一种薄煤层采煤机螺旋滚筒截割模拟试验装置的制作方法

本实用新型属于薄煤层机械化开采技术领域,尤其涉及一种薄煤层采煤机螺旋滚筒截割模拟试验装置。

背景技术：
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由于薄煤层赋存条件不稳定、工作面空间狭小、环境恶劣，实现机械化开采对机械设备性能要求较高。螺旋滚筒作为采煤机的工作机构，其承担着破煤、装煤等任务，消耗着采煤机的绝大部分装机功率，其主要通过分布在螺旋叶片上的截齿对煤层进行切削并使煤岩块体剥落。截割能力是评价螺旋滚筒工作性能的一个重要指标，截割性能的优劣对采煤机生产率、装煤效率、截割比能耗、工作面粉尘量、工作平稳性等方面有着重要的影响。

为提高薄煤层采煤机工作性能，煤机设计生产单位需要进行截割试验来对采煤机截割性能进行评估，根据试验结果对采煤机结构设计进行二次优化，但由于综采工作面环境恶劣、工况复杂的特点，进行井下截割试验时测试数据易受环境干扰难以采集，多因素影响下的数据参数识别难度增大、当工作面来压时，井下测试人员和检测设备都面临着较高的风险，因此，对采煤机螺旋滚筒的截割试验大多数采用实验室模拟的方式。而现有的模拟试验装置主要关注了螺旋滚筒载荷和煤块率等情况，而对螺旋滚筒截割过程中截齿温度场、粉尘生成量等没有深度的研究；且通常采用的是螺旋滚筒固定不动，使模拟煤块在牵引方向和截割深度方向来回运动，模拟煤块不能调高，因此不利于模拟采煤机在井下的多种运动情况，也不利于模拟截割过程的自动化，进一步的不能很好的还原煤体变形破坏的全过程。

技术实现要素：
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针对现有技术的缺陷，本实用新型提供一种可模拟多种工况下的截割过程且能实现采煤工作面自动化、全面分析煤体变形破坏过程的薄煤层采煤机螺旋滚筒截割模拟试验装置。

本实用新型采用如下技术方案：提供一种薄煤层采煤机螺旋滚筒截割模拟试验装置，包括螺旋滚筒、螺旋滚筒驱动装置、模拟煤壁机构和螺旋滚筒进给机构；所述螺旋滚筒驱动装置置于所述螺旋滚筒进给机构上，包括电机、滚筒驱动轴，所述电机的输出端依次设置有减速器、扭矩传感器、联轴器，所述联轴器与所述滚筒驱动轴连接，所述滚筒驱动轴与所述螺旋滚筒的筒毂连接，所述螺旋滚筒与所述螺旋滚筒驱动装置的中心线位于同一轴线上；

所述模拟煤壁机构于靠近所述螺旋滚筒的一侧安置在地面上，包括固定于地面上的底座、安装在所述底座上的多个煤壁调高油缸，所述煤壁调高油缸共同支撑一煤壁固定板，模拟煤壁固定在所述煤壁固定板上，所述螺旋滚筒用于对模拟煤壁进行截割；

所述螺旋滚筒进给机构支撑于地面，包括一第一螺旋滚筒进给机构用于带动所述螺旋滚筒在牵引方向前后运动，一第二螺旋滚筒进给机构用于带动所述螺旋滚筒在截割深度变化方向左右运动；

所述第二螺旋滚筒进给机构上设有一第一粉尘检测仪和一第二粉尘检测仪，所述第一粉尘检测仪较所述第二粉尘检测仪在截割深度变化方向上远离所述螺旋滚筒，一设备支架在牵引方向上位于所述螺旋滚筒的后侧，其上设有一第三粉尘检测仪和一红外热成像仪，所述煤壁固定板位于所述螺旋滚筒的前侧，其上设有一第四粉尘检测仪。

所述第一螺旋滚筒进给机构包括一第一滑移平台和多个固定在地面上的滑移平台支撑，每一所述滑移平台支撑上表面均设有沿前后方向延伸的纵向导轨，所述第一滑移平台下表面设有纵向凹槽与所述纵向导轨配合，至少一第一滑移平台油缸与所述第一滑移平台连接使其进行前后移动；所述第二螺旋滚筒进给机构包括一第二滑移平台，所述第一滑移平台上表面设有沿左右方向延伸的横向导轨，所述第二滑移平台的下表面设有横向凹槽与所述横向导轨配合，一第二滑移平台油缸与所述第二滑移平台连接使其进行左右移动。

所述螺旋滚筒驱动装置固定在所述第二滑移平台上表面。

所述第一粉尘检测仪和所述第二粉尘检测仪均安装在所述第二滑移平台上表面。

由上述技术方案可知，本实用新型与现有技术相比，具有如下优点：

(1)所述模拟煤壁机构包括固定模拟煤壁的煤壁固定板，所述煤壁固定板通过多个煤壁调高油缸支撑，螺旋滚筒对模拟煤壁进行截割；所述螺旋滚筒进给机构包括一第一螺旋滚筒进给机构用于带动所述螺旋滚筒在牵引方向前后运动，一第二螺旋滚筒进给机构用于带动所述螺旋滚筒在截割深度变化方向左右运动；通过所述煤壁调高油缸和螺旋滚筒进给机构中滑移平台油缸的配合运动能够实现螺旋滚筒截割过程中的斜切和煤壁调高过程，能模拟采煤机在井下的多种运动情况，也有利于采煤工作面自动化的实现；

(2)所述第二螺旋滚筒进给机构中的第二滑移平台通过横向凹槽和横向导轨的配合左右滑动在所述第一螺旋滚筒进给机构中的第一滑移平台上，所述第一滑移平台通过纵向凹槽和纵向导轨的配合前后滑动在滑移平台支撑上，结构简单，操作方便；进一步地，所述螺旋滚筒驱动装置安置在所述第二滑移平台上，此种所述螺旋滚筒驱动装置、所述第一滑移平台和所述第二滑移平台层层叠加的结构节省了所述模拟装置的占地空间，节省了成本；

(3)所述薄煤层采煤机螺旋滚筒截割模拟试验装置采用扭矩传感器、粉尘检测仪、红外热成像仪来实现薄煤层采煤机螺旋滚筒截割时的载荷、截齿温度场、粉尘生成量、煤体变形破坏过程的全面了解。

(4)所述螺旋滚筒可与所述螺旋滚筒驱动装置的滚筒驱动轴之间实现快速更换，以完成对不同采煤机型号螺旋滚筒截割性能的测试；模拟煤壁尺寸较小、安装方便，只需要较小的成本便能快速制作出不同煤层条件所对应的模拟煤壁，尤其是富含夹矸煤层模拟煤壁。

附图说明：

图1为本实用新型实施例提供的薄煤层采煤机螺旋滚筒截割模拟试验装置的立体图；

图2为如图1所示的薄煤层采煤机螺旋滚筒截割模拟试验装置中模拟煤壁机构的立体图；

图3为如图1所示的薄煤层采煤机螺旋滚筒截割模拟试验装置中螺旋滚筒进给机构的立体图；

本实施例中：1-螺旋滚筒，2-电机，3-减速器，4-扭矩传感器，5-联轴器，6-滚筒驱动轴，7-底座，8-煤壁调高油缸，9-煤壁固定板，91-固定底板，92-侧板，93-固定压板，10-模拟煤壁，11-滑移平台支撑，121-纵向导轨，122-横向导轨，13-第一滑移平台，14-第一滑移平台油缸，15-第二滑移平台，16-第二滑移平台油缸，171-第一粉尘检测仪，172-第二粉尘检测仪，173-第三粉尘检测仪，174-第四粉尘检测仪，18-红外热成像仪，19-设备支架。

具体实施方式：

下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。

如图1所示，本实用新型公开的一种薄煤层采煤机螺旋滚筒截割模拟试验装置，包括螺旋滚筒1、螺旋滚筒驱动装置、模拟煤壁机构和螺旋滚筒进给机构。所述螺旋滚筒驱动装置置于所述螺旋滚筒进给机构上，包括电机2、滚筒驱动轴6，所述电机2的输出端依次设置有减速器3、扭矩传感器4、联轴器5，所述联轴器5与所述滚筒驱动轴6连接，所述滚筒驱动轴6与所述螺旋滚筒1的筒毂连接，所述螺旋滚筒1与所述螺旋滚筒驱动装置的中心线位于同一轴线上。所述电机2提供螺旋滚筒1截割时所需动力，所述减速器3将转速进行降速，通过所述扭矩传感器4可实现截割过程中传动轴扭矩的测量，电机动力通过上述结构传递到所述螺旋滚筒1上实现对模拟煤壁的截割。

如图1和图2所示，所述模拟煤壁机构于靠近所述螺旋滚筒1的一侧安置在地面上，包括固定于地面上的底座7、安装在所述底座7上的多个煤壁调高油缸8，所述煤壁调高油缸8共同支撑一煤壁固定板9，模拟煤壁10固定在所述煤壁固定板9上。模拟煤壁10以煤为主，辅以水泥、水、减水剂等原料，将选用的煤、水泥通过水混合，并加入适量的减水剂，配制成试验所需的模拟煤壁，所述煤壁固定板9包括一表面为锯齿形状的固定底板91，和垂直于所述固定底板的多个侧板92，所述模拟煤壁10在固定底板91和多个侧板92形成的区域内浇筑而成，浇筑成型后用一固定压板93对模拟煤壁10进行固定。

如图1和图3所示，所述螺旋滚筒进给机构支撑于地面，包括一第一螺旋滚筒进给机构用于带动所述螺旋滚筒1在牵引方向前后运动，一第二螺旋滚筒进给机构用于带动所述螺旋滚筒1在截割深度变化方向左右运动。进一步地，所述第一螺旋滚筒进给机构包括一第一滑移平台13和多个通过螺栓固定在地面上的滑移平台支撑11，每一所述滑移平台支撑11上表面均设有沿前后方向延伸的纵向导轨121，所述第一滑移平台13下表面设有纵向凹槽与所述纵向导轨121配合，两个第一滑移平台油缸14与所述第一滑移平台13连接使其进行前后移动，实现螺旋滚筒1的牵引截割作业；所述第二螺旋滚筒进给机构包括一第二滑移平台15，所述第一滑移平台13上表面设有沿左右方向延伸的横向导轨122，所述第二滑移平台15的下表面设有横向凹槽与所述横向导轨122配合，一第二滑移平台油缸16与所述第二滑移平台15连接使其进行左右移动，进而实现对螺旋滚筒1截割深度的控制。

所述螺旋滚筒驱动装置安装在所述第二滑移平台15上表面，且在所述第二滑移平台15的上表面，安装有一第一粉尘检测仪171和一第二粉尘检测仪172，所述第一粉尘检测仪171较所述第二粉尘检测仪172在截割深度变化方向上远离所述螺旋滚筒1，所述第一粉尘检测仪171和所述第二粉尘检测仪172用于测定到工作面不同距离处的粉尘浓度。

一设备支架19，如图1所示，在牵引方向上位于所述螺旋滚筒1的后侧，其上设置有一第三粉尘检测仪173和红外热成像仪18，且在所述螺旋滚筒1的前侧，位于所述煤壁固定板9上安装有一第四粉尘检测仪174。其中所述第三粉尘检测仪173可在高度和距离上进行调节以测定粉尘浓度，所述第四粉尘检测仪174到所述螺旋滚筒1的距离随着螺旋滚筒1在牵引方向的运动而发生改变，因此可测定距螺旋滚筒1前方不同位置处的粉尘浓度。所述红外热成像仪18将截齿和煤体发出的不可见红外能量转变为可见的热图像，进而对截割过程中截齿温度变化及煤体破坏过程进行分析。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部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实用新型权利要求所限定的范围。