本發(fā)明涉及圓管帶式輸送機(jī)測(cè)試技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種變管徑S型圓管帶式輸送機(jī)模擬及托輥載荷測(cè)試分析系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

圓管帶式輸送機(jī)是一種新型環(huán)保高效的散料輸送設(shè)備，主要靠托輥強(qiáng)制輸送帶形成圓管狀并支撐其運(yùn)行，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)物料的封閉輸送，有效避免漏料、灑料、揚(yáng)塵、雜物混入、雨雪侵蝕等現(xiàn)象。圓管帶式輸送機(jī)適應(yīng)復(fù)雜輸送線柔性布置，易于實(shí)現(xiàn)平面和空間的轉(zhuǎn)彎，大角度的傾斜。它占地面積小，可實(shí)現(xiàn)雙向物料運(yùn)輸，并且它輸送線路長(zhǎng)，避免了中間轉(zhuǎn)運(yùn)站的設(shè)立和相應(yīng)輔助設(shè)備的投資和維護(hù)費(fèi)用，廣泛應(yīng)用于冶金、礦業(yè)、化工、電力、建材、港口等行業(yè)的散料輸送系統(tǒng)。由于圓管帶式輸送機(jī)常常布置在復(fù)雜的地形區(qū)域，在實(shí)際線路布置遇到障礙物時(shí)，不可避免的出現(xiàn)一些平面或空間轉(zhuǎn)彎工況，而在實(shí)際確定轉(zhuǎn)彎半徑時(shí)常常通過一些經(jīng)驗(yàn)公式，轉(zhuǎn)彎處同一橫截面上不同圓周位置處托輥采用與直線相同的布置方式，從而造成在實(shí)際運(yùn)行過程中轉(zhuǎn)彎處托輥出現(xiàn)過早失效，甚至引發(fā)輸送線停車等嚴(yán)重事故，不僅大大增加設(shè)備維修管理工作強(qiáng)度，而且還給企業(yè)帶來嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。另外在確定轉(zhuǎn)彎半徑時(shí)，如果轉(zhuǎn)彎半徑過大，就會(huì)造成輸送管線距離增大，托輥數(shù)量增加，從而造成驅(qū)動(dòng)功率增大，造成資源浪費(fèi)，同時(shí)也大大增加了制造成本。若果轉(zhuǎn)彎半徑過小，轉(zhuǎn)彎處圓管輸送帶的橫向剛度增大，造成托輥與輸送帶之間的作用載荷增大，降低了輸送帶及托輥的使用壽命。

目前國(guó)內(nèi)設(shè)計(jì)的托輥性能測(cè)試實(shí)驗(yàn)臺(tái)大都針對(duì)平皮帶或者V帶輸送機(jī)，開展如旋轉(zhuǎn)阻力、軸向載荷、徑向圓跳動(dòng)、旋轉(zhuǎn)振動(dòng)、扭矩和軸心軌跡等方面的性能測(cè)試與檢測(cè)，很少有專門針對(duì)圓管帶式輸送機(jī)在轉(zhuǎn)彎時(shí)托輥組中各托輥載荷進(jìn)行測(cè)試，尤其是針對(duì)不同轉(zhuǎn)彎半徑工況下不同圓管直徑輸送機(jī)托輥載荷進(jìn)行模擬測(cè)試。若采用實(shí)物加載測(cè)試方式，雖測(cè)試數(shù)據(jù)接近實(shí)況，但需把機(jī)組生產(chǎn)制造出來，耗資巨大，測(cè)試周期長(zhǎng)。而通過搭建模擬裝置進(jìn)行加載測(cè)試，采集轉(zhuǎn)彎處托輥在不同工況條件下的托輥載荷數(shù)據(jù)，分析托輥組中不同位置處托輥載荷變化規(guī)律，掌握托輥載荷與工藝參數(shù)之間的規(guī)律，再通過與已有部分實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行類比分析，即可獲得實(shí)況下的性能數(shù)據(jù)，從而大大節(jié)省成本，縮短周期。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安裝方便、制造成本低的變管徑S型圓管帶式輸送機(jī)模擬及托輥載荷測(cè)試分析系統(tǒng)，它能夠模擬S型圓管帶式輸送機(jī)的多種運(yùn)行工況。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種變管徑S型圓管帶式輸送機(jī)模擬及托輥載荷測(cè)試分析系統(tǒng)，包括S型圓管輸送帶、托輥載荷測(cè)試分析裝置及至少五個(gè)托輥組支架；所述的S型圓管輸送帶支撐在托輥組支架上，S型圓管輸送帶的兩端分別與約束裝置和加載裝置連接，加載裝置設(shè)有拉力傳感器；所述的托輥組支架上設(shè)有管徑調(diào)節(jié)裝置，管徑調(diào)節(jié)裝置能夠調(diào)節(jié)托輥組支架上托輥的徑向距離；所述的托輥載荷測(cè)試分析裝置包括壓力傳感器、數(shù)據(jù)采集模塊和數(shù)據(jù)處理模塊；壓力傳感器安裝在托輥支架上托輥的兩端，壓力傳感器、拉力傳感器通過數(shù)據(jù)采集模塊和數(shù)據(jù)處理模塊連接。

上述的變管徑S型圓管帶式輸送機(jī)模擬及托輥載荷測(cè)試分析系統(tǒng)中，包括五個(gè)托輥組支架，依次為第一托輥組支架、第二托輥組支架、第三托輥組支架、第四托輥組支架、第五托輥組支架；第一托輥組支架、第三托輥組支架和第五托輥組支架位于同一直線上，第三托輥組支架能夠在該直線上移動(dòng)，第二托輥組支架和第四托輥組支架分別置于S型圓管輸送帶的轉(zhuǎn)彎處；相鄰的兩托輥組支架間通過支架間距調(diào)節(jié)連桿連接。

上述的變管徑S型圓管帶式輸送機(jī)模擬及托輥載荷測(cè)試分析系統(tǒng)中，所述的管徑可調(diào)裝置包括支架框架、調(diào)節(jié)絲杠及固定螺母；所述的支架框架為正六邊形結(jié)構(gòu)，正六邊形結(jié)構(gòu)的每條邊框上分別設(shè)有固定螺母，螺母的螺孔軸線垂直于其所在的邊框；所述的每個(gè)螺母內(nèi)設(shè)有一調(diào)節(jié)絲杠，調(diào)節(jié)絲杠的內(nèi)端設(shè)有一支撐板，支撐板上安裝有托輥。

上述的變管徑S型圓管帶式輸送機(jī)模擬及托輥載荷測(cè)試分析系統(tǒng)中，支架間距調(diào)節(jié)連桿包括接板I和接板II；接板I和接板II上相對(duì)的一端分別設(shè)有多個(gè)螺栓孔，接板I和接板II搭接后通過螺栓固定連接，接板I的另一設(shè)有螺栓孔，通過螺栓與對(duì)應(yīng)的托輥組支架連接，接板II的另一端開設(shè)長(zhǎng)直孔槽，通過螺栓與對(duì)應(yīng)的托輥組支架連接。

上述的變管徑S型圓管帶式輸送機(jī)模擬及托輥載荷測(cè)試分析系統(tǒng)中，所述的托輥的兩端支撐在托輥?zhàn)?，托輥兩端的托輥?zhàn)c支撐板之間分別設(shè)有一壓力傳感器，壓力傳感器通過數(shù)據(jù)采集模塊與數(shù)據(jù)處理模塊連接。

上述的變管徑S型圓管帶式輸送機(jī)模擬及托輥載荷測(cè)試分析系統(tǒng)中，所述的S型圓管輸送帶與加載裝置連接端設(shè)有連接接頭，連接接頭包括連接塊，連接塊的端面中心處設(shè)有一通孔，連接塊的側(cè)面沿圓周方向均勻設(shè)置四個(gè)螺紋盲孔，四個(gè)螺紋盲孔內(nèi)分別安裝有固定絲桿，固定絲桿的端部與S型圓管輸送帶連接；加載裝置通過軸銷傳感器與連接絲桿的一端連接，連接絲桿的另一端穿過連接塊端面中心處的通孔，通過螺母固定。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于：

1、本發(fā)明通過絲杠螺母結(jié)構(gòu)調(diào)節(jié)六邊形托輥組中托輥之間的相對(duì)距離，以模擬安裝不同管徑大小的圓管輸送帶，第二和第四托輥組支架布置于S型圓管輸送帶的兩轉(zhuǎn)彎處，第二和第四托輥組支架位置則根據(jù)不同的轉(zhuǎn)彎半徑以及第一、三、五托輥組支架位置，通過三角形邊長(zhǎng)函數(shù)關(guān)系來具體確定。相鄰的兩托輥組支架間設(shè)置間距調(diào)節(jié)連桿，在保證各托輥組支架間連接強(qiáng)度的同時(shí)節(jié)省空間，可定量調(diào)節(jié)它們之間的間距，從而快速實(shí)現(xiàn)S型圓管輸送帶布局中2個(gè)不同的轉(zhuǎn)彎半徑，本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便、制造成本低的優(yōu)點(diǎn)。

2、本發(fā)明設(shè)有連接接頭，連接接頭的連接塊位于圓管輸送帶端面中心處，連接接頭的固定絲桿均勻分布于連接塊側(cè)面，連接塊中間開設(shè)通孔，四個(gè)側(cè)面開設(shè)螺紋盲孔，固定絲桿一端與連接塊側(cè)面的盲孔內(nèi)螺紋連接，固定絲桿另一端與圓管輸送帶通過螺母固定連接。連接絲桿兩端均設(shè)置有螺紋，連接絲桿一端穿過連接塊中心通孔通過螺母固定連接，另一端通過軸銷傳感器與加載器連接，該連接方式連接速度快、制造成本低，調(diào)節(jié)方便，可為圓管輸送帶端面提供均勻的縱向拉力。軸銷傳感器及壓力傳感器輸出端均與數(shù)據(jù)采集模塊連接，通過數(shù)據(jù)分析模塊顯示力變化曲線，記錄在不同拉力、不同管徑及轉(zhuǎn)彎半徑下托輥載荷的測(cè)試數(shù)據(jù)。

本發(fā)明可對(duì)不同型號(hào)的S型帶式輸送機(jī)的多種工況進(jìn)行模擬，獲得其性能數(shù)據(jù)，為實(shí)際確定轉(zhuǎn)彎半徑時(shí)提供試驗(yàn)支持，從而避免在實(shí)際運(yùn)行過程中轉(zhuǎn)彎處托輥出現(xiàn)過早失效。能有效的降低設(shè)備維修管理費(fèi)用，降低經(jīng)濟(jì)損失。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明的兩個(gè)托輥組支架連接結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為本發(fā)明的S型圓管輸送帶托輥組支架布置示意圖。

圖4為本發(fā)明的托輥組支架裝置結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5為本發(fā)明的壓力傳感器布置結(jié)構(gòu)示意圖。

圖6為本發(fā)明的連接接頭的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖7為本發(fā)明的測(cè)試原理圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。

如圖1所示，本發(fā)明包括S型圓管輸送帶2、五個(gè)托輥組支架（依次為第一托輥組支架3、第二托輥組支架4、第三托輥組支架6、第四托輥組支架7、第五托輥組支架8）、托輥載荷測(cè)試分析裝置、支架間距調(diào)節(jié)連桿9、加載裝置1與約束裝置9。S型圓管輸送帶2支撐在五個(gè)托輥組支架上，S型圓管輸送帶2的兩端分別與加載裝置1和約束裝置9連接，加載裝置1上設(shè)有拉力傳感器。第一托輥組支架3、第三托輥組支架6和第五托輥組支架8布置在同一直線上，第二托輥組支架4和第四托輥組支架7布置在S型圓管輸送帶2的轉(zhuǎn)彎處，其位置可在第一托輥組支架3、第三托輥組支架6和第五托輥組支架8之間根據(jù)不同的轉(zhuǎn)彎半徑來確定，以實(shí)現(xiàn)圓管輸送帶設(shè)計(jì)中任意S型的布局要求。所述的加載裝置與約束裝置底部均設(shè)有滑塊，加載裝置1與約束裝置9底部的滑塊分別安裝在對(duì)應(yīng)的導(dǎo)軌槽中，通過固定壓板固定在導(dǎo)軌上。所述的托輥載荷測(cè)試分析裝置包括壓力傳感器18、數(shù)據(jù)采集模塊和數(shù)據(jù)處理模塊，壓力傳感器18通過數(shù)據(jù)采集模塊與數(shù)據(jù)處理模塊連接。

如圖2所示，所述托輥組支架之間通過若干支架間距調(diào)節(jié)連桿連接固定，所述支架間距調(diào)節(jié)連桿包括接板I 10及接板II 12，接板I 10和接板II 12上相對(duì)的一端分別設(shè)有多個(gè)螺栓孔，接板I 10和接板II 12搭接后通過螺栓11固定連接，接板I 10的另一設(shè)有螺栓孔，通過螺栓與對(duì)應(yīng)的托輥組支架連接，接板II 12的另一端開設(shè)長(zhǎng)直孔槽，通過螺栓與對(duì)應(yīng)的托輥組支架連接。調(diào)節(jié)距離大時(shí)，通過螺栓孔搭接方式調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)距離小時(shí)，通過長(zhǎng)直孔槽進(jìn)行微調(diào)，接板I 10、接板II 12通過搭接方式連接，所占空間小，安裝調(diào)節(jié)方便。

如圖3所示，本發(fā)明調(diào)整S型圓管輸送帶2的彎曲半徑的原理如下：所述第一托輥組支架3、第三托輥組支架6、第五托輥組支架8分別布置在共線的A、C、E三點(diǎn)處，其中C處的第三托輥組支架6可以在線段AC上移動(dòng)。根據(jù)AC、CE的距離，在已知A、C兩點(diǎn)以及確定的轉(zhuǎn)彎半徑R₁的前提下，根據(jù)非共線的三點(diǎn)可以確定一個(gè)圓的幾何關(guān)系，確定出圓心O₁ 的位置，根據(jù)三角形邊長(zhǎng)函數(shù)關(guān)系求出FO₁ 的距離，從而求出BF長(zhǎng)度，確定出B點(diǎn)所在位置。同理，可以確定出D點(diǎn)所在位置，從而將第二托輥組支架4、第四托輥支架7分別布置在B、D位置處。通過調(diào)整第三托輥組支架6在AE線間的位置，調(diào)整支架間距調(diào)節(jié)連桿，調(diào)節(jié)各托輥組支架之間的相對(duì)距離，從而可以調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)彎半徑R₁、R₂的大小，完成在不同轉(zhuǎn)彎半徑工況條件下托輥載荷的測(cè)試。

如圖4、5所示，所述托輥組支架包括支架框架13、調(diào)節(jié)絲杠14、固定螺母15、托輥16、托輥?zhàn)?7、壓力傳感器18、支撐板19、雙頭螺柱20、支架支座21、地腳螺栓22。支架框架13為正六邊形結(jié)構(gòu)，底部安裝在支架支座21上，支架支座21通過地腳螺栓22固定在地面上。支架框架13的每條邊框上分別設(shè)有兩個(gè)固定螺母15，固定螺母15的螺孔的軸線垂直于該邊框，固定螺母15內(nèi)設(shè)有調(diào)節(jié)絲杠14，調(diào)節(jié)絲杠14的內(nèi)端連接支撐板19，調(diào)節(jié)絲杠14與支撐板19之間通過焊接在支撐板19表面固定螺母25固定連接。托輥16的兩端支撐在托輥?zhàn)?7上，托輥?zhàn)?7通過雙頭螺柱20、第一螺母23和第二螺母24安裝在支撐板19上，托輥?zhàn)?7與支撐板19之間設(shè)有壓力傳感器18。通過調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)絲杠14可調(diào)節(jié)托輥16與支架框架13之間的徑向相對(duì)距離，從而安裝不同管徑大小的圓管輸送帶。

所述的S型圓管輸送帶與加載裝置連接的一端設(shè)有連接接頭，如圖6所示，連接接頭包括連接塊27和四根固定絲桿26，所述連接塊27端面中間設(shè)有通孔271，側(cè)面開設(shè)四個(gè)螺紋盲孔，四個(gè)螺紋盲孔沿圓周方向均勻布置。四根固定絲桿26一端安裝在對(duì)應(yīng)的螺紋盲孔內(nèi)，另一端與連接塊27通過螺紋連接。加載裝置通過軸銷傳感器與連接絲桿的一端連接，連接絲桿的另一端穿過連接塊27端面中心處的通孔271，通過螺母固定。

如圖7所示，本發(fā)明的加載裝置1對(duì)S型圓管輸送帶2加載，載荷測(cè)試模塊對(duì)托輥組中托輥進(jìn)行測(cè)試，通過數(shù)據(jù)采集模塊將力信號(hào)轉(zhuǎn)變成電壓信號(hào)，再通過數(shù)據(jù)處理模塊對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，得出不同工況條件下托輥載荷變化規(guī)律。

所述數(shù)據(jù)處理模塊動(dòng)態(tài)信號(hào)采集系統(tǒng)軟件具有通道選擇與放大及濾波功能，用戶可根據(jù)自身需要設(shè)置各個(gè)通道的濾波頻率及放大倍數(shù)，各個(gè)通道之間互不影響。所述數(shù)據(jù)處理模塊動(dòng)態(tài)信號(hào)采集系統(tǒng)軟件具有數(shù)據(jù)采集功能，可顯示在測(cè)試過程載荷的變化情況，用戶可根據(jù)需要選擇所要顯示的通道，調(diào)整顯示范圍。所述數(shù)據(jù)處理模塊動(dòng)態(tài)信號(hào)采集系統(tǒng)軟件具有數(shù)據(jù)處理功能，主要包括數(shù)據(jù)導(dǎo)出、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、波形回放、特征參量提取等功能，可完成對(duì)采集數(shù)據(jù)的后期處理。

本發(fā)明的工作過程如下：實(shí)驗(yàn)前先移動(dòng)加載裝置1沿導(dǎo)軌槽上的滑槽運(yùn)動(dòng)，使S型圓管輸送帶2具有一定的縱向預(yù)緊力，擰緊固定壓板上兩對(duì)固定螺栓，通過固定壓板使加載裝置1固定。由于S型圓管輸送帶2為彎曲狀態(tài)，并且S型圓管輸送帶2的厚度及彈性較大，移動(dòng)加載裝置1的同時(shí)在另一端移動(dòng)約束裝置9沿導(dǎo)軌槽上的滑槽運(yùn)動(dòng)，使S型圓管輸送帶2另一端具有一定的預(yù)緊力，擰緊約束裝置固定壓板上兩對(duì)固定螺栓，通過固定壓板使約束裝置9固定。將校準(zhǔn)好的壓力傳感器18布置在托輥組支架中托輥?zhàn)?7與支撐板19之間，調(diào)整第一螺母23、第二螺母24至合適位置，將軸銷傳感器和均勻布置的壓力傳感器均與數(shù)據(jù)采集模塊及數(shù)據(jù)處理模塊連接好；啟動(dòng)加載裝置1，為S型圓管輸送帶2縱向加載，軸銷傳感器測(cè)試加載裝置1所提供拉力大小，布置在托輥?zhàn)?7與支撐板19之間壓力傳感器18測(cè)試 S型圓管輸送帶2對(duì)不同位置處托輥?zhàn)饔幂d荷的大小，上位機(jī)的數(shù)據(jù)處理模塊顯示拉力及托輥載荷的變化曲線，記錄測(cè)試數(shù)據(jù)。通過調(diào)節(jié)加載裝置1從而改變S型圓管輸送帶2在不同轉(zhuǎn)彎半徑處與托輥之間的作用載荷，測(cè)試在不同拉力工況條件下托輥載荷的變化情況。

調(diào)整調(diào)節(jié)絲杠14，調(diào)節(jié)托輥之間的徑向相對(duì)距離，更換S型圓管輸送帶2、托輥及相對(duì)應(yīng)的托輥?zhàn){(diào)整支架間距調(diào)節(jié)連桿的接板I 10與接板II 12之間的搭接長(zhǎng)度及支架間距調(diào)節(jié)連桿與托輥支架框架之間的固定螺栓，調(diào)節(jié)托輥組支架之間的距離，從而改變圓管輸送帶的轉(zhuǎn)彎半徑大小。調(diào)整第三托輥組支架6的位置，根據(jù)三角形邊長(zhǎng)函數(shù)關(guān)系確定轉(zhuǎn)彎半徑大小，從而確定出第二托輥組支架4、第四托輥組支架7的位置，根據(jù)計(jì)算確定的第二托輥組支架4、第四托輥組支架7的位置調(diào)整托輥組支架及支架間距調(diào)節(jié)連桿，再重復(fù)上面測(cè)試步驟分別進(jìn)行不同圓管直徑時(shí)在不同轉(zhuǎn)彎半徑時(shí)托六邊形托輥組中托輥載荷測(cè)試。采用數(shù)據(jù)處理模塊對(duì)不同工況條件下采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得出托輥載荷變化規(guī)律。