CN114578032A - 一种差速滚筒骨料热力耦合研究试验台及其控制方法 - Google Patents

一种差速滚筒骨料热力耦合研究试验台及其控制方法 Download PDF

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Abstract

一种差速滚筒骨料热力耦合研究试验台及控制方法，包括差速滚筒设备、加热系统、传动系统、控制系统和支架；差速滚筒设备的一端连接加热系统，另一端连接传动系统，加热系统和传动系统均连接到控制系统，控制系统控制加热系统和传动系统的启停；差速滚筒设备设置在支架上。本发明利用所述试验台对滚筒设备性能进行测试，通过控制系统使设备工作在不同的施工状态下，然后对其性能进行测试，并通过测控系统对控制结果的准确性进行实时监测。通过模拟设备的各种施工工况，对设备性能和整机控制系统准确性进行全面验证。对目前施工工况固定，提供了一种自动、可变工况的试验平台和控制方法。

Description

一种差速滚筒骨料热力耦合研究试验台及其控制方法
技术领域
本发明属于道路养护设备技术领域，具体涉及一种差速滚筒骨料热力耦合研究试验台及其控制方法。
背景技术
我国交通里程名列前茅，由拌合站生产的用于路面铺设的沥青混合料的质量对整个路面质量起着决定性的作用，因此生产高质量的混合料至关重要，其高质量体现在其内各组分的混合均匀度和温度一致性，在拌合站中拌合设备直接影响混合料质量，为提高混合料质量，提出了一种差速滚筒设备。
对提出的差速滚筒，为评估整机的性能，提高滚筒工作时的可靠性，需要进行测试和试验，因此，在试验台下模拟设备在搅拌站进行作业的情况，分析测试其性能十分重要。目前，针对差速滚筒设备的研究较少，因此设计一种针对差速滚筒进行性能测试的试验台，具有必要的研究意义。
发明内容
本发明的目的旨在提供一种差速滚筒骨料热力耦合研究试验台及其控制方法，以解决上述问题。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种差速滚筒骨料热力耦合研究试验台，包括差速滚筒设备、加热系统、传动系统、控制系统和支架；差速滚筒设备的一端连接加热系统，另一端连接传动系统，加热系统和传动系统均连接到控制系统，控制系统控制加热系统和传动系统的启停；差速滚筒设备设置在支架上。
进一步的，加热系统包括风机和加热器；风机连接加热器，加热器的输出端连接差速滚筒设备。
进一步的，风机的输出端通过风机输出管道连接加热器，风机输出管道上设置有风机风速传感器。
进一步的，加热器的输出端通过加热器输出管道和差速滚筒设备连接，加热器输出管道上设置有加热器温度传感器。
进一步的，传动系统包括电机、减速机和联轴器；电机的输出轴与减速机的输入轴连接，减速机的输出轴通过联轴器与差速滚筒设备连接；电机输出轴上设置有电机转速传感器。
进一步的，差速滚筒设备内设置有搅拌轴，减速机的输出轴通过联轴器与差速滚筒设备的搅拌轴连接，输出轴上设置有动力输出轴转速传感器；
进一步的，差速滚筒设备内设置有内筒，侧面设置有齿轮传动装置，差速滚筒设备的搅拌轴与差速滚筒设备的内筒通过齿轮装置进行连接。
进一步的，支架包括支撑杆、上底座、下底座、调节装置、固定旋转轴、地脚孔和支撑上底座杆；差速滚筒设备通过焊接方式与支撑杆相连，支撑杆和上底座为一体，支撑上底座杆通过焊接与下底座相连，下底座通过地脚孔固定在地面上，上底座可绕固定旋转轴进行旋转，并通过调节装置对其旋转角度进行调节和固定；调节装置包括螺杆、螺母、垫圈、固定装置和可旋转杆；螺杆和可旋转杆为一体，固定装置底面为平面焊接在下底座上，固定装置内部有一圆孔与可旋转杆匹配，插入其内的可旋转杆在内部可旋转，通过螺母和垫圈对上底座高度进行固定。
进一步的，控制系统包括风机控制器、加热器控制器、整机控制器和电机控制器；风机控制器连接风机，加热器控制器连接加热器，电机控制器连接电机；风机控制器、加热器控制器和电机控制器均连接到整机控制器，整机控制器还连接有测控系统。
进一步的，一种差速滚筒骨料热力耦合研究试验台的控制方法，包括以下步骤：
先设定转速、倾斜度、风速和风温，电机、风机和加热器接收整机控制器的控制信号运行，通过手动调节支架上的调节装置至设定值；
然后采集安装在电机输出轴、动力输出轴、风机输出管道、加热器输出管道和支架底座上的电机转速传感器、动力输出轴转速传感器、风机风速传感器、加热器温度传感器、支架角度传感器的数据，确定设定值和实际控制值的一致性；
最后当采集值与设定值一致时，用仪器测量设备内外部的温度对设备传热性能进行分析；将骨料加入到设备中，一段时间后，用仪器测量骨料在设备中的位移、速度等信息，分析骨料在设备中的运动性能；将骨料加入到设备中，一段时间后，用仪器测量骨料温度及运动等信息，对设备中骨料的热力耦合性能进行分析。
与现有技术相比，本发明有以下技术效果：
本发明提供一种性能测试试验台，用于差速滚筒设备的性能检测；差速滚筒设备包括传动系统、加热系统、控制系统和设备支撑装置，通过在测控系统的控制面板上输入设定的数值，向整机控制系统发送动力输出轴转速信号、风机风速信号和加热器温度信号；另一方面采集电机转速传感器、动力输出轴转速传感器、风机风速传感器、加热器温度传感器、支架角度传感器的数据，实时监测控制结果，实时判断控制值和设定值的一致性。利用所述试验台对滚筒设备性能进行测试，通过控制系统使设备工作在不同的施工状态下，然后对其性能进行测试，并通过测控系统对控制结果的准确性进行实时监测。通过模拟设备的各种施工工况，对设备性能和整机控制系统准确性进行全面验证。对目前施工工况固定，提供了一种自动、可变工况的试验平台和控制方法。
附图说明
图1为试验台的结构示意图
图2为驱动装置的安装平台结构图
图3为试验台控制原理图
图4为设备中骨料运动性能研究的流程图
图5为设备传热或设备中骨料热力耦合性能研究的流程图
1风机、2风机控制器、3加热器控制器、4内筒、5测控系统、6整机控制器、7减速机输入轴、8电机转速传感器、9电机输出轴、10电机控制器、11电机、12减速机输出轴、13减速机、14联轴器、15动力输出轴转速传感器、16联轴器、17齿轮传动装置、18搅拌轴、19差速滚筒设备、20加热器温度传感器、21加热器输出管道、22加热器、23风机风速传感器、24风机输出管道、25支撑杆、26固定旋转轴、27地脚孔、28上底座、29下底座、30支撑上底座杆、31调节装置、32螺杆、33螺母、34垫圈、35可旋转杆、36固定装置。
具体实施方式
以下结合附图对本发明进一步说明：
请参阅图1至图5，本发明提供一种性能测试试验台，用于差速滚筒设备的性能检测；差速滚筒设备包括传动系统、加热系统、控制系统和设备支撑装置，其中
传动系统包括电机、减速机、齿轮传动装置、联轴器。
加热系统包括风机和加热器。
控制系统包括风机控制器、加热器控制器、整机控制器、电机控制器。
试验台包括测控系统、电机转速传感器、动力输出轴转速传感器、风机风速传感器、加热器温度传感器、支架角度传感器。
通过在测控系统的控制面板上输入设定的数值，向整机控制系统发送动力输出轴转速信号、风机风速信号和加热器温度信号；另一方面采集电机转速传感器、动力输出轴转速传感器、风机风速传感器、加热器温度传感器、支架角度传感器的数据，实时监测控制结果，实时判断控制值和设定值的一致性。
电机转速传感器、动力输出轴转速传感器、风机风速传感器、加热器温度传感、支架角度传感器分别安装在电机输出轴、动力输出轴、风机输出管道、加热器输出管道和支架的底座上，测量风速、风温、角度、转速等信息，并将其发送至测控系统。
动力输出轴通过联轴器与传感器相连，再通过联轴器与滚筒设备相连。
滚筒设备安装在支架上，此支架可通过螺丝装置对设备的倾斜度进行调节。
利用所述试验台对滚筒设备性能进行测试，通过控制系统使设备工作在不同的施工状态下，然后对其性能进行测试，并通过测控系统对控制结果的准确性进行实时监测。
设备性能包括设备中骨料运动性能、设备传热性能以及设备中骨料热力耦合性能，依据试验台设备性能的测试方法是：先设定转速、倾斜度、风速和风温，电机、风机和加热器接收整机控制器的控制信号运行，通过手动调节支架上的调节装置至设定值；然后采集安装在电机输出轴、动力输出轴、风机输出管道、加热器输出管道和支架底座上的电机转速传感器、动力输出轴转速传感器、风机风速传感器、加热器温度传感器、支架角度传感器的数据，确定设定值和实际控制值的一致性；最后当采集值与设定值一致时，1)用仪器测量设备内外部的温度对设备传热性能进行分析；2)或将骨料加入到设备中，一段时间后，用仪器测量骨料在设备中的位移、速度等信息，分析骨料在设备中的运动性能；3)或将骨料加入到设备中，一段时间后，用仪器测量骨料温度及运动等信息，对设备中骨料的热力耦合性能进行分析。需要说明的是：在对设备中骨料运动性能进行测试时，风机和加热器处于停机状态。
本试验台为厂拌热再生设备的性能测试提供了一个平台，通过模拟设备的各种施工工况，对设备性能和整机控制系统准确性进行全面验证。对目前施工工况固定，提供了一种自动、可变工况的试验平台和控制方法。
以差速双滚筒设备为例进行说明，本发明提供一种差速双滚筒设备试验台，该试验台适用于差速双滚筒设备的性能检测。
其中，所述设备包括传动系统、加热系统、控制系统和支撑系统。
如图1所示，传动系统包括电机11、减速机13、齿轮传动装置17、联轴器14(16)。电机11的输出轴9与减速机13的输入轴7连接，减速机13的输出轴12通过联轴器14与差速滚筒设备的搅拌轴18连接，进而驱动差速滚筒设备的搅拌轴18运动，为保证设备运行的平稳性，差速滚筒设备的搅拌轴18与差速滚筒设备的内筒4通过齿轮装置17进行连接，进而驱动内筒运动。
差速滚筒设备的具体结构请参见专利CN212000535U，差速滚筒设备安装在如图2所示的支撑架上。支撑架由支撑杆25、上底座28、下底座29、调节装置31、固定旋转轴26、地脚孔27、支撑上底座杆30组成。差速滚筒设备通过焊接方式与支撑杆25相连，支撑杆25和上底座28为一体，支撑上底座杆30通过焊接与下底座29相连，下底座29通过地脚孔27固定在地面上，上底座28可绕固定旋转轴26进行旋转，并通过调节装置31对其旋转角度进行调节和固定，以此实现对差速滚筒设备倾斜度的调节。
调节装置由螺杆32、螺母33、垫圈34、固定装置36和可旋转杆35组成。螺杆32和可旋转杆35为一体，固定装置36底面为平面焊接在下底座29上，固定装置36内部有一圆孔与可旋转杆35匹配，插入其内的可旋转杆35在内部可旋转，从而实现任意角度的调节，通过螺母33和垫圈34对上底座28高度进行固定。
加热系统包括风机1和加热器22。由风机1吹出的冷风通过加热器22对其进行加热，然后通过加热器输出管21注入差速滚筒设备中。
如图3所示，控制系统包括风机控制器2、加热器控制器3、整机控制器6、电机控制器10。整机控制器6将控制信号传至风机控制器2、加热器控制器3、电机控制器10，各控制器分别控制风机1、加热器22及电机11的运行。控制器均有交变电流供电。
试验台包括测控系统5、电机转速传感器8、动力输出轴转速传感器15、风机风速传感器23、加热器温度传感器20、支架角度传感器。
测控系统5与整机控制器6连接，通过在测控系统5的控制面板上输入设定的数值，向整机控制器6发送动力输出轴转速信号、风机风速信号和加热器温度信号；另一方面采集电机转速传感器8、动力输出轴转速传感器15、风机风速传感器23、加热器温度传感器20、支架角度传感器的数据，实时监测控制结果，实时判断控制值和设定值的一致性。
电机转速传感器8、动力输出轴转速传感器15、风机风速传感器23、加热器温度传感器20、支架角度传感器分别安装在电机输出轴9、动力输出轴12、风机输出管道24、加热器输出管道21和支架的上底座28上，测量风速、风温、角度、转速等信息，并将信息发送至测控系统5。
利用上述的控制方法和试验台，使差速滚筒设备工作在不同的施工状态下，然后对其性能进行测试，并通过测控系统5对控制结果的准确性进行实时监测。
图4为差速滚筒设备中骨料运动性能测试的测试方法，在此测试中风机1和加热器22处于停机状态，测试步骤为：1)设定转速及设备倾斜度，电机11接收整机控制器6的控制信号运行，驱动差速滚筒设备的搅拌轴18和内筒4旋转，调整支架28角度至设定值；2)采集安装在电机输出轴9、动力输出轴12及支架上底座28上的电机转速传感器、动力输出轴转速传感器及角度传感器的数据，确定设定值和实际控制值的一致性；3)当采集值与设定值一致时，将骨料加入到差速滚筒设备中，一段时间后，确定骨料在差速滚筒设备中的位移、速度等信息，对差速滚筒设备中骨料的运动性能进行分析。
图5为差速滚筒设备传热性能或设备中骨料热力耦合性能研究的测试方法，测试步骤为：1)设定电机1转速、设备倾斜度、风速和风温，电机11、风机1和加热器22接收整机控制器6的控制信号运行，驱动差速滚筒设备、风机1和加热器22运行，并且调整支架上底座28角度至设定值；2)采集安装在电机输出轴9、动力输出轴12、风机输出管道24、加热器输出管道21和支架上底座28上的电机转速传感器8、动力输出轴转速传感器15、风机风速传感器23、加热器温度传感器20、支架角度传感器的数据，确定设定值和实际控制值的一致性；3)当采集值与设定值一致时，用仪器测量差速滚筒设备内外部的温度(或者在步骤1开始之前在差速滚筒设备中不同位置布置多个测量温度的传感器)，对差速滚筒设备传热性能进行分析；4)重复步骤(1)和(2)，当采集值与设定值一致时，将骨料加入到差速滚筒设备中，一段时间后，用仪器测量骨料温度及运动等信息，对差速滚筒设备中骨料的热力耦合性能进行分析。

Claims (10)

1.一种差速滚筒骨料热力耦合研究试验台，其特征在于，包括差速滚筒设备(19)、加热系统、传动系统、控制系统和支架；差速滚筒设备(19)的一端连接加热系统，另一端连接传动系统，加热系统和传动系统均连接到控制系统，控制系统控制加热系统和传动系统的启停；差速滚筒设备(19)设置在支架上。
2.根据权利要求1所述的一种差速滚筒骨料热力耦合研究试验台，其特征在于，加热系统包括风机(1)和加热器(22)；风机(1)连接加热器(22)，加热器(22)的输出端连接差速滚筒设备(19)。
3.根据权利要求2所述的一种差速滚筒骨料热力耦合研究试验台，其特征在于，风机(1)的输出端通过风机输出管道(24)连接加热器(22)，风机输出管道(24)上设置有风机风速传感器(23)。
4.根据权利要求2所述的一种差速滚筒骨料热力耦合研究试验台，其特征在于，加热器(22)的输出端通过加热器输出管道(21)和差速滚筒设备(19)连接，加热器输出管道(21)上设置有加热器温度传感器(20)。
5.根据权利要求1所述的一种差速滚筒骨料热力耦合研究试验台，其特征在于，传动系统包括电机(11)、减速机(13)和联轴器(14)；电机(11)的输出轴(9)与减速机(13)的输入轴(7)连接，减速机(13)的输出轴(12)通过联轴器(14)与差速滚筒设备(19)连接；电机(11)输出轴上设置有电机转速传感器(8)。
6.根据权利要求5所述的一种差速滚筒骨料热力耦合研究试验台，其特征在于，差速滚筒设备(19)内设置有搅拌轴(18)，减速机(13)的输出轴(12)通过联轴器(14)与差速滚筒设备(19)的搅拌轴(18)连接，输出轴(12)上设置有动力输出轴转速传感器(15)。
7.根据权利要求6所述的一种差速滚筒骨料热力耦合研究试验台，其特征在于，差速滚筒设备(19)内设置有内筒(14)，侧面设置有齿轮传动装置(17)，差速滚筒设备(19)的搅拌轴(18)与差速滚筒设备(19)的内筒(4)通过齿轮装置(17)进行连接。
8.根据权利要求1所述的一种差速滚筒骨料热力耦合研究试验台，其特征在于，支架包括支撑杆25、上底座(28)、下底座(29)、调节装置(31)、固定旋转轴(26)、地脚孔(27)和支撑上底座杆(30)；差速滚筒设备(19)通过焊接方式与支撑杆(25)相连，支撑杆(25)和上底座(28)为一体，支撑上底座杆(30)通过焊接与下底座(29)相连，下底座(29)通过地脚孔(27)固定在地面上，上底座(28)可绕固定旋转轴(26)进行旋转，并通过调节装置(31)对其旋转角度进行调节和固定；调节装置(31)包括螺杆(32)、螺母(33)、垫圈(34)、固定装置(36)和可旋转杆(35)；螺杆(32)和可旋转杆(35)为一体，固定装置(36)底面为平面焊接在下底座(29)上，固定装置(36)内部有一圆孔与可旋转杆(35)匹配，插入其内的可旋转杆(35)在内部可旋转，通过螺母(33)和垫圈(34)对上底座(28)高度进行固定。
9.根据权利要求1所述的一种差速滚筒骨料热力耦合研究试验台，其特征在于，控制系统包括风机控制器(2)、加热器控制器(3)、整机控制器(6)和电机控制器(10)；风机控制器(2)连接风机(1)，加热器控制器(3)连接加热器(22)，电机控制器(10)连接电机(11)；风机控制器(2)、加热器控制器(3)和电机控制器(10)均连接到整机控制器(6)，整机控制器(6)还连接有测控系统(5)。
10.一种差速滚筒骨料热力耦合研究试验台的控制方法，其特征在于，基于权利要求1至9任意一项所述的一种差速滚筒骨料热力耦合研究试验台，包括以下步骤：
先设定转速、倾斜度、风速和风温，电机、风机和加热器接收整机控制器的控制信号运行，通过手动调节支架上的调节装置至设定值；
然后采集安装在电机输出轴、动力输出轴、风机输出管道、加热器输出管道和支架底座上的电机转速传感器、动力输出轴转速传感器、风机风速传感器、加热器温度传感器、支架角度传感器的数据，确定设定值和实际控制值的一致性；
最后当采集值与设定值一致时，用仪器测量设备内外部的温度对设备传热性能进行分析；将骨料加入到设备中，一段时间后，用仪器测量骨料在设备中的位移、速度等信息，分析骨料在设备中的运动性能；将骨料加入到设备中，一段时间后，用仪器测量骨料温度及运动等信息，对设备中骨料的热力耦合性能进行分析。
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