还包括温度检测装置，所述温度检测装置用于检测所述滚动轴承的温度。

本发明提供的颗粒机运动件性能测试设备，用于对颗粒机中的模棍、连接轴和滚动轴承组成的运动件进行实际工况的模拟测试，通过旋转驱动件驱动待测试件旋转，同时通过径向加载装置和轴向加载装置，模拟实际工况中整个运动件同时承受的径向和轴向力。实现了对颗粒机中的模辊、连接轴和滚动轴承三者连接性能测试的目的，保证的颗粒机运动件性能的稳定性，为颗粒机的优化设计提供依据。

附图说明

为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是颗粒机运动件结构示意图；

图2是本发明提供的颗粒机运动件性能测试设备与颗粒机运动件的装配结构示意图；

图3是本发明提供的颗粒机运动件性能测试设备中滚动接触件的结构示意图；

图4是图3中滚动接触件的侧视图；

附图标记：

11、模辊； 12、连接轴； 13、滚动轴承；

2、机架； 3、旋转驱动装置； 41、第一直线驱动装置；

42、滚动接触件； 421、滚动端； 422、固定端；

423、壳体； 424、滚柱； 425、凹槽；

43、第一推力关节轴承 51、第二直线驱动装置 52、第二推力关节轴承；

6、调整座； 7、支架； 8、支撑架；

81、限位部； 9、公共底座。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“第一”“第二”是为了清楚说明产品部件进行的编号，不代表任何实质性区别。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明实施例中的具体含义。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”“相连”“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明提供的旋转驱动件性能测试设备适用于颗粒机中的运动件的性能测试。如图1所示，该运动件包括模辊11、连接轴12和滚动轴承13，模辊11的两端分别固定连接有连接轴12，如通过螺栓固定连接，连接轴12与模辊11同轴，每一连接轴12上安装有滚动轴承13。

如图2所示为本发明提供的颗粒机运动件性能测试设备与颗粒机运动件的装配结构示意图。本发明实施例旋转驱动件性能测试设备包括机架2、旋转驱动装置3、径向加载装置和轴向加载装置。旋转驱动装置3与模辊11的一端的连接轴12固定连接，用于驱动连接轴12转动，连接轴12转动则带动模辊11转动。机架2的相对两侧开设有通孔，两个滚动轴承13分别设置于两个通孔内，径向加载装置和轴向加载装置分别固定安装于机架2，径向加载装置用于向模辊11施加径向载荷，轴向加载装置用于向连接轴12施加轴向载荷。

其中，可针对不同型号的待测试件配置不同尺寸的机架2，机架2上两个通孔的尺寸根据实际待测试件的滚动轴承13的外圈尺寸大小设计。机架2起到对整个待测运动件的支撑作用，为了安装和拆卸方便，机架2采用两半式装配结构。旋转驱动装置可以为电机或液压马达，通过减速机和联轴器将旋转动力输入给待测试件，根据产品的转速、滚动轴承的摩擦力矩匹配计算旋转驱动装置的功率和转速以及减速机的减速比。

开始检测之前，先根据产品设计要求将待测试件的三个部件模辊11、连接轴12和滚动轴承13装配好，将颗粒机运动件整体装载于机架2上，使模辊11两端的连接轴12上的滚动轴承13分别对应安装于机架2的两个通孔内，模辊11位于两个通孔之间。然后，安装旋转驱动装置3、径向加载装置和轴向加载装置，旋转驱动装置3的旋转轴与模辊11的一端的连接轴12轴向固定连接，通过驱动一端的连接轴12转动带动颗粒机运动件整体转动。

测试时，通过径向加载装置向模辊11施加径向载荷，通过轴向加载装置向连接轴12施加轴向载荷。例如，径向加载装置需要提供较大的交变载荷，约2000±200KN，周期10s一次，模拟实际运行中模辊11受到的轴向力。轴向加载装置提供200KN的恒定载荷，模拟实际运行中滚动轴承13受到的轴向力。连续运行设定时间段，如15～20天后，取出被测试件，根据滚动轴承13与连接轴12、连接轴12与模辊11之间的连接部位的磨损、划痕等情况判断其连接损坏情况，有必要时做无损检测。

当模辊11为颗粒机中的模辊11时，在实际产品检测时，将待测试件的模辊11外表面做成光滑的圆柱外形，以方便施加载荷。颗粒机实际作业工况中，在模辊11轴线方向上为均布载荷，因此待测试件的模辊11的长度可在实际产品的模辊11的基础上缩短，而不影响测试效果。

本发明提供的颗粒机运动件性能测试设备，用于对颗粒机中的模棍、连接轴和滚动轴承组成的运动件进行实际工况的模拟测试，通过旋转驱动件驱动待测试件旋转，同时通过径向加载装置和轴向加载装置，模拟实际工况中整个运动件同时承受的径向和轴向力。实现了对颗粒机中的模辊、连接轴和滚动轴承三者连接性能测试的目的，为颗粒机的优化设计提供依据。

本发明实施例中，径向加载装置包括第一直线驱动装置41和滚动接触件42，如图3所示为本发明提供的颗粒机运动件性能测试设备中滚动接触件的结构示意图，如图4所示为图3中滚动接触件的侧视图。滚动接触件42包括滚动端421和固定端422，滚动端421与模辊11的外表面滚动接触，固定端422与第一直线驱动装置41驱动端固定连接。第一直线驱动装置41过该滚动接触件42将其驱动力传递给被测试件，使径向加载装置在施加径向载荷时，不受旋转状态的模辊的影响。

其中，滚动接触件42包括壳体423和滚柱424，滚柱424转动安装于壳体423形成滚动端421，滚柱424的轴线方向与模辊11的轴线方向平行。具体的，壳体423设有第一端面和第二端面，第一端面为固定端422，滚柱424设置于第二端面形成滚动端421，滚动端421与模辊11相接触时，滚柱424会在模辊11的带动下发生滚动。

进一步的，滚柱424的数量为多个，多个滚柱424在壳体423上沿模辊11的周向分布，形成与模辊11的外侧壁相配合的圆弧形滚动端421。具体的，壳体423的第二端面构造为圆弧形面，圆弧形面固定有保持架，多个滚柱424设置于保持架内，从而形成圆弧形的滚动端421。圆弧形的滚动端421可以增大滚动接触件42与圆柱形的模辊外壁的接触面，以方便快捷的将径向加载装置产生的静压力传递给旋转中的被测试件，且极大减小两者接触面的磨损，提高了设备运行的稳定性。其中，圆弧形滚动端421对应的圆心角为80°～150°。

本发明提供的颗粒机运动件性能测试设备还包括调整座6和轴承座(图中未示出)，轴承座安装于通孔内，滚动轴承13安装于轴承座内，调整座6安装于滚动轴承13的外圈和调整座6之间，调整座6与机架2可拆卸连接。

具体的，轴承座可作为单独部件设置于机架2的通孔内，并与机架2固定连接如螺栓连接固定或焊接固定；轴承座也可以与机架2一体成型。调整座6包括圆柱环形本体和设置于圆柱环形本体外侧的环形凸台，圆柱环形本体套设于滚动轴承13的外侧与滚动轴承13的外圈接触，并通过环形凸台与通孔处的机架2通过螺栓固定连接，以方便调整座6的拆卸和更换。可根据不同规格产品的滚动轴承的大小，更换不同内孔直径的调整座6，实现调整轴承座的内孔大小的目的，提高了该测试设备的通用性。

如图2所示，本发明实施例中，第一直线驱动装置41为第一液压缸可根据被测试件需要受到的径向载荷，匹配计算所需要的活塞直径和公称压力。可根据对应产品实际受力情况，通过液压控制系统，给被测试件提供交变载荷或脉冲载荷。其中，径向加载装置还包括第一推力关节轴承43，第一液压缸的活塞杆伸出端通过第一推力关节轴承43与滚动接触件42的固定端422固定连接。第一液压缸的动力通过其活塞杆对模辊11施加径向压力，同时第一推力关节轴承43承受反作用力。由于模辊11及整个被测试件的轴线与第一液压缸的中心线垂直，在第一液压缸工作过程中，可通过第一推力关节轴承43可自动校正活塞杆的反作用力的方向，避免活塞杆侧敲第二液压缸的缸套，提高了第一液压缸的使用寿命。其中，滚动接触件42的固定端422设有凹槽425，第一推力关节轴承43的一端与径向加载装置的驱动端固定连接，另一端与滚动接触件42的固定端422固定连接并现位于凹槽425内。

进一步的，第一液压缸通过支架7与机架2固定连接，支架7承受第一液压缸内部液压冲击的反作用力。支架7通过螺栓固定于机架2，第一液压缸通过螺栓固定于支架7。第一液压缸的活塞杆活动穿设于支架7后依次通过第一推力关节轴承43和滚动接触件42将载荷施加于模辊11上。

如图2所示，本发明提供的颗粒机运动件性能测试设备还包括支撑架8，轴向加载装置包括第二直线驱动装置51，支撑架8固定安装于机架2，第二直线驱动装置51固定安装于支撑架8，第二直线驱动装置51的驱动端与模辊11的另一端的连接轴12固定连接。其中，第二直线驱动装置51的驱动方向与连接轴12的轴向相同。支撑架8的一端可通过螺栓固定安装于机架2，第二直线驱动装置51可通过螺栓固定安装于支撑架8的另一端。当机架2的通孔内设置有调整座6时，支撑架8的一端也可以与调整座6通过螺栓固定连接。

本发明实施例中，第二直线驱动装置51为第二液压缸，第二液压缸的活塞杆活动穿设于支撑架8后与连接轴12的轴端同轴相连，其伸出端通过第二推力关节轴承52与连接轴12固定连接。第二液压缸的动力通过其活塞杆对连接轴12施加轴向载荷，同理，第二液压缸工作时，第二推力关节轴承52起到避免其活塞侧敲其缸套，提高了第二液压缸的使用寿命。

需要说明的是，第一直线驱动装置41和第二直线驱动装置51均可以为液压缸或气缸等可提供直线驱动力的动力元件。

进一步的，如图2所示，支撑架8靠近机架2的一端设有限位部81，限位部81用于限制模辊11的另一端的连接轴12上的滚动轴承13的轴向位移。具体的，支撑架8靠近机架2的一端构造有圆柱凸台，圆柱凸台插设于滚动轴承13的安装孔内，且其外端面与滚动轴承13的外圈的端面相接触。其中，滚动轴承13的安装孔为轴承座的内孔；当滚动轴承13的外侧套设有调整座6时，滚动轴承13的安装孔为调整座6的内孔。

进一步的，如图2所示，支撑架8构造为锥形台结构，锥形台结构的中心轴与连接轴12的中心轴同轴，锥形台结构的大径端与机架2固定连接，锥形台结构的小径端与第二直线驱动装置51固定连接。限位部81设置于大径端的端面上。如此，可对第二直线驱动装置51形成更稳固的支撑，保证轴向载荷的方向性。

本发明实施例提供的颗粒机运动件性能测试设备还包括温度检测装置，温度检测装置用于检测滚动轴承13的温度。该温度检测装置可以为安装于设备上的温度传感器或者其他可用于检测温度的装置。温度检测装置以尽量靠近滚动轴承13的方式安装。例如，当轴承座作为独立件与机架2固定时，温度检测装置安装于轴承座上；当轴承座与机架2为一体成型结构时，温度检测装置安装于机架2靠近滚动轴承13的位置；当滚动轴承13安装于调整座6的内孔时，温度检测装置安装于调整座6上。在测试过程中，通过温度检测装置实时检测滚动轴承13的温度，以监测滚动轴承13的异常情况。

本发明实施例中，机架2可构造为壳体结构，支架7和支撑架8安装于机架2后，在壳体结构内形成相对密闭的腔室，在测试过程中向该腔室内注入润滑油。润滑油没过被测试件的中心线即可，保证滚动轴承13的润滑。在测试过程中，随着模辊11的旋转，使润滑油飞溅，从而将润滑油带给径向加载装置中的滚动接触件42以保证滚柱424的润滑。当然，滚动轴承13的润滑也可以采用润滑脂的方式润滑。

本发明提供的颗粒机运动件性能测试设备，通过径向加载装置和轴向加载装置同时分别向对颗粒机运动件施加径向和轴向载荷，用于模拟真实工况；通过调整座6满足不同规格的运动件的检测；通过滚动接触件42，不仅极大的减少了测试过程中模辊11以及与模辊11相接触的测试部件的磨损，还有利于更准确的检测模辊11、连接轴12和滚动轴承13之间的连接强度；通过推力关节轴承极大减小了第一液压缸和第二液压缸的活塞杆对缸筒的侧向力，提高设备整体的使用寿命。该设备结构和安装操作均较为简单，测试运行可靠，能够满足当前对颗粒机运动件的性能测试要求。

其中，本发明提供的颗粒机运动件性能测试设备还配套设置有液压泵站和控制箱，通过控制箱控制液压泵站为第一液压缸和第二液压缸提供液压压力，实现对第一液压缸和第二液压缸的控制。根据公称液压压力、需要反应时间和流量，计算出液压泵的功率和流量等参数。根据液压泵站中的节流阀随时调整压力大小。还可根据被测试件对应的实际产品面临的异常工况，随机或按预设时间间隔改变液压油的压力，提供额外的附加载荷给被测试件，以更接近真实工况。

进一步的，本发明提供的颗粒机运动件性能测试设备还包括公共底座9，旋转驱动装置3、机架2、液压泵站、控制箱等均安装于该公共底座9上，保证各部件安装的精度和整体强度。

本发明实施例中，通过总控制系统控制液压油的压力和波形、电机的启停和应急等操作。另外，还包括检测模块、报警模块和显示模块，通过检测模块实现对液压系统的压力、温度、流量和压差的检测，以及对滚动轴承的温度、电机的过载和温度等检测，出现异常情况则通过报警模块进行报警提示。通过显示模块实时显示液压压力、测试运行的时间和历史报警等参数。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种颗粒机运动件性能测试设备，所述运动件包括模辊、连接轴和滚动轴承，所述模辊的两端分别同轴固定连接有所述连接轴，每一所述连接轴上安装有所述滚动轴承，其特征在于，包括机架、旋转驱动装置、径向加载装置和轴向加载装置；

所述旋转驱动装置与所述模辊的一端的所述连接轴固定连接，用于驱动所述连接轴转动，所述机架的相对两侧开设有通孔，两个所述滚动轴承分别设置于两个所述通孔内，所述径向加载装置和所述轴向加载装置分别固定安装于所述机架，所述径向加载装置用于向所述模辊施加径向载荷，所述轴向加载装置用于向所述连接轴施加轴向载荷。

2.根据权利要求1所述的颗粒机运动件性能测试设备，其特征在于，所述径向加载装置包括第一直线驱动装置和滚动接触件，所述滚动接触件包括滚动端和固定端，所述滚动端与所述模辊的外表面滚动接触，所述固定端与所述第一直线驱动装置的驱动端固定连接。

3.根据权利要求2所述的颗粒机运动件性能测试设备，其特征在于，所述滚动接触件包括壳体和滚柱，所述滚柱转动安装于所述壳体形成所述滚动端，所述滚柱的轴线方向与所述模辊的轴线方向平行。

4.根据权利要求3所述的颗粒机运动件性能测试设备，其特征在于，所述滚柱的数量为多个，多个所述滚柱在所述壳体上沿所述模辊的周向分布，形成与所述模辊的外侧壁相配合的圆弧形滚动端。

5.根据权利要求2所述的颗粒机运动件性能测试设备，其特征在于，所述第一直线驱动装置为液压缸，所述径向加载装置还包括推力关节轴承，所述液压缸的活塞杆伸出端通过所述推力关节轴承与所述固定端固定连接。

6.根据权利要求1所述的颗粒机运动件性能测试设备，其特征在于，还包括轴承座和调整座，所述滚动轴承安装于所述轴承座内，所述轴承座安装于所述通孔内，所述调整座安装于所述滚动轴承的外圈和所述轴承座之间，所述调整座与所述机架可拆卸连接。

7.根据权利要求1所述的颗粒机运动件性能测试设备，其特征在于，还包括支撑架，所述轴向加载装置包括第二直线驱动装置，所述支撑架固定安装于所述机架，所述第二直线驱动装置固定安装于所述支撑架，所述第二直线驱动装置的驱动端与所述模辊的另一端的连接轴固定连接。

8.根据权利要求7所述的颗粒机运动件性能测试设备，其特征在于，所述支撑架构造为锥形台结构，所述锥形台结构的中心轴与所述连接轴的中心轴同轴，所述锥形台结构的大径端与所述机架固定连接，所述锥形台结构的小径端与所述第二直线驱动装置固定连接。

9.根据权利要求7所述的颗粒机运动件性能测试设备，其特征在于，所述支撑架靠近所述机架的一端设有限位部，所述限位部用于限制所述模辊的另一端的连接轴上的所述滚动轴承的轴向位移。

10.根据权利要求1所述的颗粒机运动件性能测试设备，其特征在于，还包括温度检测装置，所述温度检测装置用于检测所述滚动轴承的温度。

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