CN207717042U - 光栅尺测量矿用插销二倍最大静载荷永久变形量的装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及煤矿安全技术领域的一种光栅尺测量矿用插销二倍最大静载荷永久变形量的装置，包括一个机架，所述机架包括两根纵梁和位于两根纵梁之间的横梁，所述横梁包括上横梁和下横梁，所述下横梁由外力驱动在两根纵梁内侧的滑道内滑动，所述机架的下方设有一个底座，所述下横梁的下方与底座的上方分别设有上拉头和下拉头，所述下拉头为固定拉头，上拉头为移动拉头，所述上拉头和下拉头上分别设有横贯其两个相对侧壁的上、下插销，待测连接件两端分别与上拉头、下拉头通过上插销、下插销连接并加载，且设有用于测量位移的光栅尺。整个试验装置通过自动化系统控制，测量数据直接读取系统，测量结果、数据的精确化得到了极大的提升。
Description
技术领域
本实用新型涉及煤矿安全技术领域，具体的说，是涉及一种光栅尺测量矿用插销二倍最大静载荷永久变形量的装置。
背景技术
国家煤矿在用安全设备检测检验目录（第一批）对煤矿在用窄轨车辆连接插销要求依据《煤矿在用窄轨车辆连接插销检验规范》进行二倍最大静荷重试验时的永久弯曲变形量检验，按《煤矿安全规程》（2011）第414条半年检验一次，以确保煤矿安全生产。与以往依据MT-244.2-2005《煤矿在用窄轨车辆连接件 连接插销》标准不同，新标准 (中华人民共和国安全生产行业标准 AQ1112-2014) 对插销安全检验的过程控制，测量精度，加载负荷都有重大变动。因此，对检验设备要求有了新要求。二倍最大静荷重试验简单的测量原理为：将待测的插销等连接件放置在卡具上，在无冲击的条件下，连续加载至最大静荷重，连接件上某点的位置，比如将该位置定义为A，然后匀速加载至二倍最大静荷重，再逐渐卸载至最大静荷重，再次标定出A点位置。测量A点两次标定之间的距离，此距离即为连接件的永久弯曲变形量。A点的位移量可以使用符合要求的测量器具直接读取。
旧标准测量设备是万能液压实验机，最大施加力值10000kN；需靠一个试验人员手工控制液压拉力机进油量完成试验，另一个试验人员配合读标尺数据。
新标准下，旧旧标准测量设备不能适应：
（1）万能液压试验机施加力的量程过大：按煤矿窄轨车辆自重，坡度，输送能力，数量，摩擦力等计算，最大载荷重范围：10～50Kn，1000kN拉力可满足要求，量程过大增大了测量误差；
（2）测量精度不能满足测量要求：煤矿用插销直径三种规格：38mm，40mm，41～50mm，最常用40mm，合格要求不大于0.072mm，0.08mm，0.082～0.1mm，最常用为40mm，因此在新标准的测量精度要求达到1um的前提下，机械测量器具尚不能达到此要求；
（3）新标准试验过程分三阶段完成，每阶段加载速度均不同，手工控制万能液压试验机油量是不能实现的，且造成载荷浪费，不能实现二倍静荷重永久变形量试验要求。
实用新型内容
本实用新型针对现有技术的不足，适应现实需要，提供一种光栅尺测量矿用插销二倍最大静载荷永久变形量的装置。
为了实现本实用新型的目的，本案采用如下技术手段：
一种光栅尺测量矿用插销二倍最大静载荷永久变形量的装置，包括一个机架，所述机架包括两根纵梁和位于两根纵梁之间的横梁，所述横梁包括用于支撑纵梁的上横梁和位于上横梁下方的下横梁，所述下横梁由外力驱动在两根纵梁内侧的滑道内滑动，所述机架的下方设有一个底座，所述下横梁的下方与底座的上方分别设有上拉头和下拉头，所述下拉头为固定拉头，上拉头为移动拉头，所述上拉头和下拉头上分别设有横贯其两个相对侧壁的上插销、下插销，待测连接件两端分别与上拉头、下拉头通过上插销、下插销连接并加载，且设有用于测量位移的光栅尺。
所述上插销的下方连接一测试销插座，所述测试销插座的两相对侧壁设有用于测试销贯穿的通孔，所述测试销通过套环分别与测试销插座和下拉头连接，所述光栅尺通过连接座与测试销插座连接，所述光栅尺与连接座通过转动销连接。
所述套环与测试销的干涉处为曲面接触，且套环的刚度大于测试销的刚度。
所述下横梁的滑道中设有竖直方向的导向杆和丝杠，所述下横梁由伺服电机、丝杠驱动做上下移动，所述下横梁的外端套装于所述导向杆的外部。
所述导向杆与下横梁的结合处套装有导向金属套。
所述导向杆为光滑金属杆，所述导向金属套为铜套，所述铜套包括一个中空底座和一个套管，所述套管的管壁分布有多个通孔，所述通孔中镶嵌有润滑块。
所述润滑块为石墨。
所述试验装置通过自动化控制系统控制，所述自动化控制系统包括计算机、遥控系统、键控系统、打印机，所述计算机、遥控系统、键控系统、打印机均与控制系统连接，所述试验装置上设有力、位移、变形三路传感器，所述三路传感器通过信号调整电路调整后经过模数转换器转换为数字信号与控制系统连接；还包括三路光电编码器，所述三路光电编码器经集成信号采集模块与控制系统连接；还包括用于驱动实验装置的伺服电机和电液伺服阀，所述伺服电机与电液伺服阀均由控制系统控制加载或卸荷。
有益效果：
1.整个试验装置通过自动化系统控制，测量数据直接读取系统，全部实现了自动化，测量结果、数据的精确化得到了极大的提升；
2.可对于常见的连接件进行试验，该装置的通用性强。
3.光栅尺的精度达到1微米以上，且光栅尺的探头与测试销直接接触，能够直接读取测试销的位移数据，最大程度的减小了测量误差。
4.一个人即可以操作，节省人力物力，时间。
5.可以重复测量，有比较性。
附图说明
图1是本实用新型的主体结构示意图；
图2为图1中的局部剖视放大图；
图3为实施例测试销的连接原理图；
图4为本实用新型的电气控制原理图。
图中，1为机架，101为纵梁，102为上横梁，103为下横梁，104为底座，105为滑道，106为急停按钮，201为上拉头，202为下拉头，301为上插销，302为下插销， 6为光栅尺，601为连接座，602为光栅尺套，7为测试销拉座，8为测试销，9为套环，10为导向杆，11为导向金属套，1101为中空底座，1102为套管，1103为润滑块，12为丝杠。
具体实施方式
实施例：参见图1，2，3，4。
本实用新型公开了一种光栅尺测量矿用插销二倍最大静载荷永久变形量的装置，包括一个机架1，所述机架1包括两根纵梁101和位于两根纵梁之间的横梁，所述横梁包括用于支撑纵梁的上横梁102和位于上横梁102下方的下横梁103，所述下横梁103由外力驱动在两根纵梁内侧的滑道内滑动，所述机架1的下方设有一个底座104，所述下横梁103的下方与底座104的上方分别设有上拉头201和下拉头202，所述下拉头202为固定拉头，上拉头201为移动拉头，所述上拉头201和下拉头202上分别设有横贯其两个相对侧壁的上插销301、下插销302，待测连接件两端分别与上拉头201、下拉头202通过上插销301、下插销302连接并加载，且设有用于测量位移的光栅尺6。
所述上插销301的下方连接一测试销插座7，所述测试销插座7的两相对侧壁设有用于测试销8贯穿的通孔，所述测试销8通过套环9分别与测试销插座7和下拉头202连接，所述光栅尺6通过连接座601与测试销插座7连接，所述光栅尺与连接座通过转动销602连接。
所述套环9与测试销8的干涉处为曲面接触，且套环9的刚度大于测试销的刚度。
所述下横梁103的滑道105中设有竖直方向的导向杆10和丝杠12，所述下横梁103由伺服电机、丝杠12驱动做上下移动，所述下横梁103的外端套装于所述导向杆10的外部。
测试销检测试验
1）先将上、下拉头装在试验机上、下夹具座上，插上插销并拧紧锁紧螺母。
2) 将测试销拉座装在上拉头上，插上上插销301；将套环9放入测试销拉座并将测试销8插入拉座插销孔且从套环9穿入。
3) 将传感器力值清零。
4) 慢慢调整下横梁位置，使套环9插入下拉头，并插上下插销302。
5) 将光栅尺套602旋到4所示位置，调整好光栅尺位置，使其探头顶在测试销表面，然后插上固定插销，并拧紧锁紧螺母。
6) 按事先编辑好的试验方案开始试验。
机械传动顺序如下：
伺服电机→连轴器→减速机→同步齿形带→丝杠12→下横梁103。
所述导向杆10与下横梁103的结合处套装有导向金属套11。
所述导向杆10为光滑金属杆，所述导向金属套11为铜套，所述铜套包括一个中空底座1101和一个套管1102，所述套管1102的管壁分布有多个通孔，所述通孔中镶嵌有润滑块1103，所述润滑块1103凸出于所述套管1102的内壁且与导向杆10贴合。
所述润滑块为石墨。
采用铜套作为套管1102，套管1102固定的镶嵌于下横梁103两端的孔内，将下横梁与导向杆10之间的直接摩擦，转换为套管内壁与导向杆10的直接摩擦。而铜套的通孔内镶嵌有石墨，石墨与光滑的导向金属杆之间存在自润滑，从而最大程度消除了横梁移动时的颤动，整机运行平稳。
所述试验装置通过自动化控制系统控制，所述自动化控制系统包括计算机、遥控系统、键控系统、打印机，所述计算机、遥控系统、键控系统、打印机均与控制系统连接，RS232 串口通讯，通讯速率为115200bps，抗干扰能力强；所述试验装置上设有力、位移、变形三路传感器，所述三路传感器通过信号调整电路调整后经过模数转换器转换为数字信号与控制系统连接；还包括三路光电编码器，所述三路光电编码器经集成信号采集模块与控制系统连接，三路高精准24Bit 数据采集系统，高分辨率，最高采集频率可达1200HZ；集成高速FPGA 模块，可实现多路信号同步采集，试验结果更精确；还包括用于驱动实验装置的伺服电机和电液伺服阀，所述伺服电机与电液伺服阀均由控制系统控制加载或卸荷。采用微机控制全试验过程，实时动态显示负荷值、位移值、变形值、试验速度和试验曲线。采用微机进行数据处理分析，试验结果可自动保存，试验结束后可重新调出试验曲线，通过曲线遍历重现试验过程，或进行曲线比较、曲线放大。
以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等同变换或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。
Claims (8)
1.一种光栅尺测量矿用插销二倍最大静载荷永久变形量的装置，包括一个机架(1)，所述机架(1)包括两根纵梁(101)和位于两根纵梁之间的横梁，其特征在于：所述横梁包括用于支撑纵梁的上横梁(102)和位于上横梁(102)下方的下横梁(103)，所述下横梁(103)由外力驱动在两根纵梁内侧的滑道内滑动，所述机架(1)的下方设有一个底座(104)，所述下横梁(103)的下方与底座(104)的上方分别设有上拉头(201)和下拉头(202)，所述下拉头(202)为固定拉头，上拉头(201)为移动拉头，所述上拉头(201)和下拉头(202)上分别设有横贯其两个相对侧壁的上插销(301)、下插销(302)，待测连接件两端分别与上拉头(201)、下拉头(202)通过上插销(301)、下插销(302)连接并加载，且设有用于测量位移的光栅尺(6)。
2.根据权利要求1所述的光栅尺测量矿用插销二倍最大静载荷永久变形量的装置，其特征在于：所述上插销(301)的下方连接一测试销拉座(7)，所述测试销拉座(7)的两相对侧壁设有用于测试销(8)贯穿的通孔，所述测试销(8)通过套环(9)分别与测试销拉座(7)和下拉头(202)连接，所述光栅尺(6)套装于光栅尺套(602)中，所述测试销拉座(7)的底部设有连接座(601)，所述连接座(601)与光栅尺套(602)通过转动销连接。
3.根据权利要求2所述的光栅尺测量矿用插销二倍最大静载荷永久变形量的装置，其特征在于：所述套环(9)与测试销(8)的干涉处为曲面接触，且套环(9)的刚度大于测试销的刚度。
4.根据权利要求1所述的光栅尺测量矿用插销二倍最大静载荷永久变形量的装置，其特征在于：所述下横梁(103)的滑道(105)中设有竖直方向的导向杆(10)和丝杠(12)，所述下横梁(103)由伺服电机、丝杠(12)驱动做上下移动，所述下横梁(103)的外端套装于所述导向杆(10)的外部。
5.根据权利要求4所述的光栅尺测量矿用插销二倍最大静载荷永久变形量的装置，其特征在于：所述导向杆(10)与下横梁(103)的结合处套装有导向金属套(11)。
6.根据权利要求5所述的光栅尺测量矿用插销二倍最大静载荷永久变形量的装置，其特征在于：所述导向杆(10)为光滑金属杆，所述导向金属套(11)为铜套，所述铜套包括一个中空底座(1101)和一个套管(1102)，所述套管(1102)的管壁分布有多个通孔，所述通孔中镶嵌有润滑块，所述润滑块(1103)凸出于所述套管(1102)的内壁且与导向杆(10)贴合。
7.根据权利要求6所述的光栅尺测量矿用插销二倍最大静载荷永久变形量的装置，其特征在于：所述润滑块为石墨。
8.根据权利要求1至权利要求7中任一权利要求所述的光栅尺测量矿用插销二倍最大静载荷永久变形量的装置，其特征在于：试验装置通过自动化控制系统控制，所述自动化控制系统包括计算机、遥控系统、键控系统、打印机，所述计算机、遥控系统、键控系统、打印机均与控制系统连接，所述试验装置上设有力、位移、变形三路传感器，所述三路传感器通过信号调整电路调整后经过模数转换器转换为数字信号与控制系统连接；还包括三路光电编码器，所述三路光电编码器经集成信号采集模块与控制系统连接；还包括用于驱动实验装置的伺服电机和电液伺服阀，所述伺服电机与电液伺服阀均由控制系统控制加载或卸荷。
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| CN109341562A (zh) * | 2018-12-03 | 2019-02-15 | 重庆工程职业技术学院 | 一种检测水泥基材料横向变形的装置 |
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