[发明专利]一种液压凿岩机回转扭矩测试装置及方法

权利要求书

1.一种液压凿岩机回转扭矩测试装置及方法，包括凿岩机液压控制系统和回转扭矩测试系统，其特征在于：所述凿岩机液压控制系统由电机、液压泵、多路阀组、调速阀、压力表、流量计、液压缸、凿岩机和钎杆组成；所述回转扭矩测试系统主要是由反光标签、磁滞制动器、应力信号采集卡、应变片、路由器、转速数据采集卡、转速传感器、测试计算机组成。

2.根据权利要求1所述的一种液压凿岩机回转扭矩测试装置及方法，其特征在于：所述凿岩机液压控制系统主要是经过多路阀组控制液压缸和凿岩机的工作，液压缸实现将凿岩机移动至工作位置，凿岩机获得液压动力后，凿岩机内部的液压马达驱动钎杆旋转，给钎杆传递一个大的转矩。

3.根据权利要求1所述的一种液压凿岩机回转扭矩测试装置及方法，其特征在于：所述凿岩机焊接在固定板上方，固定板下方焊接着两个有着内外通孔的圆柱体，用于和固定支架上的圆柱滑轨配合，方便凿岩机的位置的轴向移动。

4.根据权利要求1所述的一种液压凿岩机回转扭矩测试装置及方法，其特征在于：所述液压缸尾端部焊接支架内，液压缸的有杆端的端部和凿岩机的固定位置焊接；所述液压缸的作用为控制凿岩机移动至工作位置。

5.根据权利要求1所述的一种液压凿岩机回转扭矩测试装置及方法，其特征在于：所述回转扭矩测试系统的原理:反光标签、磁滞制动器、转速传感器、转速数据采集卡、应变片、应变信号采集卡和路由器粘贴于钎杆上，转速传感器和应变片分别与其对应的采集卡实现信号连接，利用无线网络调试测试计算机系统和采集卡，建立通信信号。驱动凿岩机液压系统，通过多路阀组控制钎杆的回转速度，同时利用磁滞制动器对钎杆施加一个负载转矩，使钎杆上产生扭转，这时应变片可以测量切应变的电信号测试数据，测试数据以光电信号形式经过采集卡处理后最后会传输到测试计算机上，测试计算机对处理后光电信号再次处理，最后显示记录相关数据，启动试验台，设置凿岩机处在额定工作压力和流量下，逐步加大负载直至钎杆停止回转，通过计算机采集并记录切应变数据。重复5次试验，取切应变最大值的算术平均值。

6.根据权利要求1所述的一种液压凿岩机回转扭矩测试装置及方法，其特征在于：所述测试最大负载应不小于设备最大工作负载的80％；

应变数据采集系统要求：量程不小于±5000με；示值误差不大于1％或±5με；采样频率不小于1kHz；采集设备最大尺寸不大于100mm；采集设备总重量不大于500g；

所述的钎杆材料一般为30CrMoNiV，质量长度和液压凿岩机活塞长度相当；

所述的应变片工作的环境温度为10℃～35℃，压气温度为10℃～35℃，大气压力为96±10kPa；敏感栅长度不大于1mm；电阻不小于120Ω；示值误差不大于1％或±5με。

7.根据权利要求1所述的一种液压凿岩机回转扭矩测试装置及方法，其特征在于：所述由6段直径为30mm长度为3m的软管长度连接好凿岩机液压缸和多路阀组。

8.根据权利要求1所述的一种液压凿岩机回转扭矩测试装置，其特征在于：所述液压油型号满足GB/T11118.1-2011的要求。

9.根据权利要求1所述的一种液压凿岩机回转扭矩测试装置，其特征在于：所述最后进行数据处理，凿岩机回转扭矩的切应变最大值按式(1)

计算：

τ_max＝G_pγ_max…………………………………………(1)

式中：

τ_max——最大切应力，单位为兆帕(MPa)；

G_p——弹性转轴的剪切弹性模量，无量纲；

γ_max——最大切应变，无量纲；

抗扭截面系数按式(2)计算：

W_p＝πD³/16(1-α⁴)…………………………………(2)

α＝D/d…………………………………………………(3)

式中：

W_p——抗扭截面系数，单位为立方毫米(mm₃)；

D——钎杆的外径，单位为毫米(mm)；

d——钎杆的内径，单位为毫米(mm)；

根据扭矩和切应变之间的关系，按式(3)计算出扭矩：

T＝W_pτ_max…………………………………………(4)

式中：

T——回转机构回转扭矩，单位为牛顿米(N·m)；

经过数据处理可以计算出液压凿岩机回转扭矩的重要参数。