本發(fā)明涉及一種測試裝置，具體涉及一種輸送帶壓陷阻力試驗臺裝置及其試驗方法。
背景技術(shù)：
：輸送帶經(jīng)過滾動著的托輥產(chǎn)生的阻力，簡稱輸送帶壓陷阻力。隨著帶式輸送機向長距離、高帶速、大運量、大功率方向不斷發(fā)展，輸送帶的粘彈性特性變得越來越不能忽視。輸送機主要阻力包括輸送帶的壓陷阻力、輸送帶的彎曲阻力和托輥摩擦阻力，其中輸送帶的壓陷阻力是帶式輸送機設(shè)計中需要考慮的主要因素之一，也是帶式輸送機動力學(xué)行為研究的重點。輸送帶壓陷阻力研究是帶式輸送機動態(tài)分析技術(shù)研究的基礎(chǔ)。目前，還沒有一個完整的系統(tǒng)化的輸送帶壓陷阻力試驗臺裝置，并且現(xiàn)有技術(shù)中，輸送帶的壓陷阻力在測試時精度都不高，且測試效率非常低。技術(shù)實現(xiàn)要素：本發(fā)明為了解決上述問題，從而提供一種輸送帶壓陷阻力試驗臺裝置及其試驗方法。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：一種輸送帶壓陷阻力試驗臺裝置，所述輸送帶壓陷阻力試驗臺裝置包括：機架，所述機架上設(shè)有滾筒機構(gòu)，所述滾筒機構(gòu)上設(shè)有輸送帶；驅(qū)動裝置，所述驅(qū)動裝置與滾筒機構(gòu)配合連接；壓力阻力測試單元，所述壓力阻力測試單元與輸送帶配合連接；就地操作顯示裝置，所述就地操作顯示裝置設(shè)置在機架上，所述就地操作顯示裝置與壓力阻力測試單元配合連接；變頻控制系統(tǒng)，所述變頻控制系統(tǒng)分別與驅(qū)動裝置和就地操作顯示裝置連接；數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)與變頻控制系統(tǒng)連接。在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例中，所述滾筒機構(gòu)包括兩個傳動滾筒，兩個張緊滾筒和一個改向滾筒，兩個傳動滾筒分別位于機架兩側(cè)，兩個傳動滾筒之間通過皮帶相互聯(lián)動，兩個張緊滾筒位于兩個傳動滾筒之間，改向滾筒位于兩個張緊滾筒之間，兩個傳動滾筒，兩個張緊滾筒和一個改向滾筒通過輸送帶纏繞為一體。在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例中，所述驅(qū)動裝置包括變頻電機、高速聯(lián)軸器、減速器和低速聯(lián)軸器，所述變頻電機通過高速聯(lián)軸器與減速器配合連接，所述減速器通過低速聯(lián)軸器與位于機架一側(cè)的傳動滾筒配合連接。在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例中，所述壓力阻力測試單元包括測試托輥、測力傳感器系統(tǒng)和測試支架，所述測試支架設(shè)置在機架上，所述測試托輥和測力傳感器系統(tǒng)分別設(shè)置在測試支架上，所述測試托輥與輸送帶配合連接，所述測力傳感器系統(tǒng)與測試托輥連接。在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例中，所述測力傳感器系統(tǒng)包括水平測力傳感器、垂直測力傳感器和旋轉(zhuǎn)阻力測力傳感器。在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例中，所述就地操作顯示裝置包括人機界面觸摸顯示屏和工業(yè)放大器，所述工業(yè)放大器與測力傳感器系統(tǒng)配合連接，所述人機界面觸摸顯示屏與工業(yè)放大器配合連接。在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例中，所述變頻控制系統(tǒng)包括變頻器和PLC控制器，所述變頻器與PLC控制器之間通過ProfiBus總線通信連接，所述變頻器與驅(qū)動裝置配合連接，所述PLC控制器與就地操作顯示裝置通過以太網(wǎng)通信數(shù)據(jù)交換。在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例中，所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括上位機和數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)，所述上位機與PLC控制器通過RS485通信進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，所述RS485通信進(jìn)行數(shù)據(jù)交換與上位機連接。在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例中，所述輸送帶包括鋼絲繩芯帶和整芯帶，所述鋼絲繩芯帶型號為ST/S630～ST/S7500，共15個規(guī)格，所述整芯帶型號為PVG(PVC)680S～PVG(PVC)3400S，共11個規(guī)格。一種輸送帶壓陷阻力試驗臺裝置的試驗方法，所述試驗方法包括如下步驟：(1)首先上位機通過變頻器控制器控制變頻電機工作，從而帶動傳動滾筒進(jìn)行轉(zhuǎn)動；(2)傳動滾筒進(jìn)行轉(zhuǎn)動時，輸送帶會與測試托輥相配合，水平測力傳感器、垂直測力傳感器和旋轉(zhuǎn)阻力測力傳感器可分別感應(yīng)到測試托輥的水平測力、垂直測力和旋轉(zhuǎn)阻力，并將感應(yīng)到的水平測力、垂直測力和旋轉(zhuǎn)阻力分別傳送給工業(yè)放大器，工業(yè)放大器將測試托輥相配合，水平測力傳感器、垂直測力傳感器和旋轉(zhuǎn)阻力測力傳感器傳送來的mv級數(shù)據(jù)信號，增至V級，然后再傳動給PLC控制器；(3)PLC控制器根據(jù)接受到的數(shù)據(jù)信號可計算出輸送帶的壓陷阻力，PLC控制器將計算出的壓陷阻力傳送給數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)進(jìn)行存儲；(4)通過人機界面觸摸顯示屏可直接控制傳動滾筒的轉(zhuǎn)速，從而控制輸送帶不同的張緊力；(5)在通過壓力阻力測試單元和變頻控制系統(tǒng)的配合可得到輸送帶在各個不同的張緊力時的壓陷阻力，并將這些壓陷阻力傳送給數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)進(jìn)行存儲。本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明可針對各種型號輸送帶在不同帶速情況、不同托輥直徑、不同載荷條件下，對輸送帶與單個平托輥接觸情況下的輸送帶壓陷阻力及阻力系數(shù)進(jìn)行測試，并實時將測試到的數(shù)據(jù)進(jìn)行保存和將該數(shù)據(jù)以動態(tài)曲線顯示出來，大大提高了測試精度和測試效率。附圖說明為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖1為機架的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為驅(qū)動裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為壓力阻力測試單元的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本發(fā)明的控制原理圖。具體實施方式為了使本發(fā)明實現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體圖示，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。參見圖1至圖4，本發(fā)明提供的輸送帶壓陷阻力試驗臺裝置，其包括機架100、驅(qū)動裝置200、壓力阻力測試單元300、就地操作顯示裝置400、變頻控制系統(tǒng)500和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)600。機架100，其為一安裝支架，在其上面安裝有滾筒機構(gòu)110。滾筒機構(gòu)110，其通過驅(qū)動裝置200驅(qū)動可進(jìn)行滾動，其具體包括兩個傳動滾筒111，兩個張緊滾筒112和一個改向滾筒113。兩個傳動滾筒111分別位于機架100兩側(cè)，兩個傳動滾筒111之間通過皮帶相互聯(lián)動114，這樣，當(dāng)其中一個傳動滾筒111轉(zhuǎn)動時，兩個傳動滾筒111都可轉(zhuǎn)動。兩個張緊滾筒112位于兩個傳動滾筒111之間，改向滾筒113位于兩個張緊滾筒112之間。兩個傳動滾筒111，兩個張緊滾筒112和一個改向滾筒113通過輸送帶115纏繞為一體，這樣當(dāng)傳動滾筒111轉(zhuǎn)動時，輸送帶115、兩個張緊滾筒112和一個改向滾筒113也會隨著一起轉(zhuǎn)動。通過兩個傳動滾筒111，兩個張緊滾筒112、一個改向滾筒113與輸送帶115相配合，可便于控制輸送帶115的張緊力。本申請中的輸送帶115具體包括鋼絲繩芯帶和整芯帶，鋼絲繩芯帶型號為ST/S630～ST/S7500，共15個規(guī)格，整芯帶型號為PVG(PVC)680S～PVG(PVC)3400S，共11個規(guī)格，這樣可根據(jù)不同張緊力的需求而選用相應(yīng)型號和相應(yīng)規(guī)格的鋼絲繩芯帶或整芯進(jìn)行測試。驅(qū)動裝置200，其是用于驅(qū)動傳動滾筒111轉(zhuǎn)動，其包括變頻電機210、高速聯(lián)軸器220、減速器230和低速聯(lián)軸器240。變頻電機210，其功率為55kW，電壓為380V，其通過高速聯(lián)軸器220與減速器230配合連接，其可驅(qū)動減速器230轉(zhuǎn)動。減速器230，其與變頻電機210的速比為12.5，其轉(zhuǎn)速為0～20rpm，最大輸出轉(zhuǎn)矩為4200Nm，其與變頻電機210配合可形成調(diào)速功能。減速器230通過低速聯(lián)軸器240可與機架100上任意一側(cè)的傳動滾筒111配合連接，其可驅(qū)動傳動滾筒111轉(zhuǎn)動，從而帶動整個滾筒機構(gòu)110轉(zhuǎn)動。壓力阻力測試單元300，其具體可設(shè)置在機架100，其與輸送帶115相配合，可用來測試輸送帶壓陷阻力。壓力阻力測試單元300具體包括測試托輥310、測力傳感器系統(tǒng)320和測試支架330。測試支架330設(shè)置在機架100上，測試托輥310和測力傳感器系統(tǒng)320分別設(shè)置在測試支架330上。測試托輥310，其與與輸送帶115配合連接，其兩側(cè)與輸送帶成4.6度的彎曲夾角(相當(dāng)于輸送帶撓度和托輥間距之比為2％)，輸送帶115轉(zhuǎn)動時與測試托輥310配合可形成壓陷阻力。測力傳感器系統(tǒng)320，其與與測試托輥310配合連接，其是用于測試輸送帶115轉(zhuǎn)動時與測試托輥310配合可形成壓陷阻力，并將檢測到的數(shù)據(jù)發(fā)送給就地操作顯示裝置400。測力傳感器系統(tǒng)320具體包括水平測力傳感器、垂直測力傳感器和旋轉(zhuǎn)阻力測力傳感器。水平測力傳感器321，其采用美國Interface公司生產(chǎn)的SMS系列，其是用于檢測輸送帶115與測試托輥310之間的水平力。垂直測力傳感器322，其采用美國Interface公司生產(chǎn)的SSB系列，其是用于檢測輸送帶115與測試托輥310之間的垂直力。旋轉(zhuǎn)阻力測力傳感器323，其采用美國Interface公司生產(chǎn)的SSB系列，其是用于檢測輸送帶115與測試托輥310之間的旋轉(zhuǎn)阻力。就地操作顯示裝置400，其具體設(shè)置在機架100上，工作人員通過就地操作顯示裝置400可直接控制輸送帶115的張緊力和轉(zhuǎn)速。就地操作顯示裝置400包括人機界面觸摸顯示屏410和工業(yè)放大器420。人機界面觸摸顯示屏410，其具體為MCGSTPC系列，其具體以太網(wǎng)和RS485通信接口，其與變頻控制系統(tǒng)500配合連接，其通過變頻控制系統(tǒng)500可直接調(diào)整輸送帶115的張緊力。工業(yè)放大器420，其與測力傳感器系統(tǒng)320配合連接，其可將垂直測力傳感器、水平測力傳感器和旋轉(zhuǎn)阻力測力傳感器傳送來的mV級信號放大為變頻控制系統(tǒng)500可接受的0-10V標(biāo)準(zhǔn)信號，并將放大后的標(biāo)準(zhǔn)信號通過人機界面觸摸顯示屏410傳送給變頻控制系統(tǒng)500。變頻控制系統(tǒng)500，其分別與就地操作顯示裝置400和驅(qū)動裝置200配合連接，其可驅(qū)動變頻電機210轉(zhuǎn)動和接受就地操作顯示裝置400發(fā)送來的數(shù)據(jù)，并根據(jù)接受到的數(shù)據(jù)對輸送帶115的壓陷阻力進(jìn)行計算。變頻控制系統(tǒng)500具體包括變頻器510和PLC控制器520。變頻器510，其選用ABB公司ACS880系列低壓變頻器，輸入電壓380V，輸出電壓0-380V，采用直接轉(zhuǎn)矩控制，配DP通信適配器FPBA適配器516，其與變頻電機210連接，其可驅(qū)動變頻電機210和控制變頻電機210的轉(zhuǎn)速，人機界面觸摸顯示屏410通過與變頻器510配合連接，可直接控制變頻電機210的轉(zhuǎn)速。PLC控制器520，其選用西門子公司S7-1200系列控制器，該控制器為緊湊型控制器，其內(nèi)置以太網(wǎng)接口和14點DI、10點DO，配置CM1241485通訊接口模塊、CM1243DP主站模塊、SM1234模擬量輸入輸出模塊、SM1231模擬量輸入模塊各1塊。PLC控制器520與人機界面觸摸顯示屏410通過以太網(wǎng)通信430數(shù)據(jù)交換，人機界面觸摸顯示屏410將工業(yè)放大器420放大后的測力傳感器系統(tǒng)320感應(yīng)到的數(shù)據(jù)信號發(fā)送給PLC控制器520。變頻器510與PLC控制器520之間具體通過ProfiBus總線530通信連接。變頻器510輸出到PLC控制器520的信號具體有變頻器備妥信號511、變頻器運行信號512、變頻器故障信號513、變頻器電流信號514、變頻器轉(zhuǎn)矩信號515，PLC控制器520輸出到變頻器510的信號有啟動/停止信號521、復(fù)位信號522、速度給定信號523。PLC控制器520對接受到的測力傳感器系統(tǒng)320感應(yīng)到的數(shù)據(jù)信號可采用如下方式計算出輸送帶115的壓陷阻力：垂直測力傳感器檢測到的垂直力為Fv，垂直力Fv由輸送帶115張力的垂直分量和輸送帶自重相加而成，該值由垂直測力傳感器直接測量，輸送帶115自重也可以單獨測量，那么可以計算出輸送帶張力值；旋轉(zhuǎn)阻力測力傳感器檢測到的托輥旋轉(zhuǎn)阻力為Fz；水平測力傳感器檢測到的水平力為FH，水平力FH由輸送帶115壓陷阻力FY和托輥旋轉(zhuǎn)阻力Fz構(gòu)成，壓帶阻力為水平力FH與托輥旋轉(zhuǎn)阻力Fz之差。壓陷阻力系數(shù)f為壓陷阻力與垂直力的比值。壓陷阻力和壓陷阻力系數(shù)的計算公式分別如下：FY=FH-FZ=FH-2F2LDf=FYFV]]>式中：FY-輸送帶壓陷阻力；FH-水平測力傳感器值；FZ-托輥旋轉(zhuǎn)阻力；F2-旋轉(zhuǎn)阻力測力傳感器值；L-連桿長度；D-測試托輥直徑；FV-垂直測力傳感器值；f-壓陷阻力系數(shù)。通過上述公式就可直接測試到輸送帶115的壓陷阻力。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)600，其與變頻控制系統(tǒng)500配合連接，其包括上位機610和數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)6200。上位機610，其具體為工業(yè)計算機，其選用研華工控機，具有多個串口，其與PLC控制器通過RS485通信進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，PLC控制器將計算后的輸送帶115的壓陷阻力除送給上位機610，上位機610再將接受到的數(shù)據(jù)傳送給數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)620進(jìn)行存儲。另外，上位機610其為本裝置的主控制器，其還與變頻器510連接，上位機610通過變頻器510也可對變頻電機210的轉(zhuǎn)速進(jìn)行控制。數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)620，其是用于存儲上位機610傳送來的輸送帶115的壓陷阻力數(shù)據(jù)，并且其還可將接受到的壓陷阻力數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為動態(tài)曲線顯示出來，便于工作人員觀察。數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)620具體是基于VB語言自行開發(fā)編寫的一款應(yīng)用軟件，該軟件具有數(shù)據(jù)接收、顯示和變頻器控制的主畫面；串口通信參數(shù)設(shè)置畫面；壓陷阻力測試系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置畫面；軟件登錄畫面；登錄密碼重置畫面等。軟件進(jìn)入主畫面需要先密碼登錄，該密碼還可以重新設(shè)置。通過串口通信參數(shù)設(shè)置畫面打開串口、設(shè)置波特率、設(shè)置數(shù)據(jù)位、設(shè)置停止位、設(shè)置校驗方式、選擇串口。通過壓陷阻力測試系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置畫面設(shè)置傳動滾筒直徑、設(shè)置減速器速比、設(shè)置測試托輥直徑。主畫面分為控制模塊、實時數(shù)據(jù)模塊和實時曲線模塊。在控制模塊部分設(shè)置變頻器給定速度，發(fā)送啟動、停止、復(fù)位命令來實現(xiàn)變頻器的控制。發(fā)送接收數(shù)據(jù)命令后開始采集數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)在文本框中以數(shù)值的形式顯示，同時以曲線的方式顯示。數(shù)據(jù)和曲線都可以保存。下面是本申請的試驗方法：(1)首先上位機610通過變頻器610控制器控制變頻電機210工作，從而帶動傳動滾筒111進(jìn)行轉(zhuǎn)動；(2)傳動滾筒111進(jìn)行轉(zhuǎn)動時，輸送帶115會與測試托輥310相配合，水平測力傳感器、垂直測力傳感器和旋轉(zhuǎn)阻力測力傳感器可分別感應(yīng)到測試托輥310的水平測力、垂直測力和旋轉(zhuǎn)阻力，并將感應(yīng)到的水平測力、垂直測力和旋轉(zhuǎn)阻力分別傳送給工業(yè)放大器420，工業(yè)放大器420將水平測力傳感器、垂直測力傳感器和旋轉(zhuǎn)阻力測力傳感器傳送來的mv級數(shù)據(jù)信號，增至V級，然后再傳動給PLC控制器520；(3)PLC控制器520根據(jù)接受到的數(shù)據(jù)信號可計算出輸送帶的壓陷阻力，PLC控制器520將計算出的壓陷阻力傳送給數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)620進(jìn)行存儲；(4)通過人機界面觸摸顯示屏410可直接控制傳動滾筒111的轉(zhuǎn)速，從而控制輸送帶115不同的張緊力；(5)在通過壓力阻力測試單元300和變頻控制系統(tǒng)500的配合可得到輸送帶115在各個不同的張緊力時的壓陷阻力，并將這些壓陷阻力傳送給數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)620進(jìn)行存儲。以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理和主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。當(dāng)前第1頁1 2 3