一种用于测试煤矿钻机钻杆推拉力和扭矩的系统的制作方法

本实用新型属于顺煤层定向钻机测试平台领域，具体提供一种用于测试煤矿钻机钻杆推拉力和转矩转速的系统，该系统用于在推拉与回转两种状况下对钻机施加负载，模拟其大负荷工作状态，并测试煤矿钻机钻杆的推拉力和扭矩。

背景技术：

煤矿钻机用于煤矿地下钻进，抽放瓦斯，降低密闭空间中的瓦斯浓度，预防煤矿井下瓦斯爆炸；随着煤矿开采逐步进入深部开采，钻进环境愈发苛刻，钻机工作状态下的输出转矩、转速和推拉力逐步提高，为了适应更加恶劣的工作环境，钻机趋向于大型化。

为了保证钻机的质量和性能，保证钻机各项性能达到设计及安全使用要求，需要严格检测钻机的输入电参数、输出扭矩、转速和推拉力等各项性能参数。

目前市场上的钻机性能测试平台存在以下问题：1.通用性差，不能同时满足大型、中型和小型钻机，且测试精度有待提高；2.采用摩擦制动，制动时会产生很高的摩擦热，进而影响摩擦系数，降低实验数据的精确性，并加剧摩擦损耗，减少测试平台的使用寿命；3.测试精度不高。

技术实现要素：

为解决现有技术存在的问题，提供一种用于测试煤矿钻机钻杆推拉力和扭矩的系统，其测试精度高，并适用于不同型号的钻机。

所述用于测试煤矿钻机钻杆推拉力和扭矩的系统，包括：行走式支撑机构、第一安装板、第二安装板，以及前后连接的钻杆扭矩测试系统、钻杆推拉力测试系统，钻杆扭矩测试系统、钻杆推拉力测试系统前后连接，钻杆扭矩测试系统安装在第一安装板上，钻杆推拉力测试系统安装在第二安装板上，第二安装板设于行走式支撑机构上；所述钻杆扭矩测试系统从前至后依次由制动加载装置、转矩传感器、万向联轴器、夹持器连接而成，加载装置、转矩传感器、万向联轴器分别安装在第一安装板上；所述钻杆推拉力测试系统包括：夹持器、推拉力传感器、后夹持器、导轨、钻杆驱动器，夹持器、推拉力传感器、后夹持器、导轨、钻杆驱动器分别安装在第二安装板上，所述夹持器固定不动，后夹持器可以沿导轨来回移动；行走式支撑机构包括履带底板和设在履带底盘上的可升降支撑架，第二安装板设在可升降支撑架上，通过调整支撑架的高度，实现测试系统与被测钻机钻杆中心高度一致；夹持器及后夹持器分别由两个半圆形结构组成，两个半圆形结构的一端铰接，另一端由螺栓固定，螺栓固定后形成一个圆环，测试钻杆时，钻杆穿过圆环，并由螺栓锁紧。

进行推拉力测试时，钻机夹持器夹紧钻杆A并固定，后夹持器夹住钻杆B，拉压力传感器连接在两根钻杆之间；当钻杆驱动器驱动后夹持器向前移动时，推拉力传感器感知到压力；当钻杆驱动器驱动后夹持器向后移动，推拉力传感器感知到拉力，通过推拉力传感器进行数据采集，进而测出钻杆的推拉力。

其中，被测钻机钻杆的最大推拉力为50t,为了保证对于大型、中型和小型钻机具有较高的测试精度，推拉力测试范围分为0~20t、0~40t和0~60t三个档位，分别采用20t、40t和60t三种型号的推拉力传感器完成测试。

所述制动加载装置为转盘制动器或磁粉制动器；钻杆扭矩测试系统由钻机提供转矩驱动力，由转盘制动器或磁粉制动器提供负载转矩，通过转矩传感器采集制动转矩，完成钻杆扭矩的测试；其中，当转矩测试范围在5000Nm之内时采用转盘制动器，当转矩测试范围在5000Nm至30000Nm之内时采用磁粉制动器，以减小摩擦热和摩擦损耗，保证实验数据的精确性。

有益效果：

本实用新型通过设于制动加载装置、万向联轴器之间的转矩传感器获得扭矩；通过设于夹持器、后夹持器之间的推拉力传感器获得推拉力；通过将推拉力测试范围分为0~20t、0~40t和0~60t三个档位，并分别采用20t、40t和60t三种型号的推拉力传感器进行测试，使其适用于大型、中型和小型钻机，且测试精度高；通过根据转矩测试范围选择转盘制动器或磁粉制动器，可减小摩擦热和摩擦损耗，保证实验数据的精确性，延长测试系统的使用寿命，并具有优良的可调节性能，并且响应速度快、无噪音。

附图说明

图1.用于测试煤矿钻机钻杆推拉力和扭矩的系统。

其中，1-制动加载装置、2-转矩传感器、3-万向联轴器、4-钻杆A、5-夹持器、6-推拉力传感器、7-钻杆B、8-后夹持器、9-钻杆驱动器、10-第一安装板、11-第二安装板、12-行走式支撑机构。

具体实施方式

所述用于测试煤矿钻机钻杆推拉力和扭矩的系统，包括：行走式支撑机构12、第一安装板10、第二安装板11，以及前后连接的钻杆扭矩测试系统、钻杆推拉力测试系统，钻杆扭矩测试系统、钻杆推拉力测试系统前后连接，钻杆扭矩测试系统安装在第一安装板上，钻杆推拉力测试系统安装在第二安装板上，第二安装板设于行走式支撑机构上。

所述钻杆扭矩测试系统从前至后依次由制动加载装置1、转矩传感器2、万向联轴器3、夹持器5连接而成，加载装置、转矩传感器、万向联轴器分别安装在第一安装板上。

所述钻杆推拉力测试系统包括：夹持器5、推拉力传感器6、后夹持器8、导轨、钻杆驱动器9，夹持器、推拉力传感器、后夹持器、导轨、钻杆驱动器分别安装在第二安装板上，所述夹持器固定不动，后夹持器可以沿导轨来回移动。

行走式支撑机构包括履带底板和设在履带底盘上的可升降支撑架，第二安装板设在可升降支撑架上，通过调整支撑架的高度，实现测试系统与被测钻机钻杆中心高度一致。

夹持器及后夹持器分别由两个半圆形结构组成，两个半圆形结构的一端铰接，另一端由螺栓固定，螺栓固定后形成一个圆环，测试钻杆时，钻杆穿过圆环，并由螺栓锁紧。

进行推拉力测试时，钻机夹持器夹紧钻杆A4并固定，后夹持器夹住钻杆B7，拉压力传感器连接在两根钻杆之间；当钻杆驱动器驱动后夹持器向前移动时，推拉力传感器感知到压力；当钻杆驱动器驱动后夹持器向后移动，推拉力传感器感知到拉力，通过推拉力传感器进行数据采集，进而测出钻杆的推拉力。

其中，被测钻机钻杆的最大推拉力为50t,为了保证对于大型、中型和小型钻机具有较高的测试精度，推拉力测试范围分为0~20t、0~40t和0~60t三个档位，分别采用20t、40t和60t三种型号的推拉力传感器完成测试。

所述制动加载装置为转盘制动器或磁粉制动器；钻杆扭矩测试系统由钻机提供转矩驱动力，由转盘制动器或磁粉制动器提供负载转矩，通过转矩传感器采集制动转矩，完成钻杆扭矩的测试。

当转矩测试范围在5000Nm之内时采用转盘制动器，当转矩测试范围在5000Nm至30000Nm之内时采用磁粉制动器，以减小摩擦热和摩擦损耗，保证实验数据的精确性。

其中，制动加载装置、转矩传感器、万向联轴器、夹持器、推拉力传感器、钻杆驱动器、安装板、行走式支撑机构、导轨等机构均属于现有技术，本申请对其具体结构不做具体限定。

本实施方式通过设于制动加载装置、万向联轴器之间的转矩传感器获得扭矩；通过设于夹持器、后夹持器之间的推拉力传感器获得推拉力；通过将推拉力测试范围分为0~20t、0~40t和0~60t三个档位，并分别采用20t、40t和60t三种型号的推拉力传感器进行测试，使其适用于大型、中型和小型钻机，且测试精度高；通过根据转矩测试范围选择转盘制动器或磁粉制动器，可减小摩擦热和摩擦损耗，保证实验数据的精确性，延长测试系统的使用寿命，并具有优良的可调节性能，并且响应速度快、无噪音。