[发明专利]一种可模拟井下环境的托辊旋转阻力测试装置及计算方法

权利要求书

1.一种可模拟井下环境的托辊旋转阻力测试装置，其特征在于，包括输送系统、加载系统、环境模拟系统和数据采集系统；

输送系统包括机架(4)、驱动电机减速器(1)、驱动滚筒(2)、换向滚筒(17)、被测托辊(15)和输送带(3)，驱动滚筒(2)、换向滚筒(17)水平设置在机架(4)的两端，驱动滚筒(2)和换向滚筒(17)之间设有输送带(3)，在驱动滚筒(2)与换向滚筒(17)之间的机架(4)上设有被测托辊(15)，被测托辊(15)的外端连接有轴套(18)，输送带(3)下表面与被测托辊(15)接触，驱动电机减速器(1)设置在机架(4)上并通过减速器输出轴与驱动滚筒(2)连接；

加载系统包括加载电机(7)、电推杆(6)、施压装置(8)、加载托辊(5)和轮辐式压力传感器(14)，电推杆(6)设置在机架(4)的上部，电推杆(6)顶端与加载电机(7)连接，电推杆(6)底端与施压装置(8)连接，施压装置(8)底面设有加载托辊(5)，轮辐式压力传感器(14)设置在电推杆(6)与施压装置(8)连接的地方，加载托辊(5)位于被测托辊(15)的上方位置；

环境模拟系统包括环境控制箱(10)、环境生成箱(11)、风机(1104)、环境箱(1106)和温度、湿度、粉尘浓度三合一传感器(20)，环境箱(1106)对称安装在机架(4)外侧，被测托辊(15)轴端伸入到一个环境箱(1106)中，环境生成箱(11)内部设置水箱(1102)和加热器(1103)，水箱(1102)内设有超声波雾化器(1101)，环境箱(1106)内底面铺设煤尘，环境箱(1106)通过风管(1105)与风机(1104)连通；温度、湿度、粉尘浓度三合一传感器(20)设置在环境箱(1106)内壁上，温度、湿度、粉尘浓度三合一传感器(20)、风机(1104)、超声波雾化器(1101)和加热器(1103)均与环境控制箱(10)连接；

数据采集系统包括扭矩传感器(19)、信号放大器(12)、数据采集卡(13)和上位机(9)，扭矩传感器(19)连接在轴套(18)的外侧，信号放大器(12)与扭矩传感器(19)连接，信号放大器(12)与数据采集卡(13)连接，数据采集卡(13)与上位机(9)连接。

2.根据权利要求1所述的一种可模拟井下环境的托辊旋转阻力测试装置，其特征在于：所述换向滚筒(17)通过螺旋张紧装置(16)与机架(4)连接。

3.根据权利要求1所述的一种可模拟井下环境的托辊旋转阻力测试装置，其特征在于：所述被测托辊(15)有两根，通过施压装置(8)和两个加载托辊(5)对两个被测托辊进行同步加载，可同时测试两根相同规格的托辊，特别适用于开展不同类型托辊的旋转阻力对比试验。

4.一种模拟井下环境的托辊旋转阻力计算方法，其特征在于：所述扭矩传感器(19)分别测量被测托辊(15)左端阻力矩M₁和右端阻力矩M₂，被测托辊(15)的直径为d_i，被测托辊(15)的旋转阻力则为：

式中：M₁——被测托辊左端阻力矩，N·mm；

M₂——被测托辊右端阻力矩，N·mm；

M_L——被测托辊两端平均阻力矩，N·mm；

F_z——被测托辊的旋转阻力，N；

d_i——被测托辊的直径，mm。