CN110987505A - 采煤机综合测试实验台 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种采煤机综合测试实验台，包括测试平台、采煤机行走轨道、模拟铲煤板、三向力加载器和安全绞车，采煤机行走轨道和安全绞车均固定安装在所述测试平台上，三向力加载器可拆卸地固定安装在所述测试平台上，所述模拟铲煤板通过若干第一油缸支撑安装在所述测试平台上并平行于采煤机行走轨道布置，所述第一油缸的两端分别相对模拟铲煤板和测试平台铰接，安全绞车靠近采煤机行走轨道的其中一端。本发明能在实验室环境下模拟采煤工作面和采煤机工作状态，为水平和倾斜条件下采煤机安全行走测试提供安全、稳定、适用多规格采煤机的综合配套设备。

Description

采煤机综合测试实验台

技术领域

本发明涉及一种针对采煤机的实验装置，可以在实验室环境下模拟采煤工况并实现采煤机行走测试，尤其是能用于采煤机倾斜条件下安全行走性能测试，属于采煤机安全运行性能验证和分析用的实验装置。

背景技术

采煤机出厂检验规范MT/T82-1998中有规定：采煤机出厂检验要求整机置于直线铺设的刮板输送机上，检测采煤机与刮板输送机的配套各项参数的准确性及行走运行的稳定性，行走有无卡滞现象。采煤机配套的多样性、采煤机与配套刮板机基本由不同的厂家生产，造成了出厂检验时，没有一种可模拟不同刮板输送机的采煤机行走实验平台。造成了不能完全按标准出厂检验或几经周折，借到合适的刮板机检验，增加了时间和经济成本。

目前采煤机截割部传动加载实验主要通过固定布置的加载器，水平加载。虽然满足检验标准的要求，但是无论电涡流加载、马达加载或者电反馈变频加载，都采用的载荷平稳加载，不能模拟采煤机工作时截割部受冲击载荷的情况。采煤机重要零部件之一的浮动油封损坏率较高的一个重要原因就是截割部经常受到较大的轴向力冲击。但是目前，并没有一种合适的装置对截割部各向力的大小与截割部可使用率的关系进行实验研究。

采煤现场由于环境恶劣、空间受限往往无法进行规范的行走测试，或者即使可以进行个别项目的测试，通常测试精度、准确性、可信度也很难保证。

此外，我国倾斜、急倾斜的煤层占总储量的28.8％，35°以上倾角的煤层占到了17％之多。目前，综采技术在我国倾斜煤层中应用也比较成熟，但对于倾斜条件下采煤机安全运行性能进行验证分析却存在缺失。尤其是目前采煤工作面最大倾角已超过60°，在急倾斜的工况下，采煤机存在急速下滑、制动器失效等严重的安全隐患，因此对于倾斜条件下采煤机安全运行性能的验证和分析更急需落实并完善。

目前缺乏有效的实验手段和设备，无法实现水平和各种倾斜条件下包含安全行走在内的标准化、规范化的采煤机综合测试。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种采煤机综合测试实验台，能够在实验室环境下模拟采煤工作面和采煤机工作状态，为水平和倾斜条件下采煤机安全行走测试提供安全、稳定、适用多规格采煤机的综合配套设备。

本发明的主要技术方案有：

一种采煤机综合测试实验台，包括测试平台、采煤机行走轨道、模拟铲煤板、三向力加载器和安全绞车，采煤机行走轨道和安全绞车均固定安装在所述测试平台上，三向力加载器可拆卸地固定安装在所述测试平台上，采煤机行走轨道呈直线形铺设在测试平台上，所述模拟铲煤板通过若干第一油缸支撑安装在所述测试平台上并平行于采煤机行走轨道布置，所述第一油缸的两端分别相对模拟铲煤板和测试平台铰接，安全绞车靠近采煤机行走轨道的其中一端。

所述采煤机行走轨道可以包括多个基座和多根齿轨，所述基座沿测试平台上的一条T型槽间隔布设，通过该T型槽实现定位，并紧固在测试平台上，所述齿轨首尾顺次相接铺设成直线形，相邻两根齿轨的相邻的端部直接或经由一个过渡套可拆卸固定在同一个所述基座上。

所述三向力加载器有相互间隔布置的两套，均通过测试平台上的另一条T型槽实现定位，并相对测试平台可拆卸固定连接，两条T型槽相互平行。

所述测试平台上还可以固定安装有双出杆油缸，所述双出杆油缸的缸筒固定安装在所述测试平台上，所述双出杆油缸的两个外伸方向的活塞杆与两套所述三向力加载器一一对应连接。

所述双出杆油缸优选采用双出杆多级油缸。

所述采煤机行走轨道上优选布置有三维力传感器。

所述测试平台上还优选设置有底座和若干第二油缸，所述底座与测试平台滑动配合，滑动方向沿着测试平台的台面且垂直于采煤机行走轨道方向，滑动动力来自所述第二油缸，第二油缸的两端分别与所述底座和测试平台连接，所述模拟铲煤板通过所述第一油缸直接支撑安装在所述底座上，所述底座可以为一体式结构或者是由多个分块沿采煤机行走轨道延伸方向依次排列组合而成。

所述测试平台的位于采煤机行走轨道两侧的侧边以及这两条侧边之间靠近安全绞车一侧的侧边均设置有防护围栏。

所述防护围栏上可以设置有多个声光警报器和雷达测距传感器。

所述测试平台上还优选安装有自动扶梯，所述自动扶梯沿着采煤机行走轨道的延伸方向布置，所述自动扶梯和采煤机行走轨道分别位于三向力加载器的两侧。

本发明的有益效果是：

本发明用测试平台模拟采煤机工作面，通过在测试平台上铺设采煤机行走轨道和模拟铲煤板引导被测采煤机在测试平台上行走，利用三向力加载器模拟被测采煤机截割过程中的受力，模拟采煤机工作面和采煤机采煤时所处的状态，从而实现实验室环境下的采煤机行走测试，解决了当前缺乏有效的实验手段和设备的问题。由于实验室环境整洁、可控、干扰少，因此检测结果的准确性和可信度较高。由于可以配置适宜的多种类型的传感器或检测设备，因此可以在一次行走中获取多个方面的数据，有利于实现与采煤机行走相关的综合性能的测试。

只要将所述测试平台置于要求角度的倾斜状态下，即可在实验室环境中实现对倾斜工作面和被测采煤机工作状态的模拟，使得相应倾斜角度下的采煤机安全行走测试得以实施，对于保证采煤机倾斜工作面上行走的安全性意义重大。

本发明通过在测试平台上设置自动扶梯，既方便了相关工作人员查看实验情况，同时又减轻了人员工作强度。

本发明通过在测试平台至少三个侧边设置防护围栏，并在防护围栏上设置声光警报器和雷达测距传感器，可有效防止工作人员从测试平台边缘跌落，保障实验人员的安全。

本发明通过在测试平台上设置安全绞车，并通过钢丝绳将被测采煤机连接于安全绞车，可防止被测采煤机意外下滑发生安全事故，保障采煤机和实验过程的安全。

附图说明

图1为本发明的一个实施例的平面布局示意图；

图2为所述测试平台的一个实施例的侧视图。

附图标记：

2.采煤机行走轨道；4.自动扶梯；5.安全绞车；6.三维力加载装置；6-1.三向力加载器；6-2.双出杆多级油缸；7.测试平台；7-1.第一T型槽；7-2.第二T型槽；8.模拟铲煤板。

具体实施方式

本发明公开了一种采煤机综合测试实验台(简称实验台)，如图1、2所示，包括测试平台7、采煤机行走轨道2、模拟铲煤板8、三向力加载器6-1和安全绞车5，采煤机行走轨道2和安全绞车5均固定安装在所述测试平台上，三向力加载器6-1可拆卸地固定安装在所述测试平台上，采煤机行走轨道呈直线形铺设在测试平台上，所述模拟铲煤板8通过若干第一油缸支撑安装在所述测试平台7上并平行于采煤机行走轨道2布置，所述第一油缸的两端分别相对模拟铲煤板和测试平台铰接，安全绞车靠近采煤机行走轨道的其中一端。

所述测试平台是采煤机行走轨道等其他组成部分的安装基础平台，采煤机行走轨道供被测采煤机的行走轮在其上行走，模拟铲煤板用于被测采煤机的支撑滑靴在其上滑动。三向力加载器用于向被测采煤机摇臂施加X、Y、Z三个相互垂直方向的载荷，以模拟采煤机截割过程中所受的力，包括冲击载荷。所述三向力加载器可以设置三个正交方向上的油缸，油缸外伸时实施相应方向的力的加载。

利用该实验台可以测试被测采煤机在采煤机行走轨道和模拟铲煤板上行走过程中的一些性能参量，例如行走距离、振动、噪声、温度以及受力情况等，这些主要通过设置相应类型的传感器进行检测。可以利用该实验台实施的测试项目还可以包括采煤机启动、行走、制动时采煤机牵引电流、松抱制动闸时间、制动力矩等，相应数据主要通过该实验台的控制终端读取被测采煤机的电控系统数据获得。控制终端是该实验台的电气控制系统的中心。

由于可以将测试平台置于多种不同倾角的倾斜状态，以此模拟倾斜工作面环境，因此该实验台还可以用于采煤机倾斜条件下行走测试。将被测采煤机置于测试平台的未设置安全绞车的一端，用钢丝绳连接安全绞车和被测采煤机的机身，并使钢丝绳保持松弛状态。当测试平台处于倾斜状态时，安全绞车处于测试平台的较高的一端。让被测采煤机从测试平台较低的一端向较高的一端行走，在此过程中除了可以实施前述的所有检测项目外，还可以检测采煤机倾斜条件下行走安全性的一些项目，例如采煤机启动时的下滑距离、不同牵引速度条件制动时的下滑距离、加载时采煤机静止24h后的下滑距离等，以相应下滑距离不超过规定值为合格。当需要改换其他不同倾斜角度进行测试时，只需改变测试平台的倾角即可。

所述安全绞车用于提供安全保障，主要用于采煤机倾斜条件下行走测试。随着被测采煤机的逐渐上行，安全绞车慢慢收回钢丝绳，但时刻保持钢丝绳的松弛状态，并预留出足以允许采煤机在下滑距离规定值内自由下滑的冗余长度。实验时，安全绞车上的钢丝绳连接到被测采煤机的机身上，一旦被测采煤机产生非正常下滑即超出规定值一定程度的下滑，钢丝绳立即发挥作用，从松弛状态转变为张紧状态，通过牵拉被测采煤机防止其继续下滑造成安全事故。

所述测试平台上可根据具体的实验项目设置相应的测试仪器和/或传感器，例如激光标靶、激光测距传感器、红外温度测试仪、振动传感器和噪声传感器等，这些是与所述实验台的硬件设施配套的电气控制系统的重要组成部分，用于测试数据的采集。电气控制系统的控制终端可以对所采集数据进行处理和分析，也可以将相关数据传递至其他上位机进行数据处理和分析。

其中，激光标靶和激光测距传感器相配合，通过收发激光信号可以测算出被测采煤机的行走距离或下滑距离，使用时通常将激光标靶固定在被测采煤机上，将激光测距传感器固定在测试平台上。利用所述红外温度测试仪可以测试被测采煤机的油温、减速器温度、制动器温度等。所述振动传感器可安装在采煤机行走轨道内，利用振动传感器可以检测被测采煤机整机的振动。利用噪声传感器可以检测被测采煤机爬升时的整机的噪声。用于测量采煤机行走距离或下滑距离的传感器通常为该实验台的必备传感器。

控制第一油缸伸缩，模拟铲煤板的顶面相对于测试平台的高度就会发生改变，以此来适应不同规格的被测采煤机的支撑滑靴的高度。第一油缸的伸缩受电磁比例阀的控制，电磁比例阀按照微处理器的指令动作。第一油缸内装有位移传感器，位移传感器的信号输出端接入所述微处理器，向微处理器反馈第一油缸的移动距离，形成闭环控制。微处理器是控制终端的核心部件。

本实施例中，第一油缸排成两列，每列中的第一油缸沿模拟铲煤板的长度方向间隔竖向布置。

上述实验台为采煤机水平和倾斜工作面条件下的安全行走测试提供了基础的、安全的、可重复的测试环境，使相应测试能够在实验室中得以开展，使检测结果的准确性和可信度更高，并且能适用于各种规格的采煤机。由于可以配置适宜的多种类型的传感器或检测设备，因此可以在一次行走中获取多个方面的数据，有利于实现与采煤机行走相关的综合性能的测试。

所述采煤机行走轨道可以包括多个基座和多根齿轨，所述基座沿测试平台上的第一T型槽7-1间隔布设，通过该第一T型槽实现定位，并通过螺钉等紧固在测试平台上。所述基座是所述齿轨的安装基础。所述齿轨首尾顺次相接铺设成直线形，相邻两根齿轨的相邻的端部直接或经由一个过渡套可拆卸固定在同一个所述基座上。一套实验台可以配备多组不同规格的齿轨，所述基座上的齿轨安装结构可以依据尺寸最大的一组齿轨设计，其他组齿轨各自有一组配套的过渡套，当安装这些组齿轨时，齿轨的端部安装在各自配套的过渡套中，相应过渡套则与基座上的齿轨安装结构配合安装。当被测采煤机变化需要更换不同规格的另一组齿轨时，只要同时更换齿轨和与齿轨配套的过渡套，长度方向上只要按需调整基座的间距即可，因此可以用同一实验台实现各种行走轮模数的被测采煤机的测试。

所述三向力加载器6-1有相互间隔布置的两套，均通过测试平台上的第二T型槽7-2实现定位，并相对测试平台可拆卸固定连接，第一T型槽和第二T型槽相互平行。

所述实验台可以在以下任意一个或多个方面进行进一步的优化：

1、所述测试平台上还可以固定安装有双出杆油缸，所述双出杆油缸的缸筒固定安装在所述测试平台上，所述双出杆油缸的两个外伸方向的活塞杆与两套所述三向力加载器一一对应连接。三向力加载器和双出杆油缸组成三维力加载装置6。

通过所述双出杆油缸的伸缩调整，可改变两套加载器间的距离。由于每套加载器加载于被测采煤机上的一个摇臂，双出杆油缸的伸缩可以使三维力加载装置能给不同长度的被测采煤机加载。当改换不同长度的被测采煤机时，至少有一套加载器的位置需要进行相应的调整，然后再重新固定。

所述双出杆油缸内置有位移传感器，便于智能控制两套三向力加载器的间距，且控制精准。采用双出杆油缸，可以有效减轻作业人员的劳动强度。

所述双出杆油缸可进一步优选采用双出杆多级油缸6-2，可输出力和伸缩距离更大。

2、所述采煤机行走轨道上优选布置三维力传感器，用于检测采煤机行走过程中导向滑靴所受到的各向力情况，为分析导向滑靴过快磨损甚至断裂的原因提供数据支持，为设计适用于倾斜、急倾斜条件下的导向滑靴提供参考。

3、所述测试平台优选为铸钢结构。

4、所述测试平台的形状优选为长条形，长度为25-35m，宽度为5-6m，可满足目前总长已超过20m、机身长度达到10m的最大采煤机的实验需要。为了减轻重量且保证刚度，测试平台的厚度优选为50-60mm。

本实施例中测试平台长30m，宽6m，厚55mm。

采煤机行走轨道沿测试平台的长度方向铺设，优选与测试平台等长。

5、所述模拟铲煤板为耐磨钢板，优选采用高锰钢制造，整体经调质处理，硬度为HB280-320，顶面经淬火处理，硬度为HRC55-60。

所述模拟铲煤板优选与测试平台等长。所述模拟铲煤板的宽度可以为0.4-0.6m，厚度可以为55-75mm，本实施例中模拟铲煤板宽度为0.5m，高度为65mm。

所述模拟铲煤板的宽度还可以设置为不小于1m，例如1-1.2m，在模拟铲煤板与采煤机行走轨道间距合适的情况下，可以满足目前所有宽度的采煤机的测试需求。这种情况下，可以不进行下面6的结构优化。

6、所述测试平台上还可以设置底座和若干第二油缸，所述底座与测试平台滑动配合，滑动方向沿着测试平台的台面且垂直于采煤机行走轨道方向，滑动动力来自所述第二油缸。各个第二油缸沿采煤机行走轨道的延伸方向间隔布置，每个第二油缸的两端分别与所述底座和测试平台连接。这种情况下，所述模拟铲煤板通过所述第一油缸直接支撑安装在所述底座上，即第一油缸的两端分别铰接于模拟铲煤板和底座。由于第二油缸的伸缩可以改变底座与采煤机行走轨道的距离，模拟铲煤板到采煤机行走轨道的距离也就随之改变，由此可以适应不同宽度的被测采煤机。

同理，第二油缸的伸缩受电磁比例阀的控制，电磁比例阀按照微处理器的指令动作。第二油缸内也装有位移传感器，位移传感器的信号输出端接入微处理器，向微处理器反馈第二油缸的移动距离，形成闭环控制。

所述底座可以为一体式结构，或者也可以是由多个分块沿采煤机行走轨道延伸方向依次排列而成的组合结构。当所述底座采用组合结构时，每个分块都有与之相连的第二油缸，用于为相应分块的滑移提供动力。

无论是一体式底座还是一个底座单体，其与测试平台上都各自设有导向结构，用以确保底座的直线滑动方向。

7、所述测试平台上位于采煤机行走轨道两侧的侧边即测试平台的两条长边以及这两条侧边之间靠近安全绞车一侧的侧边即测试平台的靠近安全绞车的一条短边设置有防护围栏，避免工作人员从测试平台边缘跌落。

防护围栏上可进一步设置多个声光警报器和雷达测距传感器，通过雷达测距传感器实时对人员到防护围栏的距离进行测定，一旦该距离小于设定距离，例如0.5m，声光警报器发出报警，提示相关人员注意应与防护围栏保持不小于0.5m的距离。

8、所述测试平台上还优选安装有自动扶梯(例如自动人行道电梯)4，供相关工作人员行走，既方便查看实验装置的工作情况，同时又能减轻人员工作强度。

所述自动扶梯沿着采煤机行走轨道延伸方向布置，所述自动扶梯和采煤机行走轨道分别位于三向力加载器的两侧。通常，自动扶梯设置在靠近测试平台的一侧边缘处。

本发明可以模拟采煤工作面处于水平或各种角度倾斜时的环境条件以及采煤机截割时的受力状态，可供被测采煤机实际在其上行走，同时测试与采煤机行走相关的各种安全性能数据，为实验室环境下进行标准化、规范化的采煤机安全行走测试提供有效的实验手段与设备。只要将测试平台固定在某个倾斜角度上，就可以实施相应角度的倾斜、急倾斜条件下采煤机安全行走测试，并且测试准确性、安全性、操作便捷性都较高，能对减少或消除采煤机在倾斜、急倾斜条件下的行走安全隐患起到非常积极的作用。

Claims (10)

1.一种采煤机综合测试实验台，其特征在于：包括测试平台、采煤机行走轨道、模拟铲煤板、三向力加载器和安全绞车，采煤机行走轨道和安全绞车均固定安装在所述测试平台上，三向力加载器可拆卸地固定安装在所述测试平台上，采煤机行走轨道呈直线形铺设在测试平台上，所述模拟铲煤板通过若干第一油缸支撑安装在所述测试平台上并平行于采煤机行走轨道布置，所述第一油缸的两端分别相对模拟铲煤板和测试平台铰接，安全绞车靠近采煤机行走轨道的其中一端。

2.如权利要求1所述的采煤机综合测试实验台，其特征在于：所述采煤机行走轨道包括多个基座和多根齿轨，所述基座沿测试平台上的一条T型槽间隔布设，通过该T型槽实现定位，并紧固在测试平台上，所述齿轨首尾顺次相接铺设成直线形，相邻两根齿轨的相邻的端部直接或经由一个过渡套可拆卸固定在同一个所述基座上。

3.如权利要求2所述的采煤机综合测试实验台，其特征在于：所述三向力加载器有相互间隔布置的两套，均通过测试平台上的另一条T型槽实现定位，并相对测试平台可拆卸固定连接，两条T型槽相互平行。

4.如权利要求3所述的采煤机综合测试实验台，其特征在于：所述测试平台上还固定安装有双出杆油缸，所述双出杆油缸的缸筒固定安装在所述测试平台上，所述双出杆油缸的两个外伸方向的活塞杆与两套所述三向力加载器一一对应连接。

5.如权利要求4所述的采煤机综合测试实验台，其特征在于：所述双出杆油缸采用双出杆多级油缸。

6.如权利要求1、2、3、4或5所述的采煤机综合测试实验台，其特征在于：所述采煤机行走轨道上布置有三维力传感器。

7.如权利要求1、2、3、4或5所述的采煤机综合测试实验台，其特征在于：所述测试平台上还设置有底座和若干第二油缸，所述底座与测试平台滑动配合，滑动方向沿着测试平台的台面且垂直于采煤机行走轨道方向，滑动动力来自所述第二油缸，第二油缸的两端分别与所述底座和测试平台连接，所述模拟铲煤板通过所述第一油缸直接支撑安装在所述底座上，所述底座为一体式结构或者是由多个分块沿采煤机行走轨道延伸方向依次排列而成的组合结构。

8.如权利要求1、2、3、4、5、6或7所述的采煤机综合测试实验台，其特征在于：所述测试平台的位于采煤机行走轨道两侧的侧边以及这两条侧边之间靠近安全绞车一侧的侧边均设置有防护围栏。

9.如权利要求8所述的采煤机综合测试实验台，其特征在于：所述防护围栏上设置有声光警报器和雷达测距传感器。

10.如权利要求1、2、3、4、5、6、7、8或9所述的采煤机综合测试实验台，其特征在于：所述测试平台上还安装有自动扶梯，所述自动扶梯沿着采煤机行走轨道的延伸方向布置，所述自动扶梯和采煤机行走轨道分别位于三向力加载器的两侧。

Images