權(quán)利要求書： 1.一種帶式輸送機托輥旋轉(zhuǎn)阻力試驗裝置，包括換向滾筒(1)、軸承座一(2)、機架一(3)、被測托輥(4)、軸承座二(5)、驅(qū)動滾筒(6)、聯(lián)軸器(7)、轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩傳感器(8)、連接軸(9)、減速裝置(10)、電動機(11)、輸送帶(12)、托輥支架(13)、液壓升降裝置(14)、液壓張緊裝置(15)、機架二(16)、加壓裝置(17)、音波式皮帶張力檢測儀(18)，所述輸送帶(12)繞過驅(qū)動滾筒(6)、換向滾筒(1)組成一閉合回路，所述液壓張緊裝置(15)在換向滾筒(1)處張緊輸送帶(12)，所述驅(qū)動滾筒(6)與換向滾筒(1)中間處布置被測托輥(4)，所述被測托輥(4)上方裝有音波式皮帶張力檢測儀(18)，被測托輥(4)安裝在液壓升降裝置(14)上，且上方設(shè)有給輸送帶(12)施加壓力的加壓裝置(17)；

所述驅(qū)動滾筒(6)安裝在軸承座二(5)上，且由電動機(11)提供驅(qū)動力，軸承座二(5)安裝在機架二(16)上，所述軸承座一(2)安裝在機架一(3)上，機架一(3)安裝在液壓張緊裝置(15)上，對輸送帶(12)進行張緊；所述換向滾筒(1)安裝在軸承座一(2)上，所述驅(qū)動滾筒(6)與電動機(11)之間設(shè)有減速裝置(10)，減速裝置(10)一端與電動機(11)連接，減速裝置(10)另一端依次通過連接軸(9)、聯(lián)軸器(7)與驅(qū)動滾筒(6)連接，對驅(qū)動滾筒(6)實施減速傳動，連接軸(9)上設(shè)有轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩傳感器(8)；

所述被測托輥(4)安裝在托輥支架(13)上，所述托輥支架(13)安裝在液壓升降裝置(14)上。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶式輸送機托輥旋轉(zhuǎn)阻力試驗裝置，其特征在于，所述音波式皮帶張力檢測儀(18)布置在被測托輥(4)中間上方的位置，對輸送帶(12)的張力進行檢測。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶式輸送機托輥旋轉(zhuǎn)阻力試驗裝置，其特征在于，所述加壓裝置(17)是由液壓缸支座(17-1)、液壓缸支架(17-2)、施壓板(17-3)、支架(17-4)、三維力傳感器(17-5)、液壓缸(17-6)組成。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種帶式輸送機托輥旋轉(zhuǎn)阻力試驗裝置，其特征在于，所述液壓缸(17-6)、三維力傳感器(17-5)、施壓板(17-3)從上而下依次設(shè)于被測托輥(4)的正上方。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種帶式輸送機托輥旋轉(zhuǎn)阻力試驗裝置，其特征在于，所述液壓缸(17-6)固定在液壓缸支架(17-2)上。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶式輸送機托輥旋轉(zhuǎn)阻力試驗裝置，其特征在于，所述液壓張緊裝置(15)是由張緊小車(15-1)、定滑輪(15-2)、鋼絲繩(15-3)、動滑輪(15-4)、油缸支座(15-5)、張緊油缸(15-6)組成。

7.一種帶式輸送機托輥旋轉(zhuǎn)阻力試驗裝置測試方法,包括以下幾個步驟：

1)測試前，將被測托輥(4)安裝在托輥支架(13)上，托輥支架(13)安裝在液壓升降裝置(14)上；

2)在輸送帶(12)上放置施壓板(17-3)，施壓板(17-3)布置在被測托輥(4)的正上方，通過調(diào)節(jié)液壓張緊裝置(15)對輸送帶(12)進行張緊；

3)通過電動機(11)提供驅(qū)動力，經(jīng)過減速裝置(10)對驅(qū)動滾筒(6)進行驅(qū)動，從而帶動輸送帶(12)的運行，運行的輸送帶(12)會產(chǎn)生初始的張緊力，利用音波式皮帶張力檢測儀(18)測量并記錄輸送帶(12)的初始張緊力T0；

4)測量前，被測托輥(4)未與輸送帶(12)接觸，從而保證在測量輸送帶(12)的初始張緊力時的純粹性；測量時，通過液壓升降裝置(14)對被測托輥(4)的位置進行調(diào)節(jié)，使得被測托輥(4)與輸送帶(12)進行同步的運動，同時液壓缸(17-6)進行施加壓力，用三維力傳感器(17-5)測量施壓板(17-3)對輸送帶(12)的摩擦力f，用音波式皮帶張力檢測儀(18)測量并記錄此時輸送帶(12)的張緊力T1，被測托輥(4)的長度L，輸送帶(12)寬度B，從而得到托輥的旋轉(zhuǎn)阻力F計算公式：

F1＝T1-f-T0 (1)

F2＝F1 (2)

F＝F2 B/L (3)

式中：F——托輥的旋轉(zhuǎn)阻力，N；

F1——托輥對輸送帶(12)的作用力，N；

F2——輸送帶(12)對托輥的作用力，N；

T1——輸送帶(12)的張緊力，N；

f——施壓板(17-3)對輸送帶(12)的摩擦力，N；

T0——輸送帶(12)的初始張緊力，N；

B——輸送帶(12)的寬度，mm；

L——托輥的長度，mm；

5)改變參數(shù)：帶速v、輸送帶(12)的張緊力、負載、被測托輥(4)的直徑，可以測量不同條件下托輥的旋轉(zhuǎn)阻力；輸送帶(12)的運行速度是通過控制直流電動機的速度進行調(diào)節(jié)，輸送帶(12)的張緊力通過液壓張緊裝置(15)進行調(diào)節(jié)，負載大小通過液壓缸(17-6)進行調(diào)節(jié)，被測托輥(4)直徑大小是通過更換不同直徑大小的托輥進行調(diào)節(jié)；在改變參數(shù)時，被測托輥(4)的旋轉(zhuǎn)阻力會隨之改變。

說明書： 一種帶式輸送機托輥旋轉(zhuǎn)阻力試驗裝置及測試方法技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種帶式輸送機托輥旋轉(zhuǎn)阻力試驗裝置及測試方法，屬于礦井運輸技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

帶式輸送機是散體粒物料最為理想的高效率連續(xù)運輸設(shè)備，不僅運行可靠，而且自動化控制程度較高。隨著煤炭、電力、港口、冶金等產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，帶式輸送機的應(yīng)用范圍在不斷的擴展，尤其在煤礦運輸方面的使用量逐年增加，目前發(fā)展朝著大運量、長距離、高速度的方向發(fā)展，組成帶式輸送機的各零部件也正向性能高、可靠性高、壽命長、能耗低的方向發(fā)展。托輥作為帶式輸送機必不可少的部件之一，托輥約占整機重量的30％-40％，價格約占帶式輸送機總價格的25％-30％，并且承受了整臺帶式輸送機所受阻力的70％以上。

托輥被稱作帶式輸送機的“心臟”，直接影響著帶式輸送機的運營成本和運行狀態(tài)。托輥的主要作用是為了支撐輸送帶，減小帶式輸送機在運行運輸物料過程中的阻力，降低能耗，并使輸送帶的垂度不超過一定限度，以保證輸送帶平穩(wěn)可靠地運輸物料。由于壓力以及摩擦力的作用，托輥在運轉(zhuǎn)的過程中會產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)阻力，這種阻力的大小勢必會影響托輥的性能，從而影響帶式輸送機的整機運轉(zhuǎn)狀況。因此，要想清楚地了解托輥的旋轉(zhuǎn)阻力，就必須在托輥的生產(chǎn)制造過程中，對不同直徑、材料、結(jié)構(gòu)的托輥進行旋轉(zhuǎn)阻力的測量。

近年來，針對托輥旋轉(zhuǎn)阻力的測量的方法已有不少研究，專利號為201620630953.0，名稱為“托輥輥子動旋轉(zhuǎn)阻力測試裝置”實用新型，公開了一種托輥輥子動旋轉(zhuǎn)阻力的測試裝置。實驗前已確定了托輥的加載重量，失去了在真實情況下的隨機性，測量時不能保證接觸點的摩擦為0，測出的相對誤差較大。專利號為201510128498.4，名稱為“一種托輥旋轉(zhuǎn)阻力測量裝置”的發(fā)明專利，公開了一種托輥旋轉(zhuǎn)阻力的測試裝置。該發(fā)明結(jié)構(gòu)復(fù)雜，測量托輥旋轉(zhuǎn)阻力的時候，只適用于實驗室的一般測量，對真實工況下，托輥旋轉(zhuǎn)阻力的測試未能充分考慮。

上述這些專利雖然都涉及到托輥的旋轉(zhuǎn)阻力，但現(xiàn)有的測量裝置結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，未能夠真實的模擬出托輥加載的情形，不能測量托輥在不同工況下的旋轉(zhuǎn)阻力，因此有必要對現(xiàn)有的托輥旋轉(zhuǎn)阻力測試裝置及方法加以完善。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有帶式輸送機托輥旋轉(zhuǎn)阻力測試方法存在的問題，提供一種新的帶式輸送機托輥旋轉(zhuǎn)阻力試驗裝置及測試方法。通過測量輸送帶的張力進而求得托輥的旋轉(zhuǎn)阻力，該試驗裝置結(jié)構(gòu)簡單，易于操作，能夠測量不同結(jié)構(gòu)及直徑的托輥，同時在較為接近真實工況的條件下，模擬托輥的加壓受力過程，從而更加準確的測量托輥在工作條件下的旋轉(zhuǎn)阻力。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為：一種托輥旋轉(zhuǎn)阻力試驗裝置，包括換向滾筒、軸承座一、機架一、被測托輥、軸承座二、驅(qū)動滾筒、聯(lián)軸器、轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩傳感器、連接軸、減速裝置、電動機、輸送帶、托輥支架、液壓升降裝置、液壓張緊裝置、機架二、加壓裝置、音波式皮帶張力檢測儀，所述輸送帶繞過驅(qū)動滾筒、換向滾筒組成一閉合回路，所述液壓張緊裝置在換向滾筒處張緊輸送帶，所述驅(qū)動滾筒與換向滾筒中間處布置被測托輥，所述被測托輥上方裝有音波式皮帶張力檢測儀，被測托輥安裝在液壓升降裝置上，且上方有施壓裝置。

優(yōu)選地，所述驅(qū)動滾筒安裝在軸承座上，且由電動機提供驅(qū)動力，所述軸承座一安裝在機架一上，所述驅(qū)動滾筒與電動機之間設(shè)有減速裝置，對驅(qū)動滾筒實施減速傳動。

優(yōu)選地，所述音波式皮帶張力檢測儀布置在被測托輥中間上方的位置，對輸送帶的張力進行檢測。

優(yōu)選地，所述加壓裝置是由液壓缸支座、液壓缸支架、施壓板、支架、三維力傳感器、液壓缸組成，

優(yōu)選地，所述液壓缸、三維力傳感器、施壓板從上而下布置在被測托輥的正上方。

優(yōu)選地，所述液壓缸固定在液壓支架上。

優(yōu)選地，所述被測托輥安裝在托輥支架上，所述托輥支架安裝在液壓升降裝置上。

優(yōu)選地，所述換向滾筒安裝在軸承座一上，所述軸承座一安裝機架一上，機架一安裝在液壓張緊裝置上，對輸送帶進行張緊。

優(yōu)選地，所述液壓張緊裝置是由張緊小車、定滑輪、鋼絲繩、動滑輪、油缸支座、張緊油缸組成。

一種帶式輸送機托輥旋轉(zhuǎn)阻力測試方法,包括以下幾個步驟：

1)測試前，將被測托輥安裝在托輥支架上，托輥支架安裝在液壓升降裝置上。

2)在輸送帶上放置施壓板，施壓板布置在被測托輥的正上方，通過調(diào)節(jié)液壓張緊裝置對輸送帶進行張緊。

3)通過電動機提供驅(qū)動力，經(jīng)過減速裝置對驅(qū)動滾筒進行驅(qū)動，從而帶動輸送帶的運行，運行的輸送帶會產(chǎn)生初始的張緊力，利用音波式皮帶張力檢測儀測量并記錄輸送帶的初始張緊力T0。

4)測量前，被測托輥未與輸送帶接觸，從而保證在測量輸送帶的初始張緊力時的準確性；測量時，通過液壓升降裝置對被測托輥的位置進行調(diào)節(jié)，使得被測托輥與輸送帶進行同步的運動，同時液壓缸進行施加壓力，用三維力傳感器測量施壓板對輸送帶的摩擦力f，用音波式皮帶張力檢測儀測量并記錄此時輸送帶的張緊力T1，被測托輥的長度L,輸送帶寬度B,從而得到托輥的旋轉(zhuǎn)阻力F計算公式：

F1＝T1-f-T0 (1)

F2＝F1 (2)



式中：F——托輥的旋轉(zhuǎn)阻力，N；

F1——托輥對輸送帶的作用力，N；

F2——輸送帶對托輥的作用力，N

T1——輸送帶的張緊力，N；

f——施壓板對輸送帶的摩擦力，N；

T0——輸送帶的初始張緊力，N；

B——輸送帶的寬度，mm；

L——托輥的長度，mm；

5)改變參數(shù)：帶速v、輸送帶的張緊力、負載(加載量的大小)、被測托輥的直徑，可以測量不同條件下托輥的旋轉(zhuǎn)阻力。輸送帶的運行速度是通過控制直流電動機的速度進行調(diào)節(jié)，輸送帶的張緊力通過液壓張緊裝置進行調(diào)節(jié)，負載大小通過液壓缸進行調(diào)節(jié)，被測托輥直徑大小是通過更換不同直徑大小的托輥進行調(diào)節(jié)。在改變參數(shù)時，被測托輥的旋轉(zhuǎn)阻力會隨之改變。

采用以上技術(shù)方案的有益效果：本發(fā)明專利與現(xiàn)有的技術(shù)相比，擯棄了傳統(tǒng)的托輥旋轉(zhuǎn)阻力測試方法，運用全新設(shè)計的測試裝置對托輥的旋轉(zhuǎn)阻力進行測量。本發(fā)明的托輥旋轉(zhuǎn)阻力試驗裝置是采用驅(qū)動滾筒、換向滾筒以及輸送帶構(gòu)成的小型帶式輸送機，能夠在模擬真實工況的條件下，對托輥的旋轉(zhuǎn)阻力進行測量。本發(fā)明利用液壓缸對被測托輥進行施壓，三維力傳感器對施加的力以進行測量與控制。本發(fā)明在對被測托輥進行施壓時，利用三維力傳感器測量施壓板對輸送帶的摩擦力，同時用音波式皮帶張力檢測儀測量輸送帶的張緊力，從而推導(dǎo)出托輥的旋轉(zhuǎn)阻力計算公式。

附圖說明

圖1為本發(fā)明托輥旋轉(zhuǎn)阻力試驗裝置的主視圖；

圖2為本發(fā)明托輥旋轉(zhuǎn)阻力試驗裝置的俯視圖；

圖3為本發(fā)明液壓施壓裝置結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明施壓板結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本發(fā)明受力分析圖。

圖中：1、換向滾筒，2、軸承座一，3、機架一，4、被測托輥，5、軸承座二，6、驅(qū)動滾筒，7、聯(lián)軸器，8、轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩傳感器，9、連接軸，10、減速裝置，11、電動機，12、輸送帶，13、托輥支架，14、液壓升降裝置，15、液壓張緊裝置，15-1、張緊小車，15-2、定滑輪，15-3、鋼絲繩，15-4、動滑輪，15-5、油缸支座，15-6、張緊油缸，16、機架二，17、加壓裝置，17-1、液壓缸支座，17-2、液壓缸支架，17-3、施壓板，17-4、支架，17-5、三維力傳感器，17-6液壓缸，18、音波式皮帶張力檢測儀。

具體實施方式

下面對照附圖，通過對實施例的描述，對本發(fā)明的具體實施方式作進一步詳細的說明，目的是幫助本領(lǐng)域的技術(shù)人員對本發(fā)明的構(gòu)思、技術(shù)方案有更完整、準確和深入的理解，并有助于其實施。

通過附圖1、圖2、圖3、圖4及圖5所示一種托輥旋轉(zhuǎn)阻力試驗裝置，包括換向滾筒1、軸承座一2、機架一3、被測托輥4、軸承座二5、驅(qū)動滾筒6、聯(lián)軸器7、轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩傳感器8、連接軸9、減速裝置10、電動機11、輸送帶12、托輥支架13、液壓升降裝置14、液壓張緊裝置15、機架二16、加壓裝置17、音波式皮帶張力檢測儀18，所述輸送帶12繞過驅(qū)動滾筒 6、換向滾筒1組成閉合回路，所述液壓張緊裝置14在換向滾筒5處張緊輸送帶12，所述驅(qū)動滾筒6與換向滾筒中間處布置被測托輥4，所述被測托輥4上方裝有音波式皮帶張力檢測儀18，被測托輥4安裝在液壓升降裝置14上，且其上方有加壓裝置17。

優(yōu)選地，所述驅(qū)動滾筒6安裝在軸承座二5上，且由電動機11提供驅(qū)動力，所述軸承座一2安裝在機架一3上，所述驅(qū)動滾筒6與電動機11之間設(shè)有減速裝置10，對驅(qū)動滾筒6 實施減速傳動。

優(yōu)選地，所述音波式皮帶張力檢測儀18布置在被測托輥4中間上方的位置，對輸送帶 12的張力進行檢測。

優(yōu)選地，所述加壓裝置17是由液壓缸支座17-1、液壓缸支架17-2、施壓板17-3、支架 17-4、三維力傳感器17-5、液壓缸17-6組成，

優(yōu)選地，所述液壓缸17-6、三維力傳感器17-5、施壓板17-3從上而下依次設(shè)于被測托輥 4的正上方。

優(yōu)選地，所述液壓缸17-6固定在液壓缸支架上17-2。

優(yōu)選地，所述被測托輥4安裝在托輥支架13上，所述托輥支架13安裝在液壓升降裝置 14上。

優(yōu)選地，所述換向滾筒1安裝在軸承座一2上，所述軸承座一2安裝機架一3上，機架一3安裝在液壓張緊裝置14上，對輸送帶12進行張緊。

優(yōu)選地，所述液壓張緊裝置15是由張緊小車15-1、定滑輪15-2、鋼絲繩15-3、動滑輪15-4、油缸支座15-5、張緊油缸15-6組成。

一種帶式輸送機托輥旋轉(zhuǎn)阻力測試方法,包括以下幾個步驟：

1)測試前，將被測托輥3安裝在托輥支架13上，托輥支架13安裝在液壓升降裝置14 上。

2)在輸送帶12上放置施壓板17-3，施壓板17-3布置在被測托輥3的正上方，通過調(diào)節(jié)液壓張緊裝置15對輸送帶12進行張緊。

3)通過電動機11提供驅(qū)動力，經(jīng)過減速裝置10對驅(qū)動滾筒6進行驅(qū)動，從而帶動輸送帶12的運行，運行的輸送帶12會產(chǎn)生初始的張緊力，利用音波式皮帶張力檢測儀18測量并記錄輸送帶12的初始張緊力T0。

4)測量前，被測托輥4未與輸送帶12接觸，從而保證在測量輸送帶12的初始張緊力時的純粹性；測量時，通過液壓升降裝置14對被測托輥4的位置進行調(diào)節(jié)，使得被測托輥4與輸送帶12進行同步的運動，同時液壓缸17-6進行施加壓力，用三維力傳感器17-5測量施壓板17-3對輸送帶12的摩擦力f，用音波式皮帶張力檢測儀18測量并記錄此時輸送帶12的張緊力T1，被測托輥4的長度L,輸送帶12寬度B,從而得到托輥的旋轉(zhuǎn)阻力F計算公式：



F＝F′ (2)

式中：F——托輥的旋轉(zhuǎn)阻力，N；

F＇——托輥對輸送帶的作用力，N；

T1——輸送帶12的張緊力，N；

f——施壓板17-3對輸送帶12的摩擦力，N；

T0——輸送帶12的初始張緊力，N；

B——輸送帶12的寬度，mm；

L——托輥的長度，mm；

5)改變參數(shù)：帶速v、輸送帶12的張緊力、負載(加載量的大小)、被測托輥4的直徑，可以測量不同條件下托輥的旋轉(zhuǎn)阻力。輸送帶12的運行速度是通過控制直流電動機的速度進行調(diào)節(jié)，輸送帶12的張緊力可通過液壓張緊裝置15進行調(diào)節(jié)，負載大小通過液壓缸17-6 進行調(diào)節(jié)，被測托輥4直徑大小是通過更換不同直徑大小的托輥進行調(diào)節(jié)。在改變參數(shù)時，被測托輥4的旋轉(zhuǎn)阻力會隨之改變。

本發(fā)明專利與現(xiàn)有的技術(shù)相比，擯棄了傳統(tǒng)的托輥旋轉(zhuǎn)阻力測試方法，運用全新設(shè)計的測試裝置對托輥的旋轉(zhuǎn)阻力進行測量。本發(fā)明的托輥旋轉(zhuǎn)阻力試驗裝置是采用驅(qū)動滾筒6、換向滾筒1以及輸送帶12構(gòu)成的小型帶式輸送機，能夠在模擬真實工況的條件下，對托輥的旋轉(zhuǎn)阻力進行測量。本發(fā)明利用液壓缸17-6對被測托輥4進行施壓，三維力傳感器17-5對施加的力以進行測量與控制。本發(fā)明在對被測托輥4進行施壓時，利用三維力傳感器17-5測量施壓板17-3對輸送帶12的摩擦力，同時用音波式皮帶張力檢測儀18測量輸送帶的張緊力，從而推導(dǎo)出托輥的旋轉(zhuǎn)阻力計算公式(1)。

以上結(jié)合附圖對本發(fā)明進行了示例性描述，顯然，本發(fā)明具體實現(xiàn)并不受上述方式的限制，只要是采用了本發(fā)明的方法構(gòu)思和技術(shù)方案進行的各種非實質(zhì)性的改進；或未經(jīng)改進，將本發(fā)明的上述構(gòu)思和技術(shù)方案直接應(yīng)用于其它場合的，均在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。