CN114459933A - 磨蚀试验台 - Google Patents

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胡滔
郭岱
周常飞
王振乾
胡璟
董超
顾恩洋
刘振
高振帮
全保朝
夏银祥
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China Coal Technology and Engineering Group Corp
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China Coal Technology and Engineering Group Corp
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Abstract

本发明涉及一种磨蚀试验台，包括框架、直线往复移动机构、导向座、导向杆、磨蚀岩样座、磨蚀杆、磨蚀旋转动力系统和力传感器，导向杆的前后两端安装在框架上，导向座套在导向杆上并与导向杆前后滑动连接，直线往复移动机构和磨蚀旋转动力系统均安装在框架上且上下间隔布置，直线往复移动机构的活动端和磨蚀岩样座均与导向座连接且都位于导向座的后侧，磨蚀杆的一端安装在磨蚀旋转动力系统的动力输出端上，另一端朝向磨蚀岩样座悬伸，力传感器安装在导向座与直线往复移动机构的活动端之间。采用本发明不仅能实现截齿磨损寿命的模拟，还能以减少截齿磨损为目的为实际截割中优化运动参数提供参考，且试验台结构紧凑、投资少。

Description

磨蚀试验台
技术领域
本发明涉及一种以研究岩石截割过程中磨蚀性问题为目的的磨蚀试验用试验台。
背景技术
截割岩石等坚硬物料时的一个突出问题是磨蚀性，截齿在大的截割力的作用下，会较快地磨损失效。现有的标准磨蚀试验台用一针状细杆在较小的正压力下相对岩样摩擦滑动，正压力和相对滑动速度等参数是按照统一标准定制好的，通过针尖的磨损程度判断岩石的磨蚀性并人为进行分级评定，进而得出岩石的磨蚀等级，并不涉及截齿的磨损寿命模拟。
发明内容
本发明旨在提供一种磨蚀试验台，不仅能实现截齿磨损寿命的模拟，还能以减少截齿磨损为目的为实际截割中优化运动参数提供参考。
本发明的主要技术方案有：
一种磨蚀试验台，包括框架、直线往复移动机构、导向座、导向杆、磨蚀岩样座、磨蚀杆、磨蚀旋转动力系统和力传感器，所述导向杆的前后两端安装在所述框架上，所述导向座套在导向杆上并与导向杆前后滑动连接，直线往复移动机构和磨蚀旋转动力系统均安装在框架上且上下间隔布置，直线往复移动机构的活动端和磨蚀岩样座均与导向座连接且都位于导向座的后侧，磨蚀杆的一端安装在磨蚀旋转动力系统的动力输出端上，磨蚀杆的另一端朝向磨蚀岩样座悬伸，所述力传感器安装在导向座与直线往复移动机构的活动端之间。
所述直线往复移动机构优选采用主油缸，主油缸的缸筒安装到框架上，主油缸的缸杆的外伸端连接有油缸连接座，油缸连接座经所述力传感器连接所述导向座的后端。
所述框架上还安装有泵站、自冷却油箱和操纵阀，泵站将自冷却油箱内的油液送入操纵阀，操纵阀的工作油路分别连接主油缸的两腔，操纵阀的回油路接自冷却油箱。
所述磨蚀试验台还优选包括行程传感器，所述行程传感器的静止部件安装在框架上，所述行程传感器的运动部件安装在导向座上。
所述导向杆可以有相互平行的多根。
所述磨蚀试验台还可以包括磨蚀连接机构，所述磨蚀连接机构连接在导向座和磨蚀岩样座之间，磨蚀连接机构与导向座的后端之间安装或不安装扭矩传感器。
所述磨蚀连接机构可以包括一前一后连接固定的方形连接板和连接臂，所述连接臂呈空心杆状，所述方形连接板与导向座或扭矩传感器相连接，所述连接臂的后端固定在磨蚀岩样座上。
所述磨蚀旋转动力系统可以包括密封座、磨蚀电机和回转轴，密封座和磨蚀电机安装在框架上，回转轴通过轴承旋转支撑在密封座中，磨蚀电机的输出轴与回转轴的一端同轴传动连接，磨蚀杆的一端安装在回转轴的另一端端面上。
所述磨蚀试验台还可以包括减速器，所述减速器连接在磨蚀电机的输出轴与回转轴之间。
所述减速器优选采用一级行星减速器。
所述磨蚀杆安装在磨蚀杆座上，所述磨蚀杆座安装在回转轴的另一端端面上。
所述回转轴的另一端端面上优选设有多个磨蚀杆座安装位，其中至少有两个磨蚀杆座安装位到所述回转轴的轴线距离不同，磨蚀杆座可拆卸安装在磨蚀杆座安装位上。
本发明的有益效果是：
由于设置了磨蚀旋转动力系统，在其驱动下磨蚀杆可以绕回转轴的轴线稳定地定轴回转，同时直线往复移动机构可为磨蚀试验提供恒定的磨蚀正压力，使磨蚀杆的悬伸端端面与磨蚀岩样端面保持摩擦滑动状态，使磨蚀试验能够更接近截齿的实际磨蚀工况，因此可以进行截齿磨损寿命的试验研究。通过改变磨蚀岩样的材料、磨蚀岩样的硬度、磨蚀正压力和磨蚀旋转动力系统的转速等多个工况参数，可以得到上述不同组合条件下的磨蚀寿命曲线，从而可以为现场截齿的应用选定一组磨损较少的优化的运动参数，在保证截割能力的同时，降低截齿的磨损损耗，实现采矿机的经济性开采。
由于所述回转轴的另一端端面上可设有多个磨蚀杆座安装位，将磨蚀杆、磨蚀杆座安装到与回转轴的轴线距离不同的磨蚀杆座安装位上，可实现不同半径条件下、不同回转速度的磨蚀试验，即使回转轴的转速相同，不同半径条件下可获得不同的磨蚀杆回转线速，从而获得更多的截割条件组合，对截割过程中截齿磨蚀的研究也能更充分。通过增加半径，也可以加长磨蚀路径，有利于减小试验随机误差。
由于直线往复移动机构和磨蚀旋转动力系统上下间隔布置，使得该试验台的结构非常紧凑，占地少，成本低。
附图说明
图1为本发明的一个实施例的结构示意图；
图2为图1的俯视图；
图3为图2的B-B剖视图；
图4为本发明的细部组成指示图；
图5为所述磨蚀旋转动力系统的另一个实施例的结构示意图；
图6为所述磨蚀杆座的安装示意图。
附图说明：1.框架；2.直线往复移动机构；21.主油缸；22.油缸连接座；23.导向座；24.导向杆；25.力传感器；27.行程传感器；3.磨蚀连接机构；31.方形连接板；32.连接臂；33.磨蚀岩样座；5.主动力系统；51.泵站；52.自冷却油箱；53.操纵阀；6.磨蚀旋转动力系统；61.磨蚀座；62.磨蚀电机；63.回转轴；631.定位槽；632.螺纹孔；64.轴承；65.密封座；66.磨蚀杆座；67.磨蚀杆；68.减速器；02.磨蚀岩样。
具体实施方式
如图1-6所示，本发明公开了一种磨蚀试验台，包括框架1、直线往复移动机构2、导向座23、导向杆24、磨蚀岩样座33、磨蚀杆67、磨蚀旋转动力系统6和力传感器25。所述框架是所述磨蚀试验台上其他组成部分的安装基础结构。所述导向杆的前后两端安装在所述框架上，所述导向座套在导向杆上并与导向杆前后滑动连接。直线往复移动机构和磨蚀旋转动力系统均安装在框架上且上下间隔布置。直线往复移动机构的活动端和磨蚀岩样座均与导向座连接且都位于导向座的后侧，直线往复移动机构的活动端前后运动时将带动导向座前后滑移，相应地，磨蚀岩样座也随之作同方向的前后水平移动。
磨蚀杆的一端安装在磨蚀旋转动力系统的动力输出端上，磨蚀杆的另一端朝向磨蚀岩样座悬伸。在直线往复移动机构的带动下，磨蚀岩样座可以在前后方向上靠近或远离磨蚀杆。磨蚀试验时，磨蚀杆在磨蚀旋转动力系统的驱动下绕回转轴的轴线作圆周运动，同时直线往复移动机构为磨蚀试验提供恒定的磨蚀正压力，磨蚀杆的悬伸端端面与磨蚀岩样座上的磨蚀岩样02端面在磨蚀正压力下保持摩擦滑动状态，更接近真实截割时的截齿磨蚀工况。无论是磨蚀杆相对磨蚀岩样的移动速度还是磨蚀正压力的大小均可较为方便地根据试验方案调节，例如移动速度可以调至各种不同的截割线速，磨蚀正压力可以大到接近破碎高硬度岩石的截割力对应的正压力，因此使磨蚀试验更接近截齿的实际磨蚀工况，可以通过磨蚀试验对截齿磨损寿命给出具体的数据评判或有效建议，以及确定优选的截齿运动参数。本实施例中，磨蚀旋转动力系统位于磨蚀岩样座的后方，磨蚀杆的后端安装在磨蚀旋转动力系统的动力输出端上，磨蚀杆的前端指向磨蚀岩样座的后端，磨蚀试验时与磨蚀岩样的后端面保持摩擦。所述磨蚀杆可采用多种形式的结构，例如圆柱结构、锥型结构等，后者用于模拟截齿端头可以更接近真实工况。
所述磨蚀试验台可方便地开展现场开采硬质物料的截齿磨蚀性研究，且由于直线往复移动机构和磨蚀旋转动力系统以及磨蚀岩样座上下间隔布置，使得该试验台的结构非常紧凑，占地少，成本低。
所述力传感器安装在导向座与直线往复移动机构的活动端之间，利用所述力传感器可以检测出磨蚀正压力的波动范围。
所述直线往复移动机构优选采用主油缸21，主油缸的缸筒安装到框架上，主油缸的缸杆的外伸端连接有油缸连接座22，油缸连接座经所述力传感器连接所述导向座的后端。应当在施加磨蚀正压力时主油缸的相应回油路上设置溢流阀或平衡阀，以实现对恒定的磨蚀正压力的模拟。
为了给主油缸提供动力，所述框架上还安装有泵站51、自冷却油箱52和操纵阀53，泵站包括电机和齿轮泵，操纵阀用于换向。泵站从冷却油箱吸油并将压力油液送入操纵阀，操纵阀的工作油路分别连接主油缸的两腔，操纵阀的回油路接自冷却油箱。通过对操纵阀的控制，使压力油液进入主油缸的不同腔室，由此控制主油缸缸杆伸出或缩回，进而使磨蚀岩样座靠近或远离磨蚀杆。泵站、自冷却油箱和操纵阀组成为主油缸提供动力的主动力系统5的主要部分。
所述截割磨蚀试验台还优选包括行程传感器27，所述行程传感器的静止部件安装在框架上，所述行程传感器的运动部件安装在导向座上，运动部件跟随导向座相对静止部件前后移动。所述行程传感器可用于在磨下深度达到设定值时发出信号，以便适时控制磨蚀旋转动力系统转动停止。本实施例中所述行程传感器的静止部件采用环形磁力感应圈，所述行程传感器的运动部件采用前后水平延伸的磁力杆。
所述导向杆有相互平行的多根，导向座与每一根导向杆都保持前后滑动连接。所述导向杆优选设置上下左右四根，且其位置相对主油缸的轴线上下对称、左右对称，以使导向座移动时保持较好的受力状态。
所述磨蚀试验台还可以包括磨蚀连接机构3，所述磨蚀连接机构连接在导向座和磨蚀岩样座之间。本实施例中磨蚀连接机构的前端连接所述导向座的后端，所述磨蚀连接机构的后端连接所述磨蚀岩样座。所述磨蚀连接机构可以包括一前一后连接固定的方形连接板31和连接臂32，所述连接臂呈空心杆状，所述方形连接板固定在导向座上，所述连接臂的后端固定在磨蚀岩样座上。
磨蚀连接机构与导向座的后端之间优选连接一个扭矩传感器，在本实施例中，即所述扭矩传感器安装在方形连接板与导向座之间，相应地，可通过变短所述连接臂来适应扭矩传感器的安装。所述扭矩传感器可以用于检测磨蚀试验中磨蚀杆与磨蚀岩样之间摩擦力的变化情况。
磨蚀旋转动力系统为磨蚀杆提供定轴回转动力。所述磨蚀旋转动力系统可以包括密封座65、磨蚀电机62和回转轴63，密封座和磨蚀电机安装在框架上，本实施例中密封座和磨蚀电机借助磨蚀座61安装到框架上。回转轴通过轴承64旋转支撑在密封座中，磨蚀电机的输出轴与回转轴的一端(本实施例中为后端)同轴传动连接，所述磨蚀杆的一端安装在回转轴的另一端(即磨蚀旋转动力系统的动力输出端，本实施例中为前端)端面上。
所述磨蚀试验台还可以包括减速器68，所述减速器连接在磨蚀电机的输出端与回转轴之间，通过减速器获得需要的转速，有利于降低磨蚀电机的成本。
所述减速器优选采用一级行星减速器，使得磨蚀旋转动力系统可以输出更大的转矩。
所述磨蚀杆可以安装在磨蚀杆座66上，所述磨蚀杆座安装在回转轴的另一端端面上，即磨蚀杆借助磨蚀杆座进行安装。
所述回转轴的另一端端面上优选设有多个磨蚀杆座安装位，其中至少有两个磨蚀杆座安装位到所述回转轴的轴线距离不同，磨蚀杆座可拆卸安装在某一个磨蚀杆座安装位上。当磨蚀杆座安装到不同的磨蚀杆座安装位上时，可以实现不同半径对应的圆周上的磨蚀运动试验。
如图6所示，本实施例中，回转轴的另一端端面上沿径向设有一条贯通的定位槽631，定位槽的两侧沿定位槽的延伸方向均间隔分布多个螺纹孔632，磨蚀杆座66可以利用定位槽和回转轴端面定位，并利用螺钉与不同的螺纹孔组合安装到回转轴端面上的多种不同的位置上。
本文所称的前、后分别指图1视角下的左、右。

Claims (10)

1.一种磨蚀试验台，其特征在于：包括框架、直线往复移动机构、导向座、导向杆、磨蚀岩样座、磨蚀杆、磨蚀旋转动力系统和力传感器，所述导向杆的前后两端安装在所述框架上，所述导向座套在导向杆上并与导向杆前后滑动连接，直线往复移动机构和磨蚀旋转动力系统均安装在框架上且上下间隔布置，直线往复移动机构的活动端和磨蚀岩样座均与导向座连接且都位于导向座的后侧，磨蚀杆的一端安装在磨蚀旋转动力系统的动力输出端上，磨蚀杆的另一端朝向磨蚀岩样座悬伸，所述力传感器安装在导向座与直线往复移动机构的活动端之间。
2.如权利要求1所述的磨蚀试验台，其特征在于：所述直线往复移动机构采用主油缸，主油缸的缸筒安装到框架上，主油缸的缸杆的外伸端连接有油缸连接座，油缸连接座经所述力传感器连接所述导向座的后端，所述框架上还安装有泵站、自冷却油箱和操纵阀，泵站将自冷却油箱内的油液送入操纵阀，操纵阀的工作油路分别连接主油缸的两腔，操纵阀的回油路接自冷却油箱。
3.如权利要求2所述的磨蚀试验台，其特征在于：还包括行程传感器，所述行程传感器的静止部件安装在框架上，所述行程传感器的运动部件安装在导向座上。
4.如权利要求3所述的磨蚀试验台，其特征在于：所述导向杆有相互平行的多根。
5.如权利要求4所述的磨蚀试验台，其特征在于：还包括磨蚀连接机构，所述磨蚀连接机构连接在导向座和磨蚀岩样座之间，磨蚀连接机构与导向座的后端之间安装或不安装扭矩传感器。
6.如权利要求1、2、3、4或5所述的磨蚀试验台，其特征在于：所述磨蚀旋转动力系统包括密封座、磨蚀电机和回转轴，密封座和磨蚀电机安装在框架上，回转轴通过轴承旋转支撑在密封座中，磨蚀电机的输出轴与回转轴的一端同轴传动连接，磨蚀杆的一端安装在回转轴的另一端端面上。
7.如权利要求6所述的磨蚀试验台，其特征在于：还包括减速器，所述减速器连接在磨蚀电机的输出轴与回转轴之间。
8.如权利要求7所述的磨蚀试验台，其特征在于：所述减速器采用一级行星减速器。
9.如权利要求6所述的磨蚀试验台，其特征在于：所述磨蚀杆安装在磨蚀杆座上，所述磨蚀杆座安装在回转轴的另一端端面上。
10.如权利要求9所述的磨蚀试验台，其特征在于：所述回转轴的另一端端面上设有多个磨蚀杆座安装位，其中至少有两个磨蚀杆座安装位到所述回转轴的轴线距离不同，磨蚀杆座可拆卸安装在磨蚀杆座安装位上。
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