[发明专利]变地压巷道掘进负载实验台

说明书

一种变地压巷道掘进负载实验台，包括底板，底板上设置有模拟岩壁组件，模拟岩壁组件的底部通过支撑机构撑起，模拟岩壁组件的一侧设有液压缸推进机构对其进行加载，另一侧设有掘进截割推进机构对其进行截割，以对掘进机在变地压围岩掘进过程中的运行负载工况进行相似性实验，对掘进截割装备在掘进过程中的负载动力特性进行研究，实现掘进截割推进机构在负载掘进过程中力传递特性的定性分析，对变化载荷工作情况下掘进机的动力学分析设计方案进行验证。

技术领域

本发明涉及煤炭开采巷道掘进工程技术领域，特别是涉及一种变地压巷道掘进负载实验台。

背景技术

在煤矿巷道快速掘进施工作业中，掘进机在掘进过程中，地质层由于岩体密度、巷道掘进深度、地质条件特性的变化，掘进工作面地应力载荷分布和大小会发生突变，掘进面围岩地应力显著变化，容易造成掘进机堵转，掘进作业速度缓慢等现象，严重影响矿井的建设速度。为了避免掘进机在掘进过程中面对变地压围岩作业时的故障率高、可靠性差、效率低下等问题，需要对掘进机在围岩掘进截割过程中由于地应力变化引起的整机动力学特性进行系统测试，这就必须考虑掘进机在不同地应力围岩工作面截割过程中的力传递特性，对掘进机进行动力学方案设计。

要完成对掘进机的受力负载特性分析，需要在实验室内开展掘进机掘进过程的受力负载相似性实验，测试其在不同的地质条件下，当地应力发生变化时，变地压载荷模拟加载机构三向力传感器的压力变化数据、截割减速机工作时的温度变化数据和掘进机截割电机的扭矩变化数据等。因此，开发一种适用于变地压巷道快速掘进的掘进机截割负载特性测试实验平台对煤机生产企业的掘进机整机变地压掘进动力学测试具有重要意义。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种可以对掘进机在变地压围岩掘进过程中的运行负载工况进行相似性实验，对掘进截割装备在掘进过程中的负载动力特性进行研究的变地压巷道掘进负载实验台。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种变地压巷道掘进负载实验台，包括底板，所述底板上设置有模拟岩壁组件，所述模拟岩壁组件的底部通过支撑机构撑起，所述模拟岩壁组件的一侧设有液压缸推进机构，所述液压缸推进机构包括铰接于立柱上的第一液压缸，所述立柱固定于所述底板，所述第一液压缸的伸出端通过第一球面支撑组件抵持于所述模拟岩壁组件的端面，所述模拟岩壁组件与所述第一球面支撑组件之间设有第一三向力传感器，所述模拟岩壁组件的另一侧设有掘进截割推进机构，所述掘进截割推进机构包括行走组件和截割组件，所述行走组件包括固定于所述底板上的底座，所述底座上设有齿条，所述齿条上方设有齿轮与所述齿条相啮合，所述齿轮被第一电机驱动，所述齿轮的齿轮轴固定在移动座上，通过所述第一电机驱动所述齿轮沿所述齿条移动，带动所述移动座相对所述底座移动，所述截割组件设置于所述移动座上，所述截割组件包括用于截割所述模拟岩壁组件的截割头，所述截割头远离所述模拟岩壁组件的一侧连接于减速机，所述减速机上设有温度传感器，所述减速机的末端连接于第二电机，所述第二电机与所述减速机之间设有扭矩传感器，通过所述第二电机带动所述截割头转动截割，所述截割组件与所述行走组件之间设有举伸液压缸，所述举伸液压缸的一端铰接于所述减速机，另一端铰接于所述移动座。

进一步，所述模拟岩壁组件包括圆柱体实验岩壁和盛装所述实验岩壁的圆筒状金属外壳体，所述实验岩壁由水泥、岩体、煤样、树脂、固化剂与水按特定比例搅拌均匀浇筑凝结于所述金属外壳体内。

进一步，所述金属外壳体上方设有吊耳，用于将所述模拟岩壁组件吊装到对应位置。

进一步，所述第一球面支撑组件包括连接于所述第一液压缸端部的第一球面支撑件，以及连接于所述第一三向力传感器一端的第一球面支撑座，所述第一三向力传感器的另一端连接于所述模拟岩壁组件的端面，所述第一球面支撑件设置于所述第一球面支撑座内。