[發明專利]一種液壓鑿巖機回轉扭矩測試裝置及方法

在審

• 申請號: 202111483450.7
• 申請日: 2021-12-07
• 公開（公告）號: CN114018453A
• 公開（公告）日: 2022-02-08
• 發明（設計）人: 劉忠;李源周;呂勇;黃建成;熊中剛;張勇;劉冰倩;陳忠;李惠嫻;李雄坤
• 申請（專利權）人: 桂林航天工業學院;廣西巖土鉆鑿工程科技有限公司
• 主分類號: G01L3/22
• 分類號: G01L3/22
• 代理公司: 重慶金橙專利代理事務所(普通合伙) 50273
• 代理人: 莫銳紅

1.一種液壓鑿巖機回轉扭矩測試裝置及方法，包括鑿巖機液壓控制系統和回轉扭矩測試系統，其特征在于：所述鑿巖機液壓控制系統由電機、液壓泵、多路閥組、調速閥、壓力表、流量計、液壓缸、鑿巖機和釬桿組成；所述回轉扭矩測試系統主要是由反光標簽、磁滯制動器、應力信號采集卡、應變片、路由器、轉速數據采集卡、轉速傳感器、測試計算機組成。

2.根據權利要求1所述的一種液壓鑿巖機回轉扭矩測試裝置及方法，其特征在于：所述鑿巖機液壓控制系統主要是經過多路閥組控制液壓缸和鑿巖機的工作，液壓缸實現將鑿巖機移動至工作位置，鑿巖機獲得液壓動力后，鑿巖機內部的液壓馬達驅動釬桿旋轉，給釬桿傳遞一個大的轉矩。

3.根據權利要求1所述的一種液壓鑿巖機回轉扭矩測試裝置及方法，其特征在于：所述鑿巖機焊接在固定板上方，固定板下方焊接著兩個有著內外通孔的圓柱體，用于和固定支架上的圓柱滑軌配合，方便鑿巖機的位置的軸向移動。

4.根據權利要求1所述的一種液壓鑿巖機回轉扭矩測試裝置及方法，其特征在于：所述液壓缸尾端部焊接支架內，液壓缸的有桿端的端部和鑿巖機的固定位置焊接；所述液壓缸的作用為控制鑿巖機移動至工作位置。

5.根據權利要求1所述的一種液壓鑿巖機回轉扭矩測試裝置及方法，其特征在于：所述回轉扭矩測試系統的原理:反光標簽、磁滯制動器、轉速傳感器、轉速數據采集卡、應變片、應變信號采集卡和路由器粘貼于釬桿上，轉速傳感器和應變片分別與其對應的采集卡實現信號連接，利用無線網絡調試測試計算機系統和采集卡，建立通信信號。驅動鑿巖機液壓系統，通過多路閥組控制釬桿的回轉速度，同時利用磁滯制動器對釬桿施加一個負載轉矩，使釬桿上產生扭轉，這時應變片可以測量切應變的電信號測試數據，測試數據以光電信號形式經過采集卡處理后最后會傳輸到測試計算機上，測試計算機對處理后光電信號再次處理，最后顯示記錄相關數據，啟動試驗臺，設置鑿巖機處在額定工作壓力和流量下，逐步加大負載直至釬桿停止回轉，通過計算機采集并記錄切應變數據。重復5次試驗，取切應變最大值的算術平均值。

6.根據權利要求1所述的一種液壓鑿巖機回轉扭矩測試裝置及方法，其特征在于：所述測試最大負載應不小于設備最大工作負載的80％；

應變數據采集系統要求：量程不小于±5000με；示值誤差不大于1％或±5με；采樣頻率不小于1kHz；采集設備最大尺寸不大于100mm；采集設備總重量不大于500g；

所述的釬桿材料一般為30CrMoNiV，質量長度和液壓鑿巖機活塞長度相當；

所述的應變片工作的環境溫度為10℃～35℃，壓氣溫度為10℃～35℃，大氣壓力為96±10kPa；敏感柵長度不大于1mm；電阻不小于120Ω；示值誤差不大于1％或±5με。

7.根據權利要求1所述的一種液壓鑿巖機回轉扭矩測試裝置及方法，其特征在于：所述由6段直徑為30mm長度為3m的軟管長度連接好鑿巖機液壓缸和多路閥組。

8.根據權利要求1所述的一種液壓鑿巖機回轉扭矩測試裝置，其特征在于：所述液壓油型號滿足GB/T11118.1-2011的要求。

9.根據權利要求1所述的一種液壓鑿巖機回轉扭矩測試裝置，其特征在于：所述最后進行數據處理，鑿巖機回轉扭矩的切應變最大值按式(1)

計算：

τ_max＝G_pγ_max…………………………………………(1)

式中：

τ_max——最大切應力，單位為兆帕(MPa)；

G_p——彈性轉軸的剪切彈性模量，無量綱；

γ_max——最大切應變，無量綱；

抗扭截面系數按式(2)計算：

W_p＝πD³/16(1-α⁴)…………………………………(2)

α＝D/d…………………………………………………(3)

式中：

W_p——抗扭截面系數，單位為立方毫米(mm₃)；

D——釬桿的外徑，單位為毫米(mm)；

d——釬桿的內徑，單位為毫米(mm)；

根據扭矩和切應變之間的關系，按式(3)計算出扭矩：

T＝W_pτ_max…………………………………………(4)

式中：

T——回轉機構回轉扭矩，單位為牛頓米(N·m)；

經過數據處理可以計算出液壓鑿巖機回轉扭矩的重要參數。