[发明专利]重载刮板输送机圆环链的拉扭复合疲劳测试装置及其测试方法

说明书

本发明公开了一种重载刮板输送机圆环链的拉扭复合疲劳测试装置及其测试方法，装置包括机架、扭转载荷加载系统、拉伸载荷加载系统、监测系统。本发明公开的测试装置可对圆环链平环‑立环进行拉扭复合工况下的疲劳实验，监测圆环链所承受的拉伸及扭转载荷，动态监测圆环链的裂纹萌生及扩展情况，监测立环‑平环接触位置的磨损量。实现对圆环链立环‑平环拉扭复合工况下的损伤失效机理进行研究，对刮板输送机的可靠性设计及安全服役寿命预测具有重要意义。

技术领域

本发明涉及矿业技术领域，具体涉及一种重载刮板输送机圆环链的拉扭复合疲劳测试装置及方法。

背景技术

综采技术是当今最先进的井下开采技术，而刮板输送机是关键的综采设备之一，它不仅起着煤炭运输作用，同时也是采煤机的运行轨道。随着综采技术的不断发展，以及矿井的大型化与深层化，刮板输送机不断向大功率、长运距以及高链速方向发展，即重载刮板输送机。一旦重载刮板输送机因故障失效，将导致采煤工作面的停产，进而导致大型煤矿的重大经济损失。

重载刮板输送机利用链传动原理，在驱动电机、液力耦合器和减速机驱动下，以刮板链和中部槽分别作为牵引机构和支撑机构，链轮带动无极闭合的刮板链在中部槽上做连续循环运动，将中部槽上煤炭由机尾运至机头处卸载。作为刮板输送机牵引机构的重要组成部分，圆环链（平环和立环）依次连接组成链传动系统。在刮板输送机运行过程中，由于链传动系统多边形效应、满载或超载时频繁开机或停机以及煤壁片帮和煤壁垮落等异常载荷作用，圆环链呈现振动和冲击特性，进而导致其承受时变动张力作用；煤块不均匀下落、多边形效应和异常载荷作用将导致圆环链直线段相邻链环沿圆环链轴线相对扭转，同时产生交变扭转载荷。在时变动张力、交变扭转载荷、相对扭转运动、链环间接触载荷的耦合作用下，圆环链发生摩擦磨损和疲劳损伤，导致圆环链承载能力下降，当圆环链的损伤量达到极限值时将发生断链事故。据统计，41.5%的刮板输送机停机是由于圆环链断链造成的，而拉扭复合工况下圆环链的寿命将远短于纯拉伸载荷工况，因此，研制一种拉扭复合工况下圆环链立环-平环损伤（磨损和疲劳损伤）监测系统，对圆环链的损伤失效机理进行研究，对刮板输送机的可靠性设计及安全服役寿命预测具有重要意义。

目前对于刮板输送机链传动系统的损伤监测试验机有：专利号为201610566788.1公开的一种重载刮板输送机圆环链的摩擦腐蚀疲劳试验装置，实现重载刮板输送机圆环链的摩擦腐蚀疲劳实验；专利号201610852686.6公开的一种振动冲击下重载刮板输送机链轮摩擦疲劳监测装置，实现重载刮板输送机链轮摩擦疲劳实验。

上述试验机中，均未能考虑圆环链平环-立环承受的扭转载荷，监测系统均未能实现圆环链位移场、裂纹萌生及扩展的实时监测。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种重载刮板输送机圆环链的拉扭复合疲劳测试装置及方法，进行圆环链的拉扭疲劳实验，同时动态监测圆环链（平环和立环）的动张力、扭矩、扭转角、位移场及动态裂纹扩展，检测圆环链的磨损量，以解决现有技术的不足，操作方便，测量结果全面可靠。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种重载刮板输送机圆环链的拉扭复合疲劳测试装置，包括机架、扭转载荷加载系统、拉伸载荷加载系统、监测系统；

所述机架包括至少三个机架单元，分别是第一机架单元、第二机架单元和第三机架单元，其中，第一机架单元上用于支撑加载拉伸载荷的拉伸载荷驱动装置；

第二机架单元上用于支撑固定导轨；

第三机架单元上用于支撑扭转驱动装置、角度传感器支架和组合轴承座；

所述第一机架单元、第二机架单元以及第三机架单元之间依次通过连接件连接固定；

所述扭转载荷加载系统包括扭转驱动装置、组合轴承、组合轴承座、圆环链连接夹具，其中，扭转驱动装置通过支架与第三机架单元相连，扭转驱动装置的输出轴通过联轴器与过渡轴相连；