一种钻机机械加载试验台及其控制系统技术方案

本发明专利技术涉及钻机测试技术领域，公开了一种钻机机械加载试验台及其控制系统，包括框架，所述框架底部固定有升降机、上部固定安装板，所述安装板，所述安装板上端的两侧均固定有轴承座，所述轴承座的内腔穿插有转轴，所述转轴一侧贴合有转矩转速传感器、一端插接有磁粉制动器和摩擦盘制动器，且摩擦盘制动器通过轴承座与转轴固定；所述摩擦盘制动器的两侧设置有加载机构，该钻机机械加载试验台及其控制系统，通过磁粉制动器和摩擦盘制动器的相结合，使低量程段范围内(0～5000Nm)采用摩擦盘制动器加载，高量程段(5000～20000Nm)范围内采用磁粉制动器进行加载，这样一方面保证了扭矩测试的精度，另一方面也能实现对大扭矩的测量。另一方面也能实现对大扭矩的测量。另一方面也能实现对大扭矩的测量。

【技术实现步骤摘要】
一种钻机机械加载试验台及其控制系统


[0001]本专利技术涉及钻机测试
，具体为一种钻机机械加载试验台及其控制系统。

技术介绍

[0002]钻杆的性能参数主要包括最大扭矩、最大拔拉力、和抗扭强度等。其次是钻机的工作效率，工作效率决定了钻机能够多大程度上将消耗的电能转化为有用的机械能，这是衡量钻机性能优劣的重要标准，而这些指标的测定都要通过加载测试平台才能实现。除此之外，钻机在出厂前要标定一些主要性能参数，在出现故障返厂维修后也要对这些重要参数进行重新标定，所有这些都依赖于一台高效的钻机性能加载测试平台。
[0003]而在煤矿钻机的加载试验中，因钻机的大扭矩、高精度的测量要求，使一个测试平台常常只能做静态和动态加载中的一种试验。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供了一种钻机机械加载试验台及其控制系统，该钻机机械加载试验台及其控制系统，解决了煤矿钻机的加载试验中，因钻机的大扭矩、高精度的测量要求，使一个测试平台常常只能做静态和动态加载中的一种试验。
[0005]为实现以上目的，本专利技术通过以下技术方案予以实现：
[0006]一种钻机机械加载试验台及其控制系统，包括框架，所述框架底部固定有升降机、上部固定安装板，所述安装板，所述安装板上端的两侧均固定有轴承座，所述轴承座的内腔穿插有转轴，所述转轴一侧贴合有转矩转速传感器、一端插接有磁粉制动器和摩擦盘制动器，且摩擦盘制动器通过轴承座与转轴固定；所述摩擦盘制动器的两侧设置有加载机构；
[0007]所述加载机构包括支架、蝶式制动器、加载架、销轴、热电偶；
[0008]所述支架的下端与安装板顶部固定，所述蝶式制动器通过销轴与支架上端固定，所述蝶式制动器上部通销轴固定加载架，所述加载架一侧的内腔穿插热电偶。
[0009]优选的，所述磁粉制动器与摩擦盘制动器的量程分别为2000Nm和5000Nm。
[0010]优选的，所述蝶式制动器由制动器气包、活塞顶杆、蝶式活动架、摩擦片拼接而成。
[0011]优选的，所述摩擦片上部的一侧与热电偶的输入端贴合。
[0012]优选的，所述升降机为液压驱动剪叉式升降机。
[0013]一种钻机机械加载试验台控制系统，包括工控机和下位机，所述工控机由转矩加载控制模块、温度监控模块、功率转换模块、升降机构运动控制区和串口通信控制器组成，且转矩加载控制模块、温度监控模块、功率转换模块、升降机构运动控制区的输出端均与串口通信控制器的输出入端电连接，所述串口通信控制器的输出端通过通信线缆与下位机电连接；
[0014]所述下位机包括下位机主控制器，所述下位机主控制器输出端单向连接有电气比例阀、加载控制器、电磁换向阀，所述电磁比例阀的输出端单向连接有转盘制动器加载，所述加载控制器的输出端单向连接有磁粉制动器加载，所述电磁换向阀的输出端单向连接有
升降机构运动；
[0015]所述下位机主控制器通过RS485接口双向连接采集卡，所述采集卡双向连接有转矩转速传感器、热电偶、噪声计。
[0016]优选的，所述采集卡含有三个，且分别对应转矩转速传感器、热电偶和噪声计。
[0017]优选的，所述电气比例阀、加载控制器、电磁换向阀、转矩转速传感器、热电偶、噪声计均通过电源转换模块与系统集成电源电连接。
[0018]借由上述技术方案，本专利技术提供了一种钻机机械加载试验台及其控制系统。至少具备以下有益效果：
[0019](1)、该钻机机械加载试验台及其控制系统，通过磁粉制动器和摩擦盘制动器的相结合，使低量程段范围内(0～5000Nm)采用摩擦盘制动器加载，高量程段(5000～20000Nm)范围内采用磁粉制动器进行加载，这样一方面保证了扭矩测试的精度，另一方面也能实现对大扭矩的测量。
[0020](2)、该钻机机械加载试验台及其控制系统，制动时蝶式制动器中通入高压气体输入制动器气包推动活塞顶杆做运动，使蝶式活动架的推动摩擦片压紧摩擦盘，从而使特殊材料制成的摩擦片与摩擦盘之间会产生摩擦力，摩擦力产生的摩擦扭矩作用到被测钻机的钻杆，从而达到制动效果。
[0021](3)、该钻机机械加载试验台及其控制系统，系统测试时，启动煤矿钻机，钻杆将通过万象联轴节与转轴固定、并带动摩擦盘转动，后通过调节钻机控制系统使钻杆转速达到设定值，此时通过加载控制器控制蝶式制动器产生一制动力，摩擦力矩经转矩转速传感器将物理信号转化为电信号，经过信号采集处理系统输出打印。
[0022](4)、该钻机机械加载试验台控制系统，加载测试时，操作人员通过人机交互界面发送指令，工控机将指令数据打包通过RS485发送到下位机PLC控制器，PLC控制器将按照通信协议进行数据分析并将指令传输到各个模块，完成相应的控制过程。下位机将采集到的传感器数据打包按照通信协议发送给工控机，工控机对数据进行处理，最终由人机交互界面显示到主机上。
附图说明
[0023]此处所说明的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，构成本申请的一部分：
[0024]图1为本专利技术的结构示意图；
[0025]图2为本专利技术加载机构的截断示意图；
[0026]图3为本专利技术的电气原理框图；
[0027]图4为本专利技术的测试平台展示图；
[0028]图5为本专利技术电源转换模块的方案图；
[0029]图6为本专利技术下位机主控制器的接口图；
[0030]图7为本专利技术硬件电气连接图。
[0031]图中：1框架、2升降机、3安装板、4轴承座、5转轴、6转矩转速传感器、7磁粉制动器、8摩擦盘制动器、9加载机构；
[0032]9加载机构、91支架、92蝶式制动器、93加载器、94销轴、95热电偶；
[0033]92蝶式制动器、921制动器气包、922活塞顶杆、923蝶式活动架、924摩擦片。
具体实施方式
[0034]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。
[0035]请参阅图1-7，本专利技术提供一种技术方案：
[0036]一种钻机机械加载试验台及其控制系统，包括框架1，框架1底部固定有升降机2、上部固定安装板3，升降机2为液压驱动剪叉式升降机，安装板3，安装板3上端的两侧均固定有轴承座4，轴承座4的内腔穿插有转轴5，转轴5一侧贴合有转矩转速传感器6、一端插接有磁粉制动器7和摩擦盘制动器8，磁粉制动器7与摩擦盘制动器8的量程分别为2000Nm和5000Nm，且摩擦盘制动器8通过轴承座4与转轴5固定；摩擦盘制动器8的两侧设置有加载机构9；
[0037]加载机构9包括支架91、蝶式制动器92、加载架93、销轴94、热电偶95；
[0038]支架91的下端与安装板3顶部固定，蝶式制动器92通过销轴94与支架91上端固定，蝶式制动器92由制动器气包921、活塞顶杆922、蝶式活动架923、摩擦片924拼接而成，摩擦片9本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钻机机械加载试验台及其控制系统，包括框架(1)，其特征在于：所述框架(1)底部固定有升降机(2)、上部固定安装板(3)，所述安装板(3)，所述安装板(3)上端的两侧均固定有轴承座(4)，所述轴承座(4)的内腔穿插有转轴(5)，所述转轴(5)一侧贴合有转矩转速传感器(6)、一端插接有磁粉制动器(7)和摩擦盘制动器(8)，且摩擦盘制动器(8)通过轴承座(4)与转轴(5)固定；所述摩擦盘制动器(8)的两侧设置有加载机构(9)；所述加载机构(9)包括支架(91)、蝶式制动器(92)、加载架(93)、销轴(94)、热电偶(95)；所述支架(91)的下端与安装板(3)顶部固定，所述蝶式制动器(92)通过销轴(94)与支架(91)上端固定，所述蝶式制动器(92)上部通销轴(94)固定加载架(93)，所述加载架(93)一侧的内腔穿插热电偶(95)。2.根据权利要求1所述的一种钻机机械加载试验台及其控制系统，其特征在于：所述磁粉制动器(7)与摩擦盘制动器(8)的量程分别为2000Nm和5000Nm。3.根据权利要求1所述的一种钻机机械加载试验台及其控制系统，其特征在于：所述蝶式制动器(92)由制动器气包(921)、活塞顶杆(922)、蝶式活动架(923)、摩擦片(924)拼接而成。4.根据权利要求3所述的一种钻机机械加载试验台及其控制系统，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：董皓宇，
申请(专利权)人：北京航云月智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：