[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

说明书

本发明公开了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，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、驱动电机减速器、驱动滚筒、换向滚筒、被测托辊和输送带；加载系统包括加载电机、电推杆、施压装置、加载托辊和轮辐式压力传感器；环境模拟系统包括环境控制箱、环境生成箱；数据采集系统包括扭矩传感器、信号放大器、数据采集卡和上位机。本发明可将托辊置于环境模拟系统营造的井下温度、湿度及粉尘环境中，利用加载系统对被测托辊施加不同载荷，利用输送系统调节托辊转速，利用数据采集系统测量并计算托辊的旋转阻力，重点针对井下环境中托辊的阻力及寿命表现进行测试，测量结果真实可靠。

技术领域

本发明涉及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，属于矿井运输技术领域。

背景技术

随着国家“节能减排、绿色生产”战略的实施，作为矿井运输中不可或缺的煤炭运输设备，带式输送机的能耗和输送成本始终是需要关注和改进的重点之一。托辊是带式输送机中使用数量众多、占据成本较大的重要部件，托辊性能的好坏直接关系到带式输送机的工作性能和使用寿命。旋转阻力是评判托辊性能的重要指标，更间接决定着托辊的使用寿命，受托辊结构、运行工况和检测方式等影响，目前对于井下带式输送机托辊旋转阻力的测量手段还不够完善，对其影响因素及作用规律尚不明确。例如：MT 821-2006技术标准中给出的托辊旋转阻力测量设备不能模拟带式输送机在井下使用时的真实环境及受载状态；专利CN201710615750.3设计了一种带式输送机托辊旋转阻力试验装置，但该装置只能模拟托辊载荷及转速，不能模拟井下托辊所处的工作环境，且在阻力计算过程中所用到的输送带张力检测仪并不适用于较小张紧力的测量，测量范围有限，且测量原理相对复杂；专利CN201520163009.4中的托辊旋转阻力测量装置虽改进了托辊旋转阻力测试方法，但同样不能模拟井下环境，且与托辊真实工作状态有较大出入。

目前，托辊旋转阻力的研究多集中于测试方法的改进，鲜有对托辊所处工作环境的考虑，尤其是缺少针对井下带式输送机托辊旋转阻力的测量装置。因此，亟待研制一种可模拟井下环境的带式输送机托辊旋转阻力试验装置，解决井下托辊旋转阻力测量难题。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明提供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，能够模拟井下托辊所处环境，采用简单实用的阻力测量原理，能够满足不同类型托辊在不同转速及载荷下的旋转阻力与寿命测试要求。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种可模拟井下环境的托辊旋转阻力测试装置，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、驱动电机减速器、驱动滚筒、换向滚筒、被测托辊和输送带，驱动滚筒、换向滚筒水平设置在机架的两端，驱动滚筒和换向滚筒之间设有输送带，在驱动滚筒与换向滚筒之间的机架上设有被测托辊，被测托辊的外端连接有轴套，输送带下表面与被测托辊接触，驱动电机减速器设置在机架上并通过减速器输出轴与驱动滚筒连接；

加载系统包括加载电机、电推杆、施压装置、加载托辊和轮辐式压力传感器，电推杆设置在机架的上部，电推杆顶端与加载电机连接，电推杆底端与施压装置连接，施压装置底面设有加载托辊，轮辐式压力传感器设置在电推杆与施压装置连接的地方，加载托辊位于被测托辊的上方位置；

环境模拟系统包括环境控制箱、环境生成箱、风机、环境箱和温度、湿度、粉尘浓度三合一传感器，环境箱对称安装在机架外侧，被测托辊两个轴端分别伸入到一个环境箱中，环境生成箱内部设置水箱和加热器，水箱内设有超声波雾化器，环境箱内底面铺设煤尘，环境箱通过风管与风机连通；温度、湿度、粉尘浓度三合一传感器设置在环境箱内壁上，温度、湿度、粉尘浓度三合一传感器、风机、超声波雾化器和加热器均与环境控制箱连接；

数据采集系统包括扭矩传感器、信号放大器、数据采集卡和上位机，扭矩传感器连接在轴套的外侧，信号放大器与扭矩传感器连接，信号放大器与数据采集卡连接，数据采集卡与上位机连接。