本发明专利技术公开了一种振动冲击下重载刮板输送机链轮摩擦疲劳监测装置及方法，该监测装置包括基架、驱动系统、圆环链张紧系统、冲击加载系统、煤泥洒落系统和监测系统，驱动系统包括低速伺服电动机、连接低速伺服电动机与扭矩传感器的第一低速联轴器、连接扭矩传感器与传动轴的第二低速联轴器、与传动轴连接的滚筒A、与滚筒A连接的主动链轮、与滚筒B通过键连接的从动链轮、缠绕在主动链轮和从动链轮上的圆环链，圆环链张紧系统包括衬垫和连接机尾架的水平电动缸，冲击加载系统包括连接垂直电动缸的冲击板，煤泥洒落系统包括筛网、激振器。本发明专利技术可以模拟重载刮板输送机链轮在工作环境下的摩擦疲劳断裂行为，能够监测链轮疲劳损伤及链轮磨损情况。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及矿业
，具体涉及一种振动冲击工况下重载刮板输送机链轮摩擦疲劳断裂实验监测装置及方法。
技术介绍
综采技术是当今最先进的井下开采技术，而刮板输送机是关键的综采设备之一，它不仅起着煤炭运输作用，同时也是采煤机的运行轨道。随着综采技术的不断发展，以及矿井的大型化与深层化，刮板输送机不断向大功率、长运距以及高链速方向发展，即重载刮板输送机。一旦重载刮板输送机因故障失效，将导致采煤工作面的停产，进而导致大型煤矿的重大经济损失。作为重载刮板输送机的核心部件，链轮处于时变、耦合、重载等复杂恶劣工作环境中。与链轮等共同组成刮板输送机传动系统的圆环链由于链传动的多边形效应导致链速变化，进而导致惯性引起的动载荷；刮板输送机运行过程中货载量变化(空载、满载或超载)也会引起圆环链上的动载荷；采煤过程中由于溜槽对口错位或煤块落在圆环链上等原因，导将致圆环链的冲击载荷或者卡链，因此圆环链承受动载荷及冲击载荷，进而使与之配合的链轮承受振动与冲击载荷；过大的冲击载荷将会导致链轮过载断齿，长时间工作在振动冲击载荷下链轮将发生疲劳断齿。刮板输送机链轮与圆环链相配合时，由于链与链轮间存在煤粒等颗粒形成三体磨损；在摩擦条件较差环境下，平环会与链窝产生摩擦进而导致磨损。在刮板输送机超载、链轮制造时淬火差将会导致链轮齿面压溃。断齿、磨损、齿面压溃是实际工况下重载刮板输送机链轮主要失效形式，一旦链轮出现以上问题，刮板输送机必须停产，从而影响整个煤矿经济效益。因此，研究重载刮板输送机链轮在振动冲击工况下的摩擦磨损、断裂和疲劳寿命对重载刮板输送机设计及维护具有重要意义。刮板输送机相关的实验装置有：专利号CN201410503491.1公开了一种刮板输送机断链检测方法，能够判定刮板输送机圆环链是否发生断链,专利号CN201520570177.5公开了一种链轮材料磨损实验装置,能够完成多次横向磨损,更接近于实际生产中与圆环链的磨损关系。专利号CN201420187267.1公开了一种监测链条错位和刮板歪斜以及尾轮转动速度不均匀的实验装置，然而，暂未有人提出一种能够模拟振动冲击工况下，刮板输送机链轮摩擦疲劳断裂实验监测装置及方法。
技术实现思路
专利技术目的：为了克服现有技术中存在的不足，本专利技术提供一种振动冲击工况下重载刮板输送机链轮摩擦疲劳断裂实验监测装置及方法，模拟实际刮板输送机链轮振动冲击工作环境，能够测量链轮磨损，同时动态监测链轮轮齿应力、链轮是否断裂、链轮转速及转矩、圆环链张紧力。为了实现上述目的，本专利技术采用了如下的技术方案：一种振动冲击下重载刮板输送机链轮摩擦疲劳监测装置，包括基架、驱动系统、圆环链张紧系统、冲击加载系统、煤泥洒落系统和监测系统：所述基架包括底板、固定在底板上的低速伺服电动机支座、机头架、第一矩形导轨、第二矩形导轨、煤泥洒落系统支架、与第一导轨配合的滑块、固定在滑块上的冲击加载系统支架、与第二导轨配合的机尾架；所述驱动系统包括固定于电动机支座上的低速伺服电动机、调控低速伺服电动机转速的变频器、连接低速伺服电动机输出轴与扭矩传感器的第一低速联轴器、连接扭矩传感器与传动轴一端的第二低速联轴器、设置在机头架上并与传动轴另一端连接的滚筒A、与滚筒A通过键连接的主动链轮、设置在机尾架上的滚筒B、与滚筒B通过键连接的从动链轮、缠绕在主动链轮和从动链轮上的圆环链；所述圆环链张紧系统包括设置在机头架与机尾架之间的圆环链张紧系统支架、水平电动缸，圆环链张紧系统支架顶面设有衬垫，衬垫贴近圆环链内侧面，水平电动缸活塞杆连接机尾架；所述冲击加载系统包括固定于冲击加载系统支架上的垂直电动缸，垂直电动缸活塞杆连接冲击板，冲击板贴近圆环链外侧面；所述煤泥洒落系统包括固定于煤泥洒落系统支架上的筛网、固定在筛网上的激振器；所述监测系统包括连接第一低速联轴器、第二低速联轴器的扭矩传感器、贴近第二低速联轴器的霍尔传感器、设置在主动链轮一侧的超声波探头、设置在主动链轮齿根处的第一应变片组、由胶带固定在滚筒A上并与主动链轮同步转动的无线发射元件、设置在水平电动缸活塞杆上的第二应变片组。进一步的，所述电动缸活塞杆上套有圆盘，圆盘一侧与冲击板固定，圆盘一侧与电动缸之间设有弹簧。进一步的，所述低速伺服电动机输出轴与第一低速联轴器之间通过第一平键连接，第一低速联轴器与扭矩传感器之间通过第二平键连接，扭矩传感器与第二低速联轴器之间通过第三平键连接，第二低速联轴器与传动轴之间通过第四平键连接。根据上述监测装置的振动冲击下重载刮板输送机链轮摩擦疲劳监测方法，包括如下步骤：a)由计算机控制圆环链张紧系统的水平电动缸活塞杆伸出，通过第二应变组测出圆环链张紧力，达到预先设定张紧力值后停止水平电动缸活塞杆动作；b)运行低速伺服电动机带动主动链轮转动，经由霍尔传感器测得主动链轮转速，通过变频器控制低速伺服电动机，使主动链轮达到预期转速；c)开启激振器，使筛网内煤泥水混合物落至主动链轮上；d)开启冲击加载系统的垂直电动缸，通过垂直电动缸活塞杆伸出对圆环链施加载荷，通过控制其加载频率，实现对主动链轮不同频率冲击载荷的施加；e)通过扭矩传感器测得主动链轮驱动力矩，由第一应变片组测得主动链轮齿根受力，若测得结果小于设定值，则判断主动链轮齿根处出现断裂；f)一段时间后停止低速伺服电动机、水平电动缸、激振器、垂直电动缸，由超声波探头对主动链轮进行探伤，检测主动链轮疲劳损伤情况，通过测量主动链轮相邻两链窝间距离，实现主动链轮磨损监测；g)移动滑块至不同位置，重复步骤a)～f)，对不同冲击位置处刮板输送机链轮进行摩擦疲劳断裂实验监测。有益效果：本专利技术可以模拟重载刮板输送机链轮在工作环境下的摩擦疲劳断裂行为，能够监测链轮疲劳损伤及链轮磨损情况，同时动态监测链轮上的驱动力矩、链轮齿根处应力，从而实现重载刮板输送机链轮摩擦疲劳断裂的定量表征和寿命预测，对复杂运行环境中重载刮板输送机链轮的安全可靠运行具有重要的指导意义。附图说明图1为本专利技术监测装置的主视图；图2为本专利技术监测装置的俯视图；图3为第一应变片组、无线发射元件的安装示意图；图4为图1中A-A剖视图；图中1—底座；2—煤泥洒落系统支架；3—激振器；4—筛网；5—衬垫；6—冲击板；7—圆盘；8—弹簧；9—垂直电动缸；10—冲击加载系统支架；11—圆环链；12—第二应变片组；13—机尾架；14—第二矩形导轨；15—圆环链张紧系统支架；16—滑块；17—水平电动缸；18—第一矩形导轨；19—低速伺服电动机支座；20—机头架；21—超声波探头；22—第一应变片组；23—滚筒A；24—主动链轮；25—扭矩传感器；26—第二平键；27—第三平键；28—第四平键；29—霍尔传感器；30—从动链轮；31—滚筒B；32—胶带；33—无线发射元件；34—传动轴；35—第二低速联轴器；36—第一低速联轴器；37—低速伺服电动机；38—第一平键。具体实施方式：下面结合附图对本专利技术做更进一步的解释。如图1至4所示，本专利技术的一种振动冲击下重载刮板输送机链轮摩擦疲劳监测装置，包括基架、驱动系统、圆环链张紧系统、冲击加载系统、煤泥洒落系统和监测系统。所述基架包括底板1、固定在底板1上的低速伺服电动机支座19、机头架20、第一矩形导轨18、第二矩形导轨14、煤泥洒落系统本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种振动冲击下重载刮板输送机链轮摩擦疲劳监测装置，其特征在于：包括基架、驱动系统、圆环链张紧系统、冲击加载系统、煤泥洒落系统和监测系统：所述基架包括底板(1)、固定在底板(1)上的低速伺服电动机支座(19)、机头架(20)、第一矩形导轨(18)、第二矩形导轨(14)、煤泥洒落系统支架(2)、与第一导轨配合(18)的滑块(16)、固定在滑块(16)上的冲击加载系统支架(10)、与第二导轨(14)配合的机尾架(13)；所述驱动系统包括固定于电动机支座(19)上的低速伺服电动机(37)、调控低速伺服电动机(37)转速的变频器、连接低速伺服电动机(37)输出轴与扭矩传感器(25)的第一低速联轴器(36)、连接扭矩传感器(25)与传动轴(34)一端的第二低速联轴器(35)、设置在机头架(20)上并与传动轴(34)另一端连接的滚筒A(23)、与滚筒A(23)通过键连接的主动链轮(24)、设置在机尾架(13)上的滚筒B(31)、与滚筒B(31)通过键连接的从动链轮(30)、缠绕在主动链轮(24)和从动链轮(30)上的圆环链(11)；所述圆环链张紧系统包括设置在机头架(20)与机尾架(13)之间的圆环链张紧系统支架(15)、水平电动缸(17)，圆环链张紧系统支架(15)顶面设有衬垫(5)，衬垫(5)贴近圆环链(11)内侧面，水平电动缸(17)活塞杆连接机尾架(13)；所述冲击加载系统包括固定于冲击加载系统支架(10)上的垂直电动缸(9)，垂直电动缸(9)活塞杆连接冲击板(6)，冲击板(6)贴近圆环链(11)外侧面；所述煤泥洒落系统包括固定于煤泥洒落系统支架(2)上的筛网(4)、固定在筛网(4)上的激振器(3)；所述监测系统包括连接第一低速联轴器(36)、第二低速联轴器(35)的扭矩传感器(25)、贴近第二低速联轴器(35)的霍尔传感器(29)、设置在主动链轮(24)一侧的超声波探头(21)、设置在主动链轮(24)齿根处的第一应变片组(22)、由胶带(32)固定在滚筒A(23)上并与主动链轮(24)同步转动的无线发射元件(33)、设置在水平电动缸(17)活塞杆上的第二应变片组(12)。...
【技术特征摘要】
1.一种振动冲击下重载刮板输送机链轮摩擦疲劳监测装置，其特征在于：包括基架、驱动系统、圆环链张紧系统、冲击加载系统、煤泥洒落系统和监测系统：所述基架包括底板(1)、固定在底板(1)上的低速伺服电动机支座(19)、机头架(20)、第一矩形导轨(18)、第二矩形导轨(14)、煤泥洒落系统支架(2)、与第一导轨配合(18)的滑块(16)、固定在滑块(16)上的冲击加载系统支架(10)、与第二导轨(14)配合的机尾架(13)；所述驱动系统包括固定于电动机支座(19)上的低速伺服电动机(37)、调控低速伺服电动机(37)转速的变频器、连接低速伺服电动机(37)输出轴与扭矩传感器(25)的第一低速联轴器(36)、连接扭矩传感器(25)与传动轴(34)一端的第二低速联轴器(35)、设置在机头架(20)上并与传动轴(34)另一端连接的滚筒A(23)、与滚筒A(23)通过键连接的主动链轮(24)、设置在机尾架(13)上的滚筒B(31)、与滚筒B(31)通过键连接的从动链轮(30)、缠绕在主动链轮(24)和从动链轮(30)上的圆环链(11)；所述圆环链张紧系统包括设置在机头架(20)与机尾架(13)之间的圆环链张紧系统支架(15)、水平电动缸(17)，圆环链张紧系统支架(15)顶面设有衬垫(5)，衬垫(5)贴近圆环链(11)内侧面，水平电动缸(17)活塞杆连接机尾架(13)；所述冲击加载系统包括固定于冲击加载系统支架(10)上的垂直电动缸(9)，垂直电动缸(9)活塞杆连接冲击板(6)，冲击板(6)贴近圆环链(11)外侧面；所述煤泥洒落系统包括固定于煤泥洒落系统支架(2)上的筛网(4)、固定在筛网(4)上的激振器(3)；所述监测系统包括连接第一低速联轴器(36)、第二低速联轴器(35)的扭矩传感器(25)、贴近第二低速联轴器(35)的霍尔传感器(29)、设置在主动链轮(24)一侧的超声波探头(21)、设置在主动链轮(24)齿根处的第一应变片组(22)、由胶带(32)固定在滚筒A(23)上并与主动链轮(24)同步转动的无线发射元件(33)、设置在水平电动缸(17)活塞杆上的第二应变片组(12)。...
【专利技术属性】
技术研发人员：王大刚，张俊，朱真才，张德坤，晁储贝，陈锐，石磊，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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