本发明专利技术公开了一种粉体旋转挤压制粒成型力学参数测量装置，主要包括机架、模板、压辊测力系统、传动测力系统；压辊内的活塞杆将压辊表面压力传至力传感器，内部电极通过滑动接触将信号引出至外部，用霍尔元件测量压辊外圈磁片转过的数量确定压辊角位移，并将压辊角位移与表面压力值结合得到压辊表面压力分布；模板在纵向分布有若干段不同孔型，传动系统推动模板通过料斗装料后辊扎挤压制粒，通过测量电机扭矩间接测得模板行进阻力；本发明专利技术可用于测量粉体旋转挤压制粒成型在不同工艺参数下的压辊表面压力大小及其分布规律以及模板行进阻力，也可用于检测不同工况下的制粒效果；本发明专利技术集成度高，一次测量可得多个参数，试验费用低。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种粉体旋转挤压制粒成型力学参数测量装置，主要包括机架、模板、压辊测力系统、传动测力系统；压辊内的活塞杆将压辊表面压力传至力传感器，内部电极通过滑动接触将信号引出至外部，用霍尔元件测量压辊外圈磁片转过的数量确定压辊角位移，并将压辊角位移与表面压力值结合得到压辊表面压力分布；模板在纵向分布有若干段不同孔型，传动系统推动模板通过料斗装料后辊扎挤压制粒，通过测量电机扭矩间接测得模板行进阻力；本专利技术可用于测量粉体旋转挤压制粒成型在不同工艺参数下的压辊表面压力大小及其分布规律以及模板行进阻力，也可用于检测不同工况下的制粒效果；本专利技术集成度高，一次测量可得多个参数，试验费用低。【专利说明】粉体旋转挤压制粒成型力学参数测量装置
本专利技术属于饲料机械及生物质能源
，特别是一种粉体旋转挤压制粒成型力学参数测量装置。
技术介绍
粉体旋转挤压制粒成形技术广泛应用于饲料机械、生物质能源机械及制药机械领域，制成的颗粒产品有容易储藏运输，整体效用好等特殊优点，因此粉体旋转挤压制粒技术是颗粒饲料以及生物质燃料制取的主要方式。在粉体旋转挤压制粒成形时压辊的受力区域沿周向一般被分为压实区、过渡区和挤出区，压辊受力大小及其分布规律主要是指粉体旋转挤压制粒物料时，压辊表面压强在周向的这三个区域的力分布情况，其分布规律对于粉体旋转挤压制粒成形设备的力学分析以及优化设计具有很大意义，是计算设备能耗、改善挤压工况等优化设计的重要内容，而且目前关于这方面的力学理论也还都不成熟，因此进行一系列的力学实验就显得尤为必要，且目前环模与压辊的受力关系不清晰，将压辊和孔模的受力进行系统的测量以得到系统全面的数据是目前制粒机设计者以及科研工作者急需解决的问题。但目前国内外都还没有专门用于粉体旋转挤压制粒成形中力学参数测量的整体装置，更没有关于压辊表面压力分布特性以及模板所受行进阻力的专门测量设备。在现有的环模制粒机产品上开展力学参数的测量是目前较为流行的方法，但由于力学实验很多都是破坏性的，因此实验成本高，很难开展，而且只能针对特定的机型配置进行测量，根本无法建立系统的基础数据。模拟粉体挤压制粒过程也是一种常见的方法，其主要是利用万能液压试验台，对装有粉体物料的套筒和活塞进行挤压，使物料挤压成型成圆柱状，以此来模拟单孔挤压成型，此方法设备简单，成本较低，能够有效的分析物料的挤压特性，但是由于其挤压过程简单，无法模拟压辊滚压成型的工况，因此其所得数据根本无法建立环模制粒成型中压辊以及孔模的受力模型。由于环模制粒机的结构封闭，无法有效安装力学测量设备对压辊以及环模的力学参数进行测量，因此采用平板模代替环模与压辊挤压来模拟环模挤压过程，其挤压机理与环模挤压成型机理相同。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种既能够完成对压辊在挤压成型时其受压力大小及其沿轴向分布情况以及模板所受的送料阻力大小的测量，又能够方便、准确地对不同物料、不同孔型的模板、不同大小的压辊等各种情况下的压辊受力、模板受力以及制粒效果进行测量的粉体旋转挤压制粒成型力学参数测量装置。实现本专利技术目的的技术解决方案为:一种粉体旋转挤压制粒成型力学参数测量装置，包括机架、模板、压辊测力系统和传动测力系统，其中，机架包括下支撑轮组件、压辊支撑组件、料斗支架、料斗、上压紧轮组件、底座和电机支架；压辊测力系统包括霍尔元件传感器支撑组件、霍尔元件传感器、磁片和压辊单元；传动测力系统包括同步带、同步轮、联轴器、电机、扭矩传感器、扭矩传感器安装架；在底座上对称设置N组下支撑轮组件，N大于等于2，压辊支撑组件设置在底座的纵向的中部，压辊单元设置在压辊支撑组件上，料斗通过料斗支架设置在底座上，料斗的出料口与压辊单元外圆贴近；在料斗与压辊单元相对的一侧下支撑轮组件的上方对应位置设置上压紧轮组件，模板设置在上压紧轮组件和下支撑轮组件之间，并位于料斗和压辊单元的下方；电机支架设置在底座的一侧，传感器安装架设置在电机支架上，电机固定在电机支架的外侧面，同步带设置在模板的底面的一侧，同步轮通过联轴器与扭矩传感器连接，同步轮与同步带稳定啮合，扭矩传感器通过联轴器与电机连接，扭矩传感器底部设置在扭矩传感器安装架上；压辊单元包括心轴、小圆螺母、压辊偏心轴、大圆螺母、密封圈、压辊外圈、轴承、压力传感器支架、外定距环、活塞、弹性弧形铜片、力传感器、导电铜环、内定距环、锁紧螺栓，两个密封圈分别套在压辊偏心轴的两端，且与压辊外圈内表面接触，两个轴承分别设置在压辊偏心轴的两端，且与密封圈内侧接触，轴承内孔套在压辊偏心轴上，轴承外圆面与压辊外圈内表面接触，外定距环与内定距环夹紧在两个轴承中间，压力传感器支架固定在外定距环内表面的平面上，活塞穿过外定距环和压辊外圈上的圆孔，活塞直径较小端与压辊外圈外表面等高，共设置三个活塞，一个活塞顶部与压辊外圈上的凹面等高，两个活塞顶部与压辊外圈上的凸面等高呈并排分布，力传感器设置在压力传感器支架上，活塞直径较大的一端底面与力传感器的顶端面接触，力传感器的中心线与活塞中心线重合，五个弹性弧形铜片的一端并排设置在压力传感器支架上，力传感器的引线分别连接弹性弧形铜片，其中两端的弹性弧形铜片接电源线，中间三个弹性弧形铜片分别接三个力传感器的信号线，导电铜环设置在内定距环的环形凹槽内，且位置与弹性弧形铜片对应，弹性弧形铜片的另一端与导电铜环滑动接触，导电铜环的引线穿过内定距环和压辊偏心轴上的引线孔，大圆螺母抒紧在压辊偏心轴上，小圆螺母拧紧在心轴上，锁紧螺栓拧紧在压辊偏心轴凸肩上的环形孔和心轴凸肩上的圆孔中；霍尔元件传感器支撑组件设置在底座一侧与压辊单元相对应的位置，霍尔元件传感器支撑组件上设置霍尔元件传感器，霍尔元件传感器的位置与压辊外圈上均匀分布的磁片位置对应。本专利技术与现有技术相比，其显著优点:(I)本专利技术提供的粉体旋转挤压制粒测试装置为粉体旋转挤压制粒成型设备提供了专门的测量设备，能够自动均匀铺料，且能够一次性测量多个力学参数，且测量过程简单易行，测试所得数据清晰明了，改进了以前只能在现有成品制粒机上进行试验或者只能进行简单模拟试验的不足，简化了测量过程，降低了测试费用。(2)本专利技术提供的粉体旋转挤压制粒测试装置中的模板、压辊、料斗都可以快速的拆卸和更换，因而粉体旋转挤压制粒成型的主要工艺参数在本测试装置中都可以进行调节，可以对不同尺寸的压棍、模板以及不同种类的物料进行实验测量，测试者可以根据需要改变各项工艺参数进行测量实验以得到不同工况下的受力情况和制粒效果，通过本装置测试者可以得到较为完善的、系统的测试数据，对建立粉体旋转挤压制粒成型的理论模型以及对现有装备进行优化改进有着很大意义。(3)本专利技术将压辊转角测量与压辊表面压力测量同时进行，能够得到压辊表面压力的周向连续的分布情况，对于研究其分布规律有很大意义。(4)本专利技术提供的粉体旋转挤压制粒测试装置中的模板在纵向上分布有若干段不同孔型，一次滚压实验可得到多种不同孔型下的数据，利于比较各项参数之间的规律，大大降低了实验成本，提高了实验效率。下面结合附图对本专利技术作进一步详细描述。【专利附图】【附图说明】图1是本专利技术粉体旋转挤压制粒成型力学参数测量装置的整体结构示意图。图2是本专利技术粉体旋转挤压制粒成型力学参数测量装置压本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种粉体旋转挤压制粒成型力学参数测量装置，其特征在于：包括机架、模板(9)、压辊测力系统和传动测力系统，其中，机架包括下支撑轮组件、压辊支撑组件、料斗支架(6)、料斗(7)、上压紧轮组件、底座(14)和电机支架(15)；压辊测力系统包括霍尔元件传感器支撑组件、霍尔元件传感器(18)、磁片(19)和压辊单元(5)；传动测力系统包括同步带(20)、同步轮(21)、联轴器(22)、电机(23)、扭矩传感器(24)、扭矩传感器安装架(25)；在底座(14)上对称设置N组下支撑轮组件，N大于等于2，压辊支撑组件设置在底座(14)的纵向的中部，压辊单元(5)设置在压辊支撑组件上，料斗(7)通过料斗支架(6)设置在底座(14)上，料斗(7)的出料口与压辊单元(5)外圆贴近；在料斗(7)与压辊单元(5)相对的一侧下支撑轮组件的上方对应位置设置上压紧轮组件，模板(9)设置在上压紧轮组件和下支撑轮组件之间，并位于料斗(7)和压辊单元(5)的下方；电机支架(15)设置在底座(14)的一侧，传感器安装架(25)设置在电机支架(15)上，电机(23)固定在电机支架(15)的外侧面，同步带(20)设置在模板(9)的底面的一侧，同步轮(21)通过联轴器(22)与扭矩传感器(24)连接，同步轮(21)与同步带(20)稳定啮合，扭矩传感器(24)通过联轴器(22)与电机(23)连接，扭矩传感器(24)底部设置在扭矩传感器安装架(25)上；压辊单元(5)包括心轴(26)、小圆螺母(27)、压辊偏心轴(28)、大圆螺母(29)、密封圈(30)、压辊外圈(31)、轴承(32)、压力传感器支架(33)、外定距环(34)、活塞(35)、弹性弧形铜片(36)、力传感器(37)、导电铜环(38)、内定距环(39)、锁紧螺栓(40)，两个密封圈(30)分别套在压辊偏心轴(28)的两端，且与压辊外圈(31)内表面接触，两个轴承(32)分别设置在压辊偏心轴(28)的两端，且与密封圈(30)内侧接触，轴承(32)内孔套在压辊偏心轴(28)上，轴承(32)外圆面与压辊外圈(31)内表面接触，外定距环(34)与内定距环(39)夹紧在两个轴承(32)中间，压力传感器支架(33)固定在外定距环(34)内表面的平面上，活塞(35)穿过外定距环(34)和压辊外圈(31)上的圆孔，活塞(35)直径较小端与压辊外圈(31)外表面等高，共设置三个活塞(35)，一个活塞(35)顶部与压辊外圈(31)上的凹面等高，两个活塞(35)顶部与压辊外圈(31)上的凸面等高呈并排分布，力传感器(37)设置在压力传感器支架(33)上，活塞(35)直径较大的一端底面与力传感器(37)的顶端面接触，力传感器(37)的中心线与活塞(35)中心线重合，五个弹性弧形铜片(36)的一端并排设置在压力传感器支架(33)上，力传感器(37)的引线分别连接弹性弧形铜片(36)，其中两端的弹性弧形铜片(36)接电源线，中间三个弹性弧形铜片(36)分别接三个力传感器(37)的信号线，导电铜环(38)设置在内定距环(39)的环形凹槽内，且位置与弹性弧形铜片(36)对应，弹性弧形铜片(36)的另一端与导电铜环(38)滑动接触，导电铜环(38)的引线穿过内定距环(39)和压辊偏心轴(28)上的引线孔，大圆螺母(29)拧紧在压辊偏心轴(28)上，小圆螺母(27)拧紧在心轴(26)上，锁紧螺栓(40)拧紧在压辊偏心轴(28)凸肩上的环形孔和心轴(26)凸肩上的圆孔中；霍尔元件传感器支撑组件设置在底座(14)一侧与压辊单元(5)相对应的位置，霍尔元件传感器支撑组件上设置霍尔元件传感器(18)，霍尔元件传感器(18)的位置与压辊外圈(31)上均匀分布的磁片(19)位置对应。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：武凯，孙宇，沈江飞，彭斌彬，丁武学，王栓虎，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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