CN2100483U - 内燃凿岩机运行试验台 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种由台架、缓冲系统、转矩 系统、气路和电气系统、推压装置、监控仪和自动测试 及打印单元等部件组成的内燃凿岩机运行试验台，其 主要特征是设计采用了气垫缓冲和电扭矩系统模拟 凿岩工况，消除了客观因素的影响，同时采用了电子 仪表和微机监控，保证了检测条件的一致，使之具有 快速性、精确性和经济性，实现了在室内对内燃凿岩 机的主要性能参数信号进行自动采集、计算、处理和 判别，并自动打印出测试结果。

Description

本实用新型是关于提供一种在室内模拟凿岩工况，对内燃凿岩机主要性能参数进行自动循环检测以全面考核其运行情况的运行试验台。

凿岩机在石方工程中占有重要的地位。随着矿产资源的大量开发利用和交通事业的开拓建设，近年来凿岩机的使用量不断扩大。为了确保凿岩机质量，生产厂家所生产的凿岩机在出厂前的运行试验是必不可少的重要的考核手段。到目前为止，从国外的情况看，象联邦德国埃森（Essen）采矿研究中心，其80年代中期研制的一种试验装置，仅仅是用于测定液压和气动凿岩机的性能，而且是只能测定直接钻进岩石时的各种试验参数。虽然瑞典Atias－copeo公司曾采用过一种简易的室内试验台架进行厂内运行试验，但仅能观察发动机转速及排粉压力等有限的参数，尚不能施加模拟扭矩，更不能全面考核内燃凿机的运行状况。

基于上述情况，本实用新型旨在设计一种采用气垫和电扭矩系统模拟凿岩工况，并配以监控仪和微机自动测试及打印单元对内燃凿岩机运行过程中发动机转速、钎杆转速、扭矩等参数进行自动循环检测的运行试验台，以实现对内燃凿岩机室内运行考核之目的。

由于凿岩机的工作是向岩石施加冲击能量提供相应的转钎力矩，与此同时也受到这两方面的反作用，因而所设计的运行试验台必须提供相应的缓冲和转矩系统，并力求接近凿岩状态，以模拟其实际工况，方能较真实地反映其运行特性。据此，新设计的内燃凿岩机运行试验台采用了气垫缓冲和电转矩系统，由台架、缓冲系统、转矩系统、推压装置、气路和电气系统、监控仪、自动测试及打印单元等七个部分组成。其主要结构特征有：

一是由缓冲器、承冲部件和空气压缩机组成的缓冲系统，代替野外凿岩时的岩石，承受内燃凿机工作时的冲击力。当内燃凿岩机工作时，其活塞打击钎杆，钎杆冲击承冲部件，承冲部件把冲击力传递给缓冲器活塞，压缩气缸中的压气，实现缓冲；

二是由齿轮箱、直流发电机、监控仪等组成的转矩系统，是对内燃凿岩机施加等效扭矩的装置。内燃凿岩机工作时，钎杆旋转通过钎杆套和二级齿轮传动带动直流发电机旋转，作为外负荷的变阻器，改变发电机的负载电流即功率，可对凿岩机施加设定的扭矩；

三是由于采用电负荷而得以产生方便可控的人工模拟扭矩的监控仪，能够实现对发动机转速和钎杆转速的连续测量以及运行时间的自动累计；

四是采用磁电传感器作探头，对内燃凿岩机的发动机转速和钎杆转速可实现非接触式测量并将测试结果用数字显示；

五是自动测试及打印单元与监控仪相配合，能够自如地对内燃凿岩机在运行中的各参数，诸如发动机转速、钎杆转速、模拟扭矩等信号，进行自动采集、计算、处理和判别，并自动打印出测试结果。

正因为上述的结构特征，因此，本实用新型具有传统的现场凿岩试验方法无法比拟的优点：

1、由于本运行试验台消除了客观因素的影响，且采用了电子仪表和微机监控，这就保证了检测条件的一致，因而具有快速性、精确性和经济性，实现了内燃凿岩机运行检测的室  内等效模拟；

2、结构设计合理，工作稳定可靠，操作使用简单，维修保养方便，抗干扰能力强，置于隔音室内，有良好的工作环境，结合相应的检测规范，可以满足目前凿岩机运行试验的要求；

3、可大大减轻工人的劳动强度，改善作业环境，并可随时掌握凿岩机质量比较全面的信息，有利于对凿岩机质量进行及时而有效的管理，确保凿岩机的出厂质量，因而在生产厂家推广应用，具有显著的经济效益和社会效益；

4、本设计的运行试验台，不仅适用于各类内燃凿岩机的运行试验，而且可进一步发展应用于其它各类凿岩机运行试验，同时对凿岩机性能特性的研究将起到重要的作用。

下面结合附图对本实用新型作进一步的详细描述。

附图1是本实用新型的整机结构示意图，图中编号是：

1－台架    2－缓冲系统

3－转矩系统    4－气路和电气系统

5－推压装置    6－监控仪

7－自动测试及打印单元    8－承冲件

9－齿轮    10－空心轴

11－转钎套    12－钎杆

13－倒顺开关（三位三通电磁阀）

14－发动机转速传感器

15－倒顺开关（三位四通电磁阀）

16－传动轴    17－大园锥齿轮

18－小园锥齿轮    19－钎杆转速传感器

20－磁块轮    21－可变电阻器

附图2是本实用新型的气路和电气系统原理图，图中编号分别是：

22－三位四通电磁阀    23－三位三通电磁阀

24－调压阀    25－空气压缩机

26－调压阀    27－倒顺开关

28－倒顺开关    29－缓冲器气缸

30－推压气缸

首先将需要作运行试验的内燃凿岩机置放于转矩系统3的钎杆12上，然后接通倒顺开关13，启动缓冲系统2的空气压缩机即附图2中的编号25，使其压缩空气经调压阀26调压后，通过气路和电气系统4的三位三通电磁阀23送入缓冲系统2的缓冲器气缸29，使其内的活塞向上运动，将内燃凿岩机向上托起到测试位置；再接通倒顺开关15，使空气压缩机25的压缩空气经另一气路的调压阀24调压后，通过该系统上的三位四通电磁阀22送入推压装置5的推压气缸30，使其内的活塞下降而带着固定在其上的压爪将内燃凿岩机手把压紧，与此同时启动内燃凿岩机，使之进入正常工作状态。由于空气压缩机25是与缓冲器气缸29相配套的，压缩机供给缓冲器气缸是可调压气，当内燃凿岩机的钎杆12向下冲击时便顶着承冲件8向下压，使杆部配于其内的活塞向下运动，压缩气缸中的压气而形成气垫缓冲；同时因内燃凿岩机的钎杆12是套在转钎套11内并在其上又套装了一根装有与传动轴16上的直齿轮9啮合的空心轴10，因此钎杆12旋转便带动转钎套11和空心轴10旋转，继而通过啮合齿轮9带动传动轴16转动，于是使固定在传动轴16上的大园锥齿轮17旋转，而固定在齿轮箱上的小园锥齿轮18是与大园锥齿轮17相啮合的，因而通过联轴器带动了直流发电机工作；由于监控仪6采用电负荷，通过调节装在其上的可变电阻器21得以产生方便可控的人工模拟扭矩，于是利用支承在直流发电机外壳并使之靠近装在其主轴上的磁块轮20的钎杆转速传感器19和支承在台架1顶部并使之靠近内燃凿岩机飞轮的发动机转速传感器14，分别对发动机转速和内燃凿岩机钎杆转速进行非接触式测量；又由于在缓冲系统2中的气缸内采用可调节气压大小的气垫和转矩系统3的电扭矩模拟凿岩工况，因而自动测试及打印单元7便自如地对被检测的内燃凿岩机的运行参数，包括运行时间、扭矩在内的信号进行自动采集、计算、处理和判别，自动打印出测试结果；到此检测即告完成。接着反方向接通三位三通电磁阀23和三位四通电磁阀22，将推压装置5上压爪提升，内燃凿岩机钎杆即下降到安装位置，然后取下测试已毕的内燃凿岩机。为了防止突然断电时气路换向和泄漏，造成安全事故，二个电磁阀均采用三位中封式即O型，以形成中位闭锁。

为了进一步说明监控仪6和自动测试及打印单元7的工作原理与工作程序，另外附上三张图表，并加以简要描述。

附图3是JK－87内燃凿岩机运行试验台监控仪原理框图，其各单元工作原理是：

1、发动机转速测量单元由1～7组成，它完成发动机转速测定与显示；

2、钎杆转速测量单元由16～22组成，它完成钎杆转速测定与显示；

3、运行时间累计测量单元由23～26组成，它实现对运行时间自动累计，当发动机停运时，具有暂停自动累计功能；

4、等效扭矩施加装置由30～32组成，其功能是用电气方法实现钎杆外扭矩的模拟和控制；

5、时基、校验讯号及控制电路由8～15组成，它为整机提供时间基准、校验讯号及各种控制讯号；

6、电源由33和34组成，它为其它各单元提供交直流电源。

附图4和附图5分别是自动测试及打印单元7的硬件工作原理框图和软件流程图，对此也作简要描述。

本仪器硬件是以CMC－80微电脑为核心构成。它包括1～10以及对外围设备送来讯号进行各种予处理的辅助电路12～21。其各部分讯号流向如附图4中的箭头所示。发动机转速传感器18和钎杆转速传感器19所产生的讯号，分别经13和14放大整形后，经驱动电路11分别送到7和8，对两种转速脉冲进行可编程计数。电模拟扭矩的电流讯号20经电流－电压转换电路15变成电压讯号，经驱动电路11送到A／D转换器的0通道即9中。而电模拟扭矩的电压讯号21经电压衰减器16后，进入驱动电路11，再由驱动电路11送到A／D转换器的1通道即10中。6秒采样时钟17经控制电路12送至相应驱动电路11，由它再送至PIO2的A口即6中。

至于应用软件，由于整个测试工作是在监测程序控制下自动地进行的，所以该程序已固定EPROM的只读存储器中，它由主程序1～9、数据采集中断服务子程序10～14、运算17、传递与拆字18和打印19等十几个子程序以及其它辅助程序组成。程序对实时要求较严的外围信号，采用了功能最强、最灵活的中断方式2。编制程序使CPU对几个中断源实时服务性能相互影响减少到不易觉察的程度。对实时性要求不高的事件则采用程序查询方式。为节约内存，将各种多次复用程序编成具有独立功能的子程序模块。软件流程如附图5所示。

Claims (2)

1、一种属检测机电一体化的、能在室内模拟凿岩工况对内燃凿岩机主要性能参数进行自动循环检测以全面考核其运行特性的、由台架1、气路和电气系统4、推压装置5、监控仪6和自动测试及打印单元7等组成的内燃凿岩机运行试验台，其特征是有一个缓冲系统2和一个转矩系统3，构成缓冲系统2的空气压缩机25是与缓冲器气缸29相配套的，空气压缩机25供给缓冲器气缸29的气体是经调压阀26调压后的可调压气，当内燃凿岩机的钎杆12向下冲击时顶着承冲件8向下压，使杆部配于其内的活塞向下运动压缩缓冲器气缸29中的压气形成气垫缓冲，而在转矩系统3中有一个随内燃凿岩机钎杆12旋转的转钎套11和套于其上且装有与传动轴16上的直齿轮9啮合的空心轴10旋转，带动传动轴16旋转，使固定其上的大园锥齿轮17旋转，带动与之啮合的固定于齿轮箱上的小园锥齿轮18旋转，通过联轴器带动直流发电机主轴旋转，因在监控仪6上装有人工可调的用以改变发动机的负载电流即功率的可变电阻器21得以施加模拟扭矩。

2、按照权利要求1所述的内燃凿岩机运行试验台，其特征是自动测试及打印单元7与采用了微机的监控仪6相配合，通过支承在直流发电机外壳并使之靠近装在其主轴左端的磁块轮20的钎杆转速传感器19和支承在台架1顶部并使之靠近内燃凿岩机飞轮的发动机转速传感器14，对内燃凿岩机的运行参数包括时间、扭矩在内的信号进行自动采集、计算、处理和判别并自动打印出测试结果。

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