CN110243620A - 无极绳绞车绳牵引驱动试验系统及方法 - Google Patents

Abstract

一种无极绳绞车绳牵引驱动试验系统及方法，适用于矿山设备模拟试验使用。包括工作平台，工作平台上通过激振缸支架固定有激振缸，工作平台上通过张紧油缸支架固定有张紧油缸，工作平台上还分别设有牵引绞车和加载绞车；其中激振缸与张紧油缸一侧液压杆通过激振缸和张紧缸对心连接装置连接，通过激振缸对张紧油缸施加高频振动，张紧油缸的另一侧通过液压杆与牵引绞车连接，牵引绞车上设有摩擦轮a，加载绞车上设有摩擦轮b，摩擦轮a摩擦轮b和之间设有作为传动链接的钢丝绳。可以检测绞车转速，钢丝绳张力和张紧缸位移，有助于深入探究无极绳的摩擦特性，其结构简单，检测效果好。

Description

无极绳绞车绳牵引驱动试验系统及方法

技术领域

本发明涉及一种试验系统及方法，尤其适用于一种矿山设备模拟试验使用的无极绳绞车绳牵引驱动试验系统及方法。

背景技术

无级绳绞车是以钢丝绳牵引的矿井轨道辅助运输设备，能够很好的适应长距离、多拐弯、大吨位等复杂的井下环境，因此服务于我国的绝大多数煤矿采区。在煤矿井下，无极绳绞车用于在巷道和综采工作面等区域的运输，可以运送综采工作面需要的生产材料和液压支架等设备，大大提高了井下运输效率，为煤矿企业的安全高校生产创造了条件。但无极绳绞车存在着一些缺点，比如：钢丝绳在摩擦滚筒上容易出现打滑现象，轻则引起失效，重则引起印发安全事故；在井下高频振动的环境中，张紧装置无法有效工作；而且，无极绳绞车的工作环境恶劣，在井下进行实验研究十分困难。因此，需要一台无极绳绞车测控实验台，不仅能模拟井下加载工况的条件，而且能实现无极绳绞车的自动张紧。进一步地，探索钢丝绳与摩擦滚筒之间的作用机理，设计合理的自动张紧装置，对完善无极绳绞车的运行性能有重要意义。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足之处，提供一种目结构简单，检测效果好的无极绳绞车绳牵引驱动试验系统及方法。

为实现上述技术目的，本发明的无极绳绞车绳牵引驱动试验系统，包括工作平台，工作平台上通过激振缸支架固定有激振缸，工作平台上通过张紧油缸支架固定有张紧油缸，工作平台上还分别设有牵引绞车和加载绞车；其中激振缸与张紧油缸一侧液压杆通过激振缸和张紧缸对心连接装置连接，通过激振缸对张紧油缸施加高频振动，张紧油缸的另一侧通过液压杆与牵引绞车连接，牵引绞车上设有摩擦轮a，加载绞车上设有摩擦轮b，摩擦轮a摩擦轮b和之间设有作为传动链接的钢丝绳。

所述牵引绞车与张紧油缸连接的液压杆上设有力传感器b，牵引绞车底部设有牵引绞车底座，牵引绞车底座的前后两端分别装有摩擦轮支座和摩擦轮支座，张紧油缸另一侧的液压杆通过过渡支架与牵引绞车底座连接，牵引绞车底座底部固定有移动小车，移动小车通过滑行轨道与工作平台活动连接，滑行轨道两端设有防止牵引绞车被过度移动的限位挡块，并且在滑行轨道上通过安装板设有光栅尺，

所述加载绞车包括加载液压马达，转矩仪，摩擦轮支架a，传动轴，摩擦轮支架b和摩擦轮b，加载液压马达通过马达支架固定安装在工作平台上，转矩仪通过转矩仪支架固定在工作平面上，摩擦轮支架a和摩擦轮支架b分别安装在加载绞车底座的两侧，摩擦轮b通过传动轴安装在摩擦轮支架a和摩擦轮支架b的中间，加载液压马达作为加载马达使用，其输出的扭矩先后通过转矩仪和传动轴传送到摩擦轮b，可以模拟井下无极绳绞车的不同负载工况，而且其扭矩大小可以通过转矩仪进行测量，从而实现在有限的空间内，实现对井下工况的模拟，包括加载、自动张紧的功能。

一种无极绳绞车绳牵引驱动试验方法，其步骤为：

首先运行牵引绞车，启动牵引液压马达开始工作，通过传动轴带动摩擦轮a转动，摩擦轮a通过与摩擦轮b之间缠绕的钢丝绳带动摩擦轮b转动，通过调节牵引液压马达的转速，从而获得牵引绞车的不同牵引速度；

其次，运行加载绞车，启动加载液压马达输出扭矩，并在扭矩的反方向形成加载力并通过转矩仪进行测量显示，加载力通过传动轴作用于摩擦轮b，从而影响钢丝绳与摩擦轮b之间的摩擦效果，通过调节加载液压马达的输出扭矩即可模拟井下无极绳绞车的不同负载工况；

再次，随着实验台加载力的增加，钢丝绳与摩擦轮b之间产生打滑现象，此时启动张紧油缸工作，张紧油缸的液压杆连接着牵引绞车的底座，液压杆前后移动时带动底座在滑移轨道上前后移动，从而影响了摩擦轮a和摩擦轮b的相对距离，钢丝绳的张紧情况发生改变，从而解决了无极绳绞车绳牵引驱动试验系统的钢丝绳(25)和摩擦轮b(28)之间容易发生的打滑现象；

上述过程中利用力传感器对张紧缸的输出力进行测量，并利用光栅卡尺读取牵引绞车的移动距离可；

最后，运行激振缸，激振缸产生高频振动，高频振动通过张紧油缸传递到无牵引绞车底座，进而带动牵引绞车的摩擦轮a和无极绳高频震动，因此可以进行井下实际振动工况的模拟，并观测系统的运行效果。有益效果：

本发明针对井下的无极绳绞车系统工作面长达数百米，在科学研究时难以采集到其运行时的指标数据的情况将其各个功能进行集成化处理，并且设计了相应的加载绞车和激振缸，从而对井下的实际情况进行模拟；本专利设计的无极绳绞车试验台，其牵引绞车可以模拟井下的不同的牵引速度，加载绞车的不同加载力可以分别模拟空载和满载情况下绞车上坡、下坡和在平地运行时的实际工况，张紧缸能用来进行自适应张紧实验，激振缸主要是通过高频运动来模拟井下的振动工况。本发明的绞车转速，钢丝绳张力和张紧缸位移都可以进行测量，有助于深入探究无极绳的摩擦特性，在此实验台上可以方便的进行自适应张紧实验、摩擦实验和振动实验等，这将大大提高对井下无极绳绞车系统的认知，对进一步提升其运行性能具有重要意义。

附图说明

图1是本发明无极绳绞车绳牵引驱动试验系统的结构示意图；

图2是本发明无极绳绞车绳牵引驱动试验系统的结构俯视图；

图3是本发明的牵引绞车结构示意图；

图4是本发明的加载绞车结构示意图

图中：1-工作平台，2-激振缸支架，3-张紧油缸支架，4-张紧油缸，5-力传感器，6-过渡支架，7-限位挡块，8-激振缸和张紧缸对心连接装置，9-摩擦轮支座，10-传动轴，12-牵引绞车底座，15-摩擦轮支架a，16-传动轴，17-摩擦轮支架b，18-加载绞车底座，19-转矩仪，20-光栅尺，21-安装板，22-牵引绞车底座滑移轨道，23-力传感器b，24-激振缸，25-钢丝绳，26-牵引液压马达，27-摩擦轮a，28-摩擦轮b，29-加载液压马达。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例作进一步说明：

如图1所示，本发明的一种无极绳绞车绳牵引驱动试验系统，包括工作平台1，工作平台1上通过激振缸支架2固定有激振缸24，工作平台1上通过张紧油缸支架3固定有张紧油缸4，工作平台1上还分别设有牵引绞车和加载绞车；其中激振缸24与张紧油缸4一侧液压杆通过激振缸和张紧缸对心连接装置8连接，通过激振缸24对张紧油缸4施加高频振动，张紧油缸4的另一侧通过液压杆与牵引绞车连接，牵引绞车上设有摩擦轮a27，加载绞车上设有摩擦轮b28，摩擦轮a27摩擦轮b28和之间设有作为传动链接的钢丝绳25。

所述牵引绞车与张紧油缸4连接的液压杆上设有力传感器b23，牵引绞车底部设有牵引绞车底座12，牵引绞车底座12的前后两端分别装有摩擦轮支座9和摩擦轮支座11，张紧油缸4另一侧的液压杆通过过渡支架6与牵引绞车底座12连接，牵引绞车底座12底部固定有移动小车22，移动小车22通过滑行轨道与工作平台1活动连接，滑行轨道两端设有防止牵引绞车被过度移动的限位挡块7，并且在滑行轨道上通过安装板21设有光栅尺20，

所述加载绞车包括加载液压马达29，转矩仪19，摩擦轮支架a15，传动轴16，摩擦轮支架b17和摩擦轮b28，加载液压马达29通过马达支架13固定安装在工作平台1上，转矩仪19通过转矩仪支架14固定在工作平面1上，摩擦轮支架a15和摩擦轮支架b17分别安装在加载绞车底座18的两侧，摩擦轮b28通过传动轴16安装在摩擦轮支架a15和摩擦轮支架b17的中间，加载液压马达29作为加载马达使用，其输出的扭矩先后通过转矩仪19和传动轴16传送到摩擦轮b28，可以模拟井下无极绳绞车的不同负载工况，而且其扭矩大小可以通过转矩仪19进行测量，从而实现在有限的空间内，实现对井下工况的模拟，包括加载、自动张紧的功能。

一种无极绳绞车绳牵引驱动试验方法，其步骤如下：

首先运行牵引绞车，启动牵引液压马达26开始工作，通过传动轴10带动摩擦轮a27转动，摩擦轮a27通过与摩擦轮b28之间缠绕的钢丝绳25带动摩擦轮b28转动，通过调节牵引液压马达26的转速，从而获得牵引绞车的不同牵引速度；

其次，运行加载绞车，启动加载液压马达29输出扭矩，并在扭矩的反方向形成加载力并通过转矩仪19进行测量显示，加载力通过传动轴16作用于摩擦轮b28，从而影响钢丝绳25与摩擦轮b28之间的摩擦效果，通过调节加载液压马达29的输出扭矩即可模拟井下无极绳绞车的不同负载工况；

再次，随着实验台1加载力的增加，钢丝绳25与摩擦轮b28之间产生打滑现象，此时启动张紧油缸4工作，张紧油缸4的液压杆连接着牵引绞车的底座12，液压杆前后移动时带动底座12在滑移轨道22上前后移动，从而影响了摩擦轮a27和摩擦轮b28的相对距离，钢丝绳25的张紧情况发生改变，从而解决了无极绳绞车绳牵引驱动试验系统中钢丝绳25和摩擦轮b28之间容易发生的打滑现象；

上述过程中利用力传感器5对张紧缸4的输出力进行测量，并利用光栅卡尺20读取牵引绞车的移动距离可；

最后，运行激振缸24，激振缸24产生高频振动，高频振动通过张紧油缸4传递到牵引绞车底座12，从而牵引绞车的摩擦轮a27和钢丝绳25也会产生高频振动，可以进行井下振动工况的模拟，并观测系统的运行效果。

运行工作原理：首先运行牵引绞车绞车的液压系统，牵引液压马达26得到一个初始转速，通过传动轴10带动摩擦轮27转动，由于摩擦轮27和摩擦轮28之间缠绕有钢丝绳25，钢丝绳25与摩擦轮28之间的摩擦力会带动摩擦轮28转动，通过调节牵引液压马达26的转速，可以得到牵引绞车的不同牵引速度。其次，运行加载绞车的液压系统，控制液压马达27输出一个扭矩，此加载力通过传动轴16作用于摩擦轮28，从而影响钢丝绳25与摩擦轮28之间的摩擦效果，调节液压马达27的输出扭矩可以模拟井下无极绳绞车的不同负载工况，并通过转矩仪19对其进行测量。再次，运行张紧油缸4的液压系统，由于张紧油缸4的一端连接着过渡支架6，过渡支架6又连接着牵引绞车的底座12，底座12安装在移动小车22上，因此控制张紧油缸4液压杆的伸缩，可以控制牵引绞车的位置。牵引绞车与加载绞车的相对位置影响了摩擦轮27和摩擦轮28之间的相对距离，进而影响了钢丝绳25的张力。钢丝绳的张力可以通过安装在张紧油缸4液压杆端的力传感器23进行测量，牵引绞车的移动距离可以通过光栅卡尺20来测量。最后，运行激振缸24的液压系统，激振缸24产生高频运动，激振缸24的液压杆与张紧油缸4另一端的液压杆同心放置，激振缸4产生的高频运动传递给张紧油缸4，从而模拟了井下无极绳绞车张紧装置的高频振动的工况。至此，一台能模拟井下无极绳绞车运行环境的实验台就搭建完成了。

Claims (4)

1.一种无极绳绞车绳牵引驱动试验系统，其特征在于：它包括工作平台(1)，工作平台(1)上通过激振缸支架(2)固定有激振缸(24)，工作平台(1)上通过张紧油缸支架(3)固定有张紧油缸(4)，工作平台(1)上还分别设有牵引绞车和加载绞车；其中激振缸(24)与张紧油缸(4)一侧液压杆通过激振缸和张紧缸对心连接装置(8)连接，通过激振缸(24)对张紧油缸(4)施加高频振动，张紧油缸(4)的另一侧通过液压杆与牵引绞车连接，牵引绞车上设有摩擦轮a(27)，加载绞车上设有摩擦轮b(28)，摩擦轮a(27)摩擦轮b(28)和之间设有作为传动链接的钢丝绳(25)。

2.根据权利要求1所述的无极绳绞车绳牵引驱动试验系统，其特征在于：所述牵引绞车与张紧油缸(4)连接的液压杆上设有力传感器b(23)，牵引绞车底部设有牵引绞车底座(12)，牵引绞车底座(12)的前后两端分别装有摩擦轮支座(9)和摩擦轮支座(11)，张紧油缸(4)另一侧的液压杆通过过渡支架(6)与牵引绞车底座(12)连接，牵引绞车底座(12)底部固定有移动小车(22)，移动小车(22)通过滑行轨道与工作平台(1)活动连接，滑行轨道两端设有防止牵引绞车被过度移动的限位挡块(7)，并且在滑行轨道上通过安装板(21)设有光栅尺(20)。

3.根据权利要求1所述的无极绳绞车绳牵引驱动试验系统，其特征在于：所述加载绞车包括加载液压马达(29)，转矩仪(19)，摩擦轮支架a(15)，传动轴(16)，摩擦轮支架b(17)和摩擦轮b(28)，加载液压马达(29)通过马达支架(13)固定安装在工作平台(1)上，转矩仪(19)通过转矩仪支架(14)固定在工作平面(1)上，摩擦轮支架a(15)和摩擦轮支架b(17)分别安装在加载绞车底座(18)的两侧，摩擦轮b(28)通过传动轴(16)安装在摩擦轮支架a(15)和摩擦轮支架b(17)的中间，加载液压马达(29)作为加载马达使用，其输出的扭矩先后通过转矩仪(19)和传动轴(16)传送到摩擦轮b(28)，可以模拟井下无极绳绞车的不同负载工况，而且其扭矩大小可以通过转矩仪(19)进行测量，从而实现在有限的空间内，实现对井下工况的模拟，包括加载、自动张紧的功能。

4.一种使用权利要求1所述无极绳绞车绳牵引驱动试验系统的试验方法，其特征在于步骤如下：

首先运行牵引绞车，启动牵引液压马达(26)开始工作，通过传动轴(10)带动摩擦轮a(27)转动，摩擦轮a(27)通过与摩擦轮b(28)之间缠绕的钢丝绳(25)带动摩擦轮b(28)转动，通过调节牵引液压马达(26)的转速，从而获得牵引绞车的不同牵引速度；

其次，运行加载绞车，启动加载液压马达(29)输出扭矩，并在扭矩的反方向形成加载力并通过转矩仪(19)进行测量显示，加载力通过传动轴(16)作用于摩擦轮b(28)，从而影响钢丝绳(25)与摩擦轮b(28)之间的摩擦效果，通过调节加载液压马达(29)的输出扭矩即可模拟井下无极绳绞车的不同负载工况；

再次，随着实验台(1)加载力的增加，钢丝绳(25)与摩擦轮b(28)之间产生打滑现象，此时启动张紧油缸(4)工作，张紧油缸(4)的液压杆连接着牵引绞车的底座(12)，液压杆前后移动时带动底座(12)在滑移轨道(22)上前后移动，从而影响了摩擦轮a(27)和摩擦轮b(28)的相对距离，钢丝绳(25)的张紧情况发生改变，从而解决了无极绳绞车绳牵引驱动试验系统中钢丝绳(25)和摩擦轮b(28)之间容易发生的打滑现象；

上述过程中利用力传感器(5)对张紧缸(4)的输出力进行测量，并利用光栅卡尺(20)读取牵引绞车的移动距离可；

最后，运行激振缸(24)，激振缸(24)产生高频振动，高频振动通过张紧油缸(4)传递到牵引绞车底座(12)，从而牵引绞车的摩擦轮a(27)和钢丝绳(25)也会产生高频振动，可以进行井下振动工况的模拟，并观测系统的运行效果。