本發(fā)明涉及實驗用焦?fàn)t推焦裝置領(lǐng)域，具體地說是一種實驗用推焦運動穩(wěn)定性研究裝置及研究方法。

技術(shù)背景

目前焦炭生產(chǎn)多采用為先將煤送至碳化室隔離空氣加熱20至30小時后再由推焦機推出并收集的生產(chǎn)方式。其中在推送焦炭時，推焦機的大部分伸進碳化室，完成推焦后再反向撤出。在該過程中，推焦機伴隨著劇烈的振動和噪聲，長期的機械振動不僅會導(dǎo)致煤餅坍塌影響焦炭品質(zhì)，更對機械設(shè)備本身造成疲勞破壞，影響整個推焦裝置的使用壽命及工作可靠性。為解決這一問題急需可供實驗研究用的專門推焦機以便完成相應(yīng)實驗，尋找并進一步解決振動原因，解決安全生產(chǎn)隱患。查閱專利文獻,與本發(fā)明相關(guān)的有：授權(quán)公告號cn202099241u,名稱為“應(yīng)用于試驗焦?fàn)t的推焦機”和授權(quán)公告號cn202099242u,名稱為“試驗焦?fàn)t用推焦裝煤搗固一體機”。但這兩種推焦機都是針對200kg以上大型實驗焦?fàn)t設(shè)計并且僅能測量工作中的電流變化情況。另外授權(quán)公告號cn102838998a，名稱為“40kg側(cè)開門實驗焦?fàn)t推焦機”用于測試推焦機的推焦電流和推焦阻力。在目前專利文獻中尚未見到用于推焦桿結(jié)構(gòu)研究的實驗推焦機。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)在工作情況下不易進行研究、機械結(jié)構(gòu)改變困難、研究成本高的困境。提出了一種用于實驗室環(huán)境下研究推焦機不同結(jié)構(gòu)對推焦運動穩(wěn)定性影響的裝置及研究方法。

一種實驗用推焦運動穩(wěn)定性研究裝置，包括底座、支撐框架、后支撐輥、齒輪座、驅(qū)動齒輪、推焦桿、推焦頭、螺栓組、滑靴上部、滑靴中部、滑靴底部、墊磚和前支撐輥；取所述底座放于水平桌面，在其上的卡槽中插入兩支撐框架，在支撐框架頂端兩側(cè)分別安裝后支撐輥和齒輪座，齒輪座上安裝驅(qū)動齒輪，在底座上支撐框架的前端位置處依次安裝前支撐輥和墊磚，上述結(jié)構(gòu)間采用內(nèi)外卡槽連接。所述推焦桿頭部通過焊接連接推焦頭，推焦桿的桿體底面支撐在后支撐輥和前支撐輥上，桿體頂面和驅(qū)動齒輪接觸，推焦桿的中部設(shè)有矩形凹槽用于插入滑靴上部，推焦桿和滑靴上部之間通過螺栓組進行連接，推焦桿與螺栓組的接觸部分左右各設(shè)有兩個縱向u型通孔，通過改變螺栓組在推焦桿上u型通孔內(nèi)的相對位置改變滑靴對推焦桿的支撐高度，其中推焦桿與螺栓組接觸的外表面采用滾花工藝加強螺栓組的摩擦力。所述滑靴上部的下方設(shè)有圓柱通孔用于插入圓柱體，滑靴上部和滑靴中部之間通過圓柱體進行連接，兩者之間擁有一轉(zhuǎn)動自由度，可繞y軸方向（與滑靴底部垂直的方向）相對轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)動范圍-45°~45°，滑靴中部和滑靴上部的連接部分處還設(shè)置有第一緊固螺釘，調(diào)節(jié)第一緊固螺釘?shù)男o程度可調(diào)節(jié)該轉(zhuǎn)動副的阻尼系數(shù)；若完全旋緊第一緊固螺釘，則滑靴上部和滑靴中部之間無法相對轉(zhuǎn)動（繞y軸轉(zhuǎn)動），形成剛性連接；若在滑靴上部和滑靴中部間保持一特定角度后旋緊第一緊固螺釘，則可使滑靴底部與墊磚間保持特定角度，滑靴上部的圓柱通孔上方的區(qū)域采用滾花工藝，以增加和第一緊固螺釘之間的摩擦力?；ブ胁康南路酵ㄟ^圓柱副連接放置于墊磚上的滑靴底部，滑靴底部上有專門配套的圓柱槽，裝配時先放入滑靴中部，后旋緊前后端蓋?；サ撞可系牡诙o固螺釘用于控制轉(zhuǎn)動副工作。其中當(dāng)?shù)诙o固螺釘擰緊時，滑靴中部和滑靴底部無相對轉(zhuǎn)動（繞x軸轉(zhuǎn)動，與滑靴底部平行的方向），形成剛性連接；當(dāng)?shù)诙o固螺釘擰松時，滑靴中部和滑靴底部存在繞x方向的轉(zhuǎn)動副，可進行相對轉(zhuǎn)動。所述滑靴底部的前后分別設(shè)有載物空間，載物空間中可選擇放置不同質(zhì)量的質(zhì)量塊。在不鎖死第一緊固螺釘?shù)那闆r下，通過前后載物空間內(nèi)不同質(zhì)量的配比，可以實現(xiàn)滑靴底部前后方向（x方向）的狀態(tài)：前傾、水平、后傾。另外在滑靴底部上設(shè)有保護載物空間內(nèi)質(zhì)量塊不被顛出的保護蓋板。

上述的一種實驗用推焦運動穩(wěn)定性研究裝置，所述推焦桿的尾端設(shè)有卡槽，可根據(jù)情況加裝一節(jié)推焦桿以延長整體推焦桿長度。

上述的一種實驗用推焦運動穩(wěn)定性研究裝置的研究方法，包括以下步驟：

步驟一：按要求正確搭建實驗裝置，放松螺栓組，待滑靴底部恰好接觸墊磚時，擰緊螺栓組；

步驟二：將驅(qū)動齒輪連接步進電機，在推焦桿的尾部安裝加速度傳感器，通過數(shù)據(jù)采集卡連接到計算機，進行振動數(shù)據(jù)采集；

步驟三：旋緊第一緊固螺釘、第二緊固螺釘，此時滑靴部分為剛性連接，打開電機完成模擬推焦，電機反轉(zhuǎn)推焦桿撤回，完成本組數(shù)據(jù)采集；

步驟四：保持實驗裝置不動，擰松第一緊固螺釘，此時滑靴可完成繞y軸轉(zhuǎn)動，打開電機完成推焦、退回動作，記錄實驗數(shù)據(jù)；

步驟五：保持實驗裝置不動，擰松第二緊固螺釘，此時滑靴可同時實現(xiàn)成繞x軸、y軸的轉(zhuǎn)動，打開電機完成推焦、退回動作，記錄實驗數(shù)據(jù)；

步驟六：保持實驗裝置不動，擰緊第一緊固螺釘，此時滑靴可完成繞x軸轉(zhuǎn)動，打開電機完成推焦、退回動作，記錄實驗數(shù)據(jù)；

步驟七：保持實驗裝置不動，調(diào)節(jié)第一緊固螺釘，使滑靴擾y軸轉(zhuǎn)動處于弱阻尼、強阻尼狀態(tài)，擰緊或擰松第二緊固螺釘，做正交試驗，記錄實驗數(shù)據(jù)；

步驟八：在滑靴底部的前后載物空間內(nèi)放置不同質(zhì)量的質(zhì)量塊，使滑靴傾斜，不斷改變前后配重并重復(fù)步驟五、六、七；

步驟九：調(diào)節(jié)螺栓組，增加或減少滑靴的支撐高度，使推焦桿在彈性變形情況下重復(fù)上述步驟三至八；

步驟十：完成所有步驟后復(fù)原實驗臺，完成本次實驗操作，在計算機進行振動信號的數(shù)據(jù)處理，對比不同實驗組，分析滑靴支撐結(jié)構(gòu)對推焦桿運動穩(wěn)定性的影響。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

1.本發(fā)明縮小并簡化了推焦機，同時保留了實際推焦機的主要結(jié)構(gòu)及工作方式，便于在實驗室環(huán)境下對推焦機振動狀態(tài)進行研究。

2.本發(fā)明對推焦桿支撐滑靴處進行了結(jié)構(gòu)改變，用于研究滑靴支撐結(jié)構(gòu)對推焦桿運動穩(wěn)定性的影響。該滑靴可以在多個維度調(diào)節(jié)，同時控制多組自由度。本發(fā)明不但可以研究滑靴上各連接副對推焦裝置振動穩(wěn)定性的影響，也可用于研究不同因素對裝置整體運動穩(wěn)定性的耦合作用。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的軸測圖。

圖2是本發(fā)明的正視圖。

圖3是推焦桿結(jié)構(gòu)圖。

圖4是圖3中延a~a線的斷面放大圖。

圖5是滑靴部分的正視圖。

圖6是滑靴部分的左視圖。

圖7是滑靴中部、底部結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：1-底座；2-支撐框架；3-后支撐輥；4-齒輪座；5-驅(qū)動齒輪；6-推焦桿；7-推焦頭；8-螺栓組；9-滑靴上部；9-1-滑靴上部主體；9-2-第一緊固螺釘；9-3-圓柱體；10-滑靴中部；11-滑靴底部；11-1-第二緊固螺釘；11-2-端蓋；11-3-保護蓋板；11-4-滑靴底部主體；12-墊磚；13-前支撐輥。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖與具體實施方式對本發(fā)明作進一步詳細描述。

如圖1~2所示，本發(fā)明的主要支撐部分是板狀的支撐框架2和前支撐輥13。先取出底座1，在其上對應(yīng)的安裝卡槽中分別安裝支撐框架2和前支撐輥13，安裝完畢后保持兩支撐框架2平行，在其上安裝后支撐輥3和齒輪座4。在齒輪座4上安裝驅(qū)動齒輪5，將驅(qū)動齒輪連接步進電機。

如圖3所示，推焦桿6為前后非對稱結(jié)構(gòu)，其中靠近u型通孔的部分為前端。將推焦頭7通過焊接連接在推焦桿6上。推焦桿6的尾部設(shè)有卡槽，如需進行長距離推焦穩(wěn)定性測試，可在其尾部卡槽位置連接同樣的推焦桿以增加推焦的長度，推焦桿上表面有齒條，驅(qū)動齒輪5通過齒輪齒條嚙合，向推焦桿提供動力。

如圖5~7所示，本裝置的滑靴共有三部分組成，分別為滑靴上部9、滑靴中部10和滑靴底部11。取滑靴中部10和滑靴底部11，將滑靴中部10的底部圓柱部分對齊滑靴底部11的圓柱槽內(nèi)，安裝并固定前后端蓋11-2，完成滑靴中部10和滑靴底部11的固定，此時兩者間無相對位移，僅可進行擾x軸的轉(zhuǎn)動。安裝緊固螺釘11-1和保護蓋板11-2。

取滑靴上部9和滑靴中部10，對齊圓柱孔后插入圓柱體9-3，調(diào)整滑靴上部9和滑靴中部10的夾角后鎖緊緊固螺釘9-2。

如圖1所示放置墊磚12，將滑靴底部11放置于墊磚12頂部，此時滑靴上部9插入推焦桿6對應(yīng)矩形槽內(nèi)，調(diào)整推焦桿6至合適的高度，插入并擰緊螺栓組8，固定推焦桿6與滑靴上部9。

實驗平臺搭建完畢，在推焦桿6的尾端安裝加速度傳感器并連接數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，打開電機驅(qū)動齒輪，開始實驗。

上述僅本發(fā)明較佳可行的實施例，非因此局限本發(fā)明保護范圍，依照上述實施例所做各種變形或套用均在此技術(shù)方案保護范圍之內(nèi)。

一種實驗用推焦運動穩(wěn)定性研究裝置的研究方法，包括以下步驟：

步驟一：按要求正確搭建實驗裝置，放松螺栓組，待滑靴底部恰好接觸墊磚時，擰緊螺栓組；

步驟二：將驅(qū)動齒輪連接步進電機，在推焦桿的尾部安裝加速度傳感器，通過數(shù)據(jù)采集卡連接到計算機，進行振動數(shù)據(jù)采集；

步驟三：旋緊第一緊固螺釘、第二緊固螺釘，此時滑靴部分為剛性連接，打開電機完成模擬推焦，電機反轉(zhuǎn)推焦桿撤回，完成本組數(shù)據(jù)采集；

步驟四：保持實驗裝置不動，擰松第一緊固螺釘，此時滑靴可完成繞y軸轉(zhuǎn)動，打開電機完成推焦、退回動作，記錄實驗數(shù)據(jù)；

步驟五：保持實驗裝置不動，擰松第二緊固螺釘，此時滑靴可同時實現(xiàn)成繞x軸、y軸的轉(zhuǎn)動，打開電機完成推焦、退回動作，記錄實驗數(shù)據(jù)；

步驟六：保持實驗裝置不動，擰緊第一緊固螺釘，此時滑靴可完成繞x軸轉(zhuǎn)動，打開電機完成推焦、退回動作，記錄實驗數(shù)據(jù)；

步驟七：保持實驗裝置不動，調(diào)節(jié)第一緊固螺釘，使滑靴擾y軸轉(zhuǎn)動處于弱阻尼、強阻尼狀態(tài)，擰緊或擰松第二緊固螺釘，做正交試驗，記錄實驗數(shù)據(jù)；

步驟八：在滑靴底部的前后載物空間內(nèi)放置不同質(zhì)量的質(zhì)量塊，使滑靴傾斜，不斷改變前后配重并重復(fù)步驟五、六、七；

步驟九：調(diào)節(jié)螺栓組，增加或減少滑靴的支撐高度，使推焦桿在彈性變形情況下重復(fù)上述步驟三至八；

步驟十：完成所有步驟后復(fù)原實驗臺，完成本次實驗操作，在計算機進行振動信號的數(shù)據(jù)處理，對比不同實驗組，分析滑靴支撐結(jié)構(gòu)對推焦桿運動穩(wěn)定性的影響。