CN111220374A - 一种掘进机截割粉尘检测及动态调节试验装置 - Google Patents

Abstract

本发明为一种掘进机截割粉尘检测及动态调节试验装置。本专利主要由齿轮传动系统，螺旋滚筒，模拟夹矸煤岩体，粉尘检测传感器、回转平台和滑移平台六部分组成。根据相似理论搭建出截割头破落岩石的粉尘检测试验台，对截割头工作时的粉尘检测情况进行实时的检测，再将检测到的信号作为输入，根据检测到的粉尘量对喷雾装置进行动态调节，可有效的为新型绿色环保掘进机的设计提供参考。

Description

一种掘进机截割粉尘检测及动态调节试验装置

技术领域

本发明涉及工矿机械设备试验领域，具体涉及一种掘进机截割粉尘检测及动态调节试验装置。

背景技术

近年来随着机械化程度的不断深化，纵轴式掘进机已经在煤矿开采与隧道挖掘领域得到广泛的应用。截割头是掘进机的主要工作机构，其上布置的截齿与煤岩体直接截割，使煤岩体发生剪切变形及破碎，释放大量的能量同时并形成大量煤岩颗粒及粉尘，这是煤炭开采及掘进工作的必然现象。是截割头自身的结构及运动参数、材料属性、煤岩体的赋存条件等多因素共同作用的结果，这些因素都会直接或间接的影响截割头破碎、崩落煤岩的动力演化过程以及截割粉尘的产生。若不能准确的揭示该过程，掘进机截割头的设计将难以适应当下绿色环保的设计理念。由于井下工作条件恶劣、受载复杂。在井下进行相关截割头破碎、粉尘检测的实验势必采用专门的防爆设备，以适应井下恶劣的工作条件。此外，井下巷道狭窄，加之各种管道、车辆乃至行人、风流等都在其中通过或活动，势必造成较大的数据扰动，使得各种参数难以准确识别，数据采集困难且代价昂贵。采掘机械的喷雾降尘没有理论的支撑，设备工作时常会遇到外喷雾的压力较低，雾化效果较差，有效喷雾范围达不到设计要求，设备的动态调节能力较差。因此，研究喷雾降尘技术研究有利于提高降尘效率，改善现场工作环境。若根据相似理论搭建出截割头破落岩石的粉尘检测试验台，则可对截割头工作时的粉尘检测情况进行实时的检测，再将检测到的信号作为输入，根据检测到的粉尘量对喷雾装置进行动态调节，可有效的为新型绿色环保掘进机的设计提供参考。

发明内容

本专利主要由齿轮传动系统，螺旋滚筒，模拟夹矸煤岩体，粉尘检测传感器、回转平台和滑移平台组成。

齿轮传动系统包括电机输入轴电机输入轴锥齿轮A.一级减速锥齿轮A1传动轴A滚子轴承A.一级减速直齿轮A1滚子轴承B端盖A滚子轴承C一级减速直齿轮A2传动轴B二级减速直齿轮A3滚子轴承D端盖B二级减速锥齿轮A5锥齿轮B滚子轴承E传动轴C二级减速直齿轮A4滚子轴承F端盖C。

粉尘传感器包括传感器支架传感器壳体气体采集管。

滑动平台包括滑台底板推力液压缸滑轨液压缸A总支撑平台沉头螺钉。

回转平台包括液压缸A总支撑平台铰接侧耳回转轴液压缸B推力轴承紧固螺钉固定端盖。

推力轴承包括轴承内圈轴承外圈轴承上滚子轴承下滚子。

所述齿轮传动系统通过异步电动机带动齿轮箱体里面的两套二级齿轮减速器，通过齿轮将动力输送到输出轴，输出轴带动截割头实现截割头的旋转截割运动。

所述粉尘检测传感器利用分子在光的照射下会产生光的散射现象，同时吸收部分照射光的能量。当一束平行单色光入射到被测颗粒场时，会受到颗粒周围散射和吸收的影响，光强将被衰减。如此一来便可求得入射光通过待测浓度场的相对衰减率。而相对衰减率的大小基本上能线性反应待测场灰尘的相对浓度。光强的大小和经光电转换的电信号强弱成正比，通过测得电信号就可以求得相对衰减率。粉尘气体通过气体采集管进入传感器内部，通过上述原理的检测得出粉尘的浓度。

所述滑动平台的滑动底板支撑着所有零部件。其上放置一个滑动平台油缸，一端通过连接环和连接销轴固定在滑动底板上；另一端通过连接环与销轴与回转平台底板相连接。通过液压缸的进出液产生的推力驱动着平台沿着轨道实现进给往复运动。回转平台底板放置在轨道上，轨道通过沉头螺钉与滑动底板固定在一起。

所述回转平台放置在轨道上，其上放置着左回转液压缸和右回转液压缸，两个液压缸的缸筒通过回转油缸连接环以及销轴固定在回转平台地板上，活塞杆通过水平放置的回转油缸连接环与销轴固定。这水平放置的回转油缸连接环与回转轴固定。运动时两个液压缸一个进液，一个回液，进行异步的运动，从而带动回转轴产生转动力矩，进而使得回转轴产生转动。回转轴与一自行设计的推力轴承相互配合，考虑到轴承上有螺旋滚筒驱动装置等零部件，此轴承既要承受较大的轴向力也要承受较大的径向力，因此采用自行设计的一个推力轴承。回转轴上方还有一个固定端盖，通过4个螺钉与上方的滚筒驱动装置相连接。

所述模拟夹矸煤岩体是在实验室的条件下，通过将作为骨料的细砂，以及作为胶结材料的石灰和石膏通过大量的配比试验，最终获得基于相似理论的与实际夹矸赋存条件相吻合的模拟夹矸煤岩体。夹矸煤岩体放置于底座上，底座的侧板防止煤岩体的滑落，底座下面有四个液压缸，用来调整底座的高度，进而控制煤岩体的高度。

自行设计了推力轴承。因本试验装置会产生轴向力和径向力，因此需要采用推力轴承。工作时，推力轴承外圈固定不动，内圈与滚子运动。

附图说明

图1是本发明所述结构的总装配的结构示意图；

图2是本发明所述结构的齿轮传动系统的结构示意图；

图3是本发明所述结构的粉尘传感器的结构示意图；

图4是本发明所述结构的滑动平台的结构示意图；

图5是本发明所述结构的回转平台的结构示意图；

图6是本发明所述结构的推力轴承的结构示意图；

其中：1.滑台底板2.推力液压缸3.滑轨4.液压缸A5.总支撑平台6.铰接侧耳7.回转轴8.齿轮传动箱体9.粉尘传感器10.连接销11.固定耳座12.液压缸B13.电机14.推力轴承15.驱动轴 16.截割头17.模拟夹矸煤岩体18.传感器支架19.传感器壳体20.气体采集管21.电机输入轴 22.锥齿轮A 23.一级减速锥齿轮A1 24.传动轴A 25.滚子轴承A 26.一级减速直齿轮A1 27.滚子轴承B 28.端盖A 29.滚子轴承C 30.一级减速直齿轮A2 31.传动轴B 32.二级减速直齿轮A3 33.滚子轴承D 34.端盖B 35.二级减速锥齿轮A5 36.锥齿轮B 37.滚子轴承E 38.传动轴C 39.二级减速直齿轮A4 40.滚子轴承F 41.端盖C42.紧固螺钉43.固定端盖44.沉头螺钉45.轴承内圈46.轴承外圈47.轴承上滚子48.轴承下滚子。

Claims (9)

1.一种掘进机截割粉尘检测及动态调节试验装置,其特征在于,所述试验台包括齿轮传动系统，螺旋滚筒，模拟夹矸煤岩体，粉尘检测传感器、回转平台和滑移平台；齿轮传动系统包括电机输入轴（21）、电机输入轴锥齿轮（22）、一级减速锥齿轮（23）、传动轴（24）、滚子轴承（25）、一级减速直齿轮（26）、滚子轴承（27）、端盖（28）、滚子轴承（29）、一级减速直齿轮（30）、传动轴（31）、二级减速直齿轮（32）、滚子轴承（33）、端盖（34）、二级减速锥齿轮（35）、锥齿轮（36）、滚子轴承（37）、传动轴（38）、二级减速直齿轮（39）滚子轴承（40）端盖（41）。

2.电机输入轴锥齿轮（22）安装在电机输入轴（21）上，一级减速锥齿轮（23）安装在传动轴（24）上通过滚子轴承（27）与一级减速直齿轮（26）相连，一级减速直齿轮（26）、一级减速直齿轮（30）和二级减速直齿轮（39）平行放置，滚子轴承（29）与一级减速直齿轮（30）、传动轴（31）、二级减速直齿轮（32）和滚子轴承（33）相连，二级减速锥齿轮（35）与滚子轴承（37）、传动轴（38）、二级减速直齿轮（39）和滚子轴承（40）相连，锥齿轮（36）与输入轴锥齿轮（22）平行放置。

3.粉尘传感器包括传感器支架（18）、传感器壳体（19）和气体采集管（20）。

4.传感器壳体（19）固定在传感器支架（18）上，气体采集管（20）固定在传感器壳体（19）上。

5.滑动平台包括滑台底板（1）、推力液压缸（2）、滑轨（3）、液压缸（4）、总支撑平台（5）和沉头螺钉（44）。

6.推力液压缸（2）、滑轨（3）和液压缸（4）全部固定在滑台底板（1）上，滑轨（3）用沉头螺钉（44）固定，总支撑平台（5）与液压缸（4）相连。

7.回转平台包括液压缸（4）、总支撑平台（5）、铰接侧耳（6）、回转轴（7）、液压缸B（12）、推力轴承（14）、紧固螺钉（42）和固定端盖（43）。

8.液压缸（4）、推力轴承（14）和液压缸B（12）固定在总支撑平台（5）上，液压缸（4）与回转轴（7）通过铰接侧耳（6）相连，液压缸B（12）与固定端盖（43）相连，固定端盖（43）通过紧固螺钉（42）与回转轴（7）连接。

9.推力轴承包括轴承内圈（45）、轴承外圈（46）、轴承上滚子（47）和轴承下滚子（48）。

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