CN106769490B - 一种吸能防冲支护设备的性能检测装置 - Google Patents

一种吸能防冲支护设备的性能检测装置 Download PDF

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Abstract

一种吸能防冲支护设备的性能检测装置，属于煤矿支护技术领域，所述检测装置包括下底板与上顶板，下底板与上顶板固定于导向柱两端，上顶板开冲击通孔，下底板上设第一压力传感器，第一压力传感器上设下压板，下压板与上顶板间设冲击压板，冲击压板下设第二压力传感器，第二压力传感器下设上压板，冲击压板与上顶板间设液压缸，液压缸上端固定于上顶板下表面；上顶板上表面固定有沿导向柱轴线方向的导轨，导轨顶部设绞车支撑板，绞车支撑板上固定有冲击锤提升绞车支架，冲击锤提升绞车支架设有冲击锤提升绞车卷筒，冲击锤提升绞车卷筒通过冲击锤钢丝绳与冲击锤相连。本发明所述检测装置可实现吸能防冲设备在静载荷与冲击载荷共同作用下的性能检测。

Description

一种吸能防冲支护设备的性能检测装置
技术领域
本发明属于煤矿支护技术领域，特别是涉及一种吸能防冲支护设备的性能检测装置。
背景技术
目前常规巷道支护如锚杆、锚索、O型棚、棚-索协同支护、液压支架等支护设备的设计参数，都是基于浅部开采围岩静压下的支护参数而设计的。而我国部分煤矿已经进入深部开采，随着煤矿开采深度的增加，开采难度也逐渐加大，冲击地压等动力灾害的发生趋势愈发严重，动力灾害所产生的强烈动压力会造成现有巷道支护设备因无法承受强大的冲击载荷而发生失稳破坏，从而导致采掘空间变形、巷道损毁与人员伤亡。最新发展的吸能防冲支护设备能够提高支护体系的整体抗冲击能力，避免冲击地压造成的灾害，可有效解决煤矿深部开采时动力灾害对巷道支护的破坏问题。
吸能防冲支护设备是由主支护结构件和吸能构件组合而成，其具有足够的支护强度，在静荷载和较小的冲击地压发生时，支护结构不失稳，变形小，巷道有效断面收缩小；当大的冲击地压发生时，支护系统中的吸能构件吸收冲击能量并且快速让位，从而保护主支护结构件，或降低其损坏程度。吸能防冲支护结构作为“支护结构-围岩”支护体系的主要组成部分，对于维护巷道支护结构的稳定与安全起着至关重要的作用。要提高吸能防冲支护结构的整体抗冲击能力，必须提高支护结构吸收冲击能量的能力，合理的结构形式与吸能构件吸能特性可提高支护结构的快速让位与吸能功能。因此测试和研究吸能构件的吸能量、承载峰值等特性，进而获得吸能防冲支护结构的整体承载能力、吸能量等特性，对确保冲击地压下巷道支护体系的稳定性具有重要的现实意义。但现有的吸能防冲支护设备检测装置只能进行单一的静载荷检测或冲击载荷检测，不能实现动静载同时作用下的冲击性能监测，无法反映吸能防冲支护设备在围岩压力与冲击荷载共同作用下的真实受力和变形情况。因此，亟需一种新的装置来解决上述问题。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供一种吸能防冲支护设备的性能检测装置，该检测装置可实现吸能防冲设备在静载荷与冲击载荷共同作用下的性能检测，以模拟吸能防冲设置在实际工作过程中的真实情况。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种吸能防冲支护设备的性能检测装置，包括载荷加载装置和数据采集处理系统，所述载荷加载装置包括下底板、上顶板和若干导向柱，所述下底板与上顶板分别固定于导向柱的两端且相互平行，所述上顶板中心开设有冲击通孔，下底板的上表面设置有第一压力传感器，所述第一压力传感器的上表面设置有下压板，所述下压板与上顶板之间设有冲击压板，所述冲击压板套装于导向柱且可沿导向柱上下移动，冲击压板下设置有第二压力传感器，所述第二压力传感器与第一压力传感器的信号输出端均与数据采集处理系统的信号输入端相连，第二压力传感器下设置有上压板，所述上压板与第二压力传感器可随冲击压板一起上下移动，所述冲击压板与上顶板之间设置有若干液压缸，所述液压缸上端固定于上顶板的下表面；所述上顶板的上表面固定有若干沿导向柱轴线方向延伸的导轨，所述导轨内表面围成的形状与冲击通孔轮廓形状重合，导轨顶部固定有绞车支撑板，所述绞车支撑板上表面固定有冲击锤提升绞车支架，所述冲击锤提升绞车支架上转动连接有第一传动轴，所述第一传动轴上设置有冲击锤提升绞车和冲击锤提升绞车卷筒，所述冲击锤提升绞车卷筒可绕其轴线转动，冲击锤提升绞车卷筒通过冲击锤钢丝绳与冲击锤相连，所述冲击锤设置于导轨内，且冲击锤外形与冲击通孔轮廓一致，所述冲击锤钢丝绳穿过绞车支撑板且可相对绞车支撑板上下移动。
所述冲击锤和上压板上均设置有无线位移传感器、无线速度传感器和无线加速度传感器，所述无线位移传感器、无线速度传感器和无线加速度传感器均与数据采集处理系统的无线接收器相连。
所述绞车支撑板上表面固定有冲击压板提升绞车支架，所述冲击压板提升绞车支架上转动连接有第二传动轴，所述第二传动轴上设置有冲击压板提升绞车，所述第二传动轴的两端均连接有冲击压板提升绞车卷筒，所述冲击压板提升绞车卷筒可绕其轴线转动，冲击压板提升绞车卷筒通过冲击压板钢丝绳连接于冲击压板的两侧。
所述绞车支撑板的下表面固定有弹簧，所述弹簧的轴线与导向柱轴线相平行。
所述下压板套装于导向柱，且可沿导向柱上下移动。
所述导向柱沿下底板的周边均匀分布。
所述液压缸沿上顶板周边均匀分布。
相邻所述导轨之间连接有加固板。
所述冲击通孔为方形通孔。
所述绞车支撑板平行于上顶板。
本发明的有益效果：
本发明供了一种吸能防冲支护设备的性能检测装置，该检测装置可模拟吸能防冲设置在实际工作过程中的真实情况，为冲击地压下煤矿之后设计的安全可靠性提供了保障，为开发新的安全高效的防冲支护设备提供了可靠的试验数据，从而避免在实际应用过程中冲击地压所造成的经济损失和人员伤亡。在使用该检测装置对吸能防冲支护设备进行检测时，当仅启动液压缸压下，而不使用冲击锤时，可实现静载荷下的性能检测，并可通过调节液压缸的压力来控制静载荷的大小；当仅使用冲击锤，而不启动液压缸时，可实现冲击载荷下的性能检测，并可通过控制冲击锤的下落高度及重量，来控制冲击载荷的大小；当同时启动液压缸和冲击锤时，先将液压缸压下，静载荷加载稳定之后，释放冲击锤，施加冲击载荷，从而实现吸能防冲设备在静载荷与冲击载荷共同作用下的性能检测。
附图说明
图1是本发明吸能防冲支护设备的性能检测装置的结构示意图；
图中：1-载荷加载装置，2-数据采集处理系统，3-下底板，4-上顶板，5-导向柱，6-冲击通孔，7-第一压力传感器，8-下压板，9-冲击压板，10-第二压力传感器，11-上压板，12-液压缸，13-导轨，14-绞车支撑板，15-冲击锤提升绞车支架，16-第一传动轴，17-冲击锤提升绞车，18-冲击锤提升绞车卷筒，19-冲击锤钢丝绳，20-冲击锤，21-冲击压板提升绞车支架，22-第二传动轴，23-冲击压板提升绞车，24-冲击压板提升绞车卷筒，25-冲击压板钢丝绳，26-弹簧，27-加固板，28-液压系统，29-控制系统。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的详细说明。
如图1所示，一种吸能防冲支护设备的性能检测装置，属于煤矿支护技术领域，用于模拟吸能防冲设置在实际工作过程中的真实情况，实现吸能防冲设备在静载荷与冲击载荷共同作用下的性能检测。
本发明的吸能防冲支护设备的性能检测装置包括载荷加载装置1和数据采集处理系统2，载荷加载装置1包括下底板3、上顶板4和若干导向柱5，下底板3与上顶板4分别固定于导向柱5的两端且相互平行，导向柱5沿下底板3的周边均匀分布。在本实施例中，下底板3与上顶板4为大小相同的矩形板，导向柱5为四根，均布于下底板3的四角。上顶板4中心开设有冲击通孔6，在本实施例中，冲击通孔6为方形通孔。下底板3的上表面设置有第一压力传感器7，第一压力传感器7的上表面设置有下压板8。在本实施例中，下压板8套装于导向柱5，且可沿导向柱5上下移动，以便于安装和更换第一压力传感器7。下压板8与上顶板4之间设有冲击压板9，冲击压板9套装于导向柱5且可沿导向柱5上下移动，冲击压板9下设置有第二压力传感器10，第二压力传感器10与第一压力传感器7的信号输出端均与数据采集处理系统2的信号输入端相连，用以向数据采集处理系统2反馈测得的信号。第二压力传感器10下设置有上压板11，上压板11上设置有无线位移传感器、无线速度传感器和无线加速度传感器，无线位移传感器、无线速度传感器和无线加速度传感器均与数据采集处理系统2的无线接收器相连，上压板11与第二压力传感器10可随冲击压板9一起上下移动。冲击压板9与上顶板4之间设置有若干液压缸12，液压缸12上端固定于上顶板4的下表面，液压缸12沿上顶板周边均匀分布，以保证在施加静载荷时，载荷的均匀分布。在本实施例中，液压缸12数量为四个，均匀布置于冲击通孔6的周边，且液压缸12与液压系统28和控制系统29相连，用以控制液压缸12所施加静载荷的大小。
上顶板4的上表面固定有若干沿导向柱5轴线方向延伸的导轨13，导轨13内表面围成的形状与冲击通孔6轮廓形状重合。在本实施例中，导轨13数量为四个，相邻导轨13之间连接有加固板27。
导轨13顶部固定有绞车支撑板14，绞车支撑板14平行于上顶板4，绞车支撑板14上表面固定有冲击锤提升绞车支架15，冲击锤提升绞车支架15上转动连接有第一传动轴16，第一传动轴16上设置有冲击锤提升绞车17和冲击锤提升绞车卷筒18，冲击锤提升绞车卷筒18可绕其轴线转动，冲击锤提升绞车卷筒18通过冲击锤钢丝绳19与冲击锤20相连，当冲击锤提升绞车卷筒18转动时，可提升或放出冲击锤钢丝绳19，从而实现冲击锤20的上下移动。冲击锤20设置于导轨13内，且冲击锤20外形与冲击通孔6轮廓一致，冲击锤钢丝绳19穿过绞车支撑板14且可相对绞车支撑板14上下移动。在冲击锤20上设置有无线位移传感器、无线速度传感器和无线加速度传感器，无线位移传感器、无线速度传感器和无线加速度传感器均与数据采集处理系统2的无线接收器相连。绞车支撑板14上表面还固定有冲击压板提升绞车支架21，冲击压板提升绞车支架21上转动连接有第二传动轴22。在本实施例中，第二传动轴22与第一传动轴16的轴线相互平行，在其他实施例中，第二传动轴22与第一传动轴16的轴线可不平行。第二传动轴22上设置有冲击压板提升绞车23，第二传动轴22的两端均连接有冲击压板提升绞车卷筒24，冲击压板提升绞车卷筒24可绕其轴线转动，冲击压板提升绞车卷筒24通过冲击压板钢丝绳25连接于冲击压板9的两侧，当冲击压板提升绞车卷筒24转动时，可提升或放出冲击压板钢丝绳25，从而实现冲击压板9的上下移动。在绞车支撑板14的下表面固定有弹簧26，弹簧26的轴线与导向柱5轴线相平行，通过压缩弹簧26产生的回弹力，可改变冲击锤20下落时的初始加速度，从而改变现冲击锤20对吸能防冲支护设备施加冲击载荷的大小。
下面结合附图说明本发明的一次使用过程。
实施例1：
进行静载荷下的性能检测时：预先在地面做义工稳定牢固的基础坑，将载荷加载装置1的下底板3安装于基础坑内，并固定牢固，确保下压板8的上表面与地面平齐，以便于防冲支护设备的安装与取出。之后，令液压缸12全部缩回，并通过冲击压板绞车卷筒24将冲击压板9提升至液压缸12的底部，以防止安装防冲支护设备时产生干涉。将防冲支护设备置于下压板8与上压板11之间，确保置于下压板8上的防冲支护设备使用时的受压缓冲方向与导向柱5轴线延伸方向相互平行。通过冲击压板提升绞车卷筒24的转动使冲击压板9缓慢下降，待上压板11下表面与吸能防冲设备的上表面接触后，继续转动冲击压板提升绞车卷筒24，以使冲击压板钢丝绳25保持松弛状态。
此时，令液压缸12伸出，待液压缸12抵压于冲击压板9上之后，继续伸出，以对吸能防冲设备施加静载荷，达到需求静载荷之后，保持压力。静载荷大小可通过控制液压缸12的压力来调节，并将第一压力传感器7、第二压力传感器10及上压板11上的无线位移传感器、无线速度传感器和无线加速度传感器所测得信号反馈给数据采集处理系统2，从而实现吸能防冲设备在静载荷作用下的性能检测。
实施例2：
进行冲击载荷下的性能检测时：预先在地面做义工稳定牢固的基础坑，将载荷加载装置1的下底板3安装于基础坑内，并固定牢固，确保下压板8的上表面与地面平齐，以便于防冲支护设备的安装与取出。之后，令液压缸12全部缩回，并通过冲击压板绞车卷筒24将冲击压板9提升至液压缸12的底部，以防止安装防冲支护设备时产生干涉。将防冲支护设备置于下压板8与上压板11之间，确保置于下压板8上的防冲支护设备使用时的受压缓冲方向与导向柱5轴线延伸方向相互平行。通过冲击压板提升绞车卷筒24的转动使冲击压板9缓慢下降，待上压板11下表面与吸能防冲设备的上表面接触后，继续转动冲击压板提升绞车卷筒24，以使冲击压板钢丝绳25保持松弛状态。
此时，通过冲击锤提升绞车卷筒18将冲击锤20提升至所需高度后，松开冲击锤提升绞车17的制动器，使冲击锤20自由下落，并撞击冲击压板9，以对吸能防冲支护设备施加冲击载荷。冲击载荷大小可通过控制冲击锤20的下落高度及冲击锤20的重量来调节，也可通过压缩弹簧26使冲击锤20获得初始加速度的方式来进行调节，并将第一压力传感器7、第二压力传感器10及冲击锤20和上压板11上的无线位移传感器、无线速度传感器和无线加速度传感器所测得信号反馈给数据采集处理系统2，从而实现吸能防冲设备在冲击载荷作用下的性能检测。
实施例3：
进行静载荷与冲击载荷共同作用下的性能检测时：预先在地面做义工稳定牢固的基础坑，将载荷加载装置1的下底板3安装于基础坑内，并固定牢固，确保下压板8的上表面与地面平齐，以便于防冲支护设备的安装与取出。之后，令液压缸12全部缩回，并通过冲击压板绞车卷筒24将冲击压板9提升至液压缸12的底部，以防止安装防冲支护设备时产生干涉。将防冲支护设备置于下压板8与上压板11之间，确保置于下压板8上的防冲支护设备使用时的受压缓冲方向与导向柱5轴线延伸方向相互平行。通过冲击压板提升绞车卷筒24的转动使冲击压板9缓慢下降，待上压板11下表面与吸能防冲设备的上表面接触后，继续转动冲击压板提升绞车卷筒24，以使冲击压板钢丝绳25保持松弛状态。
此时，令液压缸12伸出，待液压缸12抵压于冲击压板9上之后，继续伸出，以对吸能防冲设备施加静载荷，达到需求静载荷之后，保持压力，静载荷大小可通过控制液压缸12的压力来调节。之后，通过冲击锤提升绞车卷筒18将冲击锤20提升至所需高度后，松开冲击锤提升绞车17的制动器，使冲击锤20自由下落，并撞击冲击压板9，以对吸能防冲支护设备施加冲击载荷，冲击载荷大小可通过控制冲击锤20的下落高度及冲击锤20的重量来调节，也可通过压缩弹簧26使冲击锤20获得初始加速度的方式来进行调节，并将第一压力传感器7、第二压力传感器10及冲击锤20和上压板11上的无线位移传感器、无线速度传感器和无线加速度传感器所测得信号反馈给数据采集处理系统2，从而实现吸能防冲设备在静载荷与冲击载荷共同作用下的性能检测。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围内。

Claims (8)

1.一种吸能防冲支护设备的性能检测装置，其特征在于，包括：载荷加载装置和数据采集处理系统，所述载荷加载装置包括下底板、上顶板和若干导向柱，所述下底板与上顶板分别固定于导向柱的两端且相互平行，所述上顶板中心开设有冲击通孔，下底板的上表面设置有第一压力传感器，所述第一压力传感器的上表面设置有下压板，所述下压板与上顶板之间设有冲击压板，所述冲击压板套装于导向柱且可沿导向柱上下移动，冲击压板下设置有第二压力传感器，所述第二压力传感器与第一压力传感器的信号输出端均与数据采集处理系统的信号输入端相连，第二压力传感器下设置有上压板，所述上压板与第二压力传感器可随冲击压板一起上下移动，所述冲击压板与上顶板之间设置有若干液压缸，所述液压缸上端固定于上顶板的下表面；所述上顶板的上表面固定有若干沿导向柱轴线方向延伸的导轨，所述导轨内表面围成的形状与冲击通孔轮廓形状重合，导轨顶部固定有绞车支撑板，所述绞车支撑板的下表面固定有弹簧，所述弹簧的轴线与导向柱轴线相平行，所述绞车支撑板上表面固定有冲击锤提升绞车支架，所述冲击锤提升绞车支架上转动连接有第一传动轴，所述第一传动轴上设置有冲击锤提升绞车和冲击锤提升绞车卷筒，所述冲击锤提升绞车卷筒可绕其轴线转动，冲击锤提升绞车卷筒通过冲击锤钢丝绳与冲击锤相连，所述冲击锤设置于导轨内，且冲击锤外形与冲击通孔轮廓一致，所述冲击锤钢丝绳穿过绞车支撑板且可相对绞车支撑板上下移动；
所述冲击锤和上压板上均设置有无线位移传感器、无线速度传感器和无线加速度传感器，所述无线位移传感器、无线速度传感器和无线加速度传感器均与数据采集处理系统的无线接收器相连。
2.根据权利要求1所述的吸能防冲支护设备的性能检测装置，其特征在于：所述绞车支撑板上表面固定有冲击压板提升绞车支架，所述冲击压板提升绞车支架上转动连接有第二传动轴，所述第二传动轴上设置有冲击压板提升绞车，所述第二传动轴的两端均连接有冲击压板提升绞车卷筒，所述冲击压板提升绞车卷筒可绕其轴线转动，冲击压板提升绞车卷筒通过冲击压板钢丝绳连接于冲击压板的两侧。
3.根据权利要求1所述的吸能防冲支护设备的性能检测装置，其特征在于：所述下压板套装于导向柱，且可沿导向柱上下移动。
4.根据权利要求1所述的吸能防冲支护设备的性能检测装置，其特征在于：所述导向柱沿下底板的周边均匀分布。
5.根据权利要求1所述的吸能防冲支护设备的性能检测装置，其特征在于：所述液压缸沿上顶板周边均匀分布。
6.根据权利要求1所述的吸能防冲支护设备的性能检测装置，其特征在于：相邻所述导轨之间连接有加固板。
7.根据权利要求1所述的吸能防冲支护设备的性能检测装置，其特征在于：所述冲击通孔为方形通孔。
8.根据权利要求1所述的吸能防冲支护设备的性能检测装置，其特征在于：所述绞车支撑板平行于上顶板。
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