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鉆機(jī)液壓試驗(yàn)臺(tái)綜述 為了加快鉆探設(shè)備的更新?lián)Q代 促進(jìn)鉆探工藝的發(fā)展 在吸收國外先進(jìn)經(jīng) 驗(yàn)的基礎(chǔ)上 開發(fā)研制適合國情的新機(jī)型 并完成系列化和綜合配套設(shè)備 確 保產(chǎn)品和先進(jìn)鉆機(jī)工藝技術(shù)的推廣 建立現(xiàn)代化的鉆機(jī)試驗(yàn)臺(tái)是鉆探科研工作 向縱深發(fā)展的需要 鉆機(jī)性能試驗(yàn)臺(tái)應(yīng)適應(yīng)地質(zhì)鉆探的各種鉆進(jìn)方法 如硬質(zhì)合金鉆進(jìn) 金剛 石鉆進(jìn) 液動(dòng)沖擊鉆進(jìn) 繩索取芯鉆進(jìn)等 是通用型的綜合鉆機(jī)性能試驗(yàn)臺(tái) 鉆機(jī)性能試驗(yàn)臺(tái)是在實(shí)際鉆進(jìn)過程中 通過不斷測(cè)試和調(diào)整鉆進(jìn)工藝參數(shù) 達(dá)到優(yōu)化配置 從而提高鉆進(jìn)速度 尋找延長鉆頭壽命的最佳鉆進(jìn)參數(shù) 以期 達(dá)到最優(yōu)鉆進(jìn)效率和最佳經(jīng)濟(jì)效益 本測(cè)試試驗(yàn)臺(tái)硬件部分有鉆機(jī)固定平臺(tái) 測(cè)試加載系統(tǒng)和微機(jī)綜合測(cè)試系 統(tǒng) 3 部分組成 鉆機(jī)固定平臺(tái) 6 鉆機(jī)固定平臺(tái)為安裝被測(cè)鉆機(jī)的基礎(chǔ) 平臺(tái)和安裝平面能滿足不同型號(hào)鉆 機(jī)的安裝要求 平臺(tái)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(tái)并列排放 具有足夠的強(qiáng)度 剛度和 穩(wěn)定性 且平臺(tái)上面 18 條下形槽 供固定被測(cè)鉆機(jī)使用 當(dāng)被測(cè)鉆機(jī)與水平加載裝置固定時(shí) 可測(cè)試鉆機(jī)在不同轉(zhuǎn)速狀態(tài)下的進(jìn)給 力和起拔力等參數(shù) 當(dāng)被測(cè)鉆機(jī)固定在回轉(zhuǎn)加載裝置時(shí) 可測(cè)試鉆機(jī)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(cè)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(cè)功機(jī)組成 用測(cè)試 鉆機(jī)在回轉(zhuǎn)時(shí)的功率 扭矩 轉(zhuǎn)速和效率 測(cè)功機(jī)能對(duì)被測(cè)鉆機(jī)施加制動(dòng)力矩 雖然電渦流測(cè)功機(jī)在低速范圍內(nèi)有較 大的制動(dòng)力 但對(duì)大部分鉆機(jī)的主軸轉(zhuǎn)速工作轉(zhuǎn)速而言 其制動(dòng)能力仍顯不足 因此設(shè)有增速機(jī)構(gòu) 在測(cè)功機(jī)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(jī)之間為增速器 與增速器的低速軸連接時(shí) 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(dòng)比 考慮到傳感 器允許有 1 2 倍的超載 則所測(cè)鉆機(jī)的最大扭矩可達(dá) 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(shí) 允許鉆機(jī)的轉(zhuǎn)速最 高為 nmax 4000 2 96 1351r min 當(dāng)被測(cè)鉆機(jī)主軸同時(shí)與增速器 變速器的低速軸連接時(shí) 可測(cè)鉆機(jī)最大輸 出扭矩 7741 29N M 而此時(shí)被測(cè)鉆機(jī)的最高轉(zhuǎn)速可達(dá) 136r min 當(dāng)被測(cè)鉆機(jī)主 軸與增速器的高速軸連接時(shí)鉆機(jī)的輸出扭矩和轉(zhuǎn)速只受變速的限制 該測(cè)量范 圍可滿足目前各種型號(hào)的全液壓動(dòng)力頭式坑道鉆機(jī)性能測(cè)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(cè)試鉆機(jī)在水平加載下的進(jìn)給力 起拔力等 其工作原理是液壓缸 的兩端各接個(gè)節(jié)流閥 通過節(jié)流飯可以控制油缸的移動(dòng)速度和工作壓力 此時(shí) 可以測(cè)試鉆機(jī)的動(dòng)態(tài)進(jìn)給 起拔力及其速度 若將某一端節(jié)流閥并死 則可測(cè)出 鉆機(jī)在靜態(tài)下的最大進(jìn)給 起拔力通過拉壓力傳感器輸入計(jì)算機(jī) 為避免測(cè)試時(shí) 加載系統(tǒng)的平臺(tái)受到過大的橫向載荷 用兩根拉桿將移動(dòng)加載裝置與被測(cè)鉆機(jī) 的機(jī)身連接起來 使進(jìn)給 起拔力轉(zhuǎn)化為內(nèi)力 加載系統(tǒng)平臺(tái) 加載系統(tǒng)安裝在一個(gè)可升降的液壓升降平臺(tái)上 靠 4 個(gè)立柱支撐 由兩個(gè) 升降油缸升降 以便在測(cè)試不同型號(hào)鉆機(jī)時(shí)調(diào)整其高度以適應(yīng)被測(cè)鉆機(jī)的中心 高度 平臺(tái)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(dòng) 以補(bǔ)償兩個(gè)平臺(tái)升降油缸不同步而產(chǎn)生的偏差 微機(jī)綜合測(cè)試系統(tǒng) 7 微機(jī)綜合測(cè)試系統(tǒng)是由傳感器收集數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)經(jīng)過 A D 轉(zhuǎn)換電路輸 入計(jì)算機(jī)然后顯示打印 通過微機(jī)測(cè)試系統(tǒng) 我們可以對(duì)所測(cè)的各種性能數(shù)據(jù) 進(jìn)行采集 分析 顯示 儲(chǔ)存 報(bào)表輸出 曲線擬合 這是整個(gè)測(cè)試系統(tǒng)的終 端輸出部分和核心部分 在軟件設(shè)計(jì)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(jìn)一步降低測(cè)量系統(tǒng)的誤差 系統(tǒng)設(shè)置 由于系統(tǒng)測(cè)試范圍較寬 為保證測(cè)量精度 傳感器常常需要換檔 有的還 需要多檔切換 對(duì)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(biāo)注的數(shù)值一致 且須對(duì)所要測(cè)試參數(shù)進(jìn)行設(shè)置 由于科學(xué)研究 形式試驗(yàn)及出廠檢驗(yàn)的目的及要求有所不同 所要測(cè)量的 項(xiàng)目也有所不同 按測(cè)量選擇安鈕 即可彈出菜單顯示可測(cè)的全部項(xiàng)目 此時(shí) 可根據(jù)需要進(jìn)行選擇 在測(cè)試過程中可以對(duì)測(cè)量的數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄 以便于數(shù)據(jù)保存 并進(jìn)行數(shù)據(jù) 編輯和繪制曲線等工作 在測(cè)量過程中也可以顯示實(shí)時(shí)趨勢(shì)曲線 可以進(jìn)行二 維 三維的曲線繪制 測(cè)試后數(shù)據(jù)可以進(jìn)行修改 刪除及存儲(chǔ)等 總結(jié) 該鉆機(jī)液壓實(shí)驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)精巧 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 在操作上也很方便 對(duì)于測(cè)試鉆 機(jī)的性能參數(shù)非常有效 測(cè)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(hù) 連接線長時(shí)間置于油中 易斷 須經(jīng)常更換 該實(shí)驗(yàn)臺(tái)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(shí)力 為以后逐步實(shí)現(xiàn)自控 模擬微鉆實(shí)驗(yàn)奠定良好的基礎(chǔ) 參考文獻(xiàn) 1 電路測(cè)試技術(shù)與儀器 北京 清華大學(xué)出版社 1989 2 自動(dòng)檢測(cè)技術(shù) 北京 冶金工業(yè)部出版社 1985 3 控制系統(tǒng)計(jì)算機(jī)與輔助設(shè)計(jì) 北京 清華大學(xué)出版社 1996 4 微型計(jì)算機(jī)控制技術(shù) 北京 國防工業(yè)出版社 2001 5 實(shí)驗(yàn)室更新改造項(xiàng)目驗(yàn)收?qǐng)?bào)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(jìn)工藝試驗(yàn)臺(tái)的建設(shè) 金屬礦山 2004 9 7 劉鳳琴 范國強(qiáng) 煤礦坑道鉆機(jī)性能檢測(cè)試驗(yàn)臺(tái) 煤田地質(zhì)與勘探 2003 31 5