CN115950754A - 一种用于托辊检测的高温性能试验台及托辊检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于托辊检测技术领域，涉及一种用于托辊检测的高温性能试验台，包括试验台本体、固定支座、滑动支座、导轨、保温罩、弹簧施压装置和驱动装置；所述导轨设置于试验台本体的台面上，所述固定支座和滑动支座分别设置于导轨的两端；所述弹簧施压装置包括施压支架、底座、弹簧挡圈一、弹簧挡圈二、压力弹簧、螺母一和螺母二；本发明还涉及一种托辊检测方法，其采用上述的用于托辊检测的高温性能试验台对托辊进行高温性能检测。本发明可在托辊检测过程中实现加热、控温、保温、变速、加载等参数控制，可实施检测多种不同规格的托辊的应力变化情况，解决了模拟托辊在高温恶劣环境下工作的问题，同时检测过程中，设备晃动小，功耗低，可靠性高。

Description

一种用于托辊检测的高温性能试验台及托辊检测方法

技术领域

本发明属于托辊检测技术领域，具体地说，涉及一种用于托辊检测的高温性能试验台及托辊检测方法。

背景技术

带式输送机作为输送松散物料的主要运输设备之一，其托辊重量占到了整机重量的30％～40％，托辊价格占整机价格的25％～30％，并且托辊的严重故障更是可能损害皮带，耽误工作进度的同时也会造成巨大经济损失。因此，新设计的新结构托辊为了在正式投入生产、使用时保证其性能的可靠性，会对其各项性能进行测试，其中包括旋转阻力试验、淋水浸水试验、径跳试验和托辊寿命试验等。

目前已有的托辊试验台的实验项目涵盖了轴向载荷检测、旋转阻力实验、临水浸水实验、防尘性能试验以及摩擦磨损实验等，但托辊由于工作环境或者长时间工作等因素，会面临在高温条件下工作的情况，为了保证托辊在高温情况下仍可以不影响其正常的性能以及使用寿命，正式投入生产和使用前进行高温试验时很有必要的，而现有技术中缺少一款可以对托辊进行高温性能测试的试验台，也缺少一种可以对托辊进行高温性能测试的托辊检测方法。

发明内容

本发明的目的就在于克服上述不足，提出一种用于托辊检测的高温性能试验台及托辊检测方法。

基于本发明的一个目的，本发明提出了一种用于托辊检测的高温性能试验台，包括试验台本体、固定支座、滑动支座、导轨、保温罩、弹簧施压装置和驱动装置；

所述导轨设置于试验台本体的台面上，所述固定支座和滑动支座分别设置于导轨的两端；

所述固定支座包括轴承座一、三爪卡盘一、支座一，所述轴承座一通过支座一固定在导轨上方，所述三爪卡盘一通过转轴一与轴承座一转动连接；

所述滑动支座包括轴承座二、三爪卡盘二、支座二，所述轴承座二通过支座二滑动连接在导轨上方，所述三爪卡盘二通过转轴二与轴承座二转动连接，所述三爪卡盘一和三爪卡盘二相对设置，所述导轨上设有用于限位支座二的固定组件；

所述弹簧施压装置包括施压支架、底座、弹簧挡圈一、弹簧挡圈二、压力弹簧、螺母一和螺母二，所述底座穿设于导轨中段的下方，且与导轨垂直设置，所述底座的两端延伸至导轨外侧且对称固定有螺杆，每个螺杆上从下到上依次套设有螺母一、弹簧挡圈一、压力弹簧、弹簧挡圈二和螺母二，所述施压支架中间设有与托辊的辊筒外表面相抵触的V型槽，且施压支架的两端为平板状，所述施压支架的两端分别夹持在对应端的弹簧挡圈二和螺母二之间，两个螺杆分别与施压支架的两端滑动连接；

所述三爪卡盘一、滑动支座、导轨和弹簧施压装置分别罩设在保温罩内，且保温罩与试验台本体密封连接，所述保温罩内设有加热装置，且保温罩的顶部设有可开合的透明盖，打开透明盖，托辊可取出或放置到保温罩内，所述托辊的辊轴的两端分别与三爪卡盘一和三爪卡盘二可拆卸连接，且托辊的辊轴与辊筒通过轴承座三转动连接，所述轴承座三内的托辊的轴承的外圈与轴承座三的接触位置设有应力片，所述转轴一与保温罩转动且密封连接；

所述驱动装置与转轴一远离三爪卡盘一的一端传动连接。

优选地，所述驱动装置包括变频电机、主皮带轮、从皮带轮和传动带，所述变频电机固定在试验台本体的台面下方，且变频电机的输出轴与主皮带轮传动连接，所述从皮带轮固定套接在转轴一远离三爪卡盘一的一端，所述主皮带轮和从皮带轮通过传动带传动连接。

优选地，所述加热装置为电加热管，且保温罩内设有温度传感器，加热方式为电加热方式，可通过功率大小，调节温度。

优选地，所述轴承座一和轴承座二内均设有具有调心功能的外球面轴承，所述转轴一和转轴二分别通过对应端的外球面轴承与轴承座一和轴承座二转动连接。为了模拟现场真实情况，试验设备并没有采用高精度的同轴试验台。两端采用了具备一定调心功能的外球面轴承，可以使得托辊在旋转时，会产生一定的偏心的轴向力，使托辊试验更接近真实运作。

优选地，所述弹簧施压装置还包括压力传感器，两个螺母二的下方均设有一个压力传感器，所述施压支架的两端分别抵触在对应端压力传感器的下方。通过设置压力传感器，可以快速有效的读出加载力的大小，方便对加载力的精确调整。

优选地，所述试验台本体呈长方形设置，且试验台本体的底部设有四个支撑腿。

优选地，所述试验台本体上还设有转速传感器，所述转速传感器用于检测托辊的辊轴的转速。

优选地，所述导轨的下方设有空槽，且导轨的顶面设有两个与空槽相贯通的限位滑槽，所述限位滑槽沿导轨长度方向开设，所述固定组件包括滑动穿设在对应限位滑槽内的四个限位螺栓，四个限位螺栓的顶端对应穿过支座二四个角部上的限位孔后连接有限位螺母。调整滑动支座位置时，可将手或工具深入空槽内，对限位螺栓进行夹持，方便旋动限位螺母对限位螺栓进行松紧操作。

基于本发明的另一个目的，本发明提出了一种托辊检测方法，采用上述的用于托辊检测的高温性能试验台对托辊进行高温性能测试，包括如下步骤：

步骤一、根据待测托辊的规格，调整三爪卡盘一和三爪卡盘二的卡爪位置及轴承座一和轴承座二的高度位置，并调整滑动支座在导轨上的限定位置，轴承座一和轴承座二的高度位置调整是通过在轴承座一与支座一之间，轴承座二与支座二之间增加垫铁实现的；

步骤二、将托辊放入保温罩内，并使托辊的辊轴两端卡接在三爪卡盘一和三爪卡盘二内；

步骤三、托辊固定好后，模拟托辊真实受载情况对托辊进行加载；加载时先将螺母二上拧，使压力弹簧扩张推动施压支架上移至与托辊的辊筒外表面紧贴，将螺母一上拧，使压力弹簧推动施压支架向托辊施压，通过压力传感器可有效获取加载力的大小；

步骤四、关闭透明盖，按设定温度启动加热装置，并启动驱动装置，通过三爪卡盘一带动托辊的辊轴转动，由于托辊的辊筒在施压支架的施压下保持静止，托辊的辊轴与辊筒产生相对运动；

步骤五，观测托辊的轴承与轴承座三的接触应力，分析应力变化情况，从而总结出温度对于托辊在承受载荷时，由于温度变化带来的应力变化对轴承座三的许用强度的影响。

本发明还包括能够使用于托辊检测的高温性能试验台正常使用的其它组件，均为本领域的常规手段，如电脑，可将转速传感器、温度传感器、压力传感器，运行时间、环境情况等参数传递到电脑上，以便进行后期数据处理分析。另外，本发明中未加限定的装置或组件，如转速传感器、温度传感器、压力传感器、变频电机、保温罩等，均采用本领域的现有技术。

本发明的工作原理是，采用弹簧施压加载的方式，通过计算托辊正常工作时所受的力，能够对压力弹簧进行正确选型，可以向托辊施加相应的载荷，使其可以模拟出更真实的工作环境，可以在一定范围内吸收由于同轴度偏差带来的设备振动，减小振动对试验的影响，另外压力弹簧两端高度可以调节，能够使弹簧施压装置适应不同直径的托辊。施压支架对托辊的辊筒起到固定作用，实现了只需要带动辊轴转动就可以达到实验目的，并且辊轴相对辊筒旋转时产生的晃动更少，重量也更轻，减少了设备晃动的同时也降低了设备的功耗，通过设置应力片，可更好地观测托辊的轴承与轴承座三的接触应力情况，驱动装置采用变频调速方案，可以适应不同转速，模拟真实工况。传动方式采用带传动，可以有效的缩小试验设备的占用空间。托辊的固定方案采用三爪卡盘，可以满足不同轴径托辊的固定，并且固定牢靠。保温罩上方设置透明盖，方便人员观察运行情况。

与现有技术相比，本发明所取得的有益效果是：本发明可在托辊检测过程中实现加热、控温、保温、变速、加载等参数控制，可实施检测多种不同规格的托辊的应力变化情况，解决了模拟托辊在高温恶劣环境下工作的问题，同时检测过程中，设备晃动小，功耗低，可靠性高。

附图说明

图1为实施例1中本发明的整体外部结构示意图。

图2为实施例1中本发明去掉保温罩和透明盖后的一个视角的结构示意图。

图3为图2中的A部结构局部放大示意图。

图4为实施例1中本发明去掉保温罩和透明盖后的另一个视角的结构示意图。

图5为实施例2中托辊的轴承座三采用ABS材质时，其许用应力随工作温度的变化趋势图；

图6为实施例2中托辊的轴承座三采用ABS材质时，其温度影响系数随工作温度的变化趋势图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明技术作进一步详细说明。

实施例1：

如图1～4所示，本实施例提出了一种用于托辊检测的高温性能试验台，包括试验台本体1、固定支座2、滑动支座3、导轨4、保温罩5、弹簧施压装置6和驱动装置7；

所述导轨4设置于试验台本体1的台面上，所述固定支座2和滑动支座3分别设置于导轨4的两端；

所述固定支座2包括轴承座一21、三爪卡盘一22、支座一23，所述轴承座一21通过支座一22固定在导轨4上方，所述三爪卡盘一通22过转轴一24与轴承座一21转动连接；

所述滑动支座3包括轴承座二31、三爪卡盘二32、支座二33，所述轴承座二31通过支座二33滑动连接在导轨4上方，所述三爪卡盘二32通过转轴二34与轴承座二31转动连接，所述三爪卡盘一22和三爪卡盘二32相对设置，所述导轨4上设有用于限位支座二33的固定组件；

请参阅图3，所述弹簧施压装置6包括施压支架61、底座62、弹簧挡圈一63、弹簧挡圈二64、压力弹簧65、螺母一66和螺母二67，本实施例中，螺母一66设置有两个，下部的螺母一66起到防松的目的，所述底座62穿设于导轨4中段的下方，且与导轨4垂直设置，所述底座62的两端延伸至导轨4外侧且对称固定有螺杆68，每个螺杆68上从下到上依次套设有螺母一66、弹簧挡圈一63、压力弹簧65、弹簧挡圈二64和螺母二67，所述施压支架61中间设有与托辊8的辊筒外表面相抵触的V型槽，且施压支架61的两端为平板状，所述施压支架61的两端分别夹持在对应端的弹簧挡圈二64和螺母二67之间，两个螺杆68分别与施压支架61的两端滑动连接；本实施例中，所述施压支架61的两端的侧部开设有与螺杆68相匹配的开口槽，方便根据托辊8的规格快速更换相应的施压支架61。

所述三爪卡盘一22、滑动支座3、导轨4和弹簧施压装置6分别罩设在保温罩5内，且保温罩5与试验台本体1密封连接，所述保温罩5内设有加热装置，本实施例中，所述加热装置为电加热管(图中未示出)，且配套设置有温度传感器(图中未示出)，通过采用电加热方式，可通过功率大小，快速调节温度。保温罩5的顶部设有可开合的透明盖9，本实施例中，透明盖9滑动插设在保温罩顶部的滑槽中，拉开透明盖9，托辊8可取出或放置到保温罩5内，所述托辊8的辊轴的两端分别与三爪卡盘一22和三爪卡盘二32可拆卸连接，且托辊8的辊轴与辊筒通过轴承座三转动连接，所述轴承座三内的托辊的轴承的外圈与轴承座三的接触位置设有应力片(图中未示出)，所述转轴一24与保温罩5转动且密封连接；

所述驱动装置7与转轴一24远离三爪卡盘一22的一端传动连接。

具体地，请参阅图1、图2或图4，所述驱动装置7包括变频电机71、主皮带轮72、从皮带轮73和传动带74，所述变频电机71固定在试验台本体1的台面下方，且变频电机71的输出轴与主皮带轮72传动连接，所述从皮带轮73固定套接在转轴一24远离三爪卡盘一22的一端，所述主皮带轮72和从皮带轮73通过传动带74传动连接。采用变频调速方案，可以适应不同转速，模拟真实工况。传动方式采用带传动，可以有效的缩小试验设备的占用空间。

进一步地，所述轴承座一21和轴承座二31内均设有具有调心功能的外球面轴承，所述转轴一24和转轴二34分别通过对应端的外球面轴承与轴承座一21和轴承座二31转动连接。为了模拟现场真实情况，试验设备并没有采用高精度的同轴试验台。两端采用了具备一定调心功能的外球面轴承，可以使得托辊8在旋转时，会产生一定的偏心的轴向力，使托辊8的试验更接近真实运作。

再进一步地，所述弹簧施压装置6还包括压力传感器(图中未示出)，两个螺母二67的下方均设有一个压力传感器，所述施压支架61的两端分别抵触在对应端压力传感器的下方。通过设置压力传感器，可以快速有效的读出加载力的大小，方便对加载力的精确调整。

请参阅图2，本实施例中，所述试验台本体1呈长方形设置，且试验台本体1的底部设有四个支撑腿。所述试验台本体上还设有转速传感器(图中未示出)，所述转速传感器用于检测托辊8的辊轴的转速。所述导轨4的下方设有空槽，且导轨4的顶面设有两个与空槽相贯通的限位滑槽41，所述限位滑槽41沿导轨4长度方向开设，所述固定组件包括滑动穿设在对应限位滑槽41内的四个限位螺栓10，四个限位螺栓10的顶端对应穿过支座二33四个角部上的限位孔后连接有限位螺母11。调整滑动支座3的位置时，可将手或工具深入空槽内，对限位螺栓10进行夹持，方便旋动限位螺母11对限位螺栓10进行松紧操作。

请参阅图2和图4，本实施例中，导轨4的两侧还增加有加固板12，并将加固板12精密加工，提高导轨4刚度的同时，也保证了支座二33在导轨4上的滑动精度。

实施例2

本实施例提出了一种托辊检测方法，采用实施例1中的用于托辊检测的高温性能试验台对托辊8进行高温性能测试，包括如下步骤：

步骤一、根据待测托辊8的规格，调整三爪卡盘一22和三爪卡盘二32的卡爪位置及轴承座一21和轴承座二31的高度位置，并调整滑动支座3在导轨4上的限定位置，轴承座一21和轴承座二31的高度位置调整是通过在轴承座一与支座一之间，轴承座二与支座二33之间增加垫铁实现的；

步骤二、将托辊8放入保温罩5内，并使托辊8的辊轴两端卡接在三爪卡盘一22和三爪卡盘二32内；

步骤三、托辊8固定好后，模拟托辊8真实受载情况对托辊8进行加载；加载时先将螺母二67上拧，使压力弹簧65扩张推动施压支架61上移至与托辊8的辊筒外表面紧贴，将螺母一66上拧，使压力弹簧65推动施压支架61向托辊8施压，通过压力传感器可有效获取加载力的大小；

步骤四、关闭透明盖9，按设定温度启动加热装置，并启动驱动装置7，通过三爪卡盘一22带动托辊8的辊轴转动，由于托辊8的辊筒在施压支架61的施压下保持静止，托辊8的辊轴与辊筒产生相对运动；

步骤五，观测托辊8的轴承与轴承座三的接触应力，分析应力变化情况，从而总结出温度对于托辊8在承受载荷时，由于温度变化带来的应力变化对轴承座三的许用强度的影响，轴承座三的许用强度具体可通过下式计算：

其中，[σ]为轴承座三的许用应力；k为材料的屈服强度；S为强度安全系数，S_T为温度影响系数。

上式中的S_T可通过以下公式计算：

式中，是托辊在不同工况下的工作温度，对于ABS材质，工况下的工作温度不能大于85℃，85℃为ABS材质的热变形温度。

以轴承座三采用ABS材质为例，图5示出了其许用应力随工作温度的变化趋势图；图6示出了其温度影响系数随工作温度的变化趋势图。

本发明的工作原理是，采用弹簧施压加载的方式，通过计算托辊8正常工作时所受的力，能够对压力弹簧65进行正确选型，可以向托辊8施加相应的载荷，使其可以模拟出更真实的工作环境，可以在一定范围内吸收由于同轴度偏差带来的设备振动，减小振动对试验的影响，另外压力弹簧65两端高度可以调节，能够使弹簧施压装置6适应不同直径的托辊8。施压支架61对托辊8的辊筒起到固定作用，实现了只需要带动辊轴转动就可以达到实验目的，并且辊轴相对辊筒旋转时产生的晃动更少，重量也更轻，减少了设备晃动的同时也降低了设备的功耗，通过设置应力片，可更好地观测托辊8的轴承与轴承座三的接触应力情况，驱动装置7采用变频调速方案，可以适应不同转速，模拟真实工况。传动方式采用带传动，可以有效的缩小试验设备的占用空间。托辊8的固定方案采用三爪卡盘，可以满足不同轴径托辊8的固定，并且固定牢靠。保温罩5上方设置透明盖9，方便人员观察运行情况。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于托辊检测的高温性能试验台，包括试验台本体，其特征在于，还包括固定支座、滑动支座、导轨、保温罩、弹簧施压装置和驱动装置；

所述导轨设置于试验台本体的台面上，所述固定支座和滑动支座分别设置于导轨的两端；

所述固定支座包括轴承座一、三爪卡盘一、支座一，所述轴承座一通过支座一固定在导轨上方，所述三爪卡盘一通过转轴一与轴承座一转动连接；

所述滑动支座包括轴承座二、三爪卡盘二、支座二，所述轴承座二通过支座二滑动连接在导轨上方，所述三爪卡盘二通过转轴二与轴承座二转动连接，所述三爪卡盘一和三爪卡盘二相对设置，所述导轨上设有用于限位支座二的固定组件；

所述弹簧施压装置包括施压支架、底座、弹簧挡圈一、弹簧挡圈二、压力弹簧、螺母一和螺母二，所述底座穿设于导轨中段的下方，且与导轨垂直设置，所述底座的两端延伸至导轨外侧且对称固定有螺杆，每个螺杆上从下到上依次套设有螺母一、弹簧挡圈一、压力弹簧、弹簧挡圈二和螺母二，所述施压支架中间设有与托辊的辊筒外表面相抵触的V型槽，且施压支架的两端为平板状，所述施压支架的两端分别夹持在对应端的弹簧挡圈二和螺母二之间，两个螺杆分别与施压支架的两端滑动连接；

所述三爪卡盘一、滑动支座、导轨和弹簧施压装置分别罩设在保温罩内，且保温罩与试验台本体密封连接，所述保温罩内设有加热装置，且保温罩的顶部设有可开合的透明盖，打开透明盖，托辊可取出或放置到保温罩内，所述托辊的辊轴的两端分别与三爪卡盘一和三爪卡盘二可拆卸连接，且托辊的辊轴与辊筒通过轴承座三转动连接，所述轴承座三内的托辊的轴承的外圈与轴承座三的接触位置设有应力片，所述转轴一与保温罩转动且密封连接；

所述驱动装置与转轴一远离三爪卡盘一的一端传动连接。

2.根据权利要求1所述的一种用于托辊检测的高温性能试验台，其特征在于：所述驱动装置包括变频电机、主皮带轮、从皮带轮和传动带，所述变频电机固定在试验台本体的台面下方，且变频电机的输出轴与主皮带轮传动连接，所述从皮带轮固定套接在转轴一远离三爪卡盘一的一端，所述主皮带轮和从皮带轮通过传动带传动连接。

3.根据权利要求2所述的一种用于托辊检测的高温性能试验台，其特征在于：所述加热装置为电加热管，且保温罩内设有温度传感器。

4.根据权利要求3所述的一种用于托辊检测的高温性能试验台，其特征在于：所述轴承座一和轴承座二内均设有具有调心功能的外球面轴承，所述转轴一和转轴二分别通过对应端的外球面轴承与轴承座一和轴承座二转动连接。

5.根据权利要求4所述的一种用于托辊检测的高温性能试验台，其特征在于：所述弹簧施压装置还包括压力传感器，两个螺母二的下方均设有一个压力传感器，所述施压支架的两端分别抵触在对应端压力传感器的下方。

6.根据权利要求5所述的一种用于托辊检测的高温性能试验台，其特征在于：所述试验台本体呈长方形设置，且试验台本体的底部设有四个支撑腿。

7.根据权利要求6所述的一种用于托辊检测的高温性能试验台，其特征在于：所述试验台本体上还设有转速传感器，所述转速传感器用于检测托辊的辊轴的转速。

8.根据权利要求7所述的一种用于托辊检测的高温性能试验台，其特征在于：所述导轨的下方设有空槽，且导轨的顶面设有两个与空槽相贯通的限位滑槽，所述限位滑槽沿导轨长度方向开设，所述固定组件包括滑动穿设在对应限位滑槽内的四个限位螺栓，四个限位螺栓的顶端对应穿过支座二四个角部上的限位孔后连接有限位螺母。

9.一种托辊检测方法，其特征在于，采用如权利要求8所述的用于托辊检测的高温性能试验台对托辊进行高温性能测试。

10.根据权利要求9所述的托辊检测方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一、根据待测托辊的规格，调整三爪卡盘一和三爪卡盘二的卡爪位置及轴承座一和轴承座二的高度位置，并调整滑动支座在导轨上的限定位置，轴承座一和轴承座二的高度位置调整是通过在轴承座一与支座一之间，轴承座二与支座二之间增加垫铁实现的；

步骤二、将托辊放入保温罩内，并使托辊的辊轴两端卡接在三爪卡盘一和三爪卡盘二内；

步骤三、托辊固定好后，模拟托辊真实受载情况对托辊进行加载；加载时先将螺母二上拧，使压力弹簧扩张推动施压支架上移至与托辊的辊筒外表面紧贴，将螺母一上拧，使压力弹簧推动施压支架向托辊施压，通过压力传感器可有效获取加载力的大小；

步骤四、关闭透明盖，按设定温度启动加热装置，并启动驱动装置，通过三爪卡盘一带动托辊的辊轴转动，由于托辊的辊筒在施压支架的施压下保持静止，托辊的辊轴与辊筒产生相对运动；

步骤五，观测托辊的轴承与轴承座三的接触应力，分析应力变化情况，从而总结出温度对于托辊在承受载荷时，由于温度变化带来的应力变化对轴承座三的许用强度的影响。

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