一種刀具旋轉(zhuǎn)破巖能耗檢測試驗臺的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種刀具旋轉(zhuǎn)破巖能耗檢測試驗臺，適用于小型刀具或小型組合刀具截割天然巖石或人造巖石過程的力學(xué)檢測。
【背景技術(shù)】
[0002]刀具破巖是巖石破碎技術(shù)中的一種重要形式，被廣泛用于礦石開采、石油鉆井、隧道挖掘、柏油路面破碎等領(lǐng)域。刀具在工作時，其能量除了以巖石、混凝土、柏油路面的破碎能消耗掉外，很大一部分能量以摩擦、磨損、發(fā)熱等形式消耗掉，這些能量不僅增加了破碎設(shè)備的負載，還會造成刀具的快速失效和截割性能的下降，因此，應(yīng)盡可能避免或減小這些能量消耗方式的發(fā)生。刀具的材料、結(jié)構(gòu)、安裝方式以及刀具間的配合對其能量消耗形式有很大影響。目前國內(nèi)已有研究多關(guān)注于刀具結(jié)構(gòu)、安裝方式以及刀具間的配合對總破巖能耗的影響，研究所使用的試驗臺或試驗設(shè)備也基本只能完成總能耗的測量，無法實現(xiàn)能耗的分離測量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]發(fā)明目的:針對上述現(xiàn)有技術(shù)，提供一種刀具旋轉(zhuǎn)破巖能耗檢測試驗臺，實現(xiàn)破巖能耗和接觸摩擦能耗的分離。
[0004]技術(shù)方案:一種刀具旋轉(zhuǎn)破巖能耗檢測試驗臺，包括試驗臺固定架、第一電機、渦輪減速器、動扭矩傳感器，上旋轉(zhuǎn)臺、進給移動臺以及進給移動臺驅(qū)動機構(gòu)；
[0005]所述試驗臺固定架設(shè)有頂部支撐平板和中部支撐平板；
[0006]所述上旋轉(zhuǎn)臺包括驅(qū)動主軸、第一卡盤，所述驅(qū)動主軸垂直設(shè)置并穿過中部支撐平板，驅(qū)動主軸的一端連接第一卡盤，所述驅(qū)動主軸通過第一緊固結(jié)構(gòu)連接所述中部支撐平板；
[0007]所述進給移動臺驅(qū)動機構(gòu)包括四根絲桿和絲桿驅(qū)動器組，所述四根絲桿豎直設(shè)置在試驗臺固定架的四角，絲桿驅(qū)動器組設(shè)置在所述試驗臺固定架的底部；
[0008]所述進給移動臺包括第二卡盤、支撐主軸、四個壓力傳感器、靜扭矩傳感器、下支撐盤、移動支撐板，移動支撐板水平設(shè)置并與分別套接在四根絲桿上的四個絲桿螺母連接，靜扭矩傳感器固定在移動支撐板的中央位置，靜扭矩傳感器的連接軸連接主軸的一端，所述支撐主軸的另一端連接第二卡盤，四個壓力傳感器均勻分布在所述靜扭矩傳感器周圍，所述下支撐盤套接在支撐主軸上，所述四個壓力傳感器共同支撐所述下支撐盤，所述支撐主軸通過第二緊固結(jié)構(gòu)連接所述下支撐盤；
[0009]所述渦輪減速器固定在所述頂部支撐平板上，渦輪減速器的輸入軸連接第一電機，所述渦輪減速器的輸出軸豎直向下設(shè)置，所述動扭矩傳感器通過兩組聯(lián)軸器安裝在所述渦輪減速器的輸出軸與所述驅(qū)動主軸的一端之間。
[0010]進一步的，所述第一緊固結(jié)構(gòu)包括回字形支撐蓋板、第一推力調(diào)心滾子軸承、第二推力調(diào)心滾子軸承、軸承卡盤、推力滾子軸承;所述驅(qū)動主軸為五級臺階軸，所述回字形支撐蓋板包括頂部支撐板和底部支撐板，所述頂部支撐板通過沉頭螺栓固定在所述中部支撐平板上，所述驅(qū)動主軸穿過所述頂部支撐板和底部支撐板;所述推力滾子軸承安裝在所述驅(qū)動主軸的二級臺階外圈，所述第二推力調(diào)心滾子軸承安裝在所述驅(qū)動主軸的三級臺階外圈，所述第一推力調(diào)心滾子軸承安裝在所述驅(qū)動主軸的五級臺階外圈，并且所述第一推力調(diào)心滾子軸承和第二推力調(diào)心滾子軸承位于所述驅(qū)動主軸的四級臺階兩側(cè);其中，所述推力滾子軸承的外圈與所述中部支撐平板以及軸承卡盤接觸安裝，所述第二推力調(diào)心滾子軸承也與所述軸承卡盤接觸安裝，所述第一推力調(diào)心滾子軸承與所述底部支撐板內(nèi)側(cè)接觸安裝。
[0011]進一步的，所述絲桿驅(qū)動器組包括固定于試驗臺固定架底部支架上的四個蝸桿減速器、兩個三出頭轉(zhuǎn)向器、一個四出頭轉(zhuǎn)向器、第二電機，所述三出頭轉(zhuǎn)向器包括一個輸入軸和兩個輸出軸，所述四出頭轉(zhuǎn)向器包括兩個輸入軸和兩個輸出軸;所述四個蝸桿減速器的輸出軸分別通過法蘭盤連接一根絲桿，所述四個蝸桿減速器分為兩組，每組蝸桿減速器的兩個輸入軸連接同一個三出頭轉(zhuǎn)向器的輸出軸，所述兩個三出頭轉(zhuǎn)向器的輸入軸分別連接四出頭轉(zhuǎn)向器的一個輸出軸，所述第二電機連接所述四出頭轉(zhuǎn)向器的一個輸入軸，所述四出頭轉(zhuǎn)向器的另一個輸入軸連接人工驅(qū)動桿。
[0012]進一步的，還包括兩根導(dǎo)柱，兩根導(dǎo)柱平行設(shè)置并穿過位于所述移動支撐板兩側(cè)位置的兩個通孔，導(dǎo)柱的頂端固定在中部支撐平板上，導(dǎo)柱的底端固定在試驗臺固定架的底部支架上。
[0013]進一步的，還包括設(shè)置在所述試驗臺固定架一側(cè)的電機支撐座，所述第一電機垂直固定在所述電機支撐座上，所述第一電機的輸出軸通過第一聯(lián)軸器連接轉(zhuǎn)向減速器的輸入軸，所述轉(zhuǎn)向減速器的輸出軸通過第二聯(lián)軸器連接所述渦輪減速器的輸入軸。
[0014]進一步的，所述支撐主軸的下端開有花鍵槽，所述靜扭矩傳感器的連接軸通過所述花鍵槽連接支撐主軸的一端。
[0015]有益效果:本發(fā)明的一種刀具旋轉(zhuǎn)破巖能耗檢測試驗臺，通過動扭矩傳感器9和靜扭矩傳感器12-8來測量刀具或刀具組合截割巖石材料中的扭矩損耗，利用四個壓力傳感器12-7構(gòu)成的壓力傳感器列陣測量豎直方向力的分布特征，其獲得的數(shù)據(jù)可用于分析刀具及刀具組合的結(jié)構(gòu)參數(shù)、工作參數(shù)及材料組成特性對截割性能、旋轉(zhuǎn)破巖能耗的影響規(guī)律。該試驗臺結(jié)構(gòu)設(shè)計合理、工作原理可靠、實現(xiàn)方案簡單有效，可為刀具旋轉(zhuǎn)破巖能耗特性的研究提供設(shè)備支撐。
【附圖說明】
[0016]圖1是一種刀具旋轉(zhuǎn)破巖能耗檢測試驗臺結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖2是上旋轉(zhuǎn)臺的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖3是進給移動臺的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖4是進給移動臺驅(qū)動機構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做更進一步的解釋。
[0021]如圖1所示，一種刀具旋轉(zhuǎn)破巖能耗檢測試驗臺，包括試驗臺固定架15、第一電機4、渦輪減速器7、動扭矩傳感器9，上旋轉(zhuǎn)臺11、進給移動臺12以及進給移動臺驅(qū)動機構(gòu)。
[0022]試驗臺固定架15設(shè)有頂部支撐平板15-1和中部支撐平板15-2，渦輪減速器7固定在頂部支撐平板15-1上，渦輪減速器7的輸出軸豎直向下設(shè)置，其輸入軸位于水平方向。在試驗臺固定架15—側(cè)設(shè)置電機支撐座5，第一電機4垂直固定在電機支撐座5上。第一電機4的輸出軸通過第一聯(lián)軸器3連接轉(zhuǎn)向減速器2的輸入軸，轉(zhuǎn)向減速器2的輸出軸通過第二聯(lián)軸器I連接渦輪減速器7的輸入軸。第一電機4的輸出通過轉(zhuǎn)向減速器2將垂直轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)換為水平轉(zhuǎn)動輸出，然后在通過渦輪減速器7作用于驅(qū)動主軸11-1。
[0023]如圖2所示，上旋轉(zhuǎn)臺11包括驅(qū)動主軸11-1、第一卡盤11-5，驅(qū)動主軸11_1垂直設(shè)置并穿過中部支撐平板15-2，驅(qū)動主軸11-1的一端連接第一卡盤11-5，驅(qū)動主軸11-1通過第一緊固結(jié)構(gòu)連接中部支撐平板15-2。第一緊固結(jié)構(gòu)包括回字形支撐蓋板11-3、第一推力調(diào)心滾子軸承11-8、第二推力調(diào)心滾子軸承11-9、軸承卡盤11-11、推力滾子軸承11-12。驅(qū)動主軸11-1為五級臺階軸，其五級臺階和三級臺階直徑相同，回字形支撐蓋板11-3包括頂部支撐板11-31和底部支撐板11-32，頂部支撐板11-31通過8個沉頭螺栓11-10固定在中部支撐平板15-2上，驅(qū)動主軸11-1穿過頂部支撐板11-31和底部支撐板11-32。
[0024]從上至下，推力滾子軸承11-12安裝在驅(qū)動主軸11-1的二級臺階外圈，第二推力調(diào)心滾子軸承11-9安裝在驅(qū)動主軸11-1的三級臺階外圈，第一推力調(diào)心滾子軸承11-8安裝在驅(qū)動主軸11-1的五級臺階外圈，并且第一推力調(diào)心滾子軸承11-8和第二推力調(diào)心滾子軸承11-9位于驅(qū)動主軸11-1的四級臺階兩側(cè)。其中，推力滾子軸承11-12的外圈與中部支撐平板15-2以及軸承卡盤11-11接觸安裝，第二推力調(diào)心滾子軸承11-9也與軸承卡盤11-11接觸安裝，第一推力調(diào)心滾子軸承11-8與底部支撐板11-32內(nèi)側(cè)接觸安裝，第一推力調(diào)心滾子軸承11-8外圈徑向上不受約束。回字形支撐蓋板11-3將第一推力調(diào)心滾子軸承11-8和第二推力調(diào)心滾子軸承11-9封閉在底部支撐板11-32與頂部支撐板11-31以及軸承卡盤11-11形成的密閉腔體內(nèi)；第一推力調(diào)心滾子軸承11-8、第二推力調(diào)心滾子軸承11-9以及推力滾子軸承11-12用于固定驅(qū)動主軸11-1。
[0025]驅(qū)動主軸11-1與第一卡盤11-5的具體連接關(guān)系為:在驅(qū)動主軸11-1的端面通過4根螺栓11-7固定有一塊連接過渡板11-4，連接過渡板11-4下方通過8根沉頭螺栓11-6連接第—^盤11-5，第—^盤11-5為四爪卡盤。
[0026]動扭矩傳感器9通過兩組聯(lián)軸器8，11安裝在渦輪減速器7的輸出軸與驅(qū)動主軸11-1的一端之間。其中，動扭矩傳感器9固定于試驗臺固定架15的頂部支撐平板15-1與中部支撐平板15-2中間的支撐骨架梁15-3上。
[0027]進給移動臺驅(qū)動機構(gòu)包括四根絲桿16和絲桿驅(qū)動器組17，四根絲桿16豎直設(shè)置在試驗臺固定架15的四角，絲桿驅(qū)動器組17設(shè)置在試驗臺固定架15的底部。
[0028]如圖3所示，進給移動臺12包括第二卡盤12-3、支撐主軸12-5、四個壓力傳感器12-
7、靜扭矩傳感器12-8、下支撐盤12-9、移動支撐板12-15，移動支撐板12-15水平設(shè)置并與分別套接在四根絲桿16上的四個絲桿螺母14連接，四個絲杠螺母14用來支撐整個進給移動臺
12。本實施例中的四個壓力傳感器選用北京工標(biāo)的GB-ML微型稱重傳感器，該傳感器采用球頭設(shè)計減少了擠壓接觸面，避免了接觸面積對下支撐盤12-9的位移約束。靜扭矩傳感器12-8固定在移動支撐板12-15的中央位置，靜扭矩傳感器12-8的連接軸連接支撐主軸12-5的一端，支撐主軸12-5的另一端連接第二卡盤12-3。四個壓力傳感器12-7均勻分布在靜扭矩傳感器12-8周圍，可分布在靜扭矩傳感器12-8前后左右的四個方向。下支撐盤12-9套接在支撐主軸12-5上，四個壓力傳感器12-7的球形頭共同支撐下支撐盤12-9。
[0029]支撐主軸12-5通過第二緊固結(jié)構(gòu)連接下支撐盤12-9，具體為:第二緊固結(jié)構(gòu)包括回字形支撐蓋板12-6、推力調(diào)心滾子軸承12-4、推力調(diào)心滾子軸承12-12、軸承卡盤12-11、推力滾子軸承12-14?；刈中沃紊w板12-6包括頂部支撐板12-61和底部支撐板12-62，底部支撐板12-62通過螺栓12-10與下支撐盤12-9固定連接，支撐主軸12-5從下至上依次穿過頂部支撐板12-61、推力滾子軸承12-14、推力調(diào)心滾子軸承12-12、