Стенд для определения сопротивления вращению роликов ленточных конвейеров Советский патент 1993 года по МПК B65G39/02 

1/зобретение относится к транспорту ленте чными конвейерами, конкретно, к устройствам для определения сопротивления вращгнию поддерживающих роликов.

Известно устройство для определения сопротивления вращению роликов фирмы Dawiy-Meco (Великобритания), включающее 4ращатель, приводящий во вращение ось ролика, пружинный измеритель усилия, связа-шый гибкой нитью с обечайкой ролика (ф1 г. 1). Недостатком указанного устройства - аналога является большая погрешность измерения, обусловленная дисбалансом ролика (смещением центра тяжести его вращающихся частей относительно оси вращения). Дисбаланс может быть

обусловлен биением наружной поверхности обечайки ролика (смещением оси вращения ролика относительно оси трубы), кривизной, разностенностью трубы и другими факторами. Ошибка в определении силы сопротивления вращению составит

ДР Р-|-- Н ,

0)

VJ ю

ю

00 О

где Р - вес вращающихся частей ролика, Н;

R - радиус ролика, мм;

X - смещение центра тяжести вращающихся частей относительно оси вращения, мм.

Пример: При Р 200 Н, Х 0,5 мм.Р 54

мм

AF 200

0.5

54

1,9Н

При нормируемой до ДИН 22112 часть 2 (2) величине силы сопротивления вращению ЗН ошибка составляет 60%. Кроме того, испытания (определение силы сопротивления вращению) выполняются.без ра- диальной нагрузки на ролик, что не соответствует условием эксплуатации.

Наиболее близким по конструкции техническим решениям является устройство - стенд для определения сопротивления вра- щёни ю роликов по ДИН 22112 часть с.1 (Bild 4), Стенд состоит из вращателя, приводящего во вращение корпус (обечайку) ролика и с6здающего - р адиальную нагрузку 250Н; укрепленных на концах беи ролика опорных призм и Стоек-опор для призм. Измерительный рыча г крепится загодин конец оси ролика. Конец рычага взаимодействует с измерителем усилия. Сопротивление вра- : щенмю определяётея как среднее значение результатов измерений, полученных при вращении корпуса ролика в обоих Направлениях. Изменение направления вращения достигается перестановкой ролика. Недостатки стенда: слджность конструкции; по- вь ш ё н н an трудое м кость и змёре н и я, обусловленная необходимостью перестановки ролика (или перестановки рычага) для измерения направления вращения; большие динамические нагрузки на опорные призмы, Определяющие точность измерения; динамическая погрешность измерений из-за изменения1 момента сопротивления вращению за один оборот корпуса ролика. При вращении кбрпуса ролика возникают д йна МичёС йе н агруз1 и вызванные: биением, дисбалансом и значительной доТтуСт и1 мой овальностью формы наружной поверхности обечайки. Амплитудные Значения сШтвётст в ующй х динамических нагрузок составляют:

Рб тгХ а ; Рд тв Y О ; -ft/.

где гп г, гпе , масса соответственно прижимного груза, вращающихся частей и в целом ролика, кг;

X, Y, Z- биение, смещение центра тяжести и овальность обечайки соответственно, мм;

(а - угловая скорость вращения корпуса

5 ролика, .

Пример. При тг 25 кг; тв - 20 кг; тр - 25 кг; Х 0,9 мм; Y 1 мм; Z 0,5 мм; и 60с 1 имеем Fe 81 Н; Рд 22Н; Рэ 180 Н, что составляет 31, 24 и 51% от радиальной на10 грузки 250Н. Высокий уровень динамических нагрузок на призматические опоры вызывает их износ (притупление) и снижение4 точности измерения сопротивления вращению.

15 По ДИН 22112 часть 2 (2) предусматривается посадка наружного и внутреннего колец подшипников ролика с натягом. При этом вследствие деформации колец, отклонения от цилиндричности посадочных по20 верхностей проявляются на дорожках качения шариков подшипника. Кроме того, дорожка качения имеют отклонения от круг- лости вследствие погрешности изготовления колец подшипников. Вследствие этого

25 момента сопротивления вращению ролика за один оборот изменяется, а динамическая составляющая вызывает вибрацию рычага и погрешность измерения, величина которой зависит от инерционных параметров изме30 рителя.

Кроме этого, недостатками технического решения стенда-прототипа является сложность опорного узла и трудоёмкость обслуживания, так как высокий уровень ди35 намических нагрузок требует регулярной . проверки точности измерений.

Цель изобретения - повышение точности измерений путем уменьшения динамической погрешности, а также надежности

40 работы устройства для определения сопротивления вращению конвейерных роликов. .

Поставленная цель достигается за счет того, чтб в предлагаемом стенде, содержа45 щем две опоры для оси ролика, один конец которого расположен с возможностью взаимодействия с измерительным механизмом, приспособление для создания радиальной нагрузки на обечайку ролика и вращатель,

50 рь(ч аг выполнен с расположенными на другом его конце фиксирующими элементами для крепления на обечайке ролика, с установленным на нем с возможностью перемещения и фиксации регулировочным грузом

55 и с упругим элементом для взаимодействия с измерительным механизмом, при этом вращатель связан с одной из опор для вращения оси ролика,

Соединение вращателя с одной из опор оси ролика позволяет приводить во вращение Не обечайку ролика, а его ось. При этом устраняется динамическая погрешность, обусловленная дисбалансом (смещением цент за тяжести вращающихся частей ролика относительно оси его вращения), овальностью и биением обечайки. Кроме того, это позволяет выполнять испытания при радиальной нагрузке, не внося при этом погреш- HOCT/I, обусловленные смещением точки приложения нагрузки относительно оси вращения ролика. Установка на рычаге регулировочного груза с возможностью пере- мещ ения и фиксации позволяет выполнять испытания при вращений оси в обрих направлениях путем реверса вра- щате|ля и исключить статическую ошибку, обусловленную дисбалансом. Наличие упругого элемента на конце рычага для взаимодействия с измерительным механизмом в сочетании с регулировочным грузом позволяет уменьшить влияние переменной со- ста в/ яющей сопротивления вращению ролика путем выбора собственной частоты системы таким образом, чтобы она была значительно ниже частоты вращения оси ролика. Для соединения рычага с обечайкой . ролика он выполнен с элементами, позволяющими фиксировать его положение на наружной поверхности корпуса ролика.

Аналогично прототипу стенд включает две опоры для оси ролика, вращатель, рычаг, конец которого взаимодействует с измерительным механизмом, приспособление д|ля создания радиальной нагрузки.

В отличие от прототипа рычаг укреплен не на оси, а на обечайке ролика и снабжен грузо м с возможностью регулировки положение и упругим элементом на конце, вращатель вращает не обечайку, а ось ролика.

Таким образом, предлагаемое техническое решение имеет признаки, которые могут, быть квалифицированы как сущест- отличия.

Сущность изобретения поясняется чер- тежаг|)и, где на фиг. 1 изображен общий вид устройства; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 2; на фит. 3, 4 и 5 - возможные варианты выполнения опоры-вращателя оси ролика.

Стенд состоит из вращателя 1 (например, токарного станка), опоры 2, поддерживающей второй конец вращающейся оси; укрепленного на обечайке ролика 3 рычага 4 с фиксирующими элементами 5 и создающего радиальную нагрузку приспособления 6. На рычаге установлен регулировочный груз 7с возможностью перемещения и фиксации (например, винтом 8). На конце рычага, взаимодействующем с измерительным

механизмом 9 имеется упругий элемент 10.. В качестве измерительного механизма могут использоваться, например, рычажные, пружинные весы или месдоза. В качестве 5 упругого элемента может быть применена губчатая резина или поролоновая прокладка. Кроме токарного станка с его кулачковым патроном, опора-вращатель для одного конца оси ролика может быть выполнен при

0 помощи двух роликов (фиг.З), один из которых 11 связан с двигателем, другой 12 - бесприводной. Ведущий ролик может иметь резиновое покрытие для повышения трения в контакте с осью конвейерного ролика.

5 Представленный на фиг. 4,5 вариант опоры- вращателя оси конвейерного ролика состоит из двигателя 13, клиноременной передачи 14,один шкив которой установлен на валу двигателя, другой - на конце оси

0 конвейерного ролика.

С целью исключения раскачивания конца оси ролика при пуске и реверсе установ - лены ограничительные направляющие 15. Измерение сопротивления вращению

5 ролика выполняется следующим образом. На обечайке ролика 3 с помощью фиксирующих элементов 5 закрепляется рычаг 4. Ролик с создающим радиальную нагрузку приспособлением б устанавливается од0 ним концом оси в опору - вращатель 1, а другим - в опору 2. Общий центр тяжести рычага 4 и приспособления 6 должен приходиться приблизительно на середину длины ролика. Свободный конец рычага с упругим

5 элементом вводится в соприкосновение С измерительным механизмом. Груз 7 устанавливается на рычаге в положение, соответствующее среднему значению шкалы измерительного механизма и фиксируется

0 винтом 8. Включается вращатель в направлении а) и определяется большее показание и мерительного механизма FL Затем изменяется направление вращения ( а% ) и определяется меньшее показание F2 изме5 рительного механизма.

Сила сопротивления вращению ролика. приведенная к поверхности обечайки, определяется по формуле

50

F(Ft-F2)-Ј-,H.

(5)

где I - расстояние от оси вращения ролика до точки взаимодействия рычага с измери- тельным механизмом (длина рычага), мм;

D - наружный диаметр конвейерного ролика, мм.

Или же момент сопротивления вращению ролика

М

Fi-F2

I, Н мм (кгс см ) . (6)

ставляющей Мд момента сопротивления вращению

I/ спользование: изобретение относится к транспорту ленточными конвейерами, конкретно, к устройствам для определения сопротивления вращению поддерживающих роликов. Применение изобретения позволит повысить точность измерений путем исключения статической и уменьшения динамической погрешности, а также снизить трудоемкость испытаний роликов и обслуживания стенда. Сущность изобретения: стенд состоит из вращения с опорой, в которой закрепляется один конец оси ролика, опоры для другого ее конца, укрепленного на обечайке конвейерного ролика рычага с фиксирующими элементами, приспособления для создания радиальной нагрузки, регулировочного груза с возможностью перемещения и фиксации элементом рычага, измерительного механизма и упругого элемента, расположенного на конце рычага, взаимодействующего с измерительным механизмом. Сопротивление вращению ролика определяется как полуразность показаний измерительного механизма при вращении оси ролика в разные стороны. 5 ил........ (Л

Применение метода испытаний с реверсированием вращателя и вычислением сопротивления вращению по полуразнбсти показаний измерителя (5) и (6) позволяет исключить погрешности, обусловленные дисбалансом ролика, смещением центра тяжести создающего радиальную нагрузку приспособления относительно оси вращения ролика и неуравновешенностью рычага, поскольку при разных направлениях вращения ролика этипогрешности имеют одни и те же знаки показаний взаимно уничтожаются (Математическое обоснование этого приведено в первой редакции описания

изобретения: формулы (7), (8), (9)).

.Исключение эти погрешностей в устройстве-прототипе с вращающимся корпусом ролика достигается применением специальных призматических опор.

Масса регулировочного груза mi (кг) на рычаге, расстояние а от оси вращения ролика до центра тяжести регулировочного груза и длина рычага I (м). жесткость Су (Н/м) упругого элемента 10 выбирают так, чтобы:

при реверсе вращателя не было подъема рычага, т.е.

mi g a F2l;

собственная частота колебаний системы ролик - приспособление 6 - рычаг - упругий элемент была бы значительно ни- 35 же частоты вращения ролика

Р

Ip + mi а

(t).

где Ip - момент инерции вращающихся частей ролика, приспособления 6 и рычага с регулировочным грузом относительно оси вращения ролика, кг. м2.

Отсюда

Cy«ftJ2(lp + mi a2)/

Выполнение условия (7) позволяет проводить испытания роликов с изменением направления вращения оси (с реверсом вращателя). При выполнении условия (9) упругая система находится в зарезонансном режиме; Так как амплитуда колебаний конца рычага под действием переменной соА

1

И-(-)21

(Ю)

то при Р « а) величина А мала, переменная составляющая момента не передается на

10 измеритель, чем достигается повышение точности определения силы (момента) сопротивления вращению ролика.

Таким образом, предлагаемое техническое решение позволяет обеспечить точ15 ность определения сопротивления вращению роликов. Статическая ошибка, обусловленная смещением центров тяжести вращающихся масс ролика и приспособления б относительно оси вращения

20 исключается методикой испытаний (определением усилия по разности отсчетов измерителя при вращении оси ролика в обе стороны). В отличие от устройства-прототипа эффект достигается без применения

25 призматических специальных опор и за счет снижения трудоемкости выполнения испытаний. Погрешность, обусловленная периодическим (за оборот) изменением сопротивления вращению, существенно

30 снижается за счет введения упругого элемента на конце рычага, взаимодействующим с измерительным механизмом.

Формула изобретения

35

Стенд для определения сопротивления вращению роликов ленточных конвейеров, содержащий две опоры для оси ролика, рычаг, один конец которого распо40 ложен с возможностью взаимодействия с измерительным механизмом, приспособление для создания радиальной нагрузки на обечайку ролика и вращатель, отличающийся тем, что, с целью повышения

45 точности измерений путем уменьшения влияния переменной составляющей сопротивления вращению, рычаг выполнен с расположенными на другом его конце фиксирующими элементами для крепления на

50 обечайке ролика, с установленным на нем с возможностью перемещения и фиксации регулировочным грузом и с упругим элементом для взаимодействия с измерительным механизмом, при этом вращатель связан с

55 одной из опор для поворота оси ролика.

А S

.Фиг, 1

Фиг. 5