一种滚筒转矩的测量机构和方法

1.本发明属于检测设备技术领域，涉及一种滚筒转矩的测量机构和方法。


背景技术：

2.滚筒主要应用于印花机、生产流水线等输送设备，应用于各种矿上、造纸、包装等各类传动输送系统中。滚筒的功率大，工作时间长，因此，提高滚筒的效率对节能减排，节约企业生产成本，提高效益尤为重要。
3.检测滚筒的效率有助区分滚筒的优劣和指导企业改善滚筒效率。在检测滚筒效率中，滚筒的转矩是最重要的检测参数之一。滚筒的体积大，外形尺寸种类多，其转矩是通过滚筒输出，难以直接安装转矩传感器进行测量。现有的滚筒转矩测量设备，已不能满足目前的检测要求，存在以下问题：
4.1、检测的成本高，每种规格滚筒需要定制相应的检具，耗时、耗力；
5.2、安装待测滚筒试件的工作量大，而且为了提高待测滚筒试件的安装位置符合要求，需要经验丰富的技工安装待测滚筒试件到测试台上，检测的难度大、精度低；
6.3、检测的种类单一，现有的测试台可检测的滚筒型号尺寸范围小，而且还不能兼容电机内置滚筒和电机外置滚筒的测试。


技术实现要素：

7.有鉴于此，本发明的目的在于提供一种滚筒转矩的测量机构和方法，设置沿滚筒旋转中心浮动的浮动支座，将滚筒固定到浮动支座上，且滚筒旋转中心和浮动支座的旋转中心重合，通过测量浮动支座受到的转矩，即可得到被试滚筒的转矩。该机构的整体结构原理简单，检测难度低，易于安装，可适用于多种尺寸滚筒的检测；检测过程仅测量了滚筒工作时的全部转矩，不会引入新的测量误差，检测的精度高。
8.为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
9.一种滚筒转矩的测量机构，包括检测平台、电机和固定组件，所述固定组件与所述检测平台可调节固定连接；所述固定组件包括固定支座，所述固定支座通过多件滚动副连接有浮动支座，多件所述滚动副分布于同一分度圆上；所述浮动支座开设有条形孔，所述滚动副与所述条形孔滑动连接，以确保所述浮动支座的旋转中心与所述分度圆的圆心重合；所述浮动支座套设在所述固定支座的外侧，所述浮动支座的内腔大于所述固定支座的外形；所述浮动支座铰接有力传感器机构，所述力传感器机构的另一端与所述固定支座铰接；所述浮动支座还可拆卸的连接有连接工装，所述连接工装连接有滚筒支座；所述固定组件有两件，待测滚筒通过两件所述滚筒支座连接在两件所述固定组件之间，且待测滚筒的旋转轴与所述分度圆的中轴线重合；所述电机的输出轴与待测滚筒的旋转轴连接以驱动其旋转。
10.进一步地，所述检测平台连接有滑轨和跨度调节机构，所述固定组件通过所述固定支座与所述滑轨滑动连接，所述跨度调节机构用于调节两件所述固定组件之间的距离。
11.进一步地，所述跨度调节机构包括设有相反旋向螺纹的螺杆，两件所述固定支座通过旋向相反的螺纹与所述跨度调节机构的螺杆连接。
12.进一步地，所述连接工装通过锁紧螺钉与所述浮动支座连接，所述条形孔有多组，所述连接工装包括多种厚度型号，所述连接工装开设有多组安装孔，以用于适不同型号尺寸待测滚筒的连接。
13.进一步地，所述电机通过法兰与所述滚筒支座连接。
14.进一步地，所述电机设于待测滚筒的内部。
15.根据上述的一种滚筒转矩的测量机构测量滚筒转矩的方法，包括以下步骤：
16.s1、安装固定组件；将浮动支座套设在固定支座的外侧，且滚动副与条形孔滑动连接，使得浮动支座在沿分度圆布置的滚动副的作用下实现沿分度圆转动；并将力传感器机构的两端分别与浮动支座和固定支座铰接；
17.s2、将安装好的两件固定组件安装在检测平台上，并根据待测滚筒的型号尺寸调节两件固定组件之间的距离；
18.s3、利用滚筒支座连接待测滚筒；其中，在安装过程中根据待测滚筒的型号尺寸调整连接工装的厚度，使得待测滚筒的旋转轴与分度圆的中轴线重合；
19.s4、将电机的输出轴与待测滚筒的旋转轴连接；
20.s5、启动电机，并根据力传感器机构计算待测滚筒的转矩；具体的计算方法为：
21.通过测量力的大小和力臂的长度来测定转矩，即t＝f
×
l
22.其中，t为被测试转矩，f为垂直于力臂的力，l为力臂长度；
23.力臂长度l为待测滚筒旋转轴到力传感器机构和浮动支座铰接点的距离，力f根据力传感器机构检测得到，力的方向为垂直于待测滚筒的旋转轴到力传感器机构和浮动支座铰接点的连线。
24.本发明的有益效果在于：
25.1、本发明提供的滚筒转矩的测量机构的整体结构简单，设备成本低，通用性好，可适用于多种型号尺寸滚筒的检测；
26.2、本发明提供的滚筒转矩的测量机构使用简单，待测滚筒易于安装，检测难度低；
27.3、本发明提供的滚筒转矩的测量机构在检测过程不会引入新的测量误差，仅测量了滚筒工作时的全部转矩，检测的精度高；
28.4、本发明提供的滚筒转矩的测量机构结构原理简单，待测滚筒在工作时，待测滚筒以其旋转中心为轴心，向外部输出转矩；由于相互作用的两个物体之间的作用力和反作用力总是大小相等，方向相反；因此，虽然待测滚筒尺寸大，工作处于旋转状态，无法直接通过转矩传感器进行测量；但根据牛顿第三定律：待测滚筒工作时，浮动支座受到待测滚筒向外输出转矩的反作用转矩即为待测滚筒的转矩。
29.本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
附图说明
30.为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作优选的详细描述，其中：
31.图1为本发明一种滚筒转矩的测量机构的结构示意图一；
32.图2为本发明一种滚筒转矩的测量机构的结构示意图二；
33.图3为本发明一种滚筒转矩的测量机构的主视图；
34.图4为本发明一种滚筒转矩的测量机构的右视图；
35.附图标记：检测平台1、固定支座2、浮动支座3、电机4、待测滚筒5、滑轨6、跨度调节机构7、连接工装8、滚筒支座9、滚动副10、力传感器机构11、分度圆12。
具体实施方式
36.以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
37.其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本发明的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
38.本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
39.请参阅图1～图4，为一种滚筒转矩的测量机构，包括检测平台1、电机4和两件固定组件，固定组件包括固定支座2，检测平台1连接有滑轨6和跨度调节机构7，固定组件通过固定支座2与滑轨6滑动连接，跨度调节机构7包括设有相反旋向螺纹的螺杆，两件固定支座2通过旋向相反的螺纹与跨度调节机构7的螺杆连接，以调节两件固定组件之间的距离；固定支座2通过五件滚动副10连接有浮动支座3，五件滚动副10分布于同一分度圆12上；浮动支座3开设有两组五个条形孔，五件滚动副10与其中一组五个条形孔一一对应滑动连接，以确保浮动支座3的旋转中心与分度圆12的圆心重合；浮动支座3套设在固定支座2的外侧，浮动支座3的内腔大于固定支座2的外形；浮动支座3铰接有力传感器机构11，力传感器机构11的下端与固定支座2铰接；浮动支座3的上侧通过锁紧螺钉连接有连接工装8，连接工装8包括多种厚度型号，以用于适不同型号尺寸待测滚筒5的连接，连接工装8连接有滚筒支座9；待测滚筒5通过两件滚筒支座9连接在两件固定组件之间，且待测滚筒5的旋转轴与分度圆12的中轴线重合；电机4通过法兰连接在滚筒支座9的外侧，电机4的输出轴与待测滚筒5的旋
转轴连接以驱动其旋转。
40.一种滚筒转矩的测量机构测量滚筒转矩的方法，包括以下步骤：
41.s1、安装固定组件；将浮动支座3套设在固定支座2的外侧，且五件滚动副10与五个条形孔一一对应滑动连接，使得浮动支座3在沿分度圆12布置的滚动副10的作用下实现沿分度圆12转动；并将力传感器机构11的两端分别与浮动支座3和固定支座2铰接；
42.s2、将安装好的两件固定组件安装在检测平台1上，并根据待测滚筒5的型号尺寸转动跨度调节机构7，由于两件固定支座2通过旋向相反的螺纹与跨度调节机构7的螺杆连接，转动跨度调节机构7时，两件固定支座2相向运动实现两件固定组件之间距离的调节；
43.s3、利用滚筒支座9连接待测滚筒5；其中，在安装过程中根据待测滚筒5的型号尺寸调整连接工装8的厚度，使得待测滚筒5的旋转轴与分度圆12的中轴线重合；
44.s4、将电机4的输出轴与待测滚筒5的旋转轴连接；
45.s5、启动电机4，并根据力传感器机构11计算待测滚筒5的转矩；具体的计算方法为：
46.根据测量力的大小和力臂的长度来测定转矩，即t＝f
×
l
47.其中，t为被测试转矩，f为垂直于力臂的力，l为力臂长度；
48.力臂长度l为待测滚筒5旋转轴到力传感器机构11和浮动支座3铰接点的距离，力f根据力传感器机构11检测得到，力f的方向为垂直于待测滚筒5的旋转轴到力传感器机构11和浮动支座3铰接点的连线。
49.最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

技术特征：
1.一种滚筒转矩的测量机构，其特征在于：包括检测平台(1)、电机(4)和固定组件，所述固定组件与所述检测平台(1)可调节固定连接；所述固定组件包括固定支座(2)，所述固定支座(2)通过多件滚动副(10)连接有浮动支座(3)，多件所述滚动副(10)分布于同一分度圆(12)上；所述浮动支座(3)开设有条形孔，所述滚动副(10)与所述条形孔滑动连接，以确保所述浮动支座(3)的旋转中心与所述分度圆(12)的圆心重合；所述浮动支座(3)套设在所述固定支座(2)的外侧，所述浮动支座(3)的内腔大于所述固定支座(2)的外形；所述浮动支座(3)铰接有力传感器机构(11)，所述力传感器机构(11)的另一端与所述固定支座(2)铰接；所述浮动支座(3)还可拆卸的连接有连接工装(8)，所述连接工装(8)连接有滚筒支座(9)；所述固定组件有两件，待测滚筒(5)通过两件所述滚筒支座(9)连接在两件所述固定组件之间，且待测滚筒(5)的旋转轴与所述分度圆(12)的中轴线重合；所述电机(4)的输出轴与待测滚筒(5)的旋转轴连接以驱动其旋转。2.根据权利要求1所述的一种滚筒转矩的测量机构，其特征在于：所述检测平台(1)连接有滑轨(6)和跨度调节机构(7)，所述固定组件通过所述固定支座(2)与所述滑轨(6)滑动连接，所述跨度调节机构(7)用于调节两件所述固定组件之间的距离。3.根据权利要求2所述的一种滚筒转矩的测量机构，其特征在于：所述跨度调节机构(7)包括设有相反旋向螺纹的螺杆，两件所述固定支座(2)通过旋向相反的螺纹与所述跨度调节机构(7)的螺杆连接。4.根据权利要求1所述的一种滚筒转矩的测量机构，其特征在于：所述连接工装(8)通过锁紧螺钉与所述浮动支座(3)连接，所述条形孔有多组，所述连接工装(8)包括多种厚度型号，所述连接工装(8)开设有多组安装孔，以用于适不同型号尺寸待测滚筒(5)的连接。5.根据权利要求1所述的一种滚筒转矩的测量机构，其特征在于：所述电机(4)通过法兰与所述滚筒支座(9)连接。6.根据权利要求1所述的一种滚筒转矩的测量机构，其特征在于：所述电机(4)设于待测滚筒(5)的内部。7.根据权利要求1～6任一项所述的一种滚筒转矩的测量机构测量滚筒转矩的方法，其特征在于，包括以下步骤：s1、安装固定组件；将浮动支座(3)套设在固定支座(2)的外侧，且滚动副(10)与条形孔滑动连接，使得浮动支座(3)在沿分度圆(12)布置的滚动副(10)的作用下实现沿分度圆(12)转动；并将力传感器机构(11)的两端分别与浮动支座(3)和固定支座(2)铰接；s2、将安装好的两件固定组件安装在检测平台(1)上，并根据待测滚筒(5)的型号尺寸调节两件固定组件之间的距离；s3、利用滚筒支座(9)连接待测滚筒(5)；其中，在安装过程中根据待测滚筒(5)的型号尺寸调整连接工装(8)的厚度，使得待测滚筒(5)的旋转轴与分度圆(12)的中轴线重合；s4、将电机(4)的输出轴与待测滚筒(5)的旋转轴连接；s5、启动电机(4)，并根据力传感器机构(11)计算待测滚筒(5)的转矩；具体的计算方法为：通过测量力的大小和力臂的长度来测定转矩，即t＝f
×
l其中，t为被测试转矩，f为垂直于力臂的力，l为力臂长度；力臂长度l为待测滚筒(5)旋转轴到力传感器机构(11)和浮动支座(3)铰接点的距离，
力f根据力传感器机构(11)检测得到，力的方向为垂直于待测滚筒(5)的旋转轴到力传感器机构(11)和浮动支座(3)铰接点的连线。

技术总结
本发明涉及一种滚筒转矩的测量机构和方法，属于检测设备技术领域。包括检测平台、电机和固定组件，固定组件通过固定支座与滑轨滑动连接，跨度调节机构调节两件固定组件之间的距离；固定支座通过五件滚动副连接有浮动支座，五件滚动副分布于同一分度圆上；滚动副与浮动支座开设的条形孔滑动连接，以确保浮动支座的旋转中心与分度圆的圆心重合；浮动支座与固定支座之间铰接有力传感器机构；待测滚筒通过两件滚筒支座连接在两件固定组件之间，且待测滚筒的旋转轴与分度圆的中轴线重合；电机的输出轴与待测滚筒的旋转轴连接以驱动其旋转。本发明设置沿滚筒旋转中心浮动的浮动支座，通过测量浮动支座受到的转矩，可得到被试滚筒的转矩。矩。矩。


技术研发人员：李燕 陈钊 孔令刚 刘勇 邹银辉 彭红玲 谭垒
受保护的技术使用者：重庆大学 中煤科工集团重庆研究院有限公司
技术研发日：2023.03.21
技术公布日：2023/7/12