本发明涉及煤矿采掘机械技术领域，尤其涉及一种采煤机制动器惯性试验台。
背景技术：
制动器作为采煤机的安全制动装置是采煤机的重要组成部分，是保证采煤机正常工作的重要设备，制动器的制动性能好坏直接关系到采煤机安全使用。采煤机的制动器安装在采煤机的牵引电机轴端面上，利用弹簧上闸和液压松闸的原理实现制动器的制动动作。
随着我国煤炭事业的发展，为确保采煤机制动器的安全性，需要专业的测试设备来测定和分析制动器的性能和制动效果。目前国内外有关制动器试验台的形式很多，比如美国CHASE制动试验台、德国KRAUSS制动试验台、国产MM-1000摩擦试验台等，但还没有针对采煤机制动性能检验的试验装置，无法检测采煤机制动过程中制动器的制动性能。
制动器试验台的作用，从本质上来说，是对用于制动的摩擦材料进行试验和验证。提高制动器测试技术，提高试验台的设计水平，更好地模拟制动器实际使用模式和环境条件，更真实地反映制动器性能，对制动器产品的研发、质量控制以及采煤机制动性能的提高都有十分重要的意义。
因此，如何设计一种采煤机制动器惯性试验台实现采煤机制动过程中制动器的制动性能的检测，成为了本领域技术人员亟待解决的技术问题。
技术实现要素：
为解决上述现有技术中存在的技术问题，本发明提供一种采煤机制动器惯性试验台，能够检测采煤机制动过程中制动器的制动性能。
为此，本发明公开了一种采煤机制动器惯性试验台。该采煤机制动器惯性试验台包括依次相连的控制和调速系统、转速可调的驱动电机、联轴器、用于模拟采煤机惯性的惯性飞轮组、制动器检测箱和液压系统，被测制动器安装在所述制动器检测箱内，且所述被测制动器一端与所述惯性飞轮组连接，其中：所述液压系统的出油口与所述被测制动器的进油口连接，所述液压系统控制所述被测制动器的开闸与合闸；所述控制和调速系统还与所述液压系统连接，控制所述液压系统的开断来实现所述被测制动器的开闸与合闸；所述惯性飞轮组的转动惯量可调，用于模拟不同型号的采煤机的惯性；所述惯性飞轮组与所述被测制动器之间设置有用于检测所述被测制动器的制动扭矩的扭矩传感器；所述制动器检测箱内安装有用于检测所述被测制动器的摩擦片温度的温度传感器、以及用于检测摩擦片磨损量的位移传感器。
进一步地，在所述采煤机制动器惯性试验台中，所述惯性飞轮组包括主轴、以及安装在所述主轴上的固定飞轮和活动飞轮，所述活动飞轮的转动惯量可调以实现所述惯性飞轮组转动惯量的调节。
进一步地，在所述采煤机制动器惯性试验台中，所述活动飞轮的数量为一个或一个以上，所述活动飞轮的转动惯量的调节通过更改所述活动飞轮的数量实现。
进一步地，在所述采煤机制动器惯性试验台中，所述惯性飞轮组的转动惯量J通过公式J＝J机+Je+J电确定，其中，J机为采煤机整体的质量折算到采煤机牵引电机轴上的转动惯量，Je为采煤机中所有转动件的转动惯量折算到采煤机牵引电机轴上的转动惯量，J电为采煤机牵引电机的转动惯量。
进一步地，在所述采煤机制动器惯性试验台中，所述驱动电机的驱动转速通过所述控制和调速系统控制，用于模拟采煤机不同转速下的制动过程。
进一步地，在所述采煤机制动器惯性试验台中，所述液压系统包括用于将压力油输送到制动器的主回路和用于排油减压的溢流支路，其中，所述主回路包括油箱、齿轮泵、以及刹车电磁阀，所述油箱通过油路管道与所述齿轮泵的进油口连接，所述齿轮泵的出油口通过油路管道与所述刹车电磁阀的进油口连接，所述刹车电磁阀的出油口通过油路管道与所述被测制动器的进油口连接，所述刹车电磁阀的排油孔通过油路管道与所述油箱连接；所述刹车电磁阀与所述被测制动器间设置有压力传感器，所述压力传感器用于检测进入所述被测制动器的压力油的油压，并将检测结果返回所述控制和调速系统；所述溢流支路包括用于减压溢流的低压溢流阀，所述低压溢流阀的进油口通过油路管道与所述齿轮泵的出油口连接，所述低压溢流阀的出油口通过油路管道与所述油箱连接。
进一步地，在所述采煤机制动器惯性试验台中，所述溢流支路还包括用于检测所述溢流支路压力的压力表，所述压力表安装在所述溢流支路中所述低压溢流阀的进油口前。
进一步地，在所述采煤机制动器惯性试验台中，所述液压系统还包括用于过滤压力油中杂质的粗过滤器和精过滤器，所述粗过滤器安装所述主回路中所述油箱和所述齿轮泵的进油口间，所述精过滤器安装在所述主回路中所述齿轮泵的出油口和所述溢流支路间。
进一步地，在所述采煤机制动器惯性试验台中，所述粗过滤器的进油口和出油口两端并联有真空表，所述真空表用于检测所述粗过滤器是否堵塞。
进一步地，在所述采煤机制动器惯性试验台中，所述液压系统还包括蓄能器，所述蓄能器安装在所述主回路中所述刹车电磁阀的进油口与所述溢流支路间，所述蓄能器用于稳定液压回路的油压。
本发明提供的采煤机制动器惯性试验台，通过被测制动器、液压系统和电气系统的相互配合，能够检测采煤机制动过程中制动器的制动性能，同时利用检测结果能够对试验台进行改进；利用驱动电机和惯性飞轮组能够模拟不同型号的采煤机在不同转速下的实际制动过程，保证检测数据的准确性；利用扭矩传感器、温度传感器和位移传感器能够测得制动器制动扭矩、摩擦和磨损性能的具体数据，进而分析制动器的安全性和可靠性，并对制动器的使用寿命进行预测。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明一个实施例提供的采煤机制动器惯性试验台的结构原理图；
图2为图1所示的采煤机制动器惯性试验台中液压系统的原理图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施例及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，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。
图1为本发明一个实施例提供的采煤机制动器惯性试验台的结构原理图。如图1所示，该实施例的采煤机制动器惯性试验台从左到右包括依次相连的控制和调速系统1、转速可调的驱动电机2、联轴器3、以及用于模拟采煤机惯性的惯性飞轮组4，还包括设置在惯性飞轮组4右侧的制动器检测箱7和液压系统10，被测制动器6安装在制动器检测箱7内，且被测制动器6一端与惯性飞轮组4连接。其中，液压系统10的出油口与被测制动器6的进油口连接，液压系统10用于控制被测制动器6的开闸与合闸；控制和调速系统1还与液压系统10连接，用于控制液压系统10的开断来实现被测制动器6的开闸与合闸；惯性飞轮组4的转动惯量可调，用于模拟不同型号的采煤机的惯性，惯性飞轮组4与被测制动器6间设置有用于检测被测制动器6的制动扭矩的扭矩传感器5；制动器检测箱7内安装有用于检测被测制动器6的摩擦片温度的温度传感器8以及用于检测摩擦片磨损量的位移传感器9。
在实际工作过程中，驱动电机2的转速改变通过控制和调速系统1的调节实现，进而保证该实施例的采煤机制动器惯性试验台能够测试不同转速下的采煤机制动器的制动性能，以满足实际中采煤机制动器的工作条件。
如图1所示，惯性飞轮组4可以包括主轴、以及安装在主轴上的固定飞轮和活动飞轮，固定飞轮设置在主轴中段，活动飞轮设置在固定飞轮一侧或两侧。在实际工作中，活动飞轮的质量和数量均可调整，以使得惯性飞轮组4满足不同型号的采煤机的不同转动惯量。其中，活动飞轮的数量可以为一个或一个以上，活动飞轮可以均安装在固定飞轮的一侧，也可以以任意数量配比安装在固定飞轮的两侧，活动飞轮的数量、质量、以及安装固定方式根据实际对应的采煤机制动器负载惯量来确定。
如上所述，根据实际对应的采煤机制动器负载惯量来确定惯性飞轮组4的惯量，而采煤机制动器负载惯量是通过对采煤机进行受力分析和转动惯量计算来确定。在采煤机制动时，制动器安装在采煤机与牵引电机同轴的一轴上，此时，采煤机制动器的负载惯量J可以通过公式J＝J机+Je+J电确定，其中，J机为采煤机整体的质量折算到采煤机牵引电机轴上的转动惯量，Je为采煤机中所有转动件的转动惯量折算到采煤机牵引电机轴上的转动惯量，J电为采煤机牵引电机的转动惯量。
优选地，为了保证惯性飞轮组4的稳定性和可靠性，进而保证本实施例的采煤机制动器惯性试验台的稳定性和可靠性，固定飞轮和活动飞轮均为圆盘状。
图2为图1所示的采煤机制动器惯性试验台中液压系统的原理图。如图2所示，该实施例的采煤机制动器惯性试验台中液压系统10包括用于将压力油输送到被测制动器6中的主回路和用于排油减压的溢流支路。其中，主回路包括油箱1001、齿轮泵1004、以及刹车电磁阀1007，油箱1001通过油路管道与齿轮泵1004进油口连接，齿轮泵1004出油口通过油路管道与刹车电磁阀1007进油口连接，刹车电磁阀1007的出油口通过油路管道与被测制动器6的进油口连接，刹车电磁阀1007的排油孔通过油路管道与油箱1001连接。其中，刹车电磁阀1007与被测制动器6间还设置有压力传感器1006，压力传感器1006用于检测进入被测制动器6的压力油的油压，并将检测结果返回控制和调速系统1；溢流支路包括用于减压溢流的低压溢流阀1010，低压溢流阀1010进油口通过油路管道与齿轮泵1004的出油口连接，低压溢流阀1010的出油口通过油路管道与油箱1001连接。
如上所述，齿轮泵1004进油口与油箱1001连接，齿轮泵1004出油口与刹车电磁阀1007进油口连接，刹车电磁阀1007出油口与被测制动器6的进油口连接，由此通过开启齿轮泵1004，将油箱1001内的压力油抽出，压力油通过齿轮泵1004的进油口进入齿轮泵1004，同时开启刹车电磁阀1007使从齿轮泵1004的出油口排出的压力油进入刹车电磁阀1007，再经过刹车电磁阀1007的出油口进入被测制动器6，以此克服被测制动器6中的蝶形弹簧的阻力，使制动器打开，此时制动器进入松闸状态。
进一步地，当关闭刹车电磁阀1007，使刹车电磁阀1007失电时，控制油路被切断，被测制动器6内的压力油通过刹车电磁阀1007的排油孔排到油箱1001中，此时制动器在蝶形弹簧阻力的作用下进入合闸状态。
如图2所示，液压系统10中的溢流支路还包括用于检测溢流支路压力的压力表1009，压力表1009安装在溢流支路中低压溢流阀1010的进油口前端，通过对比压力表1009的数值与低压溢流阀1010，可以直观监测低压溢流阀1010是否能正常工作。
如图2所示，为了防止液压系统10中压力油本身带有的杂质过多而堵塞液压系统10中的各个配件，进而导致制动器动作失灵，液压系统10还包括用于过滤压力油中杂质的粗过滤器1002和精过滤器1005，其中，粗过滤器1002安装在主回路中油箱1001和齿轮泵1004进油口间，精过滤器1005安装在主回路中齿轮泵1004出油口和溢流支路间，由此，可以对压力油进行二次过滤，提高压力油的纯度，防止液压系统中配件被堵塞而导致制动器动作失灵。
进一步地，为了能够实时监测液压系统10中粗过滤器1002是否被压力油的杂质堵塞，在粗过滤器1002进油口和出油口两端并联有真空表1003，当真空表1003存在压差时，即表示粗过滤器1002被堵塞。
如图2所述，为了防止因为液压系统10中配件的精度及安装问题、以及压力油油品问题引起的液压回路中油压不稳定，液压系统10还包括蓄能器1008，蓄能器1008安装在主回路中刹车电磁阀1007进油口与溢流支路间。当液压回路油压低于设定值时，蓄能器1008能够将压缩能转化为液压能，保证液压回路油压稳定；当液压回路油压高于设定值时，蓄能器1008能够吸收液压能，并将液压能转化为压缩能储存起来，保证液压回路油压稳定。
以下具体介绍上述实施例的采煤机制动器惯性试验台的操作过程。
当有制动器需要检测时，首先根据采煤机的型号按照上述公式J＝J机+Je+J电通过调节活动飞轮来选用相对应的惯性飞轮组4，并完成整个惯性试验台的安装；确保被测制动器6、温度传感器8和位移传感器9安装合适后，接通液压系统10的刹车电磁阀1007，使制动器松闸；开启驱动电机2，通过控制和调速系统1将驱动电机2主轴的转速调整到实际测试转速；开启扭矩传感器5、温度传感器8和位移传感器9的数据采集，同时关闭驱动电机2，关闭液压系统10的刹车电磁阀1007使制动器6合闸，此时，控制和调速系统1开始采集被测制动器6的制动扭矩、制动器摩擦片温度和制动器摩擦片磨损量，直到惯性飞轮组4的速度降至零，完成一次制动器的性能测试；而后将所采集的数据发送到上位机，通过上位机对数据进行处理。
如上所述，为了方便制动器检测数据的采集、储存和处理，控制和调速系统1包括调速部分和测控部分，调速部分能够调节驱动电机的转速，测控部分可以选用单片机作为主控芯片，以实时处理的方式实现制动器转速、压力、温度和位移的数据采集储存，同时还能控制驱动电机和刹车电磁阀的通电与断电、以及实现与上位机的通讯。
本发明提供的采煤机制动器惯性试验台，能够检测不同型号的采煤机在不同转速下的制动过程中制动器的制动性能，利用扭矩传感器、温度传感器和位移传感器能够测得制动器摩擦和磨损性能的具体数据，进而分析制动器的安全性和可靠性，并对制动器的使用寿命进行预测。
需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。此外，本文中“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”均以附图中表示的放置状态为参照。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。