本發(fā)明屬于薄煤層機械化開采技術(shù)領(lǐng)域,尤其涉及一種薄煤層采煤機螺旋滾筒截割模擬試驗裝置。

背景技術(shù)：
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由于薄煤層賦存條件不穩(wěn)定、工作面空間狹小、環(huán)境惡劣，實現(xiàn)機械化開采對機械設(shè)備性能要求較高。螺旋滾筒作為采煤機的工作機構(gòu)，其承擔(dān)著破煤、裝煤等任務(wù)，消耗著采煤機的絕大部分裝機功率，其主要通過分布在螺旋葉片上的截齒對煤層進行切削并使煤巖塊體剝落。截割能力是評價螺旋滾筒工作性能的一個重要指標(biāo)，截割性能的優(yōu)劣對采煤機生產(chǎn)率、裝煤效率、截割比能耗、工作面粉塵量、工作平穩(wěn)性等方面有著重要的影響。

為提高薄煤層采煤機工作性能，煤機設(shè)計生產(chǎn)單位需要進行截割試驗來對采煤機截割性能進行評估，根據(jù)試驗結(jié)果對采煤機結(jié)構(gòu)設(shè)計進行二次優(yōu)化，但由于綜采工作面環(huán)境惡劣、工況復(fù)雜的特點，進行井下截割試驗時測試數(shù)據(jù)易受環(huán)境干擾難以采集，多因素影響下的數(shù)據(jù)參數(shù)識別難度增大、當(dāng)工作面來壓時，井下測試人員和檢測設(shè)備都面臨著較高的風(fēng)險，因此，對采煤機螺旋滾筒的截割試驗大多數(shù)采用實驗室模擬的方式。而現(xiàn)有的模擬試驗裝置主要關(guān)注了螺旋滾筒載荷和煤塊率等情況，而對螺旋滾筒截割過程中截齒溫度場、粉塵生成量等沒有深度的研究；且通常采用的是螺旋滾筒固定不動，使模擬煤塊在牽引方向和截割深度方向來回運動，模擬煤塊不能調(diào)高，因此不利于模擬采煤機在井下的多種運動情況，也不利于模擬截割過程的自動化，進一步的不能很好的還原煤體變形破壞的全過程。

技術(shù)實現(xiàn)要素：
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針對現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明提供一種可模擬多種工況下的截割過程且能實現(xiàn)采煤工作面自動化、全面分析煤體變形破壞過程的薄煤層采煤機螺旋滾筒截割模擬試驗裝置。

本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：提供一種薄煤層采煤機螺旋滾筒截割模擬試驗裝置，包括螺旋滾筒、螺旋滾筒驅(qū)動裝置、模擬煤壁機構(gòu)和螺旋滾筒進給機構(gòu)；所述螺旋滾筒驅(qū)動裝置置于所述螺旋滾筒進給機構(gòu)上，包括電機、滾筒驅(qū)動軸，所述電機的輸出端依次設(shè)置有減速器、扭矩傳感器、聯(lián)軸器，所述聯(lián)軸器與所述滾筒驅(qū)動軸連接，所述滾筒驅(qū)動軸與所述螺旋滾筒的筒轂連接，所述螺旋滾筒與所述螺旋滾筒驅(qū)動裝置的中心線位于同一軸線上；

所述模擬煤壁機構(gòu)于靠近所述螺旋滾筒的一側(cè)安置在地面上，包括固定于地面上的底座、安裝在所述底座上的多個煤壁調(diào)高油缸，所述煤壁調(diào)高油缸共同支撐一煤壁固定板，模擬煤壁固定在所述煤壁固定板上，所述螺旋滾筒用于對模擬煤壁進行截割；

所述螺旋滾筒進給機構(gòu)支撐于地面，包括一第一螺旋滾筒進給機構(gòu)用于帶動所述螺旋滾筒在牽引方向前后運動，一第二螺旋滾筒進給機構(gòu)用于帶動所述螺旋滾筒在截割深度變化方向左右運動；

所述第二螺旋滾筒進給機構(gòu)上設(shè)有一第一粉塵檢測儀和一第二粉塵檢測儀，所述第一粉塵檢測儀較所述第二粉塵檢測儀在截割深度變化方向上遠(yuǎn)離所述螺旋滾筒，一設(shè)備支架在牽引方向上位于所述螺旋滾筒的后側(cè)，其上設(shè)有一第三粉塵檢測儀和一紅外熱成像儀，所述煤壁固定板位于所述螺旋滾筒的前側(cè)，其上設(shè)有一第四粉塵檢測儀。

所述第一螺旋滾筒進給機構(gòu)包括一第一滑移平臺和多個固定在地面上的滑移平臺支撐，每一所述滑移平臺支撐上表面均設(shè)有沿前后方向延伸的縱向?qū)к?，所述第一滑移平臺下表面設(shè)有縱向凹槽與所述縱向?qū)к壟浜?，至少一第一滑移平臺油缸與所述第一滑移平臺連接使其進行前后移動；所述第二螺旋滾筒進給機構(gòu)包括一第二滑移平臺，所述第一滑移平臺上表面設(shè)有沿左右方向延伸的橫向?qū)к?，所述第二滑移平臺的下表面設(shè)有橫向凹槽與所述橫向?qū)к壟浜?，一第二滑移平臺油缸與所述第二滑移平臺連接使其進行左右移動。

所述螺旋滾筒驅(qū)動裝置固定在所述第二滑移平臺上表面。

所述第一粉塵檢測儀和所述第二粉塵檢測儀均安裝在所述第二滑移平臺上表面。

由上述技術(shù)方案可知，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點：

(1)所述模擬煤壁機構(gòu)包括固定模擬煤壁的煤壁固定板，所述煤壁固定板通過多個煤壁調(diào)高油缸支撐，螺旋滾筒對模擬煤壁進行截割；所述螺旋滾筒進給機構(gòu)包括一第一螺旋滾筒進給機構(gòu)用于帶動所述螺旋滾筒在牽引方向前后運動，一第二螺旋滾筒進給機構(gòu)用于帶動所述螺旋滾筒在截割深度變化方向左右運動；通過所述煤壁調(diào)高油缸和螺旋滾筒進給機構(gòu)中滑移平臺油缸的配合運動能夠?qū)崿F(xiàn)螺旋滾筒截割過程中的斜切和煤壁調(diào)高過程，能模擬采煤機在井下的多種運動情況，也有利于采煤工作面自動化的實現(xiàn)；

(2)所述第二螺旋滾筒進給機構(gòu)中的第二滑移平臺通過橫向凹槽和橫向?qū)к壍呐浜献笥一瑒釉谒龅谝宦菪凉L筒進給機構(gòu)中的第一滑移平臺上，所述第一滑移平臺通過縱向凹槽和縱向?qū)к壍呐浜锨昂蠡瑒釉诨破脚_支撐上，結(jié)構(gòu)簡單，操作方便；進一步地，所述螺旋滾筒驅(qū)動裝置安置在所述第二滑移平臺上，此種所述螺旋滾筒驅(qū)動裝置、所述第一滑移平臺和所述第二滑移平臺層層疊加的結(jié)構(gòu)節(jié)省了所述模擬裝置的占地空間，節(jié)省了成本；

(3)所述薄煤層采煤機螺旋滾筒截割模擬試驗裝置采用扭矩傳感器、粉塵檢測儀、紅外熱成像儀來實現(xiàn)薄煤層采煤機螺旋滾筒截割時的載荷、截齒溫度場、粉塵生成量、煤體變形破壞過程的全面了解。

(4)所述螺旋滾筒可與所述螺旋滾筒驅(qū)動裝置的滾筒驅(qū)動軸之間實現(xiàn)快速更換，以完成對不同采煤機型號螺旋滾筒截割性能的測試；模擬煤壁尺寸較小、安裝方便，只需要較小的成本便能快速制作出不同煤層條件所對應(yīng)的模擬煤壁，尤其是富含夾矸煤層模擬煤壁。

附圖說明：

圖1為本發(fā)明實施例提供的薄煤層采煤機螺旋滾筒截割模擬試驗裝置的立體圖；

圖2為如圖1所示的薄煤層采煤機螺旋滾筒截割模擬試驗裝置中模擬煤壁機構(gòu)的立體圖；

圖3為如圖1所示的薄煤層采煤機螺旋滾筒截割模擬試驗裝置中螺旋滾筒進給機構(gòu)的立體圖；

本實施例中：1-螺旋滾筒，2-電機，3-減速器，4-扭矩傳感器，5-聯(lián)軸器，6-滾筒驅(qū)動軸，7-底座，8-煤壁調(diào)高油缸，9-煤壁固定板，91-固定底板，92-側(cè)板，93-固定壓板，10-模擬煤壁，11-滑移平臺支撐，121-縱向?qū)к墸?22-橫向?qū)к墸?3-第一滑移平臺，14-第一滑移平臺油缸，15-第二滑移平臺，16-第二滑移平臺油缸，171-第一粉塵檢測儀，172-第二粉塵檢測儀，173-第三粉塵檢測儀，174-第四粉塵檢測儀，18-紅外熱成像儀，19-設(shè)備支架。

具體實施方式：

下面結(jié)合附圖和實施例，對本發(fā)明的具體實施方式作進一步詳細(xì)描述。以下實施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。

如圖1所示，本發(fā)明公開的一種薄煤層采煤機螺旋滾筒截割模擬試驗裝置，包括螺旋滾筒1、螺旋滾筒驅(qū)動裝置、模擬煤壁機構(gòu)和螺旋滾筒進給機構(gòu)。所述螺旋滾筒驅(qū)動裝置置于所述螺旋滾筒進給機構(gòu)上，包括電機2、滾筒驅(qū)動軸6，所述電機2的輸出端依次設(shè)置有減速器3、扭矩傳感器4、聯(lián)軸器5，所述聯(lián)軸器5與所述滾筒驅(qū)動軸6連接，所述滾筒驅(qū)動軸6與所述螺旋滾筒1的筒轂連接，所述螺旋滾筒1與所述螺旋滾筒驅(qū)動裝置的中心線位于同一軸線上。所述電機2提供螺旋滾筒1截割時所需動力，所述減速器3將轉(zhuǎn)速進行降速，通過所述扭矩傳感器4可實現(xiàn)截割過程中傳動軸扭矩的測量，電機動力通過上述結(jié)構(gòu)傳遞到所述螺旋滾筒1上實現(xiàn)對模擬煤壁的截割。

如圖1和圖2所示，所述模擬煤壁機構(gòu)于靠近所述螺旋滾筒1的一側(cè)安置在地面上，包括固定于地面上的底座7、安裝在所述底座7上的多個煤壁調(diào)高油缸8，所述煤壁調(diào)高油缸8共同支撐一煤壁固定板9，模擬煤壁10固定在所述煤壁固定板9上。模擬煤壁10以煤為主，輔以水泥、水、減水劑等原料，將選用的煤、水泥通過水混合，并加入適量的減水劑，配制成試驗所需的模擬煤壁，所述煤壁固定板9包括一表面為鋸齒形狀的固定底板91，和垂直于所述固定底板的多個側(cè)板92，所述模擬煤壁10在固定底板91和多個側(cè)板92形成的區(qū)域內(nèi)澆筑而成，澆筑成型后用一固定壓板93對模擬煤壁10進行固定。

如圖1和圖3所示，所述螺旋滾筒進給機構(gòu)支撐于地面，包括一第一螺旋滾筒進給機構(gòu)用于帶動所述螺旋滾筒1在牽引方向前后運動，一第二螺旋滾筒進給機構(gòu)用于帶動所述螺旋滾筒1在截割深度變化方向左右運動。進一步地，所述第一螺旋滾筒進給機構(gòu)包括一第一滑移平臺13和多個通過螺栓固定在地面上的滑移平臺支撐11，每一所述滑移平臺支撐11上表面均設(shè)有沿前后方向延伸的縱向?qū)к?21，所述第一滑移平臺13下表面設(shè)有縱向凹槽與所述縱向?qū)к?21配合，兩個第一滑移平臺油缸14與所述第一滑移平臺13連接使其進行前后移動，實現(xiàn)螺旋滾筒1的牽引截割作業(yè)；所述第二螺旋滾筒進給機構(gòu)包括一第二滑移平臺15，所述第一滑移平臺13上表面設(shè)有沿左右方向延伸的橫向?qū)к?22，所述第二滑移平臺15的下表面設(shè)有橫向凹槽與所述橫向?qū)к?22配合，一第二滑移平臺油缸16與所述第二滑移平臺15連接使其進行左右移動，進而實現(xiàn)對螺旋滾筒1截割深度的控制。

所述螺旋滾筒驅(qū)動裝置安裝在所述第二滑移平臺15上表面，且在所述第二滑移平臺15的上表面，安裝有一第一粉塵檢測儀171和一第二粉塵檢測儀172，所述第一粉塵檢測儀171較所述第二粉塵檢測儀172在截割深度變化方向上遠(yuǎn)離所述螺旋滾筒1，所述第一粉塵檢測儀171和所述第二粉塵檢測儀172用于測定到工作面不同距離處的粉塵濃度。

一設(shè)備支架19，如圖1所示，在牽引方向上位于所述螺旋滾筒1的后側(cè)，其上設(shè)置有一第三粉塵檢測儀173和紅外熱成像儀18，且在所述螺旋滾筒1的前側(cè)，位于所述煤壁固定板9上安裝有一第四粉塵檢測儀174。其中所述第三粉塵檢測儀173可在高度和距離上進行調(diào)節(jié)以測定粉塵濃度，所述第四粉塵檢測儀174到所述螺旋滾筒1的距離隨著螺旋滾筒1在牽引方向的運動而發(fā)生改變，因此可測定距螺旋滾筒1前方不同位置處的粉塵濃度。所述紅外熱成像儀18將截齒和煤體發(fā)出的不可見紅外能量轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢姷臒釄D像，進而對截割過程中截齒溫度變化及煤體破壞過程進行分析。

最后應(yīng)說明的是：以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制；盡管參照前述實施例對本發(fā)明進行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對前述實施例所記載的技術(shù)方案進行修改，或者對其中部分或者全部技術(shù)特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明權(quán)利要求所限定的范圍。