粉體旋轉(zhuǎn)擠壓制粒成型力學(xué)參數(shù)測量裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種粉體旋轉(zhuǎn)擠壓制粒成型力學(xué)參數(shù)測量裝置，主要包括機架、模板、壓輥測力系統(tǒng)、傳動測力系統(tǒng)；壓輥內(nèi)的活塞桿將壓輥表面壓力傳至力傳感器，內(nèi)部電極通過滑動接觸將信號引出至外部，用霍爾元件測量壓輥外圈磁片轉(zhuǎn)過的數(shù)量確定壓輥角位移，并將壓輥角位移與表面壓力值結(jié)合得到壓輥表面壓力分布；模板在縱向分布有若干段不同孔型，傳動系統(tǒng)推動模板通過料斗裝料后輥扎擠壓制粒，通過測量電機扭矩間接測得模板行進(jìn)阻力；本發(fā)明可用于測量粉體旋轉(zhuǎn)擠壓制粒成型在不同工藝參數(shù)下的壓輥表面壓力大小及其分布規(guī)律以及模板行進(jìn)阻力，也可用于檢測不同工況下的制粒效果；本發(fā)明集成度高，一次測量可得多個參數(shù)，試驗費用低。
【專利說明】粉體旋轉(zhuǎn)擠壓制粒成型力學(xué)參數(shù)測量裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于飼料機械及生物質(zhì)能源【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是一種粉體旋轉(zhuǎn)擠壓制粒成型力學(xué)參數(shù)測量裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]粉體旋轉(zhuǎn)擠壓制粒成形技術(shù)廣泛應(yīng)用于飼料機械、生物質(zhì)能源機械及制藥機械領(lǐng)域，制成的顆粒產(chǎn)品有容易儲藏運輸，整體效用好等特殊優(yōu)點，因此粉體旋轉(zhuǎn)擠壓制粒技術(shù)是顆粒飼料以及生物質(zhì)燃料制取的主要方式。在粉體旋轉(zhuǎn)擠壓制粒成形時壓輥的受力區(qū)域沿周向一般被分為壓實區(qū)、過渡區(qū)和擠出區(qū)，壓輥受力大小及其分布規(guī)律主要是指粉體旋轉(zhuǎn)擠壓制粒物料時，壓輥表面壓強在周向的這三個區(qū)域的力分布情況，其分布規(guī)律對于粉體旋轉(zhuǎn)擠壓制粒成形設(shè)備的力學(xué)分析以及優(yōu)化設(shè)計具有很大意義，是計算設(shè)備能耗、改善擠壓工況等優(yōu)化設(shè)計的重要內(nèi)容，而且目前關(guān)于這方面的力學(xué)理論也還都不成熟，因此進(jìn)行一系列的力學(xué)實驗就顯得尤為必要，且目前環(huán)模與壓輥的受力關(guān)系不清晰，將壓輥和孔模的受力進(jìn)行系統(tǒng)的測量以得到系統(tǒng)全面的數(shù)據(jù)是目前制粒機設(shè)計者以及科研工作者急需解決的問題。但目前國內(nèi)外都還沒有專門用于粉體旋轉(zhuǎn)擠壓制粒成形中力學(xué)參數(shù)測量的整體裝置，更沒有關(guān)于壓輥表面壓力分布特性以及模板所受行進(jìn)阻力的專門測量設(shè)備。
[0003]在現(xiàn)有的環(huán)模制粒機產(chǎn)品上開展力學(xué)參數(shù)的測量是目前較為流行的方法，但由于力學(xué)實驗很多都是破壞性的，因此實驗成本高，很難開展，而且只能針對特定的機型配置進(jìn)行測量，根本無法建立系統(tǒng)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。模擬粉體擠壓制粒過程也是一種常見的方法，其主要是利用萬能液壓試驗臺，對裝有粉體物料的套筒和活塞進(jìn)行擠壓，使物料擠壓成型成圓柱狀，以此來模擬單孔擠壓成型，此方法設(shè)備簡單，成本較低，能夠有效的分析物料的擠壓特性，但是由于其擠壓過程簡單，無法模擬壓輥滾壓成型的工況，因此其所得數(shù)據(jù)根本無法建立環(huán)模制粒成型中壓輥以及孔模的受力模型。由于環(huán)模制粒機的結(jié)構(gòu)封閉，無法有效安裝力學(xué)測量設(shè)備對壓輥以及環(huán)模的力學(xué)參數(shù)進(jìn)行測量，因此采用平板模代替環(huán)模與壓輥擠壓來模擬環(huán)模擠壓過程，其擠壓機理與環(huán)模擠壓成型機理相同。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種既能夠完成對壓輥在擠壓成型時其受壓力大小及其沿軸向分布情況以及模板所受的送料阻力大小的測量，又能夠方便、準(zhǔn)確地對不同物料、不同孔型的模板、不同大小的壓輥等各種情況下的壓輥受力、模板受力以及制粒效果進(jìn)行測量的粉體旋轉(zhuǎn)擠壓制粒成型力學(xué)參數(shù)測量裝置。
[0005]實現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)解決方案為:
[0006]一種粉體旋轉(zhuǎn)擠壓制粒成型力學(xué)參數(shù)測量裝置，包括機架、模板、壓輥測力系統(tǒng)和傳動測力系統(tǒng)，其中，機架包括下支撐輪組件、壓輥支撐組件、料斗支架、料斗、上壓緊輪組件、底座和電機支架；壓輥測力系統(tǒng)包括霍爾元件傳感器支撐組件、霍爾元件傳感器、磁片和壓輥單元；傳動測力系統(tǒng)包括同步帶、同步輪、聯(lián)軸器、電機、扭矩傳感器、扭矩傳感器安裝架；在底座上對稱設(shè)置N組下支撐輪組件，N大于等于2，壓輥支撐組件設(shè)置在底座的縱向的中部，壓輥單元設(shè)置在壓輥支撐組件上，料斗通過料斗支架設(shè)置在底座上，料斗的出料口與壓輥單元外圓貼近；在料斗與壓輥單元相對的一側(cè)下支撐輪組件的上方對應(yīng)位置設(shè)置上壓緊輪組件，模板設(shè)置在上壓緊輪組件和下支撐輪組件之間，并位于料斗和壓輥單元的下方；電機支架設(shè)置在底座的一側(cè)，傳感器安裝架設(shè)置在電機支架上，電機固定在電機支架的外側(cè)面，同步帶設(shè)置在模板的底面的一側(cè)，同步輪通過聯(lián)軸器與扭矩傳感器連接，同步輪與同步帶穩(wěn)定嚙合，扭矩傳感器通過聯(lián)軸器與電機連接，扭矩傳感器底部設(shè)置在扭矩傳感器安裝架上；壓輥單元包括心軸、小圓螺母、壓輥偏心軸、大圓螺母、密封圈、壓輥外圈、軸承、壓力傳感器支架、外定距環(huán)、活塞、彈性弧形銅片、力傳感器、導(dǎo)電銅環(huán)、內(nèi)定距環(huán)、鎖緊螺栓，兩個密封圈分別套在壓輥偏心軸的兩端，且與壓輥外圈內(nèi)表面接觸，兩個軸承分別設(shè)置在壓輥偏心軸的兩端，且與密封圈內(nèi)側(cè)接觸，軸承內(nèi)孔套在壓輥偏心軸上，軸承外圓面與壓輥外圈內(nèi)表面接觸，外定距環(huán)與內(nèi)定距環(huán)夾緊在兩個軸承中間，壓力傳感器支架固定在外定距環(huán)內(nèi)表面的平面上，活塞穿過外定距環(huán)和壓輥外圈上的圓孔，活塞直徑較小端與壓輥外圈外表面等高，共設(shè)置三個活塞，一個活塞頂部與壓輥外圈上的凹面等高，兩個活塞頂部與壓輥外圈上的凸面等高呈并排分布，力傳感器設(shè)置在壓力傳感器支架上，活塞直徑較大的一端底面與力傳感器的頂端面接觸，力傳感器的中心線與活塞中心線重合，五個彈性弧形銅片的一端并排設(shè)置在壓力傳感器支架上，力傳感器的引線分別連接彈性弧形銅片，其中兩端的彈性弧形銅片接電源線，中間三個彈性弧形銅片分別接三個力傳感器的信號線，導(dǎo)電銅環(huán)設(shè)置在內(nèi)定距環(huán)的環(huán)形凹槽內(nèi)，且位置與彈性弧形銅片對應(yīng)，彈性弧形銅片的另一端與導(dǎo)電銅環(huán)滑動接觸，導(dǎo)電銅環(huán)的引線穿過內(nèi)定距環(huán)和壓輥偏心軸上的引線孔，大圓螺母抒緊在壓輥偏心軸上，小圓螺母擰緊在心軸上，鎖緊螺栓擰緊在壓輥偏心軸凸肩上的環(huán)形孔和心軸凸肩上的圓孔中；霍爾元件傳感器支撐組件設(shè)置在底座一側(cè)與壓輥單元相對應(yīng)的位置，霍爾元件傳感器支撐組件上設(shè)置霍爾元件傳感器，霍爾元件傳感器的位置與壓輥外圈上均勻分布的磁片位置對應(yīng)。
[0007]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點:
[0008](I)本發(fā)明提供的粉體旋轉(zhuǎn)擠壓制粒測試裝置為粉體旋轉(zhuǎn)擠壓制粒成型設(shè)備提供了專門的測量設(shè)備，能夠自動均勻鋪料，且能夠一次性測量多個力學(xué)參數(shù)，且測量過程簡單易行，測試所得數(shù)據(jù)清晰明了，改進(jìn)了以前只能在現(xiàn)有成品制粒機上進(jìn)行試驗或者只能進(jìn)行簡單模擬試驗的不足，簡化了測量過程，降低了測試費用。
[0009](2)本發(fā)明提供的粉體旋轉(zhuǎn)擠壓制粒測試裝置中的模板、壓輥、料斗都可以快速的拆卸和更換，因而粉體旋轉(zhuǎn)擠壓制粒成型的主要工藝參數(shù)在本測試裝置中都可以進(jìn)行調(diào)節(jié)，可以對不同尺寸的壓棍、模板以及不同種類的物料進(jìn)行實驗測量，測試者可以根據(jù)需要改變各項工藝參數(shù)進(jìn)行測量實驗以得到不同工況下的受力情況和制粒效果，通過本裝置測試者可以得到較為完善的、系統(tǒng)的測試數(shù)據(jù)，對建立粉體旋轉(zhuǎn)擠壓制粒成型的理論模型以及對現(xiàn)有裝備進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)有著很大意義。
[0010](3)本發(fā)明將壓輥轉(zhuǎn)角測量與壓輥表面壓力測量同時進(jìn)行，能夠得到壓輥表面壓力的周向連續(xù)的分布情況，對于研究其分布規(guī)律有很大意義。
[0011](4)本發(fā)明提供的粉體旋轉(zhuǎn)擠壓制粒測試裝置中的模板在縱向上分布有若干段不同孔型，一次滾壓實驗可得到多種不同孔型下的數(shù)據(jù)，利于比較各項參數(shù)之間的規(guī)律，大大降低了實驗成本，提高了實驗效率。
[0012]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1是本發(fā)明粉體旋轉(zhuǎn)擠壓制粒成型力學(xué)參數(shù)測量裝置的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]圖2是本發(fā)明粉體旋轉(zhuǎn)擠壓制粒成型力學(xué)參數(shù)測量裝置壓輥測力系統(tǒng)和傳動測力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖3是本發(fā)明粉體旋轉(zhuǎn)擠壓制粒成型力學(xué)參數(shù)測量裝置壓輥單元的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖4是本發(fā)明粉體旋轉(zhuǎn)擠壓制粒成型力學(xué)參數(shù)測量裝置的三維立體結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0017]本發(fā)明一種粉體旋轉(zhuǎn)擠壓制粒成型力學(xué)參數(shù)測量裝置，包括機架、模板9、壓輥測力系統(tǒng)和傳動測力系統(tǒng)，其中，機架包括下支撐輪組件、壓輥支撐組件、料斗支架6、料斗7、上壓緊輪組件、底座14和電機支架15 ;壓輥測力系統(tǒng)包括霍爾元件傳感器支撐組件、霍爾元件傳感器18、磁片19和壓輥單元5 ;傳動測力系統(tǒng)包括同步帶20、同步輪21、聯(lián)軸器22、電機23、扭矩傳感器24、扭矩傳感器安裝架25 ;在底座14上對稱設(shè)置N組下支撐輪組件，N大于等于2，壓輥支撐組件設(shè)置在底座14的縱向的中部，壓輥單元5設(shè)置在壓輥支撐組件上，料斗7通過料斗支架6設(shè)置在底座14上，料斗7的出料口與壓輥單元5外圓貼近；在料斗7與壓輥單元5相對的一側(cè)下支撐輪組件的上方對應(yīng)位置設(shè)置上壓緊輪組件，模板9設(shè)置在上壓緊輪組件和下支撐輪組件之間，并位于料斗7和壓輥單元5的下方；電機支架15設(shè)置在底座14的一側(cè)，傳感器安裝架25設(shè)置在電機支架15上，電機23固定在電機支架15的外側(cè)面，同步帶20設(shè)置在模板9的底面的一側(cè)，同步輪21通過聯(lián)軸器22與扭矩傳感器24連接，同步輪21與同步帶20穩(wěn)定嚙合，扭矩傳感器24通過聯(lián)軸器22與電機23連接，扭矩傳感器24底部設(shè)置在扭矩傳感器安裝架25上；壓輥單元5包括心軸26、小圓螺母27、壓輥偏心軸28、大圓螺母29、密封圈30、壓輥外圈31、軸承32、壓力傳感器支架33、外定距環(huán)34、活塞35、彈性弧形銅片36、力傳感器37、導(dǎo)電銅環(huán)38、內(nèi)定距環(huán)39、鎖緊螺栓40，兩個密封圈30分別套在壓輥偏心軸28的兩端，且與壓輥外圈31內(nèi)表面接觸，兩個軸承32分別設(shè)置在壓輥偏心軸28的兩端，且與密封圈30內(nèi)側(cè)接觸，軸承32內(nèi)孔套在壓輥偏心軸28上，軸承32外圓面與壓輥外圈31內(nèi)表面接觸，外定距環(huán)34與內(nèi)定距環(huán)39夾緊在兩個軸承32中間，壓力傳感器支架33固定在外定距環(huán)34內(nèi)表面的平面上，活塞35穿過外定距環(huán)34和壓輥外圈31上的圓孔，活塞35直徑較小端與壓輥外圈31外表面等高，共設(shè)置三個活塞35，一個活塞35頂部與壓輥外圈31上的凹面等高，兩個活塞35頂部與壓輥外圈31上的凸面等高呈并排分布，力傳感器37設(shè)置在壓力傳感器支架33上，活塞35直徑較大的一端底面與力傳感器37的頂端面接觸，力傳感器37的中心線與活塞35中心線重合，五個彈性弧形銅片36的一端并排設(shè)置在壓力傳感器支架33上，力傳感器37的引線分別連接彈性弧形銅片36，其中兩端的彈性弧形銅片36接電源線，中間三個彈性弧形銅片36分別接三個力傳感器37的信號線，導(dǎo)電銅環(huán)38設(shè)置在內(nèi)定距環(huán)39的環(huán)形凹槽內(nèi)，且位置與彈性弧形銅片36對應(yīng)，彈性弧形銅片36的另一端與導(dǎo)電銅環(huán)38滑動接觸，導(dǎo)電銅環(huán)38的引線穿過內(nèi)定距環(huán)39和壓輥偏心軸28上的引線孔，大圓螺母29擰緊在壓輥偏心軸28上，小圓螺母27擰緊在心軸26上，鎖緊螺栓40擰緊在壓輥偏心軸28凸肩上的環(huán)形孔和心軸26凸肩上的圓孔中；霍爾元件傳感器支撐組件設(shè)置在底座14 一側(cè)與壓輥單元5相對應(yīng)的位置，霍爾元件傳感器支撐組件上設(shè)置霍爾元件傳感器18，霍爾元件傳感器18的位置與壓輥外圈31上均勻分布的磁片19位置對應(yīng)。
[0018]下支撐輪組件包括下滾輪支架I和下支撐輪2，下滾輪支架I固連在底座14上，下支撐輪2通過軸與下滾輪支架I轉(zhuǎn)動連接，下支撐輪2與模板9下端面的凹槽配合。
[0019]上壓緊輪組件包括上壓緊輪支架8、彈簧10、螺柱11、蝶形螺母12、上壓緊輪41和上滾輪支架13 ;上壓緊輪支架8下部固連于底座14，螺柱11的上部穿過上壓緊輪支架8上部的孔，彈簧10套在螺柱11上，上滾輪支架13固定在螺柱11的下端，彈簧10上端與上壓緊輪支架8接觸，下端與上滾輪支架13接觸，蝶形螺母12擰在螺柱11上部并與上壓緊輪支架8接觸，上壓緊輪41通過軸與上滾輪支架13轉(zhuǎn)動連接，上壓緊輪41與模板9上端面的凹槽配合。
[0020]壓輥支撐組件包括壓輥底座3和壓輥支架4，壓輥底座3下部固定在底座14上中間位置，壓輥支架4固定在壓輥底座3上部，壓輥單元5的心軸與壓輥支架4固連。
[0021]霍爾元件傳感器支撐組件包括霍爾元件傳感器安裝豎架16和霍爾元件傳感器安裝橫架17，霍爾元件傳感器安裝豎架16下部固定在底座14上，霍爾元件傳感器安裝橫架17固定于霍爾兀件傳感器豎架16上的U型孔中；霍爾兀件傳感器18固定在霍爾兀件傳感器橫架17上的圓孔中。
[0022]模板9在縱向上分為N段，N大于等于2，每段上孔的孔型或尺寸不同或孔型與尺寸均不同。
[0023]料斗7有進(jìn)料口有落料斜度，出料口有均料弧度。
[0024]實施例:
[0025]結(jié)合圖1至圖4:
[0026]一種粉體旋轉(zhuǎn)擠壓制粒成型力學(xué)參數(shù)測量裝置，包括機架、模板9、壓輥測力系統(tǒng)和傳動測力系統(tǒng)，其中，機架包括下支撐輪組件、壓輥支撐組件、料斗支架6、料斗7、上壓緊輪組件、底座14和電機支架15 ;壓輥測力系統(tǒng)包括霍爾元件傳感器支撐組件、霍爾元件傳感器18、磁片19和壓輥單元5 ;傳動測力系統(tǒng)包括同步帶20、同步輪21、聯(lián)軸器22、電機23、扭矩傳感器24、扭矩傳感器安裝架25 ;在底座14上對稱設(shè)置4組下支撐輪組件，每組包括兩個位置對稱的下支撐輪組件，下支撐輪組件包括下滾輪支架I和下支撐輪2，下滾輪支架I固連在底座14上，下支撐輪2通過軸與下滾輪支架I轉(zhuǎn)動連接，壓輥支撐組件包括壓輥底座3和壓輥支架4，壓輥底座3下部固定在底座14上中間位置，壓輥支架4固定在壓輥底座3上部，壓輥單元5的心軸與壓輥支架4固連，料斗7通過料斗支架6設(shè)置在底座14上，料斗7的出料口與壓輥單元5外圓貼近；在料斗7與壓輥單元5相對的一側(cè)下支撐輪組件的上方對應(yīng)位置設(shè)置上壓緊輪組件，共設(shè)置四個，兩個布置在底座(14)縱向的最遠(yuǎn)端，兩個靠近料斗(7)布置；上壓緊輪組件包括上壓緊輪支架8、彈簧10、螺柱11、蝶形螺母12、上壓緊輪41和上滾輪支架13 ;上壓緊輪支架8下部固連于底座14，螺柱11的上部穿過上壓緊輪支架8上部的孔，彈簧10套在螺柱11上，上滾輪支架13固定在螺柱11的下端，彈簧10上端與上壓緊輪支架8接觸，下端與上滾輪支架13接觸，蝶形螺母12擰在螺柱11上部并與上壓緊輪支架8接觸，上壓緊輪41通過軸與上滾輪支架13轉(zhuǎn)動連接；模板9設(shè)置在上壓緊輪組件和下支撐輪組件之間，并位于料斗7和壓輥單元5的下方；下支撐輪2與模板9下端面的凹槽配合上壓緊輪41與模板9上端面的凹槽配合；電機支架15設(shè)置在底座14的一側(cè)，傳感器安裝架25設(shè)置在電機支架15上，電機23固定在電機支架15的外側(cè)面，同步帶20設(shè)置在模板9的底面的一側(cè)，同步輪21通過聯(lián)軸器22與扭矩傳感器24連接，同步輪21與同步帶20穩(wěn)定嚙合，扭矩傳感器24通過聯(lián)軸器22與電機23連接，扭矩傳感器24底部設(shè)置在扭矩傳感器安裝架25上；壓輥單元5包括心軸26、小圓螺母27、壓輥偏心軸28、大圓螺母29、密封圈30、壓輥外圈31、軸承32、壓力傳感器支架33、外定距環(huán)34、活塞35、彈性弧形銅片36、力傳感器37、導(dǎo)電銅環(huán)38、內(nèi)定距環(huán)39、鎖緊螺栓40，兩個密封圈30分別套在壓輥偏心軸28的兩端，且與壓輥外圈31內(nèi)表面接觸，兩個軸承32分別設(shè)置在壓輥偏心軸28的兩端，且與密封圈30內(nèi)側(cè)接觸，軸承32內(nèi)孔套在壓輥偏心軸28上，軸承32外圓面與壓輥外圈31內(nèi)表面接觸，外定距環(huán)34與內(nèi)定距環(huán)39夾緊在兩個軸承32中間，壓力傳感器支架33固定在外定距環(huán)34內(nèi)表面加工出的平面上，活塞35穿過外定距環(huán)34和壓輥外圈31上的圓孔，活塞35直徑較小端與壓輥外圈31外表面等高，共設(shè)置三個活塞35，一個活塞35頂部與壓輥外圈31上的凹面等高，兩個活塞35頂部與壓輥外圈31上的凸面等高呈并排分布，力傳感器37設(shè)置在壓力傳感器支架33上,活塞35直徑較大的一端底面與力傳感器37的頂端面接觸，力傳感器37的中心線與活塞35中心線重合，五個彈性弧形銅片36的一端并排設(shè)置在壓力傳感器支架33上，力傳感器37的引線分別連接彈性弧形銅片36，其中兩端的彈性弧形銅片36接電源線，中間三個彈性弧形銅片36分別接三個力傳感器37的信號線，導(dǎo)電銅環(huán)38設(shè)置在內(nèi)定距環(huán)39的環(huán)形凹槽內(nèi)，且位置與彈性弧形銅片36對應(yīng)，彈性弧形銅片36的另一端與導(dǎo)電銅環(huán)38滑動接觸，導(dǎo)電銅環(huán)38的引線穿過內(nèi)定距環(huán)39和壓輥偏心軸28上的引線孔，大圓螺母29擰緊在壓輥偏心軸28上，小圓螺母27擰緊在心軸26上，鎖緊螺栓40擰緊在壓輥偏心軸28凸肩上的環(huán)形孔和心軸26凸肩上的圓孔中；霍爾元件傳感器安裝豎架16下部固定在底座14上，霍爾元件傳感器安裝橫架17固定于霍爾元件傳感器豎架16上的U型孔中；霍爾元件傳感器18固定在霍爾元件傳感器橫架17上的圓孔中，霍爾元件傳感器18的位置與壓輥外圈31上均勻分布的磁片19位置對應(yīng)；模板9在縱向上分為3段，每段上孔的孔型或尺寸不同或孔型與尺寸均不同；料斗7有進(jìn)料口有落料斜度，以便進(jìn)料連續(xù)；出料口有均料弧度，以便均勻鋪料。
[0027]活塞35受物料擠壓力的推動而對力傳感器37的頂端產(chǎn)生推力，力傳感器37將所測定的力參數(shù)值輸出至壓輥單元5外的信號接收器并對信號進(jìn)行處理，將力參數(shù)值大小除以活塞35頭部的截面積得壓輥表面壓力參數(shù)。
[0028]測量壓輥單元5的角位移和壓輥單元5在同一時間所受的壓力，將角位移參數(shù)乘以壓輥單元5半徑得到此時刻所測量壓輥單元5的壓力參數(shù)所處于的壓輥周向位置。
[0029]壓輥偏心軸28與心軸26右端設(shè)置有凸肩，壓輥單元5與模板9之間間隙的微調(diào)過程是通過擰松小圓螺母27與鎖緊螺栓40，使用工具轉(zhuǎn)動壓輥偏心軸28，當(dāng)壓輥單元5與模板9距離合適時擰緊鎖緊螺栓40和小圓螺母27。
[0030]實施例的具體實施方法如下:
[0031]第一，在實驗前，需要對要實驗的物料進(jìn)行一定的預(yù)處理，并對處理好的物料進(jìn)行測量，對其粒度大小，含水率等情況作記錄，并將其作為此次實驗數(shù)據(jù)的標(biāo)簽。
[0032]第二，根據(jù)需要測量的壓輥尺寸規(guī)格選擇相對應(yīng)尺寸的壓輥單元5，并對其尺寸規(guī)格進(jìn)行記錄，對所選擇模板9上孔的孔型以及尺寸進(jìn)行記錄，要記錄清楚各個孔型在模板9上的位置，一個模板9上的孔型最好不多于三種，選擇好相應(yīng)規(guī)格的壓輥單元5和模板9后，對其進(jìn)行安裝，其中模板9的安裝主要是將蝶形螺母12沿螺柱11擰緊，以使上壓緊輪41壓緊模板，壓輥單元5的安裝步驟是:先將裝有各個組件的壓輥單元5固定于壓輥支架4上，將壓輥支架4固定于壓輥底座3上，觀察壓輥單元5與模板9的間隙，壓輥單元5與模板9的間隙一般為0.2-0.5mm,若是不滿足要求，則需要擰松小圓螺母27和鎖緊螺栓40，然后使用工具轉(zhuǎn)動壓輥偏心軸28左端的凸緣，調(diào)節(jié)至壓輥單元5與模板9稍稍接觸后擰緊鎖緊螺栓40，然后再擰緊小圓螺母27。
[0033]第三，不添加粉體物料，在空載情況下對設(shè)備進(jìn)行通電，開啟電機23正轉(zhuǎn)勻速運行，記錄下電機驅(qū)動器的脈沖頻率，活塞35在離心力和自身重力作用下對力傳感器37產(chǎn)生推力，模板9受到下支撐輪2和上壓緊輪41的摩擦力，檢測并保存?zhèn)鞲衅鞯臏y量數(shù)據(jù)，包括力傳感器37所測得力值與霍爾元件傳感器18所測得的脈沖數(shù)以及扭矩傳感器24所測得扭矩值等測試數(shù)據(jù)，并將電機23反轉(zhuǎn)使模板9回到初始位置。
[0034]第四，將物料添加至料斗7，測試過程中要隨時添加粉體物料以保證物料充足，不會產(chǎn)生物料平鋪不均勻，準(zhǔn)備完畢后開啟電機23正轉(zhuǎn)以上一步驅(qū)動電機相同的驅(qū)動脈沖頻率勻速運行，當(dāng)模板9右端到達(dá)料斗7右邊緣時，將電機23反轉(zhuǎn)回到原始位置，之后再次正轉(zhuǎn)，如此往復(fù)數(shù)次，直至觀察到有顆粒狀或長條狀物料從?？字袛D出，即此時模板9?？字幸呀?jīng)擠滿物料顆粒。
[0035]第五，當(dāng)模板9中已有物料擠出時，再次添加物料，以上步中的電機23轉(zhuǎn)速運轉(zhuǎn)，活塞35在離心力和自身重力以及物料擠壓力作用下對力傳感器37產(chǎn)生推力，模板9受到物料的擠壓力和下支撐輪2和上壓緊輪41的摩擦力，檢測并保存?zhèn)鞲衅鞯臏y量數(shù)據(jù)，包括力傳感器37所測得力值與霍爾元件傳感器18所測得的脈沖數(shù)以及扭矩傳感器24所測得扭矩值等測試數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)根據(jù)模板9的孔型數(shù)進(jìn)行分段，主要是根據(jù)壓輥單元5的轉(zhuǎn)角值將所得數(shù)據(jù)分為相應(yīng)段數(shù)，根據(jù)模板9的加速時間，對獲得的實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選，選擇各段中間穩(wěn)定值作為有效實驗數(shù)據(jù)，并根據(jù)第三步中的得到的數(shù)據(jù)消去裝置本身重力、離心力以及摩擦力的影響。
[0036]第六，將第五步得到的力傳感器37數(shù)值除以活塞35頭部表面積得到壓輥單元5表面壓力數(shù)值，將所得扭矩值除以同步輪21半徑得到模板9所受阻力數(shù)值，并將壓輥單元5的轉(zhuǎn)角數(shù)據(jù)作為橫坐標(biāo)，以相同時間的壓輥單元5的表面壓力值和模板9所受阻力值作為縱坐標(biāo)，生成線圖。
[0037]第七，根據(jù)實驗需要更換壓輥單元5、模板9、物料進(jìn)行測量，其測量步驟如上述第
一至第五步。
[0038]第八，若是要測量不同工況下的制粒效果，可在完成第一和第二步后，向料斗7添加物料，起動電機23以一定速度運轉(zhuǎn)，當(dāng)模板9右端到達(dá)料斗右邊緣時，將電機23反轉(zhuǎn)復(fù)位，之后再次正轉(zhuǎn)，如此往復(fù)數(shù)次，直至觀察到有大量顆?；蜷L條狀物料從?？字袛D出，而后停止運行，取下模板9并觀察制粒效果，在測量過程中要觀察并添加物料，保證物料能夠均勻鋪設(shè)。
【權(quán)利要求】
1.一種粉體旋轉(zhuǎn)擠壓制粒成型力學(xué)參數(shù)測量裝置，其特征在于:包括機架、模板(9)、壓輥測力系統(tǒng)和傳動測力系統(tǒng)，其中，機架包括下支撐輪組件、壓輥支撐組件、料斗支架(6)、料斗(7)、上壓緊輪組件、底座(14)和電機支架(15);壓輥測力系統(tǒng)包括霍爾元件傳感器支撐組件、霍爾元件傳感器(18)、磁片(19)和壓輥單元(5);傳動測力系統(tǒng)包括同步帶(20)、同步輪(21)、聯(lián)軸器(22)、電機(23)、扭矩傳感器(24)、扭矩傳感器安裝架(25)；在底座(14)上對稱設(shè)置N組下支撐輪組件，N大于等于2，壓輥支撐組件設(shè)置在底座(14)的縱向的中部，壓輥單元(5)設(shè)置在壓輥支撐組件上，料斗(7)通過料斗支架(6)設(shè)置在底座(14)上，料斗(7)的出料 口與壓輥單元(5)外圓貼近；在料斗(7)與壓輥單元(5)相對的一側(cè)下支撐輪組件的上方對應(yīng)位置設(shè)置上壓緊輪組件，模板(9)設(shè)置在上壓緊輪組件和下支撐輪組件之間，并位于料斗(7)和壓輥單元(5)的下方；電機支架(15)設(shè)置在底座(14)的一側(cè),傳感器安裝架(25)設(shè)置在電機支架(15)上，電機(23)固定在電機支架(15)的外側(cè)面，同步帶(20)設(shè)置在模板(9)的底面的一側(cè)，同步輪(21)通過聯(lián)軸器(22)與扭矩傳感器(24)連接，同步輪(21)與同步帶(20)穩(wěn)定嚙合，扭矩傳感器(24)通過聯(lián)軸器(22)與電機(23)連接，扭矩傳感器(24)底部設(shè)置在扭矩傳感器安裝架(25)上；壓輥單元(5)包括心軸(26)、小圓螺母(27)、壓輥偏心軸(28)、大圓螺母(29)、密封圈(30)、壓輥外圈(31)、軸承(32)、壓力傳感器支架(33)、外定距環(huán)(34)、活塞(35)、彈性弧形銅片(36)、力傳感器(37)、導(dǎo)電銅環(huán)(38)、內(nèi)定距環(huán)(39)、鎖緊螺栓(40)，兩個密封圈(30)分別套在壓輥偏心軸(28)的兩端，且與壓輥外圈(31)內(nèi)表面接觸，兩個軸承(32)分別設(shè)置在壓輥偏心軸(28)的兩端，且與密封圈(30)內(nèi)側(cè)接觸，軸承(32)內(nèi)孔套在壓輥偏心軸(28)上，軸承(32)外圓面與壓輥外圈(31)內(nèi)表面接觸，外定距環(huán)(34)與內(nèi)定距環(huán)(39)夾緊在兩個軸承(32)中間，壓力傳感器支架(33)固定在外定距環(huán)(34)內(nèi)表面的平面上，活塞(35)穿過外定距環(huán)(34)和壓輥外圈(31)上的圓孔，活塞(35)直徑較小端與壓輥外圈(31)外表面等高，共設(shè)置三個活塞(35)，一個活塞(35)頂部與壓輥外圈(31)上的凹面等高，兩個活塞(35)頂部與壓輥外圈(31)上的凸面等高呈并排分布，力傳感器(37)設(shè)置在壓力傳感器支架(33)上，活塞(35)直徑較大的一端底面與力傳感器(37)的頂端面接觸，力傳感器(37)的中心線與活塞(35)中心線重合，五個彈性弧形銅片(36)的一端并排設(shè)置在壓力傳感器支架(33)上，力傳感器(37)的引線分別連接彈性弧形銅片(36)，其中兩端的彈性弧形銅片(36)接電源線，中間三個彈性弧形銅片(36)分別接三個力傳感器(37)的信號線，導(dǎo)電銅環(huán)(38)設(shè)置在內(nèi)定距環(huán)(39)的環(huán)形凹槽內(nèi)，且位置與彈性弧形銅片(36)對應(yīng)，彈性弧形銅片(36)的另一端與導(dǎo)電銅環(huán)(38)滑動接觸，導(dǎo)電銅環(huán)(38)的引線穿過內(nèi)定距環(huán)(39)和壓輥偏心軸(28)上的引線孔，大圓螺母(29)擰緊在壓輥偏心軸(28)上，小圓螺母(27)擰緊在心軸(26)上，鎖緊螺栓(40)擰緊在壓輥偏心軸(28)凸肩上的環(huán)形孔和心軸(26)凸肩上的圓孔中；霍爾元件傳感器支撐組件設(shè)置在底座(14) 一側(cè)與壓輥單元(5)相對應(yīng)的位置，霍爾元件傳感器支撐組件上設(shè)置霍爾元件傳感器(18)，霍爾元件傳感器(18)的位置與壓輥外圈(31)上均勻分布的磁片(19)位置對應(yīng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的粉體旋轉(zhuǎn)擠壓制粒成型力學(xué)參數(shù)測量裝置，其特征在于:所述的下支撐輪組件包括下滾輪支架(1)和下支撐輪(2)，下滾輪支架(1)固連在底座(14)上，下支撐輪(2)通過軸與下滾輪支架(1)轉(zhuǎn)動連接，下支撐輪(2)與模板(9)下端面的凹槽配合。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的粉體旋轉(zhuǎn)擠壓制粒成型力學(xué)參數(shù)測量裝置，其特征在于:所述的上壓緊輪組件包括上壓緊輪支架(8)、彈簧(10)、螺柱(11)、蝶形螺母(12)、上壓緊輪(41)和上滾輪支架(13);上壓緊輪支架(8)下部固連于底座(14)，螺柱(11)的上部穿過上壓緊輪支架(8)上部的孔，彈簧(10)套在螺柱(11)上，上滾輪支架(13)固定在螺柱(11)的下端，彈簧(10)上端與上壓緊輪支架(8)接觸，下端與上滾輪支架(13)接觸，蝶形螺母(12)擰在螺柱(11)上部并與上壓緊輪支架(8)接觸，上壓緊輪(41)通過軸與上滾輪支架(13)轉(zhuǎn)動連接，上壓緊輪(41)與模板(9)上端面的凹槽配合。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的粉體旋轉(zhuǎn)擠壓制粒成型力學(xué)參數(shù)測量裝置，其特征在于:所述的壓輥支撐組件包括壓輥底座(3)和壓輥支架(4)，壓輥底座(3)下部固定在底座(14)上中間位置，壓輥支架(4)固定在壓輥底座(3)上部，壓輥單元(5)的心軸與壓輥支架(4)固連。
5.根據(jù)權(quán)利要 求1所述的粉體旋轉(zhuǎn)擠壓制粒成型力學(xué)參數(shù)測量裝置，其特征在于:所述的霍爾元件傳感器支撐組件包括霍爾元件傳感器安裝豎架(16)和霍爾元件傳感器安裝橫架(17)，霍爾元件傳感器安裝豎架(16)下部固定在底座(14)上，霍爾元件傳感器安裝橫架(17)固定于霍爾兀件傳感器豎架(16)上的U型孔中；霍爾兀件傳感器(18)固定在霍爾元件傳感器橫架(17)上的圓孔中。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的粉體旋轉(zhuǎn)擠壓制粒成型力學(xué)參數(shù)測量裝置，其特征在于:所述的模板(9)在縱向上分為N段，N大于等于2，每段上孔的孔型或尺寸不同或孔型與尺寸均不同。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的粉體旋轉(zhuǎn)擠壓制粒成型力學(xué)參數(shù)測量裝置，其特征在于:所述的料斗(7)有進(jìn)料口有落料斜度，出料口有均料弧度。
【文檔編號】G01L5/00GK103983390SQ201410196571
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2014年5月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月9日
【發(fā)明者】武凱, 孫宇, 沈江飛, 彭斌彬, 丁武學(xué), 王栓虎 申請人:南京理工大學(xué)