一种超高速岩石破碎滚刀寿命评估试验台制造技术

本实用新型专利技术涉及岩石破碎滚刀试验领域，一种超高速岩石破碎滚刀寿命评估试验台，包括试验台及伺服控制系统，试验台包括试验箱及用于驱动试验箱水平移动的水平直线运动机构，试验箱上方安装有升降直线运动机构，升降直线运动机构下端设有滚刀安装架，滚刀安装架与升降直线运动机构间设有用于测量正压力的第一力传感器，水平直线运动机构与试验箱间设有用于测量滚刀在岩石上滚切过程中阻力的第二力传感器。本实用新型专利技术通过第一力传感器及第二力传感器分别测得滚切正压力及滚切阻力，为滚刀刀型设计的刀齿模数计算提供有效支撑及依据，保证滚刀使用寿命提高及破岩效率。

A test-bed for life evaluation of super high speed rock breaking hob

【技术实现步骤摘要】
一种超高速岩石破碎滚刀寿命评估试验台
本技术涉及岩石破碎滚刀试验领域，具体是指一种超高速岩石破碎滚刀寿命评估试验台。
技术介绍
岩石破碎滚刀的主要用途是在开凿山洞、挖矿的大型掘进机上使用，功能是对滚刀施加正垂直于岩石表面的压力和平行于岩石表面的推力，使得滚刀在岩石表面滚动，继而对岩石进行层层的剥离，达到开凿效果。滚刀是掘进机的重要工作部件。在掘进过程中，滚刀的好坏决定了挖掘的效率，所以需要通过试验来获得每种刀具进行寿命、效率等数据，供滚刀生产厂家或者使用单位对不同结构、不同批次的滚刀进行评估。目前现有的破岩滚刀试验设备，均为开环控制，无论是正压力的控制、切入深度控制和滚切速度控制，准确度均难以保证，并且还无法采集滚刀在岩石上滚切过程中的阻力，使得滚刀刀型的设计没有刀齿模数计算依据，而模数又是决定岩石滚刀寿命和效率的重要参数。若模数过大，滚刀的寿命提高，但是破岩效率却损失严重。若模数过小，岩石滚刀破岩效率提高，但寿命又严重降低。所以要让岩石滚刀的寿命和效率都能兼备，则需要通过计算，根据不同的岩石，对应不同的刀齿模数。此外，现有的破岩滚刀试验设备不但切入速度较低还无法贴近真实的破岩环境，因为在自然环境中岩石常受到四周或挤压或支承的力，而不是单一的一块岩料，四周未受到支承或挤压，所以在试验过程中刚对滚刀施加正压力在岩石表面时，岩石即向四周破裂，使得试验最终失败或所测得数据没有参考价值。如何解决上述技术问题成为领域技术人员努力的方向。
技术实现思路
基于以上问题，本技术提供了一种超高速岩石破碎滚刀寿命评估试验台。为解决以上技术问题，本技术采用的技术方案如下：一种超高速岩石破碎滚刀寿命评估试验台，包括试验台及伺服控制系统，试验台包括试验箱及用于驱动试验箱水平移动的水平直线运动机构，试验箱上方安装有升降直线运动机构，升降直线运动机构下端设有滚刀安装架，滚刀安装架与升降直线运动机构间设有用于测量正压力的第一力传感器，水平直线运动机构与试验箱间设有用于测量滚刀在岩石上滚切过程中阻力的第二力传感器，伺服控制系统包括采用闭环控制用于控制水平直线运动机构的水平加载伺服模块、采用闭环控制用于升降水平直线运动机构的垂直加载伺服模块。作为一种优选的方式，水平直线运动机构包括移动导轨及水平加载伺服油缸，移动导轨上安装有移动平台，试验箱安装在移动平台上，水平加载伺服油缸缸体相对于移动导轨固定，其活塞杆与试验箱连接，第二力传感器安装在水平加载伺服油缸活塞杆与试验箱接触处。作为一种优选的方式，升降直线运动机构包括升降滑轨及垂直加载伺服油缸，升降滑轨上安装有垂直升降的升降滑座，升降滑座与升降座连接，滚刀安装架安装在升降座上，垂直加载伺服油缸相对于升降滑轨固定，其活塞杆与第一力传感器连接，第一力传感器通过调心球面接触块与升降座连接。作为一种优选的方式，移动导轨上安装有检测水平移动距离的位移传感器，升降滑轨上安装有检测垂直移动距离的位移传感器。作为一种优选的方式，试验箱与移动平台通过T型螺栓连接。作为一种优选的方式，试验箱内壁设有沟槽。作为一种优选的方式，滚刀安装架与水平直线运动机构连接处设有调心球面接触块。与现有技术相比，本技术的有益效果是：(1)本技术通过第一力传感器及第二力传感器分别测得滚切正压力及滚切阻力，为滚刀刀型设计的刀齿模数计算提供有效支撑及依据，保证滚刀使用寿命提高及破岩效率；(2)本技术载荷、位移、变形等数据自动采集，试验曲线由计算机实时显示并自动完成试验数据的处理、存储，同时正压力控制、切入深度控制和滚切速度控制，均采用伺服液压闭环控制，保证控制精度；(3)本技术通过水平加载伺服油缸实现了较大推动力，避免采用电机驱动由于测试材质不同导致伺服电机过载的情况，同时采用移动平台及滑轨机构降低摩擦阻力，避免摩擦阻力给滚切阻力测量带来影响；(4)本技术通过垂直加载伺服油缸实现了较大滚切正压力，避免采用电机驱动由于测试材质不同导致伺服电机过载的情况，同时采用升降滑轨、升降座机构降低摩擦阻力，避免摩擦阻力给滚切正压力测量带来影响，并承载了岩石试样在做水平运动时作用在滚刀上的水平方向的力，保护垂直加载伺服油缸。附图说明图1为本技术的布置图。图2为本技术试验台的结构示意图。图3为本技术伺服液压站原理图。图4为本技术电液伺服控制系统原理图。其中，1试验台，101底座，102立柱，103横梁，104垂直加载伺服油缸，105第一力传感器，106调心球面接触块，107滚刀安装架，108试验箱，109移动平台，110移动导轨，111第二力传感器，112水平加载伺服油缸，113升降座，114升降滑轨，115升降滑座，2液压系统，3伺服控制系统。具体实施方式下面结合附图对本技术作进一步的说明。本技术的实施方式包括但不限于下列实施例。实施例1：参见图1及图2，一种超高速岩石破碎滚刀寿命评估试验台，包括试验台1，试验台1包括试验箱108，试验箱108主要目的为装载试验样品，可以为方形箱体或圆柱形箱体，本实施例为了方便加工，试验箱108是板式组合的方形箱体。试验箱108与具有水平移动动作的水平直线运动机构连接，目的在于模拟滚刀在岩石表面滚动的切割过程，水平直线运动机构可以采用液压缸、气压缸、滚珠丝杠、齿轮齿条等常见的直线运动机构。此外，试验箱108上方安装有升降直线运动机构，目的在于针对使得滚刀下降插入岩石试样内形成正压力，升降直线运动机构可以采用液压缸、气压缸、滚珠丝杠、齿轮齿条等常见的直线运动机构。为了进行测试滚刀的安装，在升降直线运动机构下端设有滚刀安装架107，滚刀安装架107的刀架安装面为带定位子口的平面，通过各种过渡板连接不同规格的滚刀。值得注意的是，水平直线运动机构、升降直线运动机构可以固定在建筑物上，一般的，为了便于装置的集成一体化，参见图2，本实施例水平直线运动机构安装在底座101上，底座101设有横梁103，横梁103与底座101通过立柱102连接，升降直线运动机构安装在横梁103上，通过底座101、立柱102及横梁103实现了装置一体化的目的。为了测量滚刀在岩石上滚切过程中正压力及阻力，滚刀安装架107与升降直线运动机构间设有用于测量正压力的第一力传感器105，水平直线运动机构与试验箱108间设有用于测量滚刀在岩石上滚切过程中阻力的第二力传感器111，第一力传感器105及第二力传感器111采用常规压力传感器即可。测试过程：将混凝土灌入试验箱108，并将待测量滚刀安装在滚刀安装架107上，待混凝土凝固后同时驱动水平直线运动机构及升降直线运动机构，升降直线运动机构使滚刀试验箱108内的混凝土，水平直线运动机构使滚刀相对于试验箱108内的混凝土划动形成滚切，最终通过第一力传感器105及第二力传感器111分别测得滚切正压力及滚切阻力，为滚刀刀型设计的刀齿模数计算提供有效支撑及依据本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超高速岩石破碎滚刀寿命评估试验台，其特征在于：包括试验台(1)及伺服控制系统(3)，所述试验台(1)包括试验箱(108)及用于驱动试验箱(108)水平移动的水平直线运动机构，所述试验箱(108)上方安装有升降直线运动机构，所述升降直线运动机构下端设有滚刀安装架(107)，所述滚刀安装架(107)与升降直线运动机构间设有用于测量正压力的第一力传感器(105)，所述水平直线运动机构与试验箱(108)间设有用于测量滚刀在岩石上滚切过程中阻力的第二力传感器(111)，所述伺服控制系统(3)包括采用闭环控制用于控制水平直线运动机构的水平加载伺服模块、采用闭环控制用于升降水平直线运动机构的垂直加载伺服模块。/n

【技术特征摘要】
1.一种超高速岩石破碎滚刀寿命评估试验台，其特征在于：包括试验台(1)及伺服控制系统(3)，所述试验台(1)包括试验箱(108)及用于驱动试验箱(108)水平移动的水平直线运动机构，所述试验箱(108)上方安装有升降直线运动机构，所述升降直线运动机构下端设有滚刀安装架(107)，所述滚刀安装架(107)与升降直线运动机构间设有用于测量正压力的第一力传感器(105)，所述水平直线运动机构与试验箱(108)间设有用于测量滚刀在岩石上滚切过程中阻力的第二力传感器(111)，所述伺服控制系统(3)包括采用闭环控制用于控制水平直线运动机构的水平加载伺服模块、采用闭环控制用于升降水平直线运动机构的垂直加载伺服模块。


2.根据权利要求1所述的一种超高速岩石破碎滚刀寿命评估试验台，其特征在于：所述水平直线运动机构包括移动导轨(110)及水平加载伺服油缸(112)，所述移动导轨(110)上安装有移动平台(109)，所述试验箱(108)安装在移动平台(109)上，所述水平加载伺服油缸(112)缸体相对于移动导轨(110)固定，其活塞杆与试验箱(108)连接，所述第二力传感器(111)安装在水平加载伺服油缸(112)活塞杆与试验箱...

【专利技术属性】
技术研发人员：盛建华，郭良，霍炳谕，
申请(专利权)人：天水红山试验机有限公司，
类型：新型
国别省市：甘肃;62