CN209311113U - 一种采掘机械截割机构综合性能试验台 - Google Patents

Abstract

一种采掘机械截割机构综合性能试验台，包括实验台架、滑移平台、回转平台、截割部、煤岩体夹持装置和煤岩体，实验台架上表面设置有煤岩体夹持装置和滑移平台，煤岩体夹持装置上夹持有煤岩体，滑移平台上表面设置有回转平台，回转平台上表面设置有用于截割煤岩体的截割部；将试验台的回转平台调正，通过滑移平台和截割部的配合可实现对采煤机滚筒截割过程的试验模拟；将滑移平台移到中部，通过回转平台和截割部的配合可以实现对掘进机截割头截割过程的试验模拟；该试验台可以实现对截割头及滚筒综合性能的快速检测，解决了井下采掘机械截割性能难以测量和获取的难题；该试验台可有效降低获取截割性能的成本，具有明显的经济效益。

Description

一种采掘机械截割机构综合性能试验台

技术领域

本实用新型属于矿山机械技术领域，具体涉及一种采掘机械截割机构综合性能试验台。

背景技术

采煤机、掘进机是矿井开挖和煤岩开采的主要设备，而采煤机滚筒、掘进机截割头是其工作的主要部件，其截割性能直接关乎采煤机、掘进机整体性能。但由于井下实际生产条件恶劣、工况复杂、相关设备必须经过专门的防爆处理，因此很难通过井下实验准确的获取相关测试数据。为研究采煤机、掘进机在工作过程中截割机构的截割能耗、截割三向力、力矩等关键性能参数，设计了一种用于测试采掘机械截割机构综合性能的试验台。该试验台可以对截割头、螺旋滚筒进行测试可较方便的获取其截割机构的性能，为采掘机械运动学参数匹配以及截割机构的设计和优化能够提供实验数据，具有较强的应用价值。

实用新型内容

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种采掘机械截割机构综合性能试验台，包括实验台架、滑移平台、回转平台、截割部、煤岩体夹持装置和煤岩体，实验台架上表面设置有煤岩体夹持装置和滑移平台，煤岩体夹持装置上夹持有煤岩体，滑移平台上表面设置有回转平台，回转平台上表面设置有用于截割煤岩体的截割部；

所述实验台架由平板、正立柱和侧立柱组成，所述平板下表面沿长度方向一端设置有正立柱，平板下表面沿长度方向另一端设置有侧立柱；

所述滑移平台由滑动平台、燕尾形导轨、滚珠丝杠、挡块、轴承座、油毡、滚子轴承Ⅰ、透盖、闷盖、步进电机、加强筋和液压支撑立板组成，所述燕尾形导轨沿平板长度方向安装于平板上表面，且燕尾形导轨两端设置有挡块，两燕尾形导轨之间通过轴承座设置有滚珠丝杠，滚珠丝杠一端与步进电机相连，燕尾形导轨上滑动安装有滑动平台，滑动平台上表面开设有两条弧形导向槽，所述滑动平台上表面一端设置有液压支撑立板，液压支撑立板与滑动平台之间设置有加强筋；

所述回转平台由回转轴承、转动平台、液压缸组件、液压缸销轴、销轴卡片、导向套筒、导向耐磨垫块、弹簧组成，所述回转轴承下端通过螺栓与滑动平台固定安装，回转轴承上端通过螺栓与转动平台固定安装，转动平台上表面设置有连接件，连接件与液压缸组件一端相连，液压缸组件另一端与液压支撑立板相连，所述转动平台下表面两端对称设置有导向套筒，导向套筒内安装有弹簧，弹簧下端固定安装与弧形导向槽配合的导向耐磨垫块；

所述煤岩体夹持装置由压紧螺钉、主立板、辅立板和横板组成，主立板和辅立板固定安装于平板上表面，且主立板与辅立板平行设置，辅立板侧壁顶部与主立板之间设置有若干横板，主立板水平板部分设置有两个压紧螺钉。

所述截割部由截割电机、电机联轴器、行星减速器、减速器联轴器、转矩传感器、转矩传感器加高块、转矩传感器联轴器、截割头端支座和截割头组成，所述截割电机输出端通过电机联轴器与行星减速器输入端相连，行星减速器输出端通过减速器联轴器与转矩传感器输入端相连，转矩传感器通过转矩传感器加高块固定安装于回转平台上表面，所述转矩传感器输出端通过转矩传感器联轴器与截割头相连，截割头通过截割头端支座固定安装于回转平台上表面。

所述截割头由截齿、叶片、头体、顶端头体、加速度传感器、三向力传感器、头体压板、导电滑环和大轴承组成，所述截齿焊接于头体上，且每个截齿后端均安装有加速度传感器，所述叶片焊接于头体上，所述头体顶部通过头体压板压紧有顶端头体，且头体压板与头体焊接，所述三向力传感器一端固定安装于顶端头体内孔中，另一端固定于花键轴端部，头体内壁靠近尾端安装有大轴承，大轴承的内圈与导电滑环固定安装并通过螺栓将导电滑环外圈后端金属板固定于大透盖上，导电滑环内圈安装于花键轴光轴段。

所述截割头端支座由支座本体、大透盖、小透盖、球轴承、滚子轴承Ⅱ、小轴套、花键轴、大轴套、密封套、卡环和沟槽组成，所述花键轴一端与三向力传感器另一端固定安装，且花键轴贯穿导电滑环，花键轴外圆面套设有滚子轴承Ⅱ和球轴承，且滚子轴承Ⅱ和球轴承之间设置有小轴套，所述滚子轴承Ⅱ和球轴承外圆面套设有支座本体，支座本体与头体之间设置有密封套，且密封套通过卡环固定安装在支座本体上，支座本体一端安装有大透盖，支座本体另一端安装有小透盖，小透盖与花键轴外圆面贴合，所述支座本体和大透盖上均开设有沟槽，所述大透盖与大轴承内圈之间设置有大轴套。

所述行星减速器由行星减速器壳体、输入轴端盖、深沟球轴承、轴承透盖、轴承套、输入轴套、输入轴密封圈、一级太阳轴、二级太阳轴、太阳轴Ⅰ距离套、一级行星盘、挡板Ⅰ，一级行星轴、滚子轴承Ⅲ、一级行星轮、挡圈Ⅰ、挡板Ⅱ、二级行星轴、二级行星架、太阳轴Ⅱ距离套、二级行星轮、挡圈Ⅱ、输出轴端盖、双排列圆锥滚子轴承、内隔套、外隔套、卡环Ⅱ、密封盖、二级行星架油封、输出轴油封、卡环Ⅲ、卡环Ⅳ、卡环Ⅴ、滚子轴承Ⅳ组成，所述行星减速器壳体一端通过螺钉与输入轴端盖相连，输入轴端盖内孔中安装有深沟球轴承，深沟球轴承一端外圈抵在输入轴端盖内孔的孔底，输入轴端盖外侧通过螺钉与轴承透盖相连，轴承透盖深入输入轴端盖部分抵在深沟球轴承另一端外圈上，深沟球轴承内圈一端与轴承套相连，深沟球轴承内圈另一端与输入轴套相连，轴承透盖内孔设置有输入轴密封圈，且输入轴密封圈套设在轴承透盖上，所述一级太阳轴依次贯穿输入轴套、深沟球轴承和轴承套，且一级太阳轴伸出输入轴套部分设置有与输入轴套贴合的卡环Ⅳ，且一级太阳轴位于行星减速器壳体内腔部分与二级太阳轴之间设置有太阳轴Ⅰ距离套，所述二级太阳轴靠近一级太阳轴一端外圆面套设有一级行星盘，所述轴承套外圆面套设有位于输入轴端盖内侧的挡板Ⅰ，挡板Ⅰ通过其上的通孔与一级行星轴一端相连，且一级行星轴伸出挡板Ⅰ部分设置有与挡板Ⅰ贴合的卡环Ⅴ，一级行星轴另一端通过一级行星盘上的通孔与一级行星盘相连，所述一级行星轴外圆面通过滚子轴承Ⅲ设置有同时与一级太阳轴齿轮端和行星减速器壳体啮合的一级行星轮，一级行星轮两端均设置有挡圈Ⅰ，挡圈Ⅰ套设于一级行星轴外圆面上，所述二级太阳轴外圆面套设有挡板Ⅱ，挡板Ⅱ通过其上的通孔与二级行星轴一端相连，且二级行星轴伸出挡板Ⅱ部分设置有与挡板Ⅱ贴合的卡环Ⅲ，二级行星轴另一端与通过二级行星架上的通孔与二级行星架相连，且二级行星架与二级太阳轴之间设置有太阳轴Ⅱ距离套，所述二级行星轴外圆面通过滚子轴承Ⅳ设置有同时与二级太阳轴齿轮端和行星减速器壳体啮合的二级行星轮，二级行星轮两端均设置有挡圈Ⅱ，所述行星减速器壳体另一端通过螺钉与输出轴端盖相连，所述二级行星架小径端外圆面套设有两个双排列圆锥滚子轴承，两个双排列圆锥滚子轴承之间设置有内隔套和外隔套，两个双排列圆锥滚子轴承通过二级行星架小径端的凸台和卡环Ⅱ固定安装在二级行星架上，所述输出轴端盖通过螺钉与密封盖固定安装，密封盖输入端内孔与二级行星架小径端外圆面之间设置有二级行星架油封，密封盖输出端内孔设置有输出轴油封。

本实用新型的有益效果为：将该试验台的回转平台调正，通过滑移平台和截割部的配合可实现对采煤机滚筒截割过程的试验模拟；将滑移平台移到中部，通过回转平台和截割部的配合可以实现对掘进机截割头截割过程的试验模拟。该综合试验平台可以实现对截割头及滚筒综合性能的快速检测，解决了井下采掘机械截割性能难以测量和获取的难题。该实用新型可有效降低获取截割性能的成本，具有明显的经济效益，此外该方法将三向力传感器与导电滑环配套使用，解决了获取旋转物体三向力绕线的技术难题，具有一定的技术效益。

附图说明

图1为采掘机械截割机构综合性能试验台主视图；

图2为采掘机械截割机构综合性能试验台俯视图；

图3为采掘机械截割机构综合性能试验台侧视图；

图4为本实用新型机械截割机构综合性能试验台A处放大示意图；

图5为截割头和截割头端支座内部结构示意图；

图6为行星减速器结构示意图；

图7为三向力转换原理图；

1-实验台架，101-平板，102-正立柱，103-侧立柱，2-滑移平台，201-滑动平台，202-燕尾形导轨，203-滚珠丝杠，204-挡块，205-轴承座，206-油毡，207-滚子轴承Ⅰ，208-透盖，209-闷盖，210-步进电机，211-加强筋，212-液压支撑立板，3-回转平台，301-回转轴承，302-转动平台，303-液压缸组件，304-液压缸销轴，305-销轴卡片，306-导向套筒，307-导向耐磨垫块，308-弹簧，309-连接件，4-煤岩体夹持装置，401-压紧螺钉，402-主立板，403-辅立板，404-横板，5-煤岩体，6-截割部，7-截割电机，8-电机联轴器，9-行星减速器，901-行星减速器壳体，902-输入轴端盖，903-深沟球轴承，904-轴承透盖，905-轴承套，906-输入轴套，907-输入轴密封圈，908-一级太阳轴，909-二级太阳轴，910-太阳轴Ⅰ距离套，911-一级行星盘，912-挡板Ⅰ，913-一级行星轴，914-滚子轴承Ⅲ，915-一级行星轮，916-挡圈Ⅰ，917-挡板Ⅱ，918-二级行星轴，919-二级行星架，920-太阳轴Ⅱ距离套，921-二级行星轮，922-挡圈Ⅱ，923-输出轴端盖，924-双排列圆锥滚子轴承，925-内隔套，926-外隔套，927-卡环Ⅱ，928-密封盖，929-二级行星架油封，930-输出轴油封，931-卡环Ⅲ，932-卡环Ⅳ，933-卡环Ⅴ，934-滚子轴承Ⅳ，10-减速器联轴器，11-转矩传感器，12-转矩传感器加高块，13-转矩传感器联轴器，14-截割头端支座，1401-支座本体，1402-大透盖，1403-小透盖，1404-球轴承，1405-滚子轴承Ⅱ，1406-小轴套，1407-花键轴，1408-大轴套，1409-密封套，1410-卡环Ⅰ，1411-沟槽，15-截割头，1501-截齿，1502-叶片，1503-头体，1504-顶端头体，1505-加速度传感器，1506-三向力传感器，1507-头体压板，1508-导电滑环，1509-大轴承。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。

如图1-图7所示，一种采掘机械截割机构综合性能试验台，包括实验台架1、滑移平台2、回转平台3、截割部6、煤岩体夹持装置4和煤岩体5，实验台架1上表面设置有煤岩体夹持装置4和滑移平台2，煤岩体夹持装置4上夹持有煤岩体5，煤岩体5主要为采用煤粉、岩石粉末、水泥、沙子、水等调和而成的块状物体用于模拟岩石或煤体，滑移平台2上表面设置有回转平台3，回转平台3上表面设置有用于截割煤岩体5的截割部6；

所述实验台架1由平板101、正立柱102和侧立柱103组成，所述平板101下表面沿长度方向一端焊接有正立柱102，正立柱102位于步进电机210下方，平板101下表面沿长度方向另一端焊接有侧立柱103，实验台架1主要作用是为整个试验台提供支撑，让滑移平台2、回转平台3、截割部6和煤岩体夹持装置4等主要设备和装置安装于其上，保证实验的正常进行；

所述滑移平台2由滑动平台201、燕尾形导轨202、滚珠丝杠203、挡块204、轴承座205、油毡206、滚子轴承Ⅰ207、透盖208、闷盖209、步进电机210、加强筋211和液压支撑立板212组成，所述燕尾形导轨202沿平板101长度方向安装于平板101上表面，燕尾形导轨202通过沉头螺钉固定安装在平板101的上表面上，且燕尾形导轨202两端设置有挡块204，挡块204通过沉头螺钉固定安装于平板101上表面上，挡块204防止滑动平台201掉落，两燕尾形导轨202之间设置有轴承座205，两个轴承座205通过螺钉固定安装于平板101上表面上，两个轴承座205之间通过其上的滚子轴承Ⅰ207与滚珠丝杠203转动安装，滚珠丝杠203一端伸出轴承座205部分与步进电机210相连，远离所述步进电机210侧的轴承座205内侧安装有透盖208，轴承座205外侧安装有闷盖209，闷盖209和透盖208伸入轴承座205部分抵在滚子轴承Ⅰ207外圈侧壁上，远离所述步进电机210侧的透盖208和滚珠丝杠203一端的光轴部分之间设置有油毡206，靠近所述步进电机210侧轴承座205内侧和外侧均安装有透盖208，靠近所述步进电机210侧轴承座205内侧和外侧的透盖208和滚珠丝杠203另一端的光轴部分之间均设置有油毡206，燕尾形导轨202上滑动安装有滑动平台201，滑动平台201下表面开设有两条燕尾槽，两条燕尾形导轨202伸入两条燕尾槽内，滑动平台201上表面开设有两条弧形导向槽，所述滑动平台201上表面一端设置有液压支撑立板212，液压支撑立板212与滑动平台201之间设置有加强筋211，加强筋211与液压支撑立板212焊接在一起，液压支撑立板212的竖直板顶部对称设置有水平板，且水平板一端与竖直板焊接在一起，水平板另一端由上下对称的两个薄板组成连接环；

其原理是滑动平台201由燕尾形导轨202进行导向，为防止滑动平台201掉落，燕尾形导轨202两端放置挡块204，滚珠丝杠203由步进电机210驱动，滚珠丝杠203两端由轴承座205支撑，轴承座205内部套有滚子轴承Ⅰ207，并由油毡206密封，由透盖208以及闷盖209密封限制滚子轴承Ⅰ207轴向窜动，液压支撑立板212主要为回转平台3液压缸组件303提供支撑，而加强筋211主要为液压支撑立板212提供加强作用，以提高其强度；

所述回转平台3由回转轴承301、转动平台302、两个液压缸组件303、液压缸销轴304、销轴卡片305、导向套筒306、导向耐磨垫块307、弹簧308、连接件309组成，所述回转轴承301下端安装于滑动平台201圆凸台的槽内，且回转轴承301通过四十个螺栓与滑动平台201圆凸台固定安装，回转轴承301上端通过四十个螺栓与转动平台302固定安装，实现转动平台302绕中心轴线的转动，转动平台302上表面靠近液压支撑立板212一侧设置有连接件309，所述连接件309一端的连接环与第一液压缸组件303缸体连接环、所述第一液压缸组件303活塞杆部分连接环与液压支撑立板212的水平板部分一端的连接环、所述连接件309另一端的连接环与第二液压缸组件303缸体连接环及所述第二液压缸组件303活塞杆部分连接环与液压支撑立板212的水平板部分一端的连接环均通过液压缸销轴304相连，且液压缸销轴304通过销轴卡片305卡住，且销轴卡片305通过螺栓固定安装在连接件309和液压支撑立板212的连接环上，两个液压缸组件303实现整个转动平台302绕回转轴承301的转动，所述转动平台302下表面两端对称设置有导向套筒306，导向套筒306内安装有弹簧308，弹簧308顶端与导向套筒306内腔顶部相连，弹簧308下端固定安装有与弧形导向槽配合的导向耐磨垫块307，弧形导向槽保证回转平台3的平稳转动，防止倾覆，导向套筒306、弹簧308和导向耐磨垫块307与弧形导向槽配合的结构，能够较好的保证回转平台3的平稳运行，也能有效防止回转平台3在长度方向上的翘曲变形；

所述煤岩体夹持装置4由压紧螺钉401、主立板402、辅立板403和横板404组成，主立板402和辅立板403焊接于平板101上表面，且主立板402与辅立板403平行设置，辅立板403侧壁顶部与主立板402之间均匀焊接有用于支撑煤岩体5的若干横板404，主立板402水平板部分设置有两个压紧螺钉401，用于垂直方向施加预紧力以夹持煤岩体5。

所述截割部6由截割电机7、电机联轴器8、行星减速器9、减速器联轴器10、转矩传感器11、转矩传感器加高块12、转矩传感器联轴器13、截割头端支座14和截割头15组成，所述截割电机7输出端通过电机联轴器8与行星减速器9输入端相连，行星减速器9输出端通过减速器联轴器10与转矩传感器11输入端相连，转矩传感器11通过转矩传感器加高块12固定安装于转动平台302上表面，所述转矩传感器11输出端通过转矩传感器联轴器13与截割头15相连，截割头15通过截割头端支座14固定安装于转动平台302上表面；截割部6工作原理为：截割电机7通过电机联轴器8将动力传递给行星减速器9，经过两级行星降速后将动力传递给转矩传感器11，转矩传感器11后端通过转矩传感器联轴器13与截割头15的花键轴1407相连接，可以直接测得截割头15或滚筒的转矩、转速、功率信息。

所述截割头15由截齿1501、叶片1502、头体1503、顶端头体1504、加速度传感器1505、三向力传感器1506、头体压板1507、导电滑环1508和大轴承1509组成，所述截齿1501焊接于头体1503外表面上，截齿1501呈螺旋状排布，且每个截齿1501后端均通过螺栓安装有加速度传感器1505，通过加速度传感器1505可以获得截齿1501在截割煤岩时角速度信息，进而分析其振动特性，所述叶片1502焊接于头体1503外表面上，叶片1502起到支撑截齿1501的作用，同时有利于煤岩的排出，所述头体1503顶部通过头体压板1507压紧有顶端头体1504，且头体压板1507通过螺栓固定安装在头体1503内凸台上，并与头体1503焊接在一起，所述三向力传感器1506一端固定安装于顶端头体1504内孔中，另一端固定于花键轴1407端部，且三向力传感器1506通过其中部的法兰与顶端头体1504端法兰通过螺栓固定安装，头体1503内壁靠近尾端安装有大轴承1509，且大轴承1509一端抵在头体1503的凸台上，大轴承1509的内圈与导电滑环1508固定安装，并通过螺栓将导电滑环1508外圈后端金属板固定于大透盖1402上，导电滑环1508内圈安装于花键轴1407光轴段，截割头15在工作时，三向力传感器1506将以旋转坐标轴为基础获得截割煤岩时的三向力，经过旋转坐标向固定坐标的转换即可获得固定坐标系下的三向力，由于三向力传感器1506始终与截割头15同步转动，为解决绕线、电源供给及信号输出问题设置导电滑环1508，并在其外部套上一个大轴承1509，以形成截割头15与导电滑环1508的相对运动，从而解决三向力信号的获取问题。

所述截割头端支座14由支座本体1401、大透盖1402、小透盖1403、球轴承1404、滚子轴承Ⅱ1405、小轴套1406、花键轴1407、大轴套1408、密封套1409、卡环Ⅰ1410和沟槽1411组成，所述花键轴1407通过其上的端法兰与三向力传感器1506另一端的端法兰通过螺栓固定安装，花键轴1407另一端通过花键和螺栓与转矩传感器联轴器13固定安装，且花键轴1407贯穿导电滑环1508，花键轴1407外圆面套设有滚子轴承Ⅱ1405和球轴承1404，且滚子轴承Ⅱ1405和球轴承1404之间设置有小轴套1406，保证滚子轴承Ⅱ1405及球轴承1404之间的距离，所述滚子轴承Ⅱ1405和球轴承1404外圆面套设有支座本体1401，支座本体1401与头体1503之间设置有密封套1409，密封套1409主要用于保证截割头15内部的密封，防止煤粉尘进入，且密封套1409通过卡环Ⅰ1410固定安装在支座本体1401上，支座本体1401一端通过螺栓安装有大透盖1402，大透盖1402一侧深入密封套1409部分抵在滚子轴承Ⅱ1405的外圈上，大透盖1402另一侧抵在导电滑环1508上，支座本体1401另一端安装有小透盖1403，小透盖1403与花键轴1407外圆面贴合，大透盖1402、小透盖1403可有效固定支座本体1401内部的滚子轴承Ⅱ1405及球轴承1404，防止其轴向窜动，且滚子轴承Ⅱ1405及球轴承1404起到支撑花键轴1407的作用，所述支座本体1401和大透盖1402上均开设有沟槽1411，沟槽1411方便布置导电滑环1508I/O线，所述大透盖1402与大轴承1509内圈之间设置有大轴套1408，大轴套1408主要限制截割头15上的大轴承1509的轴向距离。

所述行星减速器9由行星减速器壳体901、输入轴端盖902、深沟球轴承903、轴承透盖904、轴承套905、输入轴套906、输入轴密封圈907、一级太阳轴908、二级太阳轴909、太阳轴Ⅰ距离套910、一级行星盘911、挡板Ⅰ912，一级行星轴913、滚子轴承Ⅲ914、一级行星轮915、挡圈Ⅰ916、挡板Ⅱ917、二级行星轴918、二级行星架919、太阳轴Ⅱ距离套920、二级行星轮921、挡圈Ⅱ922、输出轴端盖923、双排列圆锥滚子轴承924、内隔套925、外隔套926、卡环Ⅱ927、密封盖928、二级行星架油封929、输出轴油封930、卡环Ⅲ931、卡环Ⅳ932、卡环Ⅴ933、滚子轴承Ⅳ934组成，所述行星减速器壳体901一端通过螺钉与输入轴端盖902相连，输入轴端盖902内孔中安装有深沟球轴承903，深沟球轴承903一端外圈抵在输入轴端盖902内孔的孔底，输入轴端盖902外侧通过螺钉与轴承透盖904相连，轴承透盖904深入输入轴端盖902部分抵在深沟球轴承903另一端外圈上，深沟球轴承903内圈一端与轴承套905相连，深沟球轴承903内圈另一端与输入轴套906相连，轴承透盖904内孔设置有输入轴密封圈907，且输入轴密封圈907套设在轴承透盖904上，所述一级太阳轴908依次贯穿输入轴套906、深沟球轴承903和轴承套905，且一级太阳轴908伸出输入轴套906部分设置有与输入轴套906贴合的卡环Ⅳ932，且一级太阳轴908位于行星减速器壳体901内腔部分与二级太阳轴909之间设置有太阳轴Ⅰ距离套910，所述二级太阳轴909靠近一级太阳轴908一端外圆面套设有一级行星盘911，所述轴承套905外圆面套设有位于输入轴端盖902内侧的挡板Ⅰ912，挡板Ⅰ912通过其上的通孔与一级行星轴913一端相连，且一级行星轴913伸出挡板Ⅰ912部分设置有与挡板Ⅰ912贴合的卡环Ⅴ933，一级行星轴913另一端通过一级行星盘911上的通孔与一级行星盘911相连，所述一级行星轴913外圆面通过滚子轴承Ⅲ914设置有同时与一级太阳轴908齿轮端和行星减速器壳体901啮合的一级行星轮915，一级行星轮915两端均设置有挡圈Ⅰ916，挡圈Ⅰ916套设于一级行星轴913外圆面上，所述二级太阳轴909外圆面套设有挡板Ⅱ917，挡板Ⅱ917通过其上的通孔与二级行星轴918一端相连，且二级行星轴918伸出挡板Ⅱ917部分设置有与挡板Ⅱ917贴合的卡环Ⅲ931，二级行星轴918另一端与通过二级行星架919上的通孔与二级行星架919相连，且二级行星架919与二级太阳轴909之间设置有太阳轴Ⅱ距离套920，所述二级行星轴918外圆面通过滚子轴承Ⅳ934设置有同时与二级太阳轴909齿轮端和行星减速器壳体901啮合的二级行星轮921，二级行星轮921两端均设置有挡圈Ⅱ922，所述行星减速器壳体901另一端通过螺钉与输出轴端盖923相连，所述二级行星架919小径端外圆面套设有两个双排列圆锥滚子轴承924，两个双排列圆锥滚子轴承924之间设置有内隔套925和外隔套926，两个双排列圆锥滚子轴承924通过二级行星架919小径端的凸台和卡环Ⅱ927固定安装在二级行星架919上，所述输出轴端盖923通过螺钉与密封盖928固定安装，密封盖928输入端内孔与二级行星架919小径端外圆面之间设置有二级行星架油封929，密封盖928输出端内孔设置有输出轴油封930；行星减速器9的工作原理为：动力从截割电机7经过电机联轴器8传递到行星减速器9的一级太阳轴908上，一级太阳轴908与一级行星轮915啮合，将动力传递给一级行星轮915，一级行星轮915共五个，分别安装于五个一级行星轴913上，一级行星轮915在行星减速器壳体901的内齿圈作用下，绕各自一级行星轴913轴线转动，进而带动一级行星盘911转动，一级行星盘911中心开有花键槽与二级太阳轴909配合，同时二级太阳轴909又与二级行星轮921啮合，二级行星轮921共三个，分别安装于三个二级行星轴918上，二级行星轮921在行星减速器壳体901的内齿圈作用下，绕各自二级行星轴918轴线转动，进而带动二级行星架919转动，在二级行星架919花键槽内插入花键轴1407，便可将截割电机7的动力传出，一级降速比6.5，二级降速比4.9，总传动比31.85。

一种采掘机械截割机构综合性能试验台对截割头进行试验的方法，包括以下步骤:

步骤1，截割电机7带动行星减速器9旋转，行星减速器9通过转矩传感器11带动花键轴1407、三向力传感器1506及截割头15旋转，步进电机210断电，而回转平台3再液压缸组件303的作用下进行横向摆动，截割部6通过布置在截割头15上的截齿1501截割夹持装置上的煤岩体5，实现煤岩体5的截割；

步骤2，通过安装在截齿1501上的三向加速度传感器1505可以记录截割过程中加速度信息，加速度传感器1505通过蓝牙传送数字信号至与电脑连接的接收器上，在电脑上显示出截齿1501局部坐标系下的x轴方向的加速度a_x、y轴方向的加速度a_y和z轴方向的加速度a_z的信息，通过分析a_x、a_y和a_z三向加速度值分析截割过程的振动特性；

步骤3，转矩传感器11可直接测量截割装置回转轴线方向上的转矩T_z、转速ω、功率P的信息，通过电子称称重截割落煤岩体的质量m，通过V＝m/ρ计算出截割落煤岩体的体积V，密度ρ在搭建煤岩壁的时候，通过煤粉、岩石粉末、水泥、沙子、水等调和配方时获得，通过H_ω＝P/V计算出截割比能耗值；

步骤4，三向力传感器1506通过导电滑环1508将三向力信号传入计算机，导电滑环1508通过数据线与计算机相连，三向力传感器1506测量截割头15截割煤岩时在旋转坐标轴上的三向力R_x、R_y、R_z直接通过计算机显示出来，对步骤3转矩传感器11测得的转速ω进行积分，θ＝∫ωdt，其中d为积分符号，t为整个截割过程的时间，得出转角θ，根据图7推导，将旋转坐标轴上的三向力R_x、R_y、R_z转换为固定坐标系下的三向力F_x、F_y、F_z和力矩，

一是根据获得的转矩、截割比能耗、固定坐标系下的向力、加速度分析截割头15的截割性能；二是根据获得的转矩、截割比能耗、固定坐标系下的向力、加速度，重新制作一个截割头15与原有的截割头15截割性能参数进行对比分析。

一种采掘机械截割机构综合性能试验台对螺旋滚筒进行试验的方法，包括以下：

步骤1，截割电机7带动行星减速器9旋转，行星减速器9通过转矩传感器11带动花键轴1407、三向力传感器1506及螺旋滚筒旋转，然后回转平台3保持中正位置，滚珠丝杠203在步进电机210的作用下带动整个回转平台3及截割部6沿着燕尾形导轨202横向移动，截割部6通过布置在螺旋滚筒上的截齿1501截割夹持装置上的煤岩体5，实现煤岩体5的截割；

步骤2，通过安装在截齿1501上的三向加速度传感器1505可以记录截割过程中加速度信息，加速度传感器1505通过蓝牙传送数字信号至与电脑连接的接收器上，在电脑上显示出截齿1501局部坐标系下的x轴方向的加速度a_x、y轴方向的加速度a_y和z轴方向的加速度a_z的信息，通过分析a_x、a_y和a_z三向加速度值分析截割过程的振动特性；

步骤3，转矩传感器11可直接测量截割装置回转轴线方向上的转矩T_z、转速ω、功率P的信息，通过电子称称重截割落煤岩体的质量m，通过V＝m/ρ计算出截割落煤岩体的体积V，密度ρ在搭建煤岩壁的时候，通过煤粉、岩石粉末、水泥、沙子、水等调和配方时获得，通过H_ω＝P/V计算出截割比能耗值；

步骤4，三向力传感器1506通过导电滑环1508将三向力信号传入计算机，导电滑环1508通过数据线与计算机相连，三向力传感器1506测量螺旋滚筒截割煤岩时在旋转坐标轴上的三向力R_x、R_y、R_z直接通过计算机显示出来，对步骤3转矩传感器11测得的转速ω进行积分，θ＝∫ωdt，其中d为积分符号，t为整个截割过程的时间，得出转角θ，根据图7推导，将旋转坐标轴上的三向力R_x、R_y、R_z转换为固定坐标系下的三向力F_x、F_y、F_z和力矩，

一是根据获得的转矩、截割比能耗、固定坐标系下的向力、加速度分析螺旋滚筒的截割性能；二是根据获得的转矩、截割比能耗、固定坐标系下的向力、加速度，重新制作一个螺旋滚筒与原有的螺旋滚筒截割性能参数进行对比分析。

Claims (5)

1.一种采掘机械截割机构综合性能试验台，其特征在于，包括实验台架、滑移平台、回转平台、截割部、煤岩体夹持装置和煤岩体，实验台架上表面设置有煤岩体夹持装置和滑移平台，煤岩体夹持装置上夹持有煤岩体，滑移平台上表面设置有回转平台，回转平台上表面设置有用于截割煤岩体的截割部；

所述实验台架由平板、正立柱和侧立柱组成，所述平板下表面沿长度方向一端设置有正立柱，平板下表面沿长度方向另一端设置有侧立柱；

所述滑移平台由滑动平台、燕尾形导轨、滚珠丝杠、挡块、轴承座、油毡、滚子轴承Ⅰ、透盖、闷盖、步进电机、加强筋和液压支撑立板组成，所述燕尾形导轨沿平板长度方向安装于平板上表面，且燕尾形导轨两端设置有挡块，两燕尾形导轨之间通过轴承座设置有滚珠丝杠，滚珠丝杠一端与步进电机相连，燕尾形导轨上滑动安装有滑动平台，滑动平台上表面开设有两条弧形导向槽，所述滑动平台上表面一端设置有液压支撑立板，液压支撑立板与滑动平台之间设置有加强筋；

所述回转平台由回转轴承、转动平台、液压缸组件、液压缸销轴、销轴卡片、导向套筒、导向耐磨垫块、弹簧组成，所述回转轴承下端通过螺栓与滑动平台固定安装，回转轴承上端通过螺栓与转动平台固定安装，转动平台上表面设置有连接件，连接件与液压缸组件一端相连，液压缸组件另一端与液压支撑立板相连，所述转动平台下表面两端对称设置有导向套筒，导向套筒内安装有弹簧，弹簧下端固定安装与弧形导向槽配合的导向耐磨垫块；

所述煤岩体夹持装置由压紧螺钉、主立板、辅立板和横板组成，主立板和辅立板固定安装于平板上表面，且主立板与辅立板平行设置，辅立板侧壁顶部与主立板之间设置有若干横板，主立板水平板部分设置有两个压紧螺钉。

2.根据权利要求1所述的一种采掘机械截割机构综合性能试验台，其特征在于：所述截割部由截割电机、电机联轴器、行星减速器、减速器联轴器、转矩传感器、转矩传感器加高块、转矩传感器联轴器、截割头端支座和截割头组成，所述截割电机输出端通过电机联轴器与行星减速器输入端相连，行星减速器输出端通过减速器联轴器与转矩传感器输入端相连，转矩传感器通过转矩传感器加高块固定安装于回转平台上表面，所述转矩传感器输出端通过转矩传感器联轴器与截割头相连，截割头通过截割头端支座固定安装于回转平台上表面。

3.根据权利要求2所述的一种采掘机械截割机构综合性能试验台，其特征在于：所述截割头由截齿、叶片、头体、顶端头体、加速度传感器、三向力传感器、头体压板、导电滑环和大轴承组成，所述截齿焊接于头体上，且每个截齿后端均安装有加速度传感器，所述叶片焊接于头体上，所述头体顶部通过头体压板压紧有顶端头体，且头体压板与头体焊接，所述三向力传感器一端固定安装于顶端头体内孔中，另一端固定于花键轴端部，头体内壁靠近尾端安装有大轴承，大轴承的内圈与导电滑环固定安装并通过螺栓将导电滑环外圈后端金属板固定于大透盖上，导电滑环内圈安装于花键轴光轴段。

4.根据权利要求2所述的一种采掘机械截割机构综合性能试验台，其特征在于：所述截割头端支座由支座本体、大透盖、小透盖、球轴承、滚子轴承Ⅱ、小轴套、花键轴、大轴套、密封套、卡环和沟槽组成，所述花键轴一端与三向力传感器另一端固定安装，且花键轴贯穿导电滑环，花键轴外圆面套设有滚子轴承Ⅱ和球轴承，且滚子轴承Ⅱ和球轴承之间设置有小轴套，所述滚子轴承Ⅱ和球轴承外圆面套设有支座本体，支座本体与头体之间设置有密封套，且密封套通过卡环固定安装在支座本体上，支座本体一端安装有大透盖，支座本体另一端安装有小透盖，小透盖与花键轴外圆面贴合，所述支座本体和大透盖上均开设有沟槽，所述大透盖与大轴承内圈之间设置有大轴套。

5.根据权利要求2所述的一种采掘机械截割机构综合性能试验台，其特征在于：所述行星减速器由行星减速器壳体、输入轴端盖、深沟球轴承、轴承透盖、轴承套、输入轴套、输入轴密封圈、一级太阳轴、二级太阳轴、太阳轴Ⅰ距离套、一级行星盘、挡板Ⅰ，一级行星轴、滚子轴承Ⅲ、一级行星轮、挡圈Ⅰ、挡板Ⅱ、二级行星轴、二级行星架、太阳轴Ⅱ距离套、二级行星轮、挡圈Ⅱ、输出轴端盖、双排列圆锥滚子轴承、内隔套、外隔套、卡环Ⅱ、密封盖、二级行星架油封、输出轴油封、卡环Ⅲ、卡环Ⅳ、卡环Ⅴ、滚子轴承Ⅳ组成，所述行星减速器壳体一端通过螺钉与输入轴端盖相连，输入轴端盖内孔中安装有深沟球轴承，深沟球轴承一端外圈抵在输入轴端盖内孔的孔底，输入轴端盖外侧通过螺钉与轴承透盖相连，轴承透盖深入输入轴端盖部分抵在深沟球轴承另一端外圈上，深沟球轴承内圈一端与轴承套相连，深沟球轴承内圈另一端与输入轴套相连，轴承透盖内孔设置有输入轴密封圈，且输入轴密封圈套设在轴承透盖上，所述一级太阳轴依次贯穿输入轴套、深沟球轴承和轴承套，且一级太阳轴伸出输入轴套部分设置有与输入轴套贴合的卡环Ⅳ，且一级太阳轴位于行星减速器壳体内腔部分与二级太阳轴之间设置有太阳轴Ⅰ距离套，所述二级太阳轴靠近一级太阳轴一端外圆面套设有一级行星盘，所述轴承套外圆面套设有位于输入轴端盖内侧的挡板Ⅰ，挡板Ⅰ通过其上的通孔与一级行星轴一端相连，且一级行星轴伸出挡板Ⅰ部分设置有与挡板Ⅰ贴合的卡环Ⅴ，一级行星轴另一端通过一级行星盘上的通孔与一级行星盘相连，所述一级行星轴外圆面通过滚子轴承Ⅲ设置有同时与一级太阳轴齿轮端和行星减速器壳体啮合的一级行星轮，一级行星轮两端均设置有挡圈Ⅰ，挡圈Ⅰ套设于一级行星轴外圆面上，所述二级太阳轴外圆面套设有挡板Ⅱ，挡板Ⅱ通过其上的通孔与二级行星轴一端相连，且二级行星轴伸出挡板Ⅱ部分设置有与挡板Ⅱ贴合的卡环Ⅲ，二级行星轴另一端与通过二级行星架上的通孔与二级行星架相连，且二级行星架与二级太阳轴之间设置有太阳轴Ⅱ距离套，所述二级行星轴外圆面通过滚子轴承Ⅳ设置有同时与二级太阳轴齿轮端和行星减速器壳体啮合的二级行星轮，二级行星轮两端均设置有挡圈Ⅱ，所述行星减速器壳体另一端通过螺钉与输出轴端盖相连，所述二级行星架小径端外圆面套设有两个双排列圆锥滚子轴承，两个双排列圆锥滚子轴承之间设置有内隔套和外隔套，两个双排列圆锥滚子轴承通过二级行星架小径端的凸台和卡环Ⅱ固定安装在二级行星架上，所述输出轴端盖通过螺钉与密封盖固定安装，密封盖输入端内孔与二级行星架小径端外圆面之间设置有二级行星架油封，密封盖输出端内孔设置有输出轴油封。