一种煤炭采运用槽板性能台架试验装置

1.本发明涉及刮板输送机中槽板冲击磨损技术领域，特别是涉及一种煤炭采运用槽板性能台架试验装置。


背景技术：

2.煤炭是我国主体能源，高性能耐磨钢是支撑煤炭采运装备安全、高效运行的关键基础材料。据不完全统计，我国每年在煤炭采运过程中因磨损消耗的钢材（主要为刮板输送机中槽板）达30万吨，造成的经济损失约400亿元人民币。目前围绕煤炭采运用耐磨钢板组织调控的研究已从多方面展开。然而，已有中槽板耐磨性能的实验室评价结论与实际使用情况存在较大的出入。这主要是因为煤炭采运过程中刮板输送机中槽板的服役工况较为复杂，典型的冲击磨损试验机一般用来研究简单环境下的三体冲击磨损。然而，煤炭采运过程中输送机中槽板服役工况复杂，其冲击磨损失效行为受输送机运行方式、湿度、温度等多因素耦合作用，导致实验室评价结论与实际使用情况存在较大的出入。因此，亟需针对煤炭采运用刮板输送机中槽板服役工况的复杂性，设计相应的耐磨性能评价装置，为耐磨中槽板的研发提供技术支持。


技术实现要素：

3.本发明的目的是提供一种煤炭采运用槽板性能台架试验装置，以解决上述现有技术存在的问题，通过对运行中的输送机各种数据的监测，实时操控各输送机的运行状态，从而测试得中槽板在不同工况下的磨损数据。
4.为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种煤炭采运用槽板性能台架试验装置，包括置于密闭玻璃罩中的四台首尾顺次搭接且处于不同工况状态的刮板输送机，四台刮板输送机形成一个封闭物料运输通道；每台刮板输送机上在选定的节点处设置有活动中板，且该节点处安装有吊挂式配重加压装置；所述密闭玻璃罩中设置有加热器及空气加湿器。
5.优选地，四台刮板输送机分别为交叉侧卸状态刮板输送机、端卸水平状态刮板输送机、爬坡角度为10
°
的刮板输送机和爬坡角度为20
°
的刮板输送机。
6.优选地，选定的节点位于刮板输送机的中部槽处，所述活动中板可抽取的设置在刮板输送机的中部槽处。将中板沿中线分成两块，两侧用螺栓固定，中间通过设计搭接台连接。待设备运行一段时间后将两侧螺栓松开后，取出中板，通过重量检测来评定中板的耐磨性。
7.优选地，所述吊挂式配重加压装置包括支撑架、铰接架、安装座、连接板和压块，匚型的所述铰接架的顶板底部设置有所述安装座，所述连接板通过销轴与所述安装座相连接，所述支撑架的一端与所述连接板固定，另一端位于中槽板上，所述压块放置在所述支撑架上，所述压块的数量可根据配重的不同来调整。
8.优选地，所述加热器及空气加湿器的数量均为三台。
9.本发明相对于现有技术取得了以下有益技术效果：本发明根据不同工况以及冲击磨损试验机的特点，结合矿山、机械等原料车间衬板及输送带的服役工况，设计并模拟了煤炭等矿物材料的采运过程中，输送机的四种运行状态，辅以湿度、酸碱度及温度的调控，使新试验机既能较确切地模拟煤炭采运过程中输送机中槽板冲击磨损状况，又能较科学地开展金属材料遭受矿物冲击磨料磨损作用的研究。
附图说明
10.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
11.图1为煤炭采运用槽板性能台架试验装置的整体俯视图；图2为端卸水平状态刮板输送机的侧视图；图3为爬坡角度为20
°
的刮板输送机的侧视图；图4为交叉侧卸状态刮板输送机的侧视图；图5为爬坡角度为10
°
的刮板输送机的侧视图；图6为吊挂式配重加压装置的结构组成图；图7为中槽板安装位置示意图；其中，1压块；2支撑架；3安装座；4连接板；5铰接架；6中槽板。
具体实施方式
12.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
13.本发明的目的是提供一种煤炭采运用槽板性能台架试验装置，以解决上述现有技术存在的问题，通过对运行中的输送机各种数据的监测，实时操控各输送机的运行状态，从而测试得中槽板在不同工况下的磨损数据。
14.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
15.如图1-7所示，为了揭示煤炭采运用中槽板的磨损失效机理及准确评估不同耐磨钢材的相对耐磨性能，本实施例提供一种煤炭采运用槽板性能台架试验装置。
16.为了全方面模拟煤炭采运过程中刮板输送机中槽板6的服役工况，本发明的台架试验装置将由四台不同形式的刮板输送机组成，分别为交叉侧卸状态、端卸水平状态、常规状态（爬坡角度为10
°
）及特殊工况状态（爬坡角度为20
°
）。各输送机间头尾搭接，顺序卸料，形成一个封闭物料运输通道。
17.为便于随时取样及验证试验的重复性，在每个刮板输送机的特定节点处设置中槽板6（中槽板6为待评价材料，具体指在试验机的不同加载检测部位安装上不同厂家的耐磨钢板，进行磨损性对比，进而评价不同厂家的耐磨钢板的性能），并且在该节点处安装吊挂
式配重加压装置以达到加速磨损目的。为模拟中槽板6在不同湿度及酸碱度下的服役情况，制备大尺寸玻璃罩，将上述四台不同形式的刮板输送机组成的封闭物料运输通道整套置于密闭玻璃罩中，通过空气加湿器调节环境的湿度、酸碱度，以及加热器调节环境温度。
18.其中，吊挂式配重加压装置包括支撑架2、铰接架5、安装座3、连接板4和压块1，匚型的铰接架5的顶板底部设置有安装座3，连接板4通过销轴与安装座3相连接，支撑架2的一端与连接板4固定，另一端位于中槽板6上，压块1放置在支撑架2上，压块1的数量可根据配重的不同来调整。吊挂式配重加压装置是通过在装置上增加/减少配重来调节载荷大小，通过调节装置与中槽板6运送的物料的间距来确认载荷大小，并通过检测中槽板6下方的压力传感器数值来确认载荷大小。
19.煤炭采运用耐磨性能台架试验装置结构示意图如图1所示，是由四台按比例缩小的刮板输送机首尾搭接而成，模拟上述4种状态下刮板输送机中槽板6的磨损失效行为，4台不同的刮板输送机的结构如图2-5所示。台架试验装置总占地面积约21
㎡
，通过对运行中的输送机各种数据的监测，在整套磨损试验机所有设备运行稳定状态下，开始采集设备运行的动力输入，包括设备运行中的电压电流；采集链轮的转速，用于计算物料在检测试件上的瞬时速度；采集链轮转动圈数，用于计算磨料在检测试件上的运送距离；通过上述监测数据，实时操控各输送机的运行状态，从而测试得中槽板在不同工况下的磨损数据。
20.刮板输送机主要由采煤机行走机构、电动机、液力耦合器、减速器、连轴器、链轮、中部槽、刮板以及圆环链组成。刮板运输机的中部槽主要由槽帮、中板、底板和挡煤板四部分组成。其工作原理是，将敞开的溜槽，作为煤炭、矸石的承受件，将刮板固定在链条上（组成刮板链），作为牵引构件。当机头传动部启动后，带动机头轴上的链轮旋转，使刮板链循环运行带动物料沿着溜槽移动，直至到机头部卸载。刮板链绕过链轮作无级闭合循环运行，完成物料的输送。
21.在物料输送过程中，圆形链与中板间的相对运动，导致链条下方的中板磨损，并成为输送机上磨损最为严重的部件。为了模拟中板的磨损失效行为，首先将特定节点处的中槽板6设计为抽取模式，且可平行放置两块试验材料，以实现评价工况的一致性。试样的长、宽、高分别为240 mm、160mm、20 mm。此外，为了加速磨损试验，以及建立输送机过煤量与中板磨损量之间准确的函数关系。在可抽取的中槽板6上方施加吊挂式配重加压装置，并通过配重块实现加载力的可控性。
22.为了满足，试验过程中温度、湿度、酸碱度的可控性。将上述由四条不同形式刮板输送机组成的台架试验装置放置在密封玻璃罩内。通过调控玻璃罩内放置的三台空气加湿器的功率，模拟不同工况下的湿度；通过调控加湿器中喷洒液体的配比，模拟有酸碱度要求的工况环境；放置三台加热器，通过调节加热器的功率，以实现模拟环境温度的调控。
23.本实施例中，煤炭采运用耐磨性能台架试验装置的主要试验参数设置如下：1.物料输送能力
‑‑‑‑‑
31t/h；2.刮板链速度
‑‑‑‑‑
0.56m/s；3.圆环链规格
‑‑‑‑‑
832mm；4.试验温度
‑‑‑‑‑
室温至50℃、温控精度
±
1℃；5.试验湿度
‑‑‑‑‑
40%—80%；6.载荷
‑‑‑‑‑
20-100 n；7.腐蚀介质
‑‑‑‑‑‑
酸性、中性或碱性均可；8.试样尺寸
‑‑‑‑‑
240*160*20 mm。
24.本发明使用机器，不限于煤矿冲击磨料磨损试验，还可用于各种矿物质对材料的磨料磨损实验。测试材料，以遭受冲击磨料磨损的金属为主，包括钢铁材料、有色金属材料、
金属基复合材料等等。
25.需要说明的是，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
26.本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。