一种煤岩壁钻孔钻具扭转振动无线测试实验台制造技术

本发明专利技术涉及一种煤岩壁钻孔钻具扭转振动无线测试实验台，该实验台由煤岩壁钻孔机械和扭转振动无线测试装置组成。扭振测试装置包括扭矩测量采集模块和光电转速测量采集模块，扭矩测量采集模块包括应变片、扭矩信号无线发射器和扭矩信号无线接收传输器。光电转速测量采集模块包括反光标签、光电转速传感器和转速信号采集器。本实验台采用无线测量方式，对旋转机械的信号采集提供了方便，同时在计算机终端实现扭振信号的收集、存储和处理，为煤岩壁钻孔钻具扭振分析提供可靠、准确的数据。

A test rig for wireless test of torsional vibration of drilling tools for coal and rock wall

The invention relates to a wireless testing test rig for torsional vibration of coal and rock drilling tools, which is composed of a coal and rock drilling machine and a torsional vibration wireless testing device. Torsional vibration testing device includes torque acquisition module and photoelectric speed measurement module. Torque acquisition module includes strain gauge, torque signal transmitter and torque receiver. The photoelectric speed measurement and acquisition module includes the anti light label, the photoelectric speed sensor and the speed signal collector. The experimental platform is equipped with wireless measurement, which provides convenience for signal acquisition of rotating machinery. At the same time, the collection, storage and processing of torsional vibration signals are realized at the computer terminals, which provides reliable and accurate data for the analysis of torsional vibration of drilling holes in coal and rock walls.

【技术实现步骤摘要】
一种煤岩壁钻孔钻具扭转振动无线测试实验台
本专利技术涉及煤矿煤层顺层钻孔钻进过程中钻具振动监测
，具体涉及一种对煤矿煤层顺层钻孔中钻杆的扭转振动信号的监测与性能分析实验台。
技术介绍
作为采煤伴生物的煤层气（瓦斯）安全问题己经成为煤炭行业可持续发展最主要的制约因素之一。瓦斯超限、瓦斯爆炸、煤与瓦斯突出等瓦斯灾害隐患严重制约着煤炭生产的正常进行，更引起国际社会的极大关注。随着煤炭开采强度加大和矿井向深部延伸，煤矿瓦斯灾害越来越严重，瓦斯治理的重要性越发凸现出来。近年来，煤矿瓦斯事故频发，造成了重大的人员伤亡和严重的财产损失，产生了恶劣的社会影响。因此，遏制重特大瓦斯灾害事故是当前的迫切任务，也是保障煤矿安全生产的重中之重。煤矿井下钻孔施工使用的钻杆结构上看起来比较简单，但它承受着较为复杂的外力作用。钻杆是钻探施工的一个重要组件。现场应用表明，钻杆的可靠性对钻探施工效率与施工安全均有重大的影响。钻杆的振动是引发钻杆失效的主要原因，是煤矿瓦斯抽采钻进中必须解决的实际问题。钻杆振动是指钻机在施工过程中，由于钻头与岩层间和钻杆与孔壁间的相互作用等使钻杆受力变形而产生的复杂振动，主要表现有横向振动、轴向振动、扭转振动，各种振动之间还存在耦合振动的形式，频繁的振动将降低作业效率，缩短钻杆寿命，甚至导致钻杆失效。可见，研究钻杆的振动特性并采取有效的减振措施，对改进钻杆结构，延长钻杆的使用寿命，提高施工效率与经济效益，具有重要的理论意义和工程价值。
技术实现思路
本专利技术的目的在于通过现有的技术手段，提出一种对煤矿煤层顺层钻孔中钻杆的扭转振动进行监测与性能分析的实验台。本专利技术的目的通过以下技术方案来实现：一种煤岩壁钻孔钻具扭转振动无线测试实验台，其特征在于：它包括煤岩壁钻孔机械和扭振测试装置。扭振测试装置包括光电转速测量采集模块和扭矩测量采集模块，光电转速测量采集模块包括固定在钻孔机械上的光电转速传感器支架，光电转速传感器安装在支架上，反光标签贴在钻孔机械的旋转轴上，光电转速传感器一端连接转速信号采集器，信号采集器通过USB线连接在计算机上。扭矩测量采集模块包括应变片、扭矩信号无线发射器和扭矩信号无线接收传输器，贴在钻孔机械旋转轴上的应变片通过导线连接在扭矩信号无线发射器上，扭矩信号无线发射器采集的应变片信号通过扭矩信号无线接收传输器无线传输到计算机中。所述的转速传感器支架是可移动的，可针对旋转轴上不同位置进行测量。所述的扭矩信号无线发射器通过胶带或者其它方式固定在钻孔机械旋转轴上，扭矩信号无线发射器采集的应变片信号通过扭矩信号无线接收传输器无线传输到计算机中。附图说明图1为本专利技术的煤岩壁钻孔钻具扭转振动无线测试实验台示意图。图2为本专利技术的扭转振动测试示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步的描述。如图1、2所示，本专利技术煤岩壁钻孔钻具扭转振动无线测试实验台包括煤岩壁钻孔机械1和扭振监测装置组成。扭振监测装置包括光电转速测量采集模块和扭矩测量采集模块。光电转速测量采集模块由光电转速传感器7、反光标签4和转速信号采集器8组成，将反光标签4均匀的贴在钻孔机械1的旋转轴上，可根据转速的快慢和轴径的大小来判断反光标签的稀疏，光电转速传感器7安装在支架2上，支架2安装在钻孔机械1上，实际工况时，随着轴的旋转，光电传感器7发射出激光射线到反光标签4上，再反射回传感器7，转速信号采集器8将采集的转速信号通过USB线9传输到计算机10中，计算机10对信号进行实时监测和分析。扭矩测量采集模块由应变片6、扭矩信号无线发射器5和扭矩信号无线接收传输器11，贴在钻孔机械1旋转轴上的应变片6通过导线连接在扭矩信号无线发射器5上，钻孔机械1在钻孔工作时，钻头受到煤层和岩石的作用力，钻杆会发生形变，扭矩信号无线发射器5采集的应变片6信号通过扭矩信号无线接收传输器11无线传输到计算机10中，计算机10再对采集的扭矩信号进行监测和分析。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种煤岩壁钻孔钻具扭转振动无线测试实验台，其特征在于：它包括煤岩壁钻孔机械（1）和扭振测试装置；扭振测试装置包括光电转速测量采集模块和扭矩测量采集模块，光电转速测量采集模块包括固定在钻孔机械上的光电转速传感器支架（2），光电转速传感器（7）安装在支架（2）上，反光标签（4）贴在钻孔机械（1）的旋转轴上，光电转速传感器（7）一端连接转速信号采集器（8），信号采集器（8）通过USB线（9）连接在计算机（10）上；扭矩测量采集模块包括应变片（6）、扭矩信号无线发射器（5）和扭矩信号无线接收传输器（11），贴在钻孔机械（1）旋转轴上的应变片（6）通过导线连接在扭矩信号无线发射器（5）上，扭矩信号无线发射器（5）采集的应变片（6）信号通过扭矩信号无线接收传输器（11）无线传输到计算机（10）中。

【技术特征摘要】
1.一种煤岩壁钻孔钻具扭转振动无线测试实验台，其特征在于：它包括煤岩壁钻孔机械（1）和扭振测试装置；扭振测试装置包括光电转速测量采集模块和扭矩测量采集模块，光电转速测量采集模块包括固定在钻孔机械上的光电转速传感器支架（2），光电转速传感器（7）安装在支架（2）上，反光标签（4）贴在钻孔机械（1）的旋转轴上，光电转速传感器（7）一端连接转速信号采集器（8），信号采集器（8）通过USB线（9）连接在计算机（10）上；扭矩测量采集模块包括应变片（6）、扭矩信号无线发射器（5）和扭矩信号无线接收传输器（11），贴在钻孔机械（1）旋转轴上的应变片（6）通过导线连接在扭矩...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩晓明，张强强，刘瑜，罗晨旭，李佳良，王世峰，陈德拓，
申请(专利权)人：河南理工大学，
类型：发明
国别省市：河南,41