CN203981500U - 一种管状带横向刚度测试装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种管状带横向刚度测试装置，在空间布置多组带有传感器的测试头，每一组测试头绕水平轴线沿圆周方向均匀分布，测试头朝向圆心方向，这些测试头围成了一个圆管形空间，把管状带测试样块圈成圆管形，放置在圆管形空间里面，传感器测试得到电信号，传送给信号调理和数据采集设备进行处理，处理完的信号传送给计算机进行分析处理并保存，把分析结果传送给显示器显示出来或者使用打印机打印出来。本实用新型测试准确、高效、使用广泛、能连续采集数据。

Description

一种管状带横向刚度测试装置

技术领域

本实用新型属于检测技术领域，涉及一种用于圆管带式输送机的管状带横向刚度的测试方法及装置，具体涉及一种管状带横向刚度测试装置。

背景技术

圆管带式输送机，是在槽形带式输送机的基础上演化而来的，平形输送带在离开机尾滚筒以后，在托辊的导向作用下，自动包裹成圆管形，两个带边搭接重叠在一起，物料被围在圆管内，每隔一段距离就布置一组托辊，均匀分布在圆管周围，组成正多边形，对管状带施加适当的压力，承受它的重量，使它能保持圆管形，并能对管状带起导向作用，使管状带沿直线形或圆弧形路径运行。在机头卸料以前，在托辊的导向作用下，自动打开成平形，卸完料，绕过机头滚筒，返回装料处时，可以圈成管状，也可以是平形。

这种型式的输送机，具有很多优点。

首先，它能在任意三维方向转弯，在空间布置起来非常灵活，可长距离越野输送，安装时可沿地表敷设，上下起伏爬过或左右转弯绕过障碍物，无需挖沟或隧道，能跨越河沟。

其次，它可以密封输送，不会因物料扬尘而污染环境，它运输的物料也不会被环境中扬起的灰尘或其它污物污染，不怕风吹雨淋，无需机罩，不必修走廊，属于绿色环保型机械。物料也不会被附近的居民窍取。

所以，近几十年来，圆管带式输送机在全世界范围内被广泛推广使用。

管状带，作为圆管带式输送机的运输载体，在工作中扮演着非常重要的角色，其使用性能，尤其是横向刚度，直接影响着它自身的磨损速度和使用寿命，也影响着圆管带式输送机的运输能力、功率消耗、使用寿命、故障率，所以如何有效测试管状带测试样块的横向刚度是一个非常重要的课题，到目前为止专门的研究人员和测试仪器还不多，大多是使用简单的设备，进行人工单点测量、读取数据并记录，效率较低，采集数据较少，出错率较高。

申请号为201220601349.7的实用新型专利，名称为《管状带横向刚度测试装置》，描述了一种能够自动测试管状输送带横向刚度的测试系统，它是由支架机械结构、机械传动部分、压力传感结构、数据传输系统、计算机控制系统等组成。机械部分采用正六边形结构进行六点测量；传动部分采用同步带传动，能自动测量不同直径的管状带，控制及数据传输部分采用PLC控制及专门数据传输系统，计算机控制系统将数据进行处理。主要功能包括：将待测管状输送带放置到测试系统机械结构中，通过压力传感机构测得不同直径输送带横向刚度值，并将测得的横向刚度值输送到计算机系统，进行数据处理，将测量的横向刚度值进行输出和编辑，同时还可以得到刚度值随时间的变化曲线，进而指导管状带的使用及生产。

该专利能实时收集数据，并传送给计算机进行分析处理，不需要人工测量、读取及记录数据，具有自动化的特点，采集数据较多，测试及记录比较客观，但是该设计方案也具有很大缺陷。

首先，沿管状带轴向只布置了一组测试头，这一组包括六个测试头，测试头位于圆管轴向长度的中点位置。这种情况下，测试样块沿轴向不可能尺寸做得太大，否则由于张力的存在两端离测试头较远部位管径变大，重叠搭接的尺寸变小，两端形成喇叭口形状，管状带的形状和实际在使用中相比发生了非预期的变化，不能更好地模拟管状带在使用中的真实情况，其测试的数据自然也会明显偏离实际数据。

其次，在长条带上截取测试样品时，不管是机械切割还是加热切割，离切割断面较近的位置其物理性质会发生变化，会改变样品内部各部分之间的粘合力、内应力，并且能通过张力改变表现出来，测试样块轴向长度越小，受影响区域尺寸占样块总尺寸的比例越大，这种影响越明显，所以其测试结果会明显地偏离实际数值。

还有，只设置6个测试点，使用范围受到限制，实际的管状带输送机一组托辊的数量不限于只使用6个，有时会设置4个、8个、12个或者其它数量，需要为用户设计出测试点更多的试验设备。

事实上，所有的科研人员都在沿袭行业标准。标准号为HG/T 4224-2011的化工行业标准，标题为《钢丝绳芯管状输送带》，其附录A《横向刚性测定方法》中的A.1款试样的制备中规定：“试样应从离带头500mm的部位切取三块，宽度为带的全宽度，长度为75mm±1mm。”行业内的科研人员很少有人对该行业标准提出质疑。对于这样小的尺寸，试验仪器上只能布置一组测试头。

实用新型内容

为了解决现有技术存在的缺点，本实用新型提供了一种准确、高效、连续采集数据、使用范围广泛的方法和设备。

本实用新型是通过以下技术方案实现的：

一种管状带横向刚度测试装置，包括多组沿测试样块轴线设置的测试头，每一组测试头绕水平轴线沿圆周方向均匀分布，测试头朝向圆心方向，并对管状带施加有压力；且每个测试头能沿着测试样块的轴向和径向移动；所述的测试头和传感器相连；所述的传感器与信号调理和数据采集设备相连，所述的信号调理和数据采集设备与计算机通讯。

所述的计算机连接一个显示器和/或打印机。计算机输出的信号，或在显示屏上显示出来，或使用打印机打印出来。传感器源源不断地将压力电信号传送给信号调理和数据采集设备，计算机接受信号后也不断地进行分析处理和保存并输出到终端，从而达到连续采集数据的目的。

所述的传感器通过联接件固定在面板上，一组测试头对应一个面板，面板中间有一个孔，圈成圆管状的测试样块通过该孔贯穿所述的面板。

所述的面板安装在一个底座和/或上支架上，底座和/或上支架和面板之间设置有移动副，面板沿移动副平移。

所述的移动副为槽形滚轮-钢轨的组合，面板上安装有槽形滚轮，底座和/或上支架上安装有两条钢轨，沿同一条钢轨的两个槽形滚轮，再配合另一条钢轨上的槽形滚轮或平轮，再加上重力的作用，使面板只能沿钢轨平移，其它方向的自由度被约束。

所述的移动副还可以是滚珠直线导轨、导杆-导套直线导轨、滑动直线导轨、滚轮直线导轨。

所述的底座或上支架上设置刻度尺，在所述的面板上设有与底座或上支架上的刻度尺相对应的指针，在移动面板时，指针跟随移动，并时刻在指示当前面板的位置。

所述的面板和底座/上支架之间通过卡销定位，在面板上有插销支架，插销支架上设有孔，孔内安装插销，底座/上支架上有插销孔，推动插销至插销孔内进行锁紧，锁紧后面板不再能移动，拔出插销进行解锁，解锁后面板能自由移动。

所述的面板上的测试头、传感器、联接件、移动副、丝杠-丝母座装置、指针、刻度尺都安装在面板一侧，测试头布置在一个平面内。

有时为了和管状带输送机托辊在面板两侧交替布置的结构相同，共同工作的多套测试头、传感器、联接件、移动副、丝杠-丝母座装置、指针、刻度尺交替安装在面板两侧，即相邻的两套，一套在面板这一侧，另一套在面板另一侧，这样测得的数据更接近真实值。

多个所述的面板沿直线排列，各水平轴线对齐，或者沿圆弧线排列。

在所述的测试样块两端设有2至12组测试头，所述的一组测试头包括4-12个测试头；在测试数据时，可以所有组同时使用，也可以只使用其中一部分，例如，共配置了四组测试头，试验时根据需要只使用了其中的三组。相比现有技术，本实用新型具有更广泛的使用范围。

所述的测试头为球面形或圆柱面形或托辊形，且托辊直径和管状带输送机上使用的托辊直径相同。这样的使用状况更接近在管状带输送机上的使用状况，测出的数据更准确。

所述的传感器通过联接件固定在面板上。或者传感器通过移动副活动安装在面板上，所述的移动副的滑座固定在面板上，传感器通过联接件和滑杆联接，滑座和滑杆组成移动副，可以沿管状带圆管径向移动；根据需要移动至合适的位置，再把它们锁紧在一起，使测试样块圈成需要的管直径；或者滑座和传感器联接，滑杆和面板联接，有相同的使用效果。

通常可以当作移动副的部件有：滚轮直线导轨、导杆-导套直线导轨、滚珠直线导轨、滑动直线导轨等。

所述的面板上还固定有一个螺母座，所述的螺母座与丝杠配合，所述的丝杠与一个转动手轮连接，且丝杠的轴向与移动副的移动方向平行；当转动手轮时，丝杠转动，驱动联接件、传感器、测试头沿管状带径向平移，可以更好地进行微调，如果选用的螺纹升角合适，螺纹副本身又有自锁功能，调整到合适的位置后就已经锁定；实现了面板的微调和锁紧。

所述的面板上设有刻度尺；所述的联接件、传感器或滑杆上设有指针,所述的指针与刻度尺配合；在转动手轮时，指针跟随移动，并时刻在指示当前测试头的位置，进而实现了测量和指示测试头所处的位置。

一种管状带横向刚度测试方法，包括以下步骤：

步骤1先在空间布置多组带有传感器的测试头，每一组测试头绕某条水平轴线沿圆周方向均匀分布，测试头朝向圆心方向，所有测试头围成圆管形空间；

步骤2将管状带测试样块圈成圆管形，放置在圆管形空间里面；

步骤3将传感器与信号调理和数据采集设备相连；传感器检测各个测试样块的压力，使其产生对应的电信号，并将所述的电信号传输给信号调理和数据采集设备。

步骤4所述的信号调理和数据采集设备将接收到的信号发送给计算机；

步骤5计算机将接收到的信号分析处理并保存，并将分析结果传送给输出终端。

测试样块圈成圆管形，测试头分成几组，每一组测试头绕水平轴线沿圆周方向均匀分布，测试头朝向圆心方向，并对管状带施加有一定大小的压力，测试头和传感器相连，传感器通过联接件固定在面板上，一组测试头使用一个面板，面板中间有一个孔，圈成圆管状的测试样块通过该孔可以贯穿该面板，面板有底座，可以固定在地板上，或者通过其它零部件固定在地板上，多个面板沿直线排列，各水平轴线对齐，也可以沿圆弧线排列。传感器通过电线与信号调理和数据采集设备相连；信号调理和数据采集设备通过电线与计算机相连；计算机通过电线与显示器或打印机相连。

使用时，先安装好测试样块，调试好电器零件，通上电源，传感器会自动测量，测得的电信号传送给信号调理和数据采集设备，处理完成后再传送给计算机进行分析和保存，再把分析结果传送给输出终端，可以在显示屏上显示出来，也可以使用打印机打印出来。传感器源源不断地将压力电信号传送给信号调理和数据采集设备，计算机也不断地进行分析处理和保存并输出到终端，从而达到连续采集数据的目的。一般的数据采集设备采集频率可以达到1KHz。

本实用新型的有益效果如下：

本实用新型中一组测试头的数量一般是4至12个。以上多组测试头的组数一般是2至12组，在测试数据时，可以所有组同时使用，也可以只使用其中一部分，例如，共配置了四组测试头，试验时根据需要只使用了其中的三组。相比现有技术，本实用新型具有更广泛的使用范围。

测试头可以是球面形，可以是圆柱面形，特别地，可以是托辊，托辊直径和管状带输送机上使用的托辊直径相同，这样的使用状况更接近在管状带输送机上的使用状况，测出的数据更准确。

传感器通过联接件固定在面板上，如果通过移动副固定在面板上，会有更好的使用效果，滑座固定在面板上，传感器通过联接件和滑杆联接，滑座和滑杆组成移动副，可以沿管状带圆管径向移动，根据需要移动至合适的位置，再把它们锁紧在一起，使测试样块圈成需要的管直径。或者滑座和传感器联接，滑杆和面板联接，有相同的使用效果。通常可以当作移动副的部件有：滚轮直线导轨、导杆-导套直线导轨、滚珠直线导轨、滑动直线导轨等。

为了便于微调和锁紧，以上直线导轨还可以配合使用丝杠-螺母座装置，螺母座固定在面板上，上面有内螺纹，丝杠有外螺纹，和内螺纹配合成螺纹副，丝杠一端和联接件通过转动副连接，丝杠上面还联接有手轮，丝杠的轴向和直线导轨的滑动方向平行，当转动手轮时，丝杠转动，驱动联接件、传感器、测试头沿管状带径向平移，可以更好地进行微调，如果选用的螺纹升角合适，螺纹副本身又有自锁功能，调整到合适的位置后就已经锁定。

为了方便测量和指示所处的位置，可以在面板上设置刻度尺，在某个平移部件上，如联接件、传感器或滑杆上，设置指针，在转动手轮时，指针跟随移动，并时刻在指示当前测试头的位置。

为了便于调整面板之间的距离，并保持面板的中心对齐，设置底座和/或上支架，底座和/或上支架和面板之间设置有移动副，面板沿移动副平移，还可以设锁紧机构。以上所述的移动副可以是槽形滚轮-钢轨的组合，面板上安装有槽形滚轮，底座和/或上支架上安装有两条钢轨，沿同一条钢轨的两个槽形滚轮，再配合另一条钢轨上的槽形滚轮或平轮，再加上重力的作用，可以使面板只能沿钢轨平移，其它方向的自由度被约束。也可以使用滚珠直线导轨、导杆-导套直线导轨、滑动直线导轨、滚轮直线导轨等。

为了方便测量和指示面板在底座或上支架上所处的位置，在面板上设置指针，在底座或上支架上设置刻度尺，在移动面板时，指针跟随移动，并时刻在指示当前面板的位置。

为了方便面板和底座/上支架之间锁紧，使用卡销定位，面板上有插销支架，插销支架上有孔，孔内安装插销，底座/上支架上有插销孔，推动插销至插销孔内进行锁紧，锁紧后面板不再能移动，拔出插销进行解锁，解锁后面板能自由移动。

面板上的测试头、传感器、联接件、移动副、丝杠-丝母座装置、指针、刻度尺都安装在面板一侧，所有测试头布置在一个平面内，有时为了和管状带输送机托辊在面板两侧交替布置的结构相同，共同工作的多套测试头、传感器、联接件、移动副、丝杠-丝母座装置、指针、刻度尺交替安装在面板两侧，测得的数据更接近真实值。

另外，采用本方法进行测试，测试样块的轴向长度可以做得比较长，切割断面附近受影响区域只占样块尺寸的一小部分，其影响测试数据的能力较小。特别地，当使用3组及以上测试头进行测量时，位于两端的一组或两组测试数据由于不准确可以去掉不用，位于中间的测试头测量数据更接近实际数值。或者位于两端的一组或两组测试头上联接的传感器替换为形状相同的零件，上面并不设置真实的传感器，此处的替换零件只是用来使测试样块保持需要的形状。且测试头的数量、排布方式、排列尺寸和管状带输送机上的托辊对应相同，所以能测得比较接近实际的刚度数据。

附图说明

图1是本实用新型方法工作步骤图；

图2是本实用新型实施例1正视图；

图3是图2中A向视图；

图4是图2中B向视图当各组托辊沿水平轴线排列成直线的状况；

图5是图2中B向视图当各组托辊沿水平轴线排列成圆弧形的状况；

图6是本实用新型实施例2正视图(省去了信号调理和数据采集设备、计算机、显示器和打印机)；

图7是图6中C向视图；

图8是本实用新型实施例3正视图(省去了信号调理和数据采集设备、计算机、显示器和打印机)；

图9是图8中D向视图；

图10是本实用新型实施例4正视图(省去了信号调理和数据采集设备、计算机、显示器和打印机)；

图11是图10中E向视图；

图12是沿图10中F-F线的剖视图；

图13是图12中G向视图。

图中：1.测试样块；2.面板；3.传感器；4.测试头；5.打印机；6.显示器；7.计算机；8.信号调理和数据采集设备；9.电线；10.孔；11.手轮；12.丝杠；13.滑座；14.螺母座；15.滑杆；16.联接件；17.托辊；18.底座；19.刻度尺；20.指针；21.插销支架；22.插销；23.插销孔；24.槽形滚轮；25.钢轨；26.圆形孔；27.导杆座；28.导杆；29.导套；30.直线导轨座；31.直线导轨；32.指针；33.刻度尺；34.六方孔；35.联接块；37.弹簧；38.拉杆；39.转动副；40.上支架；41.平形滚轮；42.槽。

具体实施方式

实施例1：

如图2、图3和图4所示，本实施例管状带横向刚度测试装置由四组测试头4、对应的四组传感器3、四个面板2组成，每组测试头4绕面板2中心的水平轴沿圆周方向排列成圆形，测试头4和传感器3联接，传感器3通过联接件16和面板2联接。测试样块1被圈成圆管形，放置在四组测试头4围成的圆管形空间内，测试样块1由于张力的存在，对测试头有一定的压力，可以通过传感器3检测。如图1和图2所示，传感器3的电线9连接至信号调理和数据采集设备8，处理后的信号再传送给计算机7来分析和保存，分析结果可以通过显示器6显示出来，或者通过打印机5打印输出。图1中应该画出32个相同的传感器，为了节省篇幅，此处仅画出6个作为示意。

面板2放置在地板上，如图2和图3所示。如图4所示，面板2可以沿水平轴线对齐，排列成直线，也可以如图5所示沿圆弧线排列，用来模拟管状输送带转弯时的工况。

测试时，先安装好测试样块1，调试好电器零件，通上电源，传感器3会自动测量，把电信号传送给信号调理和数据采集设备8，处理完成后再传送给计算机7进行分析和保存，再把分析结果传送给输出终端，可以在显示屏6上显示出来，也可以使用打印机5打印出来。传感器3源源不断地将压力电信号传送给信号调理和数据采集设备8，计算机7也不断地进行分析处理和保存并输出到终端，从而达到连续采集数据的目的。

实施例2：

如图6和图7所示，本实施例由底座18、三个面板2、托辊17、传感器3、滑杆15、滑座13、丝杠12、螺母座14组成，滑座13固定在面板2上，滑杆15和滑座13组成滑动副，滑杆15一端联接有联接件16，传感器3和联接件16相联，托辊17和传感器3相联。螺母座14固定在面板2上，螺母座14上有内螺纹，丝杠12上有外螺纹，与螺母座14组成螺纹副，丝杠12与联接件16组成转动副39，丝杠12上联接有手轮11，丝杠12与滑杆15方向相同，旋转手轮11，能驱动联接件16、传感器3和托辊17向着或背离测试样块1的方向平移。

如图7所示，联接件16上设有指针32，面板2上设有刻度尺33，当联接件16在平移时，带动指针32平移，时刻指示托辊17的当前位置。

如图6和图7所示，面板2下面设置了四个槽形滚轮24，底座18上设置了两条钢轨25，槽形滚轮24的槽沿与钢轨25侧面限制住了面板2侧向运动的两个自由度，在槽形滚轮24槽底与钢轨25上表面共同作用下，再加上重力的存在，限制住了面板2上下方向的自由度，面板2只能沿钢轨方向平移，其它自由度被约束。

底座18上设置有刻度尺19，面板2上设置有指针20，在面板2平移时，指针19时刻在指示面板2所处的位置。

面板2上设置有插销支架21，插销22安装在插销支架21孔内，底座18上有插销孔23，推动插销22，穿入插销孔23内，则面板2被锁定，不能被移动，拔出插销22，则面板2被解锁，可以移动。

面板中间有圆形孔26，圈成管状的测试样块1可以从中贯穿。

其它结构和功能同实施例1。

实施例3：

如图8和图9所示，与联接件16相连的移动副是导杆-导套结构，联接件16上安装有导套29，导杆28与导杆座27相连，导杆座27与面板2相连，导杆28的方向与丝杠12平行，转动手轮11同样能驱动联接件16、传感器3和托辊17。

相互协调工作的一套托辊17、传感器3、导杆28、导座27、丝杠12、螺母座14、指针32和刻度尺33，多套交替布置在面板的两侧，图9中虚线描述的零部件在面板背面，实线描述的零部件在正面。这样可以模拟托辊在面板两侧交替布置的工况，测得的数据更接近真实值。

底座18上设置了直线导轨31，面板2上设置了直线导轨座30，两者组成了滚珠直线导轨，即移动副，面板可以沿此移动副平移。

面板中间有六方孔34，圈成圆管状的测试样块1可以从中间贯穿。

其它结构和功能同实施例2。

实施例4：如图10和图11所示，本实施例有上支架40，上面有钢轨25，面板2的上部有槽形滚轮24和平形滚轮41，沿同一钢轨25运行的两个槽形滚轮24和沿另一钢轨25运行的平形滚轮41，再加上重力的作用，可以使面板2只能沿钢轨2平移，其它方向的自由度被约束。

上支架40上有插销孔23，面板2上有插销支架21，如图12和图13所示，插销22安装在插销支架21内，并能沿它的孔移动，插销22右端插入插销孔23时，面板2就被锁定。插销支架21内有弹簧37，在其弹力作用下插销22有向右移动的趋势。插销22左端连接有拉杆38，插销支架21上有槽42，如图12所示，拉杆38嵌入到槽42内，并限制住插销22不能再向右移动。如图13，如果向左拉动拉杆38，使其离开槽42，则插销22也会跟随向右移动，然后使拉杆38旋转一定的角度，使其离开槽42，再放手，则拉杆38被阻止在插销支架21左端面上，同时插销22右端也离开了插销孔23，即面板被解锁，可以自由移动。

图10中的右端的面板，并没有安装传感器，其实是安装了和传感器3安装尺寸相同的联接块35，和托辊17一起用于保持测试样块1成为圆管形，此处不必采集数据。

其它结构和功能同实施例2。

Claims (9)

1.一种管状带横向刚度测试装置，其特征在于：包括多组沿测试样块轴线设置的测试头，每一组测试头绕水平轴线沿圆周方向均匀分布，测试头朝向圆心方向，并对管状带施加有压力；且每个测试头能沿着测试样块的轴向和径向移动，所述的每个测试头均各自与一个传感器相连；所述的传感器与信号调理和数据采集设备相连，所述的信号调理和数据采集设备与计算机通讯。 

2.如权利要求1所述的管状带横向刚度测试装置，其特征在于：所述的每个传感器通过联接件固定在面板上，一组测试头对应一个面板，面板中间有一个孔，圈成圆管状的测试样块通过该孔贯穿所述的面板。 

3.如权利要求2所述的管状带横向刚度测试装置，其特征在于：所述的面板安装在一个底座和/或上支架上，底座和/或上支架和面板之间设置有移动副，面板沿移动副平移。 

4.如权利要求3所述的管状带横向刚度测试装置，其特征在于：所述的移动副为槽形滚轮-钢轨的组合，所述的槽形滚轮安装在面板上，在底座和/或上支架上安装两条钢轨，所述的槽形滚轮沿着两条钢轨运动。 

5.如权利要求2所述的管状带横向刚度测试装置，其特征在于：多个所述的面板沿直线排列，各水平轴线对齐，或者沿圆弧线排列。 

6.如权利要求1所述的管状带横向刚度测试装置，其特征在于：所述的测试头为球面形或圆柱面形或托辊形，且托辊直径和管状带输送机上使用的托辊直径相同。 

7.如权利要求2所述的管状带横向刚度测试装置，其特征在于：所述的传感器通过移动副活动安装在面板上，所述的移动副的滑座固定在面板上，传感器通过联接件和滑杆联接，滑座和滑杆组成移动副，沿管状带圆管径向移动。 

8.如权利要求7所述的管状带横向刚度测试装置，其特征在于：所述的面板上还固定有螺母座，所述的螺母座与丝杠配合，所述的丝杠与一个转动手轮连接，且丝杠的轴向与移动副的移动方向平行。 

9.如权利要求7或8所述的管状带横向刚度测试装置，其特征在于：所述的面板上设有刻度尺；所述的联接件、传感器或滑杆上设有指针,所述的指针与刻度尺配合。