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鉆機液壓試驗臺綜述 為了加快鉆探設(shè)備的更新?lián)Q代 促進鉆探工藝的發(fā)展 在吸收國外先進經(jīng) 驗的基礎(chǔ)上 開發(fā)研制適合國情的新機型 并完成系列化和綜合配套設(shè)備 確 保產(chǎn)品和先進鉆機工藝技術(shù)的推廣 建立現(xiàn)代化的鉆機試驗臺是鉆探科研工作 向縱深發(fā)展的需要 鉆機性能試驗臺應(yīng)適應(yīng)地質(zhì)鉆探的各種鉆進方法 如硬質(zhì)合金鉆進 金剛 石鉆進 液動沖擊鉆進 繩索取芯鉆進等 是通用型的綜合鉆機性能試驗臺 鉆機性能試驗臺是在實際鉆進過程中 通過不斷測試和調(diào)整鉆進工藝參數(shù) 達到優(yōu)化配置 從而提高鉆進速度 尋找延長鉆頭壽命的最佳鉆進參數(shù) 以期 達到最優(yōu)鉆進效率和最佳經(jīng)濟效益 本測試試驗臺硬件部分有鉆機固定平臺 測試加載系統(tǒng)和微機綜合測試系 統(tǒng) 3 部分組成 鉆機固定平臺 6 鉆機固定平臺為安裝被測鉆機的基礎(chǔ) 平臺和安裝平面能滿足不同型號鉆 機的安裝要求 平臺用吸振性好的鑄鐵材料制造 兩塊長 寬 厚尺寸為 3 2m 2 0m 0 16 質(zhì)量約為 5200kg 的平臺并列排放 具有足夠的強度 剛度和 穩(wěn)定性 且平臺上面 18 條下形槽 供固定被測鉆機使用 當(dāng)被測鉆機與水平加載裝置固定時 可測試鉆機在不同轉(zhuǎn)速狀態(tài)下的進給 力和起拔力等參數(shù) 當(dāng)被測鉆機固定在回轉(zhuǎn)加載裝置時 可測試鉆機在回轉(zhuǎn)狀 態(tài)下的功率 扭矩 轉(zhuǎn)速以及效率等參數(shù) 測試加載系統(tǒng) 6 回轉(zhuǎn)加載裝置 回轉(zhuǎn)加載裝置由增速器 扭矩轉(zhuǎn)速傳感器 變速器與測功機組成 用測試 鉆機在回轉(zhuǎn)時的功率 扭矩 轉(zhuǎn)速和效率 測功機能對被測鉆機施加制動力矩 雖然電渦流測功機在低速范圍內(nèi)有較 大的制動力 但對大部分鉆機的主軸轉(zhuǎn)速工作轉(zhuǎn)速而言 其制動能力仍顯不足 因此設(shè)有增速機構(gòu) 在測功機和扭矩轉(zhuǎn)速傳感器之間為變速器 在扭矩轉(zhuǎn)速傳 感器與鉆機之間為增速器 與增速器的低速軸連接時 輸入最大扭矩為 Mmax 2000 2 96 5920N M 其中 2 96 為增速器的低速軸的傳動比 考慮到傳感 器允許有 1 2 倍的超載 則所測鉆機的最大扭矩可達 7104N M 扭矩轉(zhuǎn)速傳感 器的最高輸入轉(zhuǎn)速為 4000r min 因此在這種連接方式時 允許鉆機的轉(zhuǎn)速最 高為 nmax 4000 2 96 1351r min 當(dāng)被測鉆機主軸同時與增速器 變速器的低速軸連接時 可測鉆機最大輸 出扭矩 7741 29N M 而此時被測鉆機的最高轉(zhuǎn)速可達 136r min 當(dāng)被測鉆機主 軸與增速器的高速軸連接時鉆機的輸出扭矩和轉(zhuǎn)速只受變速的限制 該測量范 圍可滿足目前各種型號的全液壓動力頭式坑道鉆機性能測試的要求 水平加載裝置 水平加載裝置主要有液壓缸 節(jié)流閥 油箱 拉壓力傳感器和固定支坐等 組成 用于測試鉆機在水平加載下的進給力 起拔力等 其工作原理是液壓缸 的兩端各接個節(jié)流閥 通過節(jié)流飯可以控制油缸的移動速度和工作壓力 此時 可以測試鉆機的動態(tài)進給 起拔力及其速度 若將某一端節(jié)流閥并死 則可測出 鉆機在靜態(tài)下的最大進給 起拔力通過拉壓力傳感器輸入計算機 為避免測試時 加載系統(tǒng)的平臺受到過大的橫向載荷 用兩根拉桿將移動加載裝置與被測鉆機 的機身連接起來 使進給 起拔力轉(zhuǎn)化為內(nèi)力 加載系統(tǒng)平臺 加載系統(tǒng)安裝在一個可升降的液壓升降平臺上 靠 4 個立柱支撐 由兩個 升降油缸升降 以便在測試不同型號鉆機時調(diào)整其高度以適應(yīng)被測鉆機的中心 高度 平臺通過橫梁與 4 根立柱鉸鏈 其中兩根立柱與底座鉸鏈 可以擺動 以補償兩個平臺升降油缸不同步而產(chǎn)生的偏差 微機綜合測試系統(tǒng) 7 微機綜合測試系統(tǒng)是由傳感器收集數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為電信號經(jīng)過 A D 轉(zhuǎn)換電路輸 入計算機然后顯示打印 通過微機測試系統(tǒng) 我們可以對所測的各種性能數(shù)據(jù) 進行采集 分析 顯示 儲存 報表輸出 曲線擬合 這是整個測試系統(tǒng)的終 端輸出部分和核心部分 在軟件設(shè)計中 采用了多次采集 去掉雙最大值及雙最小值 最后再取剩 余值的算術(shù)平均值等一系列措施 以進一步降低測量系統(tǒng)的誤差 系統(tǒng)設(shè)置 由于系統(tǒng)測試范圍較寬 為保證測量精度 傳感器常常需要換檔 有的還 需要多檔切換 對于這些情況本系統(tǒng)有相應(yīng)的考慮 量程 系數(shù)等數(shù)值必須與 配用的傳感器所標注的數(shù)值一致 且須對所要測試參數(shù)進行設(shè)置 由于科學(xué)研究 形式試驗及出廠檢驗的目的及要求有所不同 所要測量的 項目也有所不同 按測量選擇安鈕 即可彈出菜單顯示可測的全部項目 此時 可根據(jù)需要進行選擇 在測試過程中可以對測量的數(shù)據(jù)進行記錄 以便于數(shù)據(jù)保存 并進行數(shù)據(jù) 編輯和繪制曲線等工作 在測量過程中也可以顯示實時趨勢曲線 可以進行二 維 三維的曲線繪制 測試后數(shù)據(jù)可以進行修改 刪除及存儲等 總結(jié) 該鉆機液壓實驗臺設(shè)計精巧 結(jié)構(gòu)簡單 在操作上也很方便 對于測試鉆 機的性能參數(shù)非常有效 測出的數(shù)據(jù)十分直觀 便于數(shù)據(jù)處理分析 比較 但 不足之處在于傳感器等連接線缺少耐油保護 連接線長時間置于油中 易斷 須經(jīng)常更換 該實驗臺的完成為鉆探新設(shè)備和新鉆頭的研制 開發(fā) 使用提供必要的理 論依據(jù) 它的建立不僅可以大大提高鉆探所的科研實力 為以后逐步實現(xiàn)自控 模擬微鉆實驗奠定良好的基礎(chǔ) 參考文獻 1 電路測試技術(shù)與儀器 北京 清華大學(xué)出版社 1989 2 自動檢測技術(shù) 北京 冶金工業(yè)部出版社 1985 3 控制系統(tǒng)計算機與輔助設(shè)計 北京 清華大學(xué)出版社 1996 4 微型計算機控制技術(shù) 北京 國防工業(yè)出版社 2001 5 實驗室更新改造項目驗收報告 西安 煤炭科學(xué)研究總院西安分院 2000 6 張宏鈞 姚克 殷新勝 鉆進工藝試驗臺的建設(shè) 金屬礦山 2004 9 7 劉鳳琴 范國強 煤礦坑道鉆機性能檢測試驗臺 煤田地質(zhì)與勘探 2003 31 5