CN207280771U - 一种凿岩台车试验设备 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种凿岩台车试验设备，包括试验台架以及安装于试验台架的回转负载模拟装置、推进负载模拟装置和滑动导向装置，回转负载模拟装置包括用于传递凿岩台车的钻杆转动的回转传动机构和用于提供模拟回转负载的回转负载动力机构，推进负载模拟装置包括用于与凿岩台车的钻头相抵的岩石模拟块、用于传递钻头直线运动的推进传动机构和用于提供模拟推进负载的推进负载动力机构，岩石模拟块能够随钻头同步转动，滑动导向装置包括用于与凿岩台车的推进梁相抵的顶块和用于支撑并导向推进传动机构移动的支撑导向机构。避免了钻头相对岩石模拟块间相对摩擦运动引起的发热问题，止设备同时处理两种运动导致的设备磨损。
Description
技术领域
本实用新型涉及凿岩设备领域，特别是涉及一种凿岩台车试验设备。
背景技术
虽然近年来利用盾构机进行隧道施工的普及程度越来越高，但国内外隧道采用钻爆法施工的比例仍然很大，特别是对于一些地质条件不适合采用盾构的隧道，钻爆法成为各施工单位普遍采用的隧道施工方法。传统人工气动凿岩钻孔劳动强度大，工作环境恶劣，已不满足社会对凿岩机产品环保性和操作舒适性的要求。凿岩台车由于具有施工效率高、自动化程度高、劳动强度小、环保性好等众多优点，已成为现代钻爆法施工的重要装备，且有不断普及的趋势。凿岩机是凿岩台车进行凿岩钻孔的动力头，凿岩时将长期承受高频率、高能量的冲击作用，其好坏直接影响着凿岩台车的整机性能，因此，其可靠性十分关键。凿岩台车下线后，通常需要进行出厂试验和参数调试工作，而一般的凿岩台车生产企业离矿山、巷道等施工现场较远，如采用现场测试，凿岩台车需要采用大型卡车进行长距离运输，且还要在施工现场专门配电配水，成本高昂。为满足出厂试验和参数调试，凿岩台车生产企业往往采用方形石料或水泥块进行试钻孔和系统参数调试工作，每台凿岩台车出厂时需要钻好几块石料或水泥块，仅花在石料或水泥块上的钱就高达数万元之多，无形中增加了设备成本，特别是大批量生产时成本更明显，为达到能模拟正常凿岩时的工况条件和降低试验成本要求，需要设计一套可重复利用且能实现凿岩机液压系统的冲击、回转和推进三个运动的加载装置，以达到凿岩机的性能测试和凿岩钻孔及防卡钎液压自动控制系统的参数标定功能。
现有技术中，试验设备一般利用推进油缸模拟推进负载，而利用制动器模拟回转负载。由于凿岩机的钻头直接作用于推进阻力油缸的活塞杆上，凿岩机钻头压在推进阻力油缸的活塞杆进行冲击回转运动时，将动力传给推进阻力油缸，使活塞杆在油缸筒内同时做周向回转和轴向直线运动，活塞上的密封件在两个方向运动同时作用下极易损坏，可靠性差。此外，由于回转依靠制动器摩擦作用消耗动能，长时间需要考虑散热问题。此外，由于试验时需将凿岩台车推进梁和凿岩机管道接到测试台，完成试验的时间长。
因此，如何提供一种低成本、可重复利用、操作方便且能真实模拟各种凿岩工况的凿岩台车试验设备是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种凿岩台车试验设备，低成本、可重复利用、操作方便且能真实模拟各种凿岩工况。
为解决上述技术问题，本实用新型提供一种凿岩台车试验设备，包括试验台架以及安装于所述试验台架的回转负载模拟装置、推进负载模拟装置和滑动导向装置，所述回转负载模拟装置包括用于传递凿岩台车的钻杆转动的回转传动机构和用于提供模拟回转负载的回转负载动力机构，所述推进负载模拟装置包括用于与凿岩台车的钻头相抵的岩石模拟块、用于传递钻头直线运动的推进传动机构和用于提供模拟推进负载的推进负载动力机构，所述岩石模拟块能够随钻头同步转动，所述滑动导向装置包括用于与凿岩台车的推进梁相抵的顶块和用于支撑并导向所述推进传动机构移动的支撑导向机构。
优选地，所述回转传动机构包括增速器和安装于所述增速器输入轴的传动齿轮，所述传动齿轮用于与凿岩台车的螺纹连接套外部设置的外齿啮合，所述回转负载动力机构包括连接所述增速器输出轴的液压泵和设置于所述液压泵出口的第一比例溢流阀。
优选地，还包括安装于推进梁的回转负载模拟安装座，所述增速器和所述液压泵安装于所述回转负载模拟安装座。
优选地，所述支撑导向机构包括安装于所述试验台架的两个导向安装座，两个所述导向安装座之间设置有导向柱，所述导向柱的延伸方向平行于钻杆的延伸方向，所述导向柱上安装有用于连接所述推进传动机构的安装板，所述安装板能够沿所述导向柱的延伸方向移动。
优选地，所述安装板靠近所述岩石模拟块的一面上安装有能够与所述岩石模拟块的背面相抵的平面轴承。
优选地，包括两个所述安装板，两个所述安装板上分别安装有弹簧安装座和弹簧导向座，所述弹簧安装座和所述弹簧导向座之间设置有弹簧，所述弹簧安装座和所述弹簧导向座能够分别接触所述岩石模拟块和所述推进负载动力机构。
优选地，所述推进负载动力机构包括水平设置的液压油缸和设置于所述液压油缸无杆腔油口的第二比例溢流阀。
优选地，所述液压泵出口和所述第一比例溢流阀之间的管路通过二位电磁换向阀连通所述液压油缸无杆腔油口和所述第二比例溢流阀之间的管路。
优选地，还包括连通所述液压泵的液压马达和冷却器。
优选地，所述试验台架下方设置有高度调节支腿。
本实用新型提供一种凿岩台车试验设备，包括试验台架以及安装于所述试验台架的回转负载模拟装置、推进负载模拟装置和滑动导向装置，所述回转负载模拟装置包括用于传递凿岩台车的钻杆转动的回转传动机构和用于提供模拟回转负载的回转负载动力机构，所述推进负载模拟装置包括用于与凿岩台车的钻头相抵的岩石模拟块、用于传递钻头直线运动的推进传动机构和用于提供模拟推进负载的推进负载动力机构，所述岩石模拟块能够随钻头同步转动，所述滑动导向装置包括用于与凿岩台车的推进梁相抵的顶块和用于支撑并导向所述推进传动机构移动的支撑导向机构。
本实用新型提供的凿岩台车试验设备，钻头与岩石模拟块向接触，且岩石模拟块能够随钻头同步转动，避免了钻头相对岩石模拟块间相对摩擦运动引起的发热问题，同时经过岩石模拟块后只向推进负载动力机构传递直线运动，防止设备同时处理两种运动导致的设备磨损，试验时，只需要简单安装便可进行各类测试工作，无需进行液压管路的拆装工作，保证了凿岩台车液压系统的清洁性，减小了凿岩台车由于人为原因带来的故障源，同时，试验台能模拟空洞快速前进、卡钎等多种工况，满足全电脑和全液压凿岩台车的防卡钎自动凿岩液压系统的参数调节或标定功能。
附图说明
图1为本实用新型所提供的凿岩台车试验设备的一种具体实施方式的安装示意图；
图2为本实用新型所提供的凿岩台车试验设备的一种具体实施方式的主视示意图；
图3为本实用新型所提供的凿岩台车试验设备的一种具体实施方式的俯视示意图；
图4为本实用新型所提供的凿岩台车试验设备的一种具体实施方式的液压原理图。
具体实施方式
本实用新型的核心是提供一种凿岩台车试验设备，低成本、可重复利用、操作方便且能真实模拟各种凿岩工况。
为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的详细说明。
请参考图1至图4，图1为本实用新型所提供的凿岩台车试验设备的一种具体实施方式的安装示意图；图2为本实用新型所提供的凿岩台车试验设备的一种具体实施方式的主视示意图；图3为本实用新型所提供的凿岩台车试验设备的一种具体实施方式的俯视示意图；图4为本实用新型所提供的凿岩台车试验设备的一种具体实施方式的液压原理图。
本实用新型具体实施方式提供的一种凿岩台车试验设备，包括试验台架1以及安装于试验台架1的回转负载模拟装置2、推进负载模拟装置3和滑动导向装置4，回转负载模拟装置2包括用于传递凿岩台车6的钻杆61转动的回转传动机构和用于提供模拟回转负载的回转负载动力机构，推进负载模拟装置3包括用于与凿岩台车6的钻头62相抵的岩石模拟块31、用于传递钻头62直线运动的推进传动机构和用于提供模拟推进负载的推进负载动力机构，岩石模拟块31能够随钻头62同步转动，滑动导向装置4包括用于与凿岩台车6的推进梁63相抵的顶块41和用于支撑并导向推进传动机构移动的支撑导向机构。还可在试验台架1下方设置有高度调节支腿5。
具体地，回转传动机构包括增速器21和安装于增速器21输入轴的传动齿轮22，传动齿轮22用于与凿岩台车6的螺纹连接套64外部设置的外齿啮合，回转负载动力机构包括连接增速器21输出轴的液压泵23和设置于液压泵23出口的第一比例溢流阀24。其中螺纹连接套64用于连接凿岩台车6的凿岩机的钎尾与钻杆61，并在螺纹连接套64的外表面加工出外齿，凿岩机启动后依次带动螺纹连接套64、钻杆61和钻头62转动，螺纹连接套64通过与其啮合的传动齿轮22将转动传递至增速器21，再由增速器21传递至液压泵23，驱动液压泵23回转并输出压力油，在第一比例溢流阀2进行溢流产生背压，产生一负载阻力矩并传递给凿岩机，起到模拟回转负载作用。为了便于安装，还设置有安装于推进梁63的回转负载模拟安装座，增速器21和液压泵23安装于回转负载模拟安装座，同时回转负载模拟安装座通过连接块连接凿岩机连接。
支撑导向机构包括安装于试验台架1的两个导向安装座42，两个导向安装座42之间设置有导向柱43，导向柱43的延伸方向平行于钻杆61的延伸方向，导向柱43上安装有用于连接推进传动机构的安装板44，安装板44能够沿导向柱43的延伸方向移动。可根据情况调整支撑导向机构的结构形式，均在本实用新型的保护范围之内。
安装板44靠近岩石模拟块31的一面上安装有能够与岩石模拟块31的背面相抵的平面轴承32，通过设置平面轴承32，避免了钻头62相对岩石模拟块31间相对摩擦运动引起的发热问题，同时经过岩石模拟块31后只向推进负载动力机构传递直线运动，防止设备同时处理两种运动导致的设备磨损
为了进一步缓解冲击，可以设置两个安装板44，两个安装板44上分别安装有弹簧安装座和弹簧导向座，弹簧安装座和弹簧导向座之间设置有弹簧33，弹簧安装座和弹簧导向座能够分别接触岩石模拟块31和推进负载动力机构。岩石模拟块31通过弹簧33涨紧油缸后再与推进负载动力机构相连，并根据情况调整各部件之间的距离，弹簧33对冲击负载能起到缓冲作用，降低压力峰值，起到延长试验台寿命的作用。
推进负载动力机构包括水平设置的液压油缸34和设置于液压油缸34无杆腔油口的第二比例溢流阀35。凿岩台车推进油缸推动两个安装板44、弹簧33等部件同时压在液压油缸34的活塞杆上，液压油缸34的活塞运动时推动其无杆腔内油液流动，液压油缸34无杆腔出口管道中的第二比例溢流阀35进行溢流产生背压，产生一负载阻力并传递给凿岩机，起到模拟推进负载作用。
在本实用新型具体实施方式提供的凿岩台车试验设备中，液压泵23出口和第一比例溢流阀24之间的管路通过二位电磁换向阀72连通液压油缸34无杆腔油口和第二比例溢流阀35之间的管路。还包括连通液压泵23的液压马达73和冷却器74。
同时可以通过凿岩机驱动液压泵23回转，液压泵23的压力油输出口同时连接第一比例溢流阀24入口和二位电磁换向阀72的进口，第一比例溢流阀24的回油口与液压马达73的进口相连，液压马达73的出口与冷却器74的进口相连,二位电磁换向阀72的出口连接液压油缸34的无杆腔油口和第二比例溢流阀35的进口，液压泵23的吸油口、冷却器74的出口、液压油缸34F的有杆腔油口和第二比例溢流阀35的回油口相连并连接油箱71。
进行凿岩台车测试时首先给第一比例溢流阀24和第二比例溢流阀35输入一大电流信号，使第一比例溢流阀24和第二比例溢流阀35设置较高的溢流压力，同时使二位电磁换向阀72通电，凿岩机驱动液压泵23给系统供油，压力油通过二位电磁换向阀72流入液压油缸34油缸的无杆腔，使活塞推出，当快接近液压油缸34运动极限位时二位电磁换向阀72断电，此时，便可进行凿岩台车模拟凿岩和系统参数标定。
将钻头62设计成一接触面积较大的圆盘结构，减少单位面积上冲击应力值，使岩石模拟块31在高频冲击上不易损坏；利用比例溢流阀在模拟任意波形的压力负载；凿岩台车6测试试验时，只需要将推进梁63顶在顶块41上，并安装上回转负载模拟装置2便可进行各类测试工作，无需进行液压管路的拆装工作，保证了凿岩台车液压系统的清洁性，减小了凿岩台车由于人为原因带来的故障源，同时，试验台能模拟空洞快速前进、卡钎等多种工况，满足全电脑和全液压凿岩台车的防卡钎自动凿岩液压系统的参数调节或标定功能。液压系统利用凿岩台车上凿岩机传递功率，设计合理，结构简单，实现了能源再利用。
采用本试验设备，能较真实地模拟多种地质条件下的凿岩工况，便于全面评估凿岩台车或凿岩机的性能。由于负载模拟采用比例液压元件实现，便于各种波形负载的模拟实现，同时，由于降低机械摩擦生热和冲击功转化为热能所带来的冷却问题，可长时间进行模拟试验，更好地满足了测试要求。凿岩台车进行测试和参数标定时，只需进行几处机械结构件的连接，操作简单方便，所需时间少，降代了人工成本，同时，也减少了需要拆装凿岩台车液压油管带来的油液污染风险，保证了被测试凿岩台车的可靠性。由于采用大接触面积的钻头和带弹簧的涨紧装置，对冲击应力起到削峰填谷作用，延长了试验台的使用寿命，相应地减少了设备的使用成本。
以上对本实用新型所提供的凿岩台车试验设备进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。
Claims (10)
1.一种凿岩台车试验设备，其特征在于，包括试验台架(1)以及安装于所述试验台架(1)的回转负载模拟装置(2)、推进负载模拟装置(3)和滑动导向装置(4)，所述回转负载模拟装置(2)包括用于传递凿岩台车(6)的钻杆(61)转动的回转传动机构和用于提供模拟回转负载的回转负载动力机构，所述推进负载模拟装置(3)包括用于与凿岩台车(6)的钻头(62)相抵的岩石模拟块(31)、用于传递钻头(62)直线运动的推进传动机构和用于提供模拟推进负载的推进负载动力机构，所述岩石模拟块(31)能够随钻头(62)同步转动，所述滑动导向装置(4)包括用于与凿岩台车(6)的推进梁(63)相抵的顶块(41)和用于支撑并导向所述推进传动机构移动的支撑导向机构。
2.根据权利要求1所述的凿岩台车试验设备，其特征在于，所述回转传动机构包括增速器(21)和安装于所述增速器(21)输入轴的传动齿轮(22)，所述传动齿轮(22)用于与凿岩台车(6)的螺纹连接套(64)外部设置的外齿啮合，所述回转负载动力机构包括连接所述增速器(21)输出轴的液压泵(23)和设置于所述液压泵(23)出口的第一比例溢流阀(24)。
3.根据权利要求2所述的凿岩台车试验设备，其特征在于，还包括安装于推进梁(63)的回转负载模拟安装座，所述增速器(21)和所述液压泵(23)安装于所述回转负载模拟安装座。
4.根据权利要求3所述的凿岩台车试验设备，其特征在于，所述支撑导向机构包括安装于所述试验台架(1)的两个导向安装座(42)，两个所述导向安装座(42)之间设置有导向柱(43)，所述导向柱(43)的延伸方向平行于钻杆(61)的延伸方向，所述导向柱(43)上安装有用于连接所述推进传动机构的安装板(44)，所述安装板(44)能够沿所述导向柱(43)的延伸方向移动。
5.根据权利要求4所述的凿岩台车试验设备，其特征在于，所述安装板(44)靠近所述岩石模拟块(31)的一面上安装有用能够与所述岩石模拟块(31)的背面相抵的平面轴承(32)。
6.根据权利要求5所述的凿岩台车试验设备，其特征在于，包括两个所述安装板(44)，两个所述安装板(44)上分别安装有弹簧安装座和弹簧导向座，所述弹簧安装座和所述弹簧导向座之间设置有弹簧(33)，所述弹簧安装座和所述弹簧导向座能够分别接触所述岩石模拟块(31)和所述推进负载动力机构。
7.根据权利要求6所述的凿岩台车试验设备，其特征在于，所述推进负载动力机构包括水平设置的液压油缸(34)和设置于所述液压油缸(34)无杆腔油口的第二比例溢流阀(35)。
8.根据权利要求7所述的凿岩台车试验设备，其特征在于，所述液压泵(23)出口和所述第一比例溢流阀(24)之间的管路通过二位电磁换向阀(72)连通所述液压油缸(34)无杆腔油口和所述第二比例溢流阀(35)之间的管路。
9.根据权利要求8所述的凿岩台车试验设备，其特征在于，还包括连通所述液压泵(23)的液压马达(73)和冷却器(74)。
10.根据权利要求1至9任意一项所述的凿岩台车试验设备，其特征在于，所述试验台架(1)下方设置有高度调节支腿(5)。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CP03 | Change of name, title or address | ||
| CP03 | Change of name, title or address |
Address after: 410100 No. 88 East 7 Line, Changsha Economic and Technological Development Zone, Changsha City, Hunan Province Patentee after: China Railway Construction Heavy Industry Co.,Ltd. Address before: 410100 No. 88 Dongqi Road, Changsha Economic and Technological Development Zone, Changsha City, Hunan Province Patentee before: China Railway Construction Heavy Industry Co.,Ltd. |
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| AV01 | Patent right actively abandoned | ||
| AV01 | Patent right actively abandoned | ||
| AV01 | Patent right actively abandoned |
Granted publication date: 20180427 Effective date of abandoning: 20240528 |
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Granted publication date: 20180427 Effective date of abandoning: 20240528 |