[發(fā)明專利]多截齒參數(shù)可調(diào)式旋轉(zhuǎn)截割煤巖實驗裝置

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210442183.3
• 申請日: 2012-11-08
• 公開（公告）號: CN102967476A
• 公開（公告）日: 2013-03-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉春生;于信偉;王桂榮
• 申請（專利權(quán)）人: 黑龍江科技學(xué)院
• 主分類號: G01M99/00
• 分類號: G01M99/00;G01L1/22;G01L1/16;G01L3/00
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技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明專利涉及一種煤巖截割實驗裝置，特別是涉及采掘機(jī)械類旋轉(zhuǎn)截割煤巖的三向力和截割扭矩的實驗裝置，屬于機(jī)械測試技術(shù)領(lǐng)域，采用計算機(jī)檢測和數(shù)據(jù)處理，具有截割參數(shù)可調(diào)整、多截齒旋轉(zhuǎn)截割的實驗功能。

背景技術(shù)

我國是貧油富煤，且以煤為絕對第一能源的國家，煤炭產(chǎn)量占全世界總產(chǎn)量的近50%，采掘機(jī)械是煤炭生產(chǎn)的核心裝備之一，在保障煤礦安全高效生產(chǎn)，實現(xiàn)集約化開采起著關(guān)鍵的作用，而采掘機(jī)械的工作機(jī)構(gòu)——螺旋滾筒是直接與煤巖相互作用的部分，其性能的優(yōu)劣是影響采掘機(jī)械工作效能重要因素之一，而螺旋滾筒的運動參數(shù)、結(jié)構(gòu)參數(shù)、滾筒上截齒布置安裝參數(shù)以及煤層煤質(zhì)條件決定著滾筒工作性能。因此，截齒的截割實驗研究至關(guān)重要，不但可直接獲得給定條件下滾筒截割負(fù)載、進(jìn)行性能預(yù)測，而且可以在理論上利用截齒截割負(fù)載的實驗結(jié)果，建立實驗與理論綜合性的力學(xué)模型和混沌動力學(xué)模型，從而可以進(jìn)一步研究煤巖破碎機(jī)理與條件、工作性能指標(biāo)評價方法，為截割狀態(tài)和裝煤機(jī)理的模擬仿真奠定基礎(chǔ)，為進(jìn)行個性化螺旋滾筒設(shè)計，保障螺旋滾筒具有高強(qiáng)度壽命（耐磨性）、低能耗奠定基礎(chǔ)。目前，截齒的截割實驗裝置大都是單截齒、直線截割，且參數(shù)不可調(diào)或有限調(diào)整，不能真實反映實際截割工況，測得的數(shù)據(jù)與實際偏差較大。

發(fā)明內(nèi)容

本專利提供一個更加真實地反映采掘機(jī)械截割工況，準(zhǔn)確測量出采掘機(jī)械螺旋滾筒及截齒在不同參數(shù)、煤質(zhì)條件下的截割阻力矩和截齒三向力。本實驗裝置采用轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩儀直接來檢測截齒截割阻力矩，采用壓電陶瓷力傳感器或電阻應(yīng)變片測量截齒三向力，通過無線或多路滑環(huán)檢測數(shù)據(jù)傳送，并由計算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，給出截割阻力矩和三向阻力變化曲線。由電動機(jī)經(jīng)減速器、轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩儀驅(qū)動截割臂（安裝有截齒）旋轉(zhuǎn)，采用驅(qū)動電動機(jī)變頻調(diào)速方法調(diào)節(jié)截割臂轉(zhuǎn)速，再由變量泵控制液壓缸實現(xiàn)截割臺架進(jìn)給運動，切入煤壁的進(jìn)給速度人為設(shè)定，速度傳感器反饋，自動調(diào)速或手動調(diào)速，實現(xiàn)多齒旋轉(zhuǎn)煤巖截割的三向截割阻力的測試。多個萬能角度齒座及截齒安裝在截割臂上，通過調(diào)整萬能齒座各方向上的內(nèi)外花鍵套應(yīng)用差齒原理實現(xiàn)調(diào)整截齒的空間角度（如切向安裝角、軸向傾斜角）。通過截割臂上的內(nèi)外花鍵套及截割軸上軸套調(diào)整截齒周向齒間夾角。在截割臂上采用雙列柱銷定位結(jié)構(gòu)調(diào)整截割臂伸縮長度。在假煤壁的上方采用多個聯(lián)動的液壓缸，實現(xiàn)煤層頂板的礦壓模擬，模擬出更接近實際的截割工況。

多截齒截割參數(shù)可調(diào)式的煤巖截割實驗裝置基本組成見附圖1，包括液壓泵站和電控箱1、進(jìn)給機(jī)構(gòu)（縱向進(jìn)給機(jī)構(gòu)2和橫向進(jìn)給機(jī)構(gòu)6）、轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩儀3、聯(lián)軸器4、截割電機(jī)5、截割軸8、截割機(jī)構(gòu)（截割臂11和萬能角度齒座12等）、滑環(huán)7、底座9、減速器10、測力裝置13、模擬煤壁14以及液壓缸15等主要部分。

進(jìn)給機(jī)構(gòu)分為上下兩層，下層為縱向進(jìn)給機(jī)構(gòu)2，沿底座導(dǎo)軌實現(xiàn)截深方向進(jìn)給，上層為橫向進(jìn)給機(jī)構(gòu)6，沿橫向進(jìn)給導(dǎo)軌做牽引方向進(jìn)給，兩者由液壓泵站1控制，并實現(xiàn)進(jìn)給速度調(diào)控。截割電動機(jī)5經(jīng)聯(lián)軸器4與減速器10與輸入軸相連，轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩儀3左右兩端經(jīng)聯(lián)軸器4分別與減速器10輸出軸和截割軸8相連，截割軸安裝有3個長度可調(diào)的截割臂11，而萬能角度齒座12安裝在截割臂9上，三個方向測力傳感器安裝在萬能角度齒座12的過渡齒座后面（詳見附圖3），檢測的截齒截割力（壓力）變化信號經(jīng)截割軸8上的多通道過孔式滑環(huán)傳出，經(jīng)信號轉(zhuǎn)換器傳輸給計算機(jī)，計算機(jī)對相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理。

截割機(jī)構(gòu)見附圖2，主要由截割臂（包括伸縮臂16和固定臂17）、配重18和萬能角度齒座19組成。固定臂軸孔為花鍵形式，內(nèi)裝內(nèi)外花鍵套，用來調(diào)整截齒間圓周方向的距離（即調(diào)整滾筒上葉片的螺旋角），截割臂間的軸向距離通過改變截割軸上的調(diào)整套調(diào)整（即實現(xiàn)調(diào)整截齒的截線距）。固定臂17上有多排銷孔，用來調(diào)整伸縮臂16的伸出長度，并用銷軸固定，以達(dá)到不同滾筒直徑的截割要求。

萬能角度齒座結(jié)構(gòu)見附圖3，截齒23經(jīng)齒套22裝入過渡齒座內(nèi)，3個方向的壓力傳感器安裝在測力裝置20內(nèi)，用來檢測齒套22上傳遞來的三向力。花鍵軸24經(jīng)內(nèi)外花鍵套26與調(diào)整齒座27相連，調(diào)整墊25可調(diào)整過渡齒座的高度，通過調(diào)整花鍵軸24和內(nèi)外花鍵套26的相對位置，調(diào)整截齒的二次旋轉(zhuǎn)角度，調(diào)好后由鎖緊套28鎖緊。花鍵軸29經(jīng)內(nèi)外花鍵套31與調(diào)整齒座30相連，用來調(diào)整截齒的安裝角，調(diào)好后由鎖緊套32鎖緊，從而實現(xiàn)截齒各向角度的調(diào)整。