一种单托辊阻力系数半自动测试台及测试方法
【专利摘要】一种单托辊阻力系数半自动测试台及测试方法，通过直流电机直接驱动被测托辊作匀速转动，并通过调速系统调节转速，待转速稳定后通过手持型转速表测出被测托辊的初始转速n，然后切断被测托辊与驱动装置的联系，托辊在仅受摩擦阻力矩作用下作匀减速转动直至停止，通过计时秒表测出被测托辊在仅受摩擦阻力矩作用下作匀减速转动直至停止所需的时间T1，然后在被测托辊上加上圆环后测出被测托辊在仅受摩擦阻力矩作用下作匀减速转动直至停止所用的时间T2，就可根据推导出的公式算出单托辊阻力系数。
【专利说明】
一种单托辊阻力系数半自动测试台及测试方法
技术领域
[0001]本发明涉及一种输送机械零部件的测试装置，具体说涉及一种胶带输送机上托辊的阻力系数的测试装置，它是一种对单个托辊转动时的阻力系数进行测试的专用装置。
【背景技术】
[0002]托辊在胶带输送机上大量使用。托辊阻力系数是一个很重要的参数，其大小对带式输送机的运行效果、使用寿命、功率消耗都会产生直接的影响。托辊阻力系数小则托辊运行灵活性好，运行平稳轻松、使用寿命长、功率消耗小。反之，则运行不灵活，功率消耗大。因此，生产厂家在设计研制、生产托辊时，为了了解研制效果或为了控制所生产托辊产品质量，均需要经常性地测试其单托辊阻力系数值。过去最原始的检测方法是:将托辊架起后用手转动，凭手感来确定托辊转动阻力的大小，从而评估算其转动阻力系数大小。这种方法显然比较落后且准确性差。现有的一些测试方法可测试托辊组运行阻力系数，但托辊组运行阻力系数与单托辊阻力系数虽有一定联系但二者数值并不相同。托辊组运行阻力系数体现成组的托辊的运行状态，它与运行的环境和受力状况有很大的关系，而单托辊阻力系数体现某个某种某类托辊运行时的灵活程度。但现有的对单托辊阻力系数的测试、检测存在一些不全和不足，需要对此加以改进。
[0003]通过国内专利文献检索发现有一些相关的文献报道，与本发明有关的主要有以下—些:
1、专利号为CN201520492248.4，名称为“一种单托辊阻力系数的测试装置”的实用用新型专利，该实用新型公开了一种用于测试单托辊阻力系数的测试装置。一种对胶带输送机上单托辊阻力系数进行测试的检测装置，包括一个呈L形的摆动架可以绕支点摆动，单托辊放置在托辊支架上，托辊支架用螺栓固装在摆动架上部;托辊驱动装置驱动单托辊匀速转动;在摆动架支点的右上方布置一碰铁，碰铁右边的旁边有一个限位开关，当摆动架呈垂直直立状态时，碰铁与限位开关的滚轮轻轻接触;在摆动架支点的下方，布置有2个限位块；摆动架L形状的底部右边末尾通过销轴与电磁铁相联;测试方法是:通过由反光镜片和光电传感器构成的测转速装置测出被测托辊的初始转速n，通过由碰铁和限位开关及计时器构成的测时间装置测出被测托辊上不加圆环和加上圆环两种状态下自初始速度η到停止转动所用的时间，就可根据推导出的公式算出单托辊阻力系数。
[0004]2、专利号为CN86206184，名称为“带式输送机托辊组运行阻力系数试验装置”的实用新型专利，该实用新型公开了一种用于测试带式输送机托辊组运行阻动系数的试验装置。它是用四个气垫碟支承一托辊组，两侧设气垫碟克服胶带横向跑偏力。当气垫碟通气形成气垫后，整个托辊组漂浮自如。胶带运行时。托辊被摩擦旋转，托辊组随之向前移动触到前面的传感器测得运行阻力，同时在气垫碟下面的四个传感器测出对应的垂直载荷，两测值之比即为运行阻力系数。本装置附加阻力小，吸振，测量精度高，对测试类似连续输送机同样适用。
[0005]3、专利号为CN86206224，名称为“带式输送机托辊旋转阻力试验装置”的实用新型，该实用新型公布了一种用于测试带式输送机托辊旋转阻力的试验装置。采用两个全浮式空气轴承支承一个组合框架，它卡住托辊心轴，当轴承通气形成气垫后，整个框架自由漂起，得到三维位移和旋转自由度的自由微调，气垫间压力比差能自动平衡附加阻力。当托辊承受径载荷被摩擦旋转时，它带动整个框架无约束地转动触到传感器，测得托辊旋转阻力。该装置附加阻力极小，吸振，测试精度高，对测试辊子、滚筒类的旋转阻力同样适用.。
[0006]上述这些专利虽然涉及到了胶带输送机的托辊的测试，但有的检测装置不是针对胶带输送机的单托辊阻力系数进行测试或监控的，名称为“带式输送机托辊组运行阻力系数试验装置”的实用新型，它测试的是托辊组运行阻力系数，单托辊的阻力系数与托辊组的运行阻力系数是不相同的；名称为“带式输送机托辊旋转阻力试验装置”的实用新型，该实用新型是用于测试带式输送机托辊旋转阻力，而不是用来测试阻力系数，而且结构较复杂；名称为“一种单托辊阻力系数的测试装置”的实用用新型专利，该实用新型是一种用于测试单托辊阻力系数的测试装置，是一种全自动的测试装置，结构上较为复杂;为了适应不同的托辊阻力系数测试要求，因此仍有必要对现有的单托辊阻力系数的测试装置加以完善。
【发明内容】
[0007]本发明的目的在于针对现有的单托辊阻力系数检测方面存在的一些不足，提供一种新型的单托辊阻力系数的测试方法及装置，该方法和装置可以有效解决测试单托辊阻力系数大小的问题。
[0008]因此，为了实现上述目的，本发明所采取的技术方案是:一种单托辊阻力系数半自动测试台，一个呈L形的摆动架可以绕支点A摆动，单托辊放置在托辊支架上，托辊支架用螺栓固装在摆动架上部;托辊驱动装置驱动单托辊匀速转动，其转动方向是使托辊所受径向力向下，以免托辊脱出支架;摆动架L形状的底部右边末尾通过销轴与电磁铁相联;在支点A的下方，在L形摆动架的左边，在支点A和L形摆动架90°拐角处之间约1/2处布置一个限位块，以防摆动架上部向右摆幅过大;并配备一个手持型转速表和一个计时秒表；其特征在于，托辊驱动装置是由直流电机和单摩擦轮组成，直流电机直接驱动摩擦轮，转速通过直流电机调速系统调节，摩擦轮带动单托棍转动。
[0009]一种单托辊阻力系数半自动测试台的测试方法，包括以下几个步骤:
1)测试前，在L形摆动架上装上待测单托辊；
2)使直流电动机通电，通过调速装置调节到某一转速匀速转动;直流电机通电的同时，使电磁铁也通电，电磁铁吸住L形摆动架下右端，摆动架绕支点A逆时针转动一点点，则被测托辊靠住摩擦轮并在其带动下转动；
3)将手持型转速表的锥头顶住电动机轴端锥窝，转速表上便会显示电机转速，再根据摩擦轮和托辊的直径比(传动比)将其换算成托辊的转速，此即被测托辊的初始转速η;
4)使直流电机和电磁铁同时断电，则摆动架下右端失去电磁铁吸力，摆动架由于偏重作用绕支点A作顺时针摆动，即被测托辊与摩擦轮脱离，此时，被测托辊仅受阻力矩作用作匀减速运动;在电磁铁失电的同时按下计时秒表，测出、记录被测托辊从脱离摩擦轮到停止转动所用时间Ti;
5)在被测托棍偏离摩擦轮约20mm处(部分左右均可)加上圆环并固定住，重复上述步骤，使用计时秒表测出加上圆环后被测托辊从脱离摩擦轮到停止转动所用时间T2; 6)使用推导出的公式(I)，便可计算出该托辊的阻力系数δ:
5=Joo/[Gt(KT2Ti)] (I)
式⑴中:Jo——附加圆环的转动惯量，kg.m2;
ω 一一被测单托辊转动初始角速度，rad/s;因电机驱动托辊时为硬特性，所以，未加圆环时的被测单托辊初始回转角速度ω工和加上圆环时被测单托辊的初始回转角速度ω 2是相等的，即 ωι=ω2=ω，ω =2Jin/i60，r/min，i为传动比；
Ti 未加圆环时托棍从初始角速度到停止转动所需时间，s ；
T2 加上圆环后托棍从初始角速度到停止转动所需时间，s ； r--单托棍半径，m ；
K=(G+Go) /G，G--单托棍重量，N;Gq—单托棍上的圆环重量，N;
Jo、G、Go、r、K值都是原始巳知值，求出T^T2和ω(η)，代入式(1)，即可求出单托辊阻力系数δ。
[0010]本发明的有益效果:本发明通过直流电机直接驱动被测托辊作匀速转动，并通过调速系统调节转速，待转速稳定后通过手持型转速表测出被测托辊的初始转速η，然后切断被测托辊与与驱动装置的联系，托辊在仅受摩擦阻力矩作用下作匀减速转动直至停止，通过计时秒表测出被测托辊在仅受摩擦阻力矩作用下作匀减速转动直至停止所需的时间T1,然后在被测托辊上加上圆环后测出被测托辊在仅受摩擦阻力矩作用下作匀减速转动直至停止所用的时间!^，就可根据推导出的公式算出单托辊阻力系数。
【附图说明】
[0011]图1为本发明一个实施例的结构示意图；
图2为图1的俯视图；
图3为图1的B向向视图；
图4为图3的C处放大图。
【具体实施方式】
[0012]下面将结合附图和实施例对本发明做进一步的描述。
[0013]通过附图可以看出本发明为一种单托辊阻力系数半自动测试台，一个呈L形的摆动架可以绕支点A摆动，单托辊放置在托辊支架上，托辊支架用螺栓固装在摆动架上部;托辊驱动装置驱动单托辊匀速转动，其转动方向是使托辊所受径向力向下，以免托辊脱出支架;摆动架L形状的底部右边末尾通过销轴与电磁铁相联;在支点A的下方，在L形摆动架的左边，在支点A和L形摆动架90°拐角处之间约1/2处布置一个限位块，以防摆动架上部向右摆幅过大;并配备一个手持型转速表和一个计时秒表；其特征在于，托辊驱动装置是由直流电机和单摩擦轮组成，直流电机直接驱动摩擦轮，转速通过直流电机调速系统调节，摩擦轮带动单托辊转动。
[0014]一种单托辊阻力系数半自动测试台的测试方法，包括以下几个步骤:
1)测试前，在L形摆动架上装上待测单托辊；
2)使直流电动机通电，通过调速装置调节到某一转速匀速转动;直流电机通电的同时，使电磁铁也通电，电磁铁吸住L形摆动架下右端，摆动架绕支点A逆时针转动一点点，则被测托辊靠住摩擦轮并在其带动下转动；
3)将手持型转速表的锥头顶住电动机轴端锥窝，转速表上便会显示电机转速，再根据摩擦轮和托辊的直径比(传动比)将其换算成托辊的转速，此即被测托辊的初始转速η;
4)使直流电机和电磁铁同时断电，则摆动架下右端失去电磁铁吸力，摆动架由于偏重作用绕支点A作顺时针摆动，即被测托辊与摩擦轮脱离，此时，被测托辊仅受阻力矩作用作匀减速运动;在电磁铁失电的同时按下计时秒表，测出、记录被测托辊从脱离摩擦轮到停止转动所用时间Ti;
5)在被测托棍偏离摩擦轮约20mm处(部分左右均可)加上圆环并固定住，重复上述步骤，使用计时秒表测出加上圆环后被测托辊从脱离摩擦轮到停止转动所用时间T2;
6)使用推导出的公式(I)，便可计算出该托辊的阻力系数δ:
5=Joo/[Gt(KT2Ti)] (I)
式⑴中:Jo——附加圆环的转动惯量，kg.m2;
ω 一一被测单托辊转动初始角速度，rad/s;因电机驱动托辊时为硬特性，所以，未加圆环时的被测单托辊初始回转角速度ω工和加上圆环时被测单托辊的初始回转角速度ω 2是相等的，即 ωι=ω2=ω，ω =2Jin/i60，r/min，i为传动比；
Ti 未加圆环时托棍从初始角速度到停止转动所需时间，s ；
T2 加上圆环后托棍从初始角速度到停止转动所需时间，s ； r--单托棍半径，m ；
K=(G+Go) /G，G--单托棍重量，N;Gq—单托棍上的圆环重量，N;
Jo、G、Go、r、K值都是原始巳知值，求出T^T2和ω(η)，代入式(1)，即可求出单托辊阻力系数δ。
[0015]具体测试方式如下:
一种单托辊阻力系数半自动测试台与测试方法，一个呈L形的摆动架5可以绕支点A摆动，单托辊3放置在托辊支架4上，托辊支架4用螺栓固装在摆动架5的上部;托辊驱动装置驱动单托辊3匀速转动，其转动方向是使单托辊3所受径向力向下，以免单托辊3脱出支架4;摆动架5的L形状的底部右边末尾通过销轴6与电磁铁7相联;在支点A的下方，在L形摆动架5的左边，在支点A和L形摆动架90°拐角处之间约1/2处布置一个限位块11，以防摆动架5上部向右摆幅过大;并配备一个手持型转速表9和一个计时秒表10;其特征在于，托辊驱动装置是由直流电机I和单摩擦轮2组成，直流电机I直接驱动摩擦轮2，转速通过直流电机调速系统调节，摩擦轮2带动单托棍3转动。
[0016]一种单托辊阻力系数半自动测试台的测试方法，包括以下几个步骤:
I)测试前，在L形摆动架5上装上待测单托辊3;
2 )使直流电动机I通电，通过调速装置调节到某一转速匀速转动;直流电机I通电的同时，使电磁铁7也通电，电磁铁7吸住L形摆动架5的下右端，摆动架5绕支点A逆时针转动一点点，则被测托辊3靠住摩擦轮2并在其带动下转动；
3)将手持型转速表9的锥头顶住电动机I出轴端锥窝，转速表9上便会显示直流电机I转速，再根据摩擦轮2和托辊3的直径比(传动比)将其换算成托辊3的转速，此即被测托辊3的初始转速η;
4)使直流电机I和电磁铁7同时断电，则摆动架5的下右端失去电磁铁吸力，摆动架5由于偏重作用绕支点A作顺时针摆动，即被测托辊3与摩擦轮2脱离，此时，被测托辊3仅受阻力矩作用作匀减速运动;在电磁铁7失电的同时按下计时秒表10，测出、记录被测托辊3从脱离摩擦轮2到停止转动所用时间Ti ；
5)在被测托辊3偏离摩擦轮2中心约20mm处(左右均可)加上圆环8并固定住，重复上述步骤，使用计时秒表10测出加上圆环8后被测托辊3从脱离摩擦轮2到停止转动所用时间T2;
6)使用推导出的公式(I)，便可计算出被测托辊3的阻力系数δ:
5=Joo/[Gt(KT2Ti)] (I)
式(I)中:Jq--附加圆环8的转动惯量，kg.m2；
ω 一一被测单托辊3转动初始角速度，rad/s;因电机驱动托辊时为硬特性，所以，未加圆环8时的被测单托辊3初始回转角速度ω工和加上圆环8时被测单托辊3的初始回转角速度ω 2是相等的，即 CO1=CO2=O，co=23in/i60，r/min，i为传动比；
Ti一一未加圆环8时托辊3从初始角速度到停止转动所需时间，s;
T2 加上圆环8后托棍3从初始角速度到停止转动所需时间，s ； r--单托棍3的半径，m;
K= (G+Go) /G，G——单托辊3的重量，N; Go—单托辊3上的圆环重量，N;
Jo、G、Go、r、K值都是原始巳知值，求出T^T2和ω(η)，代入式(1)，即可求出单托辊阻力系数δ。
[0017]本发明的有益效果:本发明通过直流电机直接驱动被测托辊作匀速转动，并通过调速系统调节转速，待转速稳定后通过手持型转速表测出被测托辊的初始转速η，然后切断被测托辊与与驱动装置的联系，托辊在仅受摩擦阻力矩作用下作匀减速转动直至停止，通过计时秒表测出被测托辊在仅受摩擦阻力矩作用下作匀减速转动直至停止所需的时间T1,然后在被测托辊上加上圆环后测出被测托辊在仅受摩擦阻力矩作用下作匀减速转动直至停止所用的时间!^，就可根据推导出的公式算出单托辊阻力系数。
[0018]很显然，上述实施例只是为了说明本发明所列举的实例，任何本领域内普通的技术人员的简单更改和替换都是本发明的保护之内。
【主权项】
1.一种单托辊阻力系数半自动测试台，一个呈L形的摆动架(5)可以绕支点A摆动，单托辊(3)放置在托辊支架(4)上，托辊支架(4)用螺栓固装在摆动架(5)的上部;托辊驱动装置驱动单托辊(3)匀速转动，其转动方向是使单托辊(3)所受径向力向下，以免单托辊(3)脱出支架(4);摆动架(5)的L形状的底部右边末尾通过销轴(6)与电磁铁(7)相联;在支点A的下方，在L形摆动架(5)的左边，在支点A和L形摆动架(5)的90°拐角处之间约1/2处布置一个限位块(11)，以防摆动架(5)上部向右摆幅过大;并配备一个手持型转速表(9)和一个计时秒表(10);其特征在于，托辊驱动装置是由直流电机(I)和单摩擦轮(2)组成，直流电机(I)直接驱动摩擦轮(2)，转速通过直流电机调速系统调节，摩擦轮(2)带动单托辊(3)转动。2.一种单托辊阻力系数半自动测试台的测试方法，其特征在于，所述的测试方法包括以下几个步骤: 1)测试前，在L形摆动架(5)上装上待测单托辊(3); 2)使直流电动机(I)通电，通过调速装置调节到某一转速匀速转动;直流电机(I)通电的同时，使电磁铁(7 )也通电，电磁铁(7)吸住L形摆动架(5 )的下右端，摆动架(5 )绕支点A逆时针转动一点点，则被测托辊(3)靠住摩擦轮(2)并在其带动下转动； 3)将手持型转速表(9)的锥头顶住电动机(I)出轴端锥窝，转速表(9)上便会显示直流电机(I)转速，再根据摩擦轮(2)和托辊(3)的直径比(传动比)将其换算成托辊(3)的转速，此即被测托辊(3)的初始转速η; 4)使直流电机(I)和电磁铁(7)同时断电，则摆动架(5)的下右端失去电磁铁吸力，摆动架(5)由于偏重作用绕支点A作顺时针摆动，即被测托辊(3)与摩擦轮(2)脱离，此时，被测托辊(3)仅受阻力矩作用作匀减速运动;在电磁铁(7)失电的同时按下计时秒表(10)，测出、记录被测托辊(3)从脱离摩擦轮(2)到停止转动所用时间T1; 5)在被测托辊(3)偏离摩擦轮(2)中心约20mm处(左右均可)加上圆环(8)并固定住，重复上述步骤，使用计时秒表(10)测出加上圆环(8)后被测托辊(3)从脱离摩擦轮(2)到停止转动所用时间T2; 6)使用推导出的公式(I)，便可计算出被测托辊(3)的阻力系数δ: S=Jo ω/[Gt(KT2Ti)] (I) 式(I)中:Jq--附加圆环(8)的转动惯量，kg.m2； ω 一一被测单托辊(3)转动初始角速度，rad/s;因电机驱动托辊时为硬特性，所以，未加圆环(8)时的被测单托辊(3 )初始回转角速度ω工和加上圆环(8)时被测单托辊(3 )的初始回转角速度ω 2是相等的，即ωι=ω2=ω，ω =2Jin/i60，r/min，i为传动比; Ti一一未加圆环(8 )时托辊3从初始角速度到停止转动所需时间，s; T2 加上圆环(8)后托棍3从初始角速度到停止转动所需时间，s ； r--单托棍(3 )的半径，m; K=(G+Go) /G，G——单托辊(3)的重量，N;Go—单托辊(3)上的圆环重量，N; Jo、G、Go、r、K值都是原始巳知值，求出T^T2和ω(η)，代入式(1)，即可求出单托辊阻力系数S。
【文档编号】G01M13/00GK105865764SQ201610181625
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年3月28日
【发明人】陈国平
【申请人】湖南工业大学