本發(fā)明屬于薄煤層機(jī)械化開(kāi)采技術(shù)領(lǐng)域,尤其涉及一種薄煤層采煤機(jī)螺旋滾筒截割模擬試驗(yàn)裝置。

背景技術(shù)：
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由于薄煤層賦存條件不穩(wěn)定、工作面空間狹小、環(huán)境惡劣，實(shí)現(xiàn)機(jī)械化開(kāi)采對(duì)機(jī)械設(shè)備性能要求較高。螺旋滾筒作為采煤機(jī)的工作機(jī)構(gòu)，其承擔(dān)著破煤、裝煤等任務(wù)，消耗著采煤機(jī)的絕大部分裝機(jī)功率，其主要通過(guò)分布在螺旋葉片上的截齒對(duì)煤層進(jìn)行切削并使煤巖塊體剝落。截割能力是評(píng)價(jià)螺旋滾筒工作性能的一個(gè)重要指標(biāo)，截割性能的優(yōu)劣對(duì)采煤機(jī)生產(chǎn)率、裝煤效率、截割比能耗、工作面粉塵量、工作平穩(wěn)性等方面有著重要的影響。

為提高薄煤層采煤機(jī)工作性能，煤機(jī)設(shè)計(jì)生產(chǎn)單位需要進(jìn)行截割試驗(yàn)來(lái)對(duì)采煤機(jī)截割性能進(jìn)行評(píng)估，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果對(duì)采煤機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行二次優(yōu)化，但由于綜采工作面環(huán)境惡劣、工況復(fù)雜的特點(diǎn)，進(jìn)行井下截割試驗(yàn)時(shí)測(cè)試數(shù)據(jù)易受環(huán)境干擾難以采集，多因素影響下的數(shù)據(jù)參數(shù)識(shí)別難度增大、當(dāng)工作面來(lái)壓時(shí)，井下測(cè)試人員和檢測(cè)設(shè)備都面臨著較高的風(fēng)險(xiǎn)，因此，對(duì)采煤機(jī)螺旋滾筒的截割試驗(yàn)大多數(shù)采用實(shí)驗(yàn)室模擬的方式。而現(xiàn)有的模擬試驗(yàn)裝置主要關(guān)注了螺旋滾筒載荷和煤塊率等情況，而對(duì)螺旋滾筒截割過(guò)程中截齒溫度場(chǎng)、粉塵生成量等沒(méi)有深度的研究；且通常采用的是螺旋滾筒固定不動(dòng)，使模擬煤塊在牽引方向和截割深度方向來(lái)回運(yùn)動(dòng)，模擬煤塊不能調(diào)高，因此不利于模擬采煤機(jī)在井下的多種運(yùn)動(dòng)情況，也不利于模擬截割過(guò)程的自動(dòng)化，進(jìn)一步的不能很好的還原煤體變形破壞的全過(guò)程。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
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針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明提供一種可模擬多種工況下的截割過(guò)程且能實(shí)現(xiàn)采煤工作面自動(dòng)化、全面分析煤體變形破壞過(guò)程的薄煤層采煤機(jī)螺旋滾筒截割模擬試驗(yàn)裝置。

本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：提供一種薄煤層采煤機(jī)螺旋滾筒截割模擬試驗(yàn)裝置，包括螺旋滾筒、螺旋滾筒驅(qū)動(dòng)裝置、模擬煤壁機(jī)構(gòu)和螺旋滾筒進(jìn)給機(jī)構(gòu)；所述螺旋滾筒驅(qū)動(dòng)裝置置于所述螺旋滾筒進(jìn)給機(jī)構(gòu)上，包括電機(jī)、滾筒驅(qū)動(dòng)軸，所述電機(jī)的輸出端依次設(shè)置有減速器、扭矩傳感器、聯(lián)軸器，所述聯(lián)軸器與所述滾筒驅(qū)動(dòng)軸連接，所述滾筒驅(qū)動(dòng)軸與所述螺旋滾筒的筒轂連接，所述螺旋滾筒與所述螺旋滾筒驅(qū)動(dòng)裝置的中心線位于同一軸線上；

所述模擬煤壁機(jī)構(gòu)于靠近所述螺旋滾筒的一側(cè)安置在地面上，包括固定于地面上的底座、安裝在所述底座上的多個(gè)煤壁調(diào)高油缸，所述煤壁調(diào)高油缸共同支撐一煤壁固定板，模擬煤壁固定在所述煤壁固定板上，所述螺旋滾筒用于對(duì)模擬煤壁進(jìn)行截割；

所述螺旋滾筒進(jìn)給機(jī)構(gòu)支撐于地面，包括一第一螺旋滾筒進(jìn)給機(jī)構(gòu)用于帶動(dòng)所述螺旋滾筒在牽引方向前后運(yùn)動(dòng)，一第二螺旋滾筒進(jìn)給機(jī)構(gòu)用于帶動(dòng)所述螺旋滾筒在截割深度變化方向左右運(yùn)動(dòng)；

所述第二螺旋滾筒進(jìn)給機(jī)構(gòu)上設(shè)有一第一粉塵檢測(cè)儀和一第二粉塵檢測(cè)儀，所述第一粉塵檢測(cè)儀較所述第二粉塵檢測(cè)儀在截割深度變化方向上遠(yuǎn)離所述螺旋滾筒，一設(shè)備支架在牽引方向上位于所述螺旋滾筒的后側(cè)，其上設(shè)有一第三粉塵檢測(cè)儀和一紅外熱成像儀，所述煤壁固定板位于所述螺旋滾筒的前側(cè)，其上設(shè)有一第四粉塵檢測(cè)儀。

所述第一螺旋滾筒進(jìn)給機(jī)構(gòu)包括一第一滑移平臺(tái)和多個(gè)固定在地面上的滑移平臺(tái)支撐，每一所述滑移平臺(tái)支撐上表面均設(shè)有沿前后方向延伸的縱向?qū)к?，所述第一滑移平臺(tái)下表面設(shè)有縱向凹槽與所述縱向?qū)к壟浜?，至少一第一滑移平臺(tái)油缸與所述第一滑移平臺(tái)連接使其進(jìn)行前后移動(dòng)；所述第二螺旋滾筒進(jìn)給機(jī)構(gòu)包括一第二滑移平臺(tái)，所述第一滑移平臺(tái)上表面設(shè)有沿左右方向延伸的橫向?qū)к?，所述第二滑移平臺(tái)的下表面設(shè)有橫向凹槽與所述橫向?qū)к壟浜?，一第二滑移平臺(tái)油缸與所述第二滑移平臺(tái)連接使其進(jìn)行左右移動(dòng)。

所述螺旋滾筒驅(qū)動(dòng)裝置固定在所述第二滑移平臺(tái)上表面。

所述第一粉塵檢測(cè)儀和所述第二粉塵檢測(cè)儀均安裝在所述第二滑移平臺(tái)上表面。

由上述技術(shù)方案可知，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)：

(1)所述模擬煤壁機(jī)構(gòu)包括固定模擬煤壁的煤壁固定板，所述煤壁固定板通過(guò)多個(gè)煤壁調(diào)高油缸支撐，螺旋滾筒對(duì)模擬煤壁進(jìn)行截割；所述螺旋滾筒進(jìn)給機(jī)構(gòu)包括一第一螺旋滾筒進(jìn)給機(jī)構(gòu)用于帶動(dòng)所述螺旋滾筒在牽引方向前后運(yùn)動(dòng)，一第二螺旋滾筒進(jìn)給機(jī)構(gòu)用于帶動(dòng)所述螺旋滾筒在截割深度變化方向左右運(yùn)動(dòng)；通過(guò)所述煤壁調(diào)高油缸和螺旋滾筒進(jìn)給機(jī)構(gòu)中滑移平臺(tái)油缸的配合運(yùn)動(dòng)能夠?qū)崿F(xiàn)螺旋滾筒截割過(guò)程中的斜切和煤壁調(diào)高過(guò)程，能模擬采煤機(jī)在井下的多種運(yùn)動(dòng)情況，也有利于采煤工作面自動(dòng)化的實(shí)現(xiàn)；

(2)所述第二螺旋滾筒進(jìn)給機(jī)構(gòu)中的第二滑移平臺(tái)通過(guò)橫向凹槽和橫向?qū)к壍呐浜献笥一瑒?dòng)在所述第一螺旋滾筒進(jìn)給機(jī)構(gòu)中的第一滑移平臺(tái)上，所述第一滑移平臺(tái)通過(guò)縱向凹槽和縱向?qū)к壍呐浜锨昂蠡瑒?dòng)在滑移平臺(tái)支撐上，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便；進(jìn)一步地，所述螺旋滾筒驅(qū)動(dòng)裝置安置在所述第二滑移平臺(tái)上，此種所述螺旋滾筒驅(qū)動(dòng)裝置、所述第一滑移平臺(tái)和所述第二滑移平臺(tái)層層疊加的結(jié)構(gòu)節(jié)省了所述模擬裝置的占地空間，節(jié)省了成本；

(3)所述薄煤層采煤機(jī)螺旋滾筒截割模擬試驗(yàn)裝置采用扭矩傳感器、粉塵檢測(cè)儀、紅外熱成像儀來(lái)實(shí)現(xiàn)薄煤層采煤機(jī)螺旋滾筒截割時(shí)的載荷、截齒溫度場(chǎng)、粉塵生成量、煤體變形破壞過(guò)程的全面了解。

(4)所述螺旋滾筒可與所述螺旋滾筒驅(qū)動(dòng)裝置的滾筒驅(qū)動(dòng)軸之間實(shí)現(xiàn)快速更換，以完成對(duì)不同采煤機(jī)型號(hào)螺旋滾筒截割性能的測(cè)試；模擬煤壁尺寸較小、安裝方便，只需要較小的成本便能快速制作出不同煤層條件所對(duì)應(yīng)的模擬煤壁，尤其是富含夾矸煤層模擬煤壁。

附圖說(shuō)明：

圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的薄煤層采煤機(jī)螺旋滾筒截割模擬試驗(yàn)裝置的立體圖；

圖2為如圖1所示的薄煤層采煤機(jī)螺旋滾筒截割模擬試驗(yàn)裝置中模擬煤壁機(jī)構(gòu)的立體圖；

圖3為如圖1所示的薄煤層采煤機(jī)螺旋滾筒截割模擬試驗(yàn)裝置中螺旋滾筒進(jìn)給機(jī)構(gòu)的立體圖；

本實(shí)施例中：1-螺旋滾筒，2-電機(jī)，3-減速器，4-扭矩傳感器，5-聯(lián)軸器，6-滾筒驅(qū)動(dòng)軸，7-底座，8-煤壁調(diào)高油缸，9-煤壁固定板，91-固定底板，92-側(cè)板，93-固定壓板，10-模擬煤壁，11-滑移平臺(tái)支撐，121-縱向?qū)к墸?22-橫向?qū)к墸?3-第一滑移平臺(tái)，14-第一滑移平臺(tái)油缸，15-第二滑移平臺(tái)，16-第二滑移平臺(tái)油缸，171-第一粉塵檢測(cè)儀，172-第二粉塵檢測(cè)儀，173-第三粉塵檢測(cè)儀，174-第四粉塵檢測(cè)儀，18-紅外熱成像儀，19-設(shè)備支架。

具體實(shí)施方式：

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下實(shí)施例用于說(shuō)明本發(fā)明，但不用來(lái)限制本發(fā)明的范圍。

如圖1所示，本發(fā)明公開(kāi)的一種薄煤層采煤機(jī)螺旋滾筒截割模擬試驗(yàn)裝置，包括螺旋滾筒1、螺旋滾筒驅(qū)動(dòng)裝置、模擬煤壁機(jī)構(gòu)和螺旋滾筒進(jìn)給機(jī)構(gòu)。所述螺旋滾筒驅(qū)動(dòng)裝置置于所述螺旋滾筒進(jìn)給機(jī)構(gòu)上，包括電機(jī)2、滾筒驅(qū)動(dòng)軸6，所述電機(jī)2的輸出端依次設(shè)置有減速器3、扭矩傳感器4、聯(lián)軸器5，所述聯(lián)軸器5與所述滾筒驅(qū)動(dòng)軸6連接，所述滾筒驅(qū)動(dòng)軸6與所述螺旋滾筒1的筒轂連接，所述螺旋滾筒1與所述螺旋滾筒驅(qū)動(dòng)裝置的中心線位于同一軸線上。所述電機(jī)2提供螺旋滾筒1截割時(shí)所需動(dòng)力，所述減速器3將轉(zhuǎn)速進(jìn)行降速，通過(guò)所述扭矩傳感器4可實(shí)現(xiàn)截割過(guò)程中傳動(dòng)軸扭矩的測(cè)量，電機(jī)動(dòng)力通過(guò)上述結(jié)構(gòu)傳遞到所述螺旋滾筒1上實(shí)現(xiàn)對(duì)模擬煤壁的截割。

如圖1和圖2所示，所述模擬煤壁機(jī)構(gòu)于靠近所述螺旋滾筒1的一側(cè)安置在地面上，包括固定于地面上的底座7、安裝在所述底座7上的多個(gè)煤壁調(diào)高油缸8，所述煤壁調(diào)高油缸8共同支撐一煤壁固定板9，模擬煤壁10固定在所述煤壁固定板9上。模擬煤壁10以煤為主，輔以水泥、水、減水劑等原料，將選用的煤、水泥通過(guò)水混合，并加入適量的減水劑，配制成試驗(yàn)所需的模擬煤壁，所述煤壁固定板9包括一表面為鋸齒形狀的固定底板91，和垂直于所述固定底板的多個(gè)側(cè)板92，所述模擬煤壁10在固定底板91和多個(gè)側(cè)板92形成的區(qū)域內(nèi)澆筑而成，澆筑成型后用一固定壓板93對(duì)模擬煤壁10進(jìn)行固定。

如圖1和圖3所示，所述螺旋滾筒進(jìn)給機(jī)構(gòu)支撐于地面，包括一第一螺旋滾筒進(jìn)給機(jī)構(gòu)用于帶動(dòng)所述螺旋滾筒1在牽引方向前后運(yùn)動(dòng)，一第二螺旋滾筒進(jìn)給機(jī)構(gòu)用于帶動(dòng)所述螺旋滾筒1在截割深度變化方向左右運(yùn)動(dòng)。進(jìn)一步地，所述第一螺旋滾筒進(jìn)給機(jī)構(gòu)包括一第一滑移平臺(tái)13和多個(gè)通過(guò)螺栓固定在地面上的滑移平臺(tái)支撐11，每一所述滑移平臺(tái)支撐11上表面均設(shè)有沿前后方向延伸的縱向?qū)к?21，所述第一滑移平臺(tái)13下表面設(shè)有縱向凹槽與所述縱向?qū)к?21配合，兩個(gè)第一滑移平臺(tái)油缸14與所述第一滑移平臺(tái)13連接使其進(jìn)行前后移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)螺旋滾筒1的牽引截割作業(yè)；所述第二螺旋滾筒進(jìn)給機(jī)構(gòu)包括一第二滑移平臺(tái)15，所述第一滑移平臺(tái)13上表面設(shè)有沿左右方向延伸的橫向?qū)к?22，所述第二滑移平臺(tái)15的下表面設(shè)有橫向凹槽與所述橫向?qū)к?22配合，一第二滑移平臺(tái)油缸16與所述第二滑移平臺(tái)15連接使其進(jìn)行左右移動(dòng)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)螺旋滾筒1截割深度的控制。

所述螺旋滾筒驅(qū)動(dòng)裝置安裝在所述第二滑移平臺(tái)15上表面，且在所述第二滑移平臺(tái)15的上表面，安裝有一第一粉塵檢測(cè)儀171和一第二粉塵檢測(cè)儀172，所述第一粉塵檢測(cè)儀171較所述第二粉塵檢測(cè)儀172在截割深度變化方向上遠(yuǎn)離所述螺旋滾筒1，所述第一粉塵檢測(cè)儀171和所述第二粉塵檢測(cè)儀172用于測(cè)定到工作面不同距離處的粉塵濃度。

一設(shè)備支架19，如圖1所示，在牽引方向上位于所述螺旋滾筒1的后側(cè)，其上設(shè)置有一第三粉塵檢測(cè)儀173和紅外熱成像儀18，且在所述螺旋滾筒1的前側(cè)，位于所述煤壁固定板9上安裝有一第四粉塵檢測(cè)儀174。其中所述第三粉塵檢測(cè)儀173可在高度和距離上進(jìn)行調(diào)節(jié)以測(cè)定粉塵濃度，所述第四粉塵檢測(cè)儀174到所述螺旋滾筒1的距離隨著螺旋滾筒1在牽引方向的運(yùn)動(dòng)而發(fā)生改變，因此可測(cè)定距螺旋滾筒1前方不同位置處的粉塵濃度。所述紅外熱成像儀18將截齒和煤體發(fā)出的不可見(jiàn)紅外能量轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢?jiàn)的熱圖像，進(jìn)而對(duì)截割過(guò)程中截齒溫度變化及煤體破壞過(guò)程進(jìn)行分析。

最后應(yīng)說(shuō)明的是：以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制；盡管參照前述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對(duì)前述實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分或者全部技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明權(quán)利要求所限定的范圍。