一种轧机主传动系统万向接轴扭矩检测系统及其方法
【专利摘要】一种轧机主传动系统万向接轴扭矩检测系统及其方法，属于中厚板轧机技术领域。为了实现对万向接轴扭矩的实际检测，本发明首先在中间接轴上下对称位置分别安装应变片，将应变片组成电桥，所有应变片均与无线数据传输器相连接，将测量电桥输出电压的变化情况通过无线数据传输器发射出去，无线数据传输器与无线数据接收器无线传输数据。无线数据接收器与数据处理器相连接。测量电桥输出电压UO，通过应变值计算公式获得应变片产生的应变值ε。最终获得万向接轴扭矩。通过对万向接轴真实扭矩的监测，可以判断出理论计算的扭矩值的准确程度，为工艺参数的设定提供依据，避免扭矩过大损坏万向接轴及其他设备，造成生产中断和其他经济损失。
【专利说明】
一种轧机主传动系统万向接轴扭矩检测系统及其方法
技术领域
[0001] 本发明属于中厚板乳机技术领域，特别提供了一种乳机主传动系统连接轴扭矩检 测方法，可以检测连接轴的实际扭矩，用于衡量理论扭矩值的准确度。 技术背景
[0002] 由于中厚板乳机属于重载设备，在乳制过程中承受较大冲击载荷，会引起设备零 部件的损坏，如乳机主传动系统万向接轴曾出现断裂事故，影响了生产，造成了经济损失。 由于乳机控制系统没有采集万向接轴的实测值，而是采用理论计算的扭矩值参与数学模型 计算，实测值和理论值之间难免会有偏差。为了掌握这种偏差程度，探讨万向接轴断裂原 因，有必要对万向接轴的实际扭矩进行检测，为开发新产品、挖掘设备潜能提供依据。下面 介绍的乳机主传动系统万向接轴扭矩检测方法可以满足以上要求。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的在于提供一种乳机主传动系统万向接轴扭矩的检测系统及其方法， 实现了对万向接轴扭矩的实际检测，用于衡量理论计算的扭矩值的准确度，并为工艺参数 分析优化、挖掘设备潜能提供重要依据。
[0004] -种乳机主传动系统万向接轴扭矩的检测系统，系统包括应变片、无线数据传输 器、无线数据接收器和数据处理器。首先在中间接轴上下对称位置分别安装应变片，将应变 片组成电桥，所有应变片均与无线数据传输器相连接，将测量电桥输出电压的变化情况通 过无线数据传输器发射出去，无线数据传输器与无线数据接收器无线传输数据。无线数据 接收器与数据处理器相连接。测量电桥输出电压Uo,通过应变值计算公式获得应变片产生 的应变值ε。
[0005] 本发明将应变片组成差动全桥，应变值计算公式：
[0006] e=U〇/UiK；
[0007] UQ为电桥输出电压;Ui为电桥输入电压;K为应变片的灵敏系数；ε为应变片产生的 应变。
[0008] 所述的数据处理器对所采集的数据进行处理：
[0011] Μ为旋转轴的扭矩;D为旋转轴的外径;α为d/D;d为空心轴的内径；ε为旋转轴45°方 向的表面线应变值;μ为材料的泊松比;Ε为材料的弹性模量。
[0012] -种乳机主传动系统万向接轴扭矩的检测方法，步骤如下：
[0013] 步骤一、通过在中间接轴上所安装的电桥，测量得出电桥输出电压UQ;根据应变值 计算公式获得应变片产生的应变值ε ;
[0014] 所述的应变值计算公式为：ε = UQ/UiK;
[0015] Uo为电桥输出电压;Ui为电桥输入电压;K为应变片的灵敏系数；ε为应变片产生的 应变。
[0016] 步骤二、通过数据处理，得出旋转轴的扭矩Μ。
[0019] Μ为旋转轴的扭矩;D为旋转轴的外径;α为d/D; d为空心轴的内径；ε为旋转轴45°方 向的表面线应变值;μ为材料的泊松比;Ε为材料的弹性模量。
[0020] 本发明在硬件方面需要增加应变片，检测接轴的45°方向上的应变，并根据材料力 学相关公式计算出接轴的扭矩。
[0021] 发明效益：
[0022 ]针对中厚板乳机主传动系统万向接轴的重载特性，通过对万向接轴真实扭矩的监 测，可以判断出理论计算的扭矩值的准确程度，为工艺参数的设定提供依据，避免扭矩过大 损坏万向接轴及其他设备，造成生产中断和其他经济损失。
【附图说明】
[0023]图1为应变片布置图，1、连接乳辊，2、连接主电机，3、十字接头，4、应变片，5、乳机 控制柜。
[0024]图2为控制系统图。
【具体实施方式】
[0025]在上下中间接轴的对称位置分别安装应变片，并组成电桥，将测量电桥输出电压 的变化情况通过无线传输装置发射出去，利用一台带有无线网卡的计算机接收该无线信 号，经过与上述无线传输装置配套的采集控制与数据处理软件的数据处理，便得到了接轴 的扭矩值。进一步对系统进行标定后，便完成了该乳机主传动系统万向接轴扭矩的检测。 [0026] 例如:乳钢时测量出电桥输出电压为0.015V，根据公式ε=υ〇ΜΚ，1^为已知3V，K为 已知2,计算出应变为2500με ;
，因为该万向接轴为实心合金钢 材质，Ε选200GPa，y选0.28，D经测量为0.6m，计算得出扭矩Μ为16567ΚΝ · m。
[0027] 乳机空载时测量出电桥输出电压为0.0004V，根据公式ε=υ〇/Ι^Κ，1^为已知3V，K为 已知2,计算出应变为66.7με
，因为该万向接轴为实心合金钢 材质，Ε选200GPa，μ选0.28，D经测量为0.6m，计算得出扭矩Μ为442ΚΝ · m。
【主权项】
1. 一种乳机主传动系统万向接轴扭矩的检测系统，其特征在于:系统包括应变片、无线 数据传输器、无线数据接收器和数据处理器;在中间接轴上下对称位置分别安装应变片，将 应变片组成电桥，所有应变片均与无线数据传输器相连接，将测量电桥输出电压的变化情 况通过无线数据传输器发射出去，无线数据传输器与无线数据接收器无线传输数据;无线 数据接收器与数据处理器相连接;测量电桥输出电压υ〇，通过应变值计算公式获得应变片 产生的应变值ε。2. 如权利要求1所述的乳机主传动系统万向接轴扭矩的检测系统，其特征在于:所述的 应变值计算公式： e=Uo/UiK； Uo为电桥输出电压;Ui为电桥输入电压;K为应变片的灵敏系数;ε为应变片产生的应变。3. 如权利要求1所述的乳机主传动系统万向接轴扭矩的检测系统，其特征在于:所述的 数据处理器对所采集的数据进行如下处理： ?ρ … Μ为旋转轴的扭矩;D为旋转轴的外径;α为d/D; d为空心轴的内径；ε为旋转轴45°方向的 表面线应变值;μ为材料的泊松比;Ε为材料的弹性模量。4. 一种乳机主传动系统万向接轴扭矩的检测方法，其特征在于： 步骤一、通过在中间接轴上所安装的电桥，测量得出电桥输出电压Uo;根据应变值计算 公式获得应变片产生的应变值ε ; 步骤二、通过数据处理，得出旋转轴的扭矩Μ:Μ为旋转轴的扭矩;D为旋转轴的外径;α为d/D; d为空心轴的内径；ε为旋转轴45°方向的 表面线应变值;μ为材料的泊松比;Ε为材料的弹性模量。5. 如权利要求4所述的乳机主传动系统万向接轴扭矩的检测方法，其特征在于:所述的 应变值计算公式为：ε = Uo/UiK; Uo为电桥输出电压;Ui为电桥输入电压;K为应变片的灵敏系数;ε为应变片产生的应变。
【文档编号】G01L5/00GK105865689SQ201610323924
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年5月16日
【发明人】温爱三, 王美芬, 王密, 张雷, 安俊君, 张利
【申请人】北京首钢自动化信息技术有限公司