[实用新型]多截齿参数可调式旋转截割煤岩实验装置

说明书

技术领域

本发明专利涉及一种多截齿参数可调式旋转截割煤岩实验装置，属于机械测试技术领域，采用计算机检测和数据处理，具有截割参数可调整、多截齿旋转截割的实验功能。 

背景技术

我国是贫油富煤，且以煤为绝对第一能源的国家，煤炭产量占全世界总产量的近50%，采掘机械是煤炭生产的核心装备之一，在保障煤矿安全高效生产，实现集约化开采起着关键的作用，而采掘机械的工作机构——螺旋滚筒是直接与煤岩相互作用的部分，其性能的优劣是影响采掘机械工作效能重要因素之一，而螺旋滚筒的运动参数、结构参数、滚筒上截齿布置安装参数以及煤层煤质条件决定着滚筒工作性能。因此，截齿的截割实验研究至关重要，不但可直接获得给定条件下滚筒截割负载、进行性能预测，而且可以在理论上利用截齿截割负载的实验结果，建立实验与理论综合性的力学模型和混沌动力学模型，从而可以进一步研究煤岩破碎机理与条件、工作性能指标评价方法，为截割状态和装煤机理的模拟仿真奠定基础，为进行个性化螺旋滚筒设计，保障螺旋滚筒具有高强度寿命（耐磨性）、低能耗奠定基础。目前，截齿的截割实验装置大都是单截齿、直线截割，且参数不可调或有限调整，不能真实反映实际截割工况，测得的数据与实际偏差较大。 

发明内容

本专利提供一个更加真实地反映采掘机械截割工况，准确测量出采掘机械螺旋滚筒及截齿在不同参数、煤质条件下的截割阻力矩和截齿三向力。本实验装置采用转速转矩仪直接来检测截齿截割阻力矩，采用压电陶瓷力传感器或电阻应变片测量截齿三向力，通过无线或多路滑环检测数据传送，并由计算机进行数据处理，给出截割阻力矩和三向阻力变化曲线。电动机经减速器、转速转矩仪驱动截割臂（安装有截齿）旋转，采用电动机变频调速的方法调节截割臂转速，再由变量泵控制液压缸实现截割台架进给运动，切入煤壁的进给速度人为设定，速度传感器反馈，自动调速或手动调速，实现多齿旋转煤岩截割的三向截割阻力的测试。三个万能角度齿座及截齿安装在截割臂上，通过调整万能齿座各方向上的内外花键套，应用差齿原理实现调整截齿的空间角度（如切向安装角、轴向倾斜角）。通过截割臂上的内外花键套及截割轴上轴套调整截齿周向齿间夹角。在截割臂上采用双列柱销定位结构调整截割臂伸缩长度。在假煤壁的上方采用多个联动的液压缸，实现煤层顶板的矿压模拟，模拟出更接近实际的截割工况。 

一种多截齿参数可调式旋转煤岩截割实验装置，包括进给机构、截割机构、万能角度齿座结构、电阻应变片和压电陶瓷传感器测力装置，具体包括液压泵站和电控箱、纵向进给机构和横向进给机构、转速转矩仪、联轴器、截割电机、截割轴、截割臂、万能角度齿座、滑环、底座、减速装置、测力装置、模拟煤壁以及液压缸、伸缩臂、固定臂、配重、测力装置、过渡齿座、齿套、截齿、花键轴、调整垫、内外花键套、调整齿座、锁紧套、花键轴、调整齿座、内外花键套、锁紧套、压电陶瓷力传感器、电阻应变片及螺杆，纵向进给机构沿底座导轨实现截深方向进给，横向进给机构沿横向进给导轨做牵引方向进给，两者由液压泵站和电控箱控制，并实现进给速度调控，截割电动机经联轴器与减速装置的输入轴相连，转速转矩仪左右两端经联轴器分别与减速装置输出轴和截割轴相连，截割轴安装有3个长度可调的截割臂，万能角度齿座安装在截割臂上，三个方向测力传感器安装在万能角度齿座的过渡齿座后面，检测的截割力变化信号经截割轴上的多通道过孔式滑环传出。截割机构包含伸缩臂、固定臂、配重和万能角度齿座，固定臂轴孔为花键形式，内装内外花键套，固定臂上有多排销孔，用来调整伸缩臂的伸出长度，并用销轴固定，以达到模拟不同滚筒直径。万能角度齿座中的截齿经齿套装入过渡齿座内，3个方向的压电陶瓷力传感器安装在测力装置内，花键轴经内外花键套与调整齿座相连，调整垫可调整过渡齿座的高度，通过调整花键轴和内外花键套的相对位置，调整截齿的二次旋转角度，调好后由锁紧套锁紧，从而实现截齿任意角度的调整。截齿安装在齿套上，齿套尾部为方形，与3个压电陶瓷力传感器接触，电阻应变片传感器的测力装置中截齿安装在齿套上，齿套尾部铣出小平面并贴上电阻应变片，实现测量三向力。 

附图说明