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专利号: 2018111772507
申请人: 中国矿业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 卷扬;提升;牵引
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种无极绳式立井提升联调测试装置,包括被测立井提升机的导向轮(13)、由电动机(7)、轴承座(9)、主轴(8)、卷筒(10)、制动盘(11)、摩擦衬垫(12)、制动闸支撑板(5)和制动闸(6)构成的被测立井提升机的主轴装置;其特征在于:还包括支撑基础(3)、液压加载装置(1)、卷绕导向加载装置(2)和无极钢丝绳(4),所述的支撑基础(3)由两个相同的子基础构成,两子基础呈台阶状,沿水平横向间隔对称布置,构成Ⅰ平台、Ⅱ平台和Ⅲ平台;在所述支撑基础(3)的Ⅰ平台上沿水平横向骑跨安装被测立井提升机的主轴装置,在支撑基础(3)的Ⅱ平台上沿水平横向骑跨安装有被测立井提升机的导向轮(13);在支撑基础(3)的Ⅲ平台上沿水平横向骑跨设置有液压加载装置(1);在支撑基础(3)两子基础间的夹壁内侧底部沿水平横向设置有卷绕导向加载装置(2),所述卷绕导向加载装置(2)的轴线与主轴装置的轴线相互平行且在同一竖直平面上;

所述的液压加载装置(1)包括一个加载缸和多个平衡缸,所述的加载缸包括加载缸缸套(1-b)和加载缸活塞杆(1-d),加载缸缸套(1-b)的前后设有液压加载支座(1-c),所述的多个平衡缸均包括平衡缸缸套(1-i)和平衡缸活塞杆(1-j);多个平衡缸分别经定位夹具(1-h)间隔固定在绳距定位板(1-f)的一侧,所述定位板(1-f)的另一侧中部与加载缸活塞杆(1-d)连为一体,所述平衡缸活塞杆(1-j)的顶端设置有滚轮夹板(1-k),所述滚轮夹板(1-k)中间设有加载滚轮(1-m),加载滚轮(1-m)的轮缘上设有加载衬垫(1-n),所述加载衬垫(1-n)上设有绳槽,所有平衡缸的承压腔通过管路相互连通;

所述的卷绕导向加载装置(2)包括阻尼加载装置(2-a)、卷绕半径定位装置(2-b)和卷绕半径定位板(2-c);所述的卷绕半径定位板(2-c)呈半圆环状,两卷绕半径定位板(2-c)沿水平纵向对向布置,卷绕半径定位板(2-c)沿内环圆周方向设置有多排卷绕半径定位孔(2-c-a),阻尼加载装置(2-a)通过卷绕半径定位孔(2-c-a)沿水平横向布置在卷绕半径定位板(2-c)两端,卷绕半径定位装置(2-b)通过卷绕半径定位孔(2-c-a)沿周向布置在卷绕半径定位板(2-c)的圆弧段。

2.根据权利要求1所述的无极绳式立井提升联调测试装置,其特征在于:所述的阻尼加载装置(2-a)包括阻尼加载支座(2-a-a)、阻尼加载手轮(2-a-b)、阻尼加载丝杠螺母(2-a-c)、阻尼加载丝杠(2-a-d)、阻尼加载夹紧螺栓(2-a-e)、阻尼加载支撑台(2-a-f)、阻尼加载主滑台(2-a-g)、阻尼加载副滑台(2-a-h)、阻尼加载夹紧螺母(2-a-i)、双向液压泵(2-a-j)、液压泵主轴(2-a-k)、液压泵联轴器(2-a-l)、阻尼加载副轴(2-a-m)、阻尼加载主轴(2-a-n)、阻尼加载固定轮(2-a-o)、阻尼加载游动轮(2-a-p)、阻尼加载衬垫(2-a-q)、阻尼加载径向轴承(2-a-r)和阻尼加载轴支座(2-a-s);所述阻尼加载支撑台(2-a-f)设置在阻尼加载支座(2-a-a)上,所述阻尼加载手轮(2-a-b)、阻尼加载丝杠螺母(2-a-c)和阻尼加载丝杠(2-a-d)同轴布置,阻尼加载手轮(2-a-b)旋转带动阻尼加载丝杠(2-a-d)旋转,进而推动阻尼加载丝杠螺母(2-a-c)前后移动;所述阻尼加载主滑台(2-a-g)固定于阻尼加载丝杠螺母(2-a-c),能沿轴向在阻尼加载支撑台(2-a-f)上表面滑动;所述阻尼加载副滑台(2-a-h)能沿阻尼加载丝杠(2-a-d)轴向在阻尼加载支撑台(2-a-f)上表面自由滑动;相对的两个阻尼加载主滑台(2-a-g)中间夹持设置有阻尼加载主轴(2-a-n),所述阻尼加载主轴(2-a-n)的一端通过液压泵联轴器(2-a-l)连接到双向液压泵(2-a-j)的液压泵主轴(2-a-k)上,所述双向液压泵(2-a-j)固定在一侧的阻尼加载主滑台(2-a-g)上,阻尼加载主轴(2-a-n)的另一端与阻尼加载径向轴承(2-a-r)同轴安装,所述阻尼加载径向轴承(2-a-r)固定于阻尼加载轴支座(2-a-s)上,所述阻尼加载轴支座(2-a-s)固定在另一侧的阻尼加载主滑台(2-a-g)上;所述阻尼加载主轴(2-a-n)串接安装有阻尼加载固定轮(2-a-o),所述阻尼加载固定轮(2-a-o)固定在阻尼加载主轴(2-a-n)上,阻尼加载固定轮(2-a-o)的个数和间距等同于被测主轴装置钢丝绳的根数和间距;所述阻尼加载副滑台(2-a-h)为两个,两个相对的阻尼加载副滑台(2-a-h)中间夹持设置有阻尼加载副轴(2-a-m),阻尼加载副轴(2-a-m)的两端固定在阻尼加载轴支座(2-a-s)上,阻尼加载轴支座(2-a-s)固定在阻尼加载副滑台(2-a-h)上;所述阻尼加载副轴(2-a-m)沿轴向串接安装有阻尼加载游动轮(2-a-p),阻尼加载游动轮(2-a-p)能沿阻尼加载副轴(2-a-m)轴向旋转,阻尼加载游动轮(2-a-p)的个数和间距等同于被测主轴装置钢丝绳的根数和间距;所述阻尼加载固定轮(2-a-o)和阻尼加载游动轮(2-a-p)的外缘上都设有阻尼加载衬垫(2-a-q),阻尼加载衬垫(2-a-q)上设有绳槽;阻尼加载主滑台(2-a-g)与阻尼加载副滑台(2-a-h)分别在两侧设有共线的通孔,阻尼加载夹紧螺栓(2-a-e)从一端穿过通孔将阻尼加载主滑台(2-a-g)与阻尼加载副滑台(2-a-h)连接在一起,阻尼加载夹紧螺栓(2-a-e)另一端通过阻尼加载夹紧螺母(2-a-i)拧紧,使阻尼加载固定轮(2-a-o)和阻尼加载游动轮(2-a-p)在受到挤压力后夹持钢丝绳。

3.根据权利要求1所述的无极绳式立井提升联调测试装置,其特征在于:所述的卷绕半径定位装置(2-b)包括半径定位支座(2-b-a)、半径定位手轮(2-b-b)、半径定位丝杠螺母(2-b-c)、半径定位丝杠(2-b-d)、半径定位支撑台(2-b-e)、半径定位主滑台(2-b-f)、半径定位轴支座(2-b-g)、半径定位轴(2-b-h)、半径定位游动轮(2-b-i)和半径定位衬垫(2-b-j);所述半径定位支撑台(2-b-e)设置在半径定位支座(2-b-a)上,所述半径定位手轮(2-b-b)、半径定位丝杠螺母(2-b-c)和半径定位丝杠(2-b-d)同轴安装,半径定位手轮(2-b-b)旋转带动半径定位丝杠(2-b-d)旋转,进而推动半径定位丝杠螺母(2-b-c)前后移动;所述半径定位主滑台(2-b-f)固定于半径定位丝杠螺母(2-b-c),能沿轴向在半径定位支撑台(2-b-e)上表面滑动;两个半径定位主滑台(2-b-f)相对的中间夹持设置有半径定位轴(2-b-h),所述半径定位轴(2-b-h)的两端通过半径定位轴支座(2-b-g)分别固定到半径定位主滑台(2-b-f)上;半径定位轴(2-b-h)沿轴向串接安装有半径定位游动轮(2-b-i),所述半径定位游动轮(2-b-i)能沿半径定位轴(2-b-h)轴向旋转,半径定位游动轮(2-b-i)的个数和间距等同于被测主轴装置钢丝绳的根数和间距;半径定位游动轮(2-b-i)的外缘设置有半径定位衬垫(2-b-j),半径定位衬垫(2-b-j)设置有绳槽。

4.根据权利要求1所述的无极绳式立井提升联调测试装置,其特征在于:所述的卷绕半径定位孔(2-c-a)沿圆周方向的孔密度取决于阻尼加载固定轮(2-a-o)和半径定位游动轮(2-b-i)的外缘围成的圆弧,以适应不同直径的主轴装置的测试需求。

5.根据权利要求1所述的无极绳式立井提升联调测试装置,其特征在于:所述的多个平衡缸的数量为四个或六个,取决于被测主轴装置的规格。

6.根据权利要求1所述的无极绳式立井提升联调测试装置,其特征在于:所述的绳距定位板(1-f)沿竖直方向分200mm、250mm、300mm和350mm四种间距设置有四列绳距定位孔(1-e),并沿水平方向设置同样间距的另一组绳距定位孔(1-e),用于设置定位夹具(1-h)。

7.一种使用权利要求1、2或3所述的无极绳式立井提升联调测试装置的测试方法,其特征在于包括如下步骤:

(a)将液压加载支座(1-c)垂直安装于加载缸缸套(1-b)两端,在液压加载支座(1-c)两端安装有液压加载定位螺栓(1-a),加载缸活塞杆(1-d)顶端垂直安装有绳距定位板(1-f),依据被测主轴装置的钢丝绳根数和间距,通过定位销(1-g)将与钢丝绳根数相同数量的定位夹具(1-h)的一端经绳距定位孔(1-e)固定在绳距定位板(1-f)上,定位夹具(1-h)的另一端固定有平衡缸缸套(1-i),平衡缸活塞杆(1-j)顶端安装滚轮夹板(1-k),滚轮夹板(1-k)中间安装有加载滚轮(1-m),加载滚轮(1-m)的轮缘上安装加载衬垫(1-n),通过管路将平衡缸的承压腔连通,组装成液压加载装置(1);

(b)在支撑基础(3)的Ⅲ平台上沿水平横向通过液压加载定位螺栓(1-a)骑跨安装液压加载装置(1);在支撑基础(3)的两子基础的夹壁内侧底部沿水平横向对向安装卷绕半径定位板(2-c),卷绕半径定位板(2-c)的轴线与主轴装置的轴线相互平行且在同一竖直平面上;

(c)将阻尼加载支撑台(2-a-f)安装在阻尼加载支座(2-a-a)上,阻尼加载手轮(2-a-b)、阻尼加载丝杠螺母(2-a-c)和阻尼加载丝杠(2-a-d)同轴安装,将阻尼加载主滑台(2-a-g)固定在阻尼加载丝杠螺母(2-a-c)上,对阻尼加载固定轮(2-a-o)和阻尼加载游动轮(2-a-p)的外缘安装阻尼加载衬垫(2-a-q),在阻尼加载主轴(2-a-n)串接安装阻尼加载固定轮(2-a-o),阻尼加载固定轮(2-a-o)的个数和间距等同于被测主轴装置钢丝绳的根数和间距,将阻尼加载固定轮(2-a-o)固定在阻尼加载主轴(2-a-n)上,阻尼加载主轴(2-a-n)的一端通过液压泵联轴器(2-a-l)连接到双向液压泵(2-a-j)的液压泵主轴(2-a-k)上,双向液压泵(2-a-j)固定在一侧的阻尼加载主滑台(2-a-g)上,阻尼加载主轴(2-a-n)的另一端与阻尼加载径向轴承(2-a-r)同轴安装,阻尼加载径向轴承(2-a-r)固定于阻尼加载轴支座(2-a-s),阻尼加载轴支座(2-a-s)固定在另一侧的阻尼加载主滑台(2-a-g)上,在阻尼加载副轴(2-a-m)沿轴向串接安装阻尼加载游动轮(2-a-p),阻尼加载游动轮(2-a-p)的个数和间距等同于被测主轴装置钢丝绳的根数和间距,阻尼加载游动轮(2-a-p)可沿阻尼加载副轴(2-a-m)轴向旋转,阻尼加载副轴(2-a-m)的两端固定在阻尼加载轴支座(2-a-s)上,阻尼加载轴支座(2-a-s)固定在阻尼加载副滑台(2-a-h)上,采用阻尼加载夹紧螺栓(2-a-e)从一端穿过通孔将阻尼加载主滑台(2-a-g)与阻尼加载副滑台(2-a-h)连接在一起,并在另一端通过阻尼加载夹紧螺母(2-a-i)进行预紧,组装成两个阻尼加载装置(2-a);

(d)将半径定位支撑台(2-b-e)安装在半径定位支座(2-b-a)上,半径定位手轮(2-b-b)、半径定位丝杠螺母(2-b-c)和半径定位丝杠(2-b-d)同轴安装,将半径定位主滑台(2-b-f)固定在半径定位丝杠螺母(2-b-c)上,对半径定位游动轮(2-b-i)的外缘安装半径定位衬垫(2-b-j),半径定位游动轮(2-b-i)的个数和间距等同于被测主轴装置钢丝绳的根数和间距,在半径定位轴(2-b-h)沿轴向串接安装半径定位游动轮(2-b-i),半径定位游动轮(2-b-i)沿半径定位轴(2-b-h)轴向旋转;相对的两个半径定位主滑台(2-b-f)中间夹持设置有半径定位轴(2-b-h),半径定位轴(2-b-h)的两端通过半径定位轴支座(2-b-g)分别固定到半径定位主滑台(2-b-f)上,组装成若干个卷绕半径定位装置(2-b),半径定位装置(2-b)的数量取决于被测主轴装置的直径;

(e)在支撑基础(3)的Ⅰ平台上沿水平横向骑跨安装被测立井提升机的主轴装置,轴承座(9)沿水平横向骑跨安装在支撑基础(3)的Ⅰ平台上,电动机(7)、主轴(8)、卷筒(10)同轴安装,制动盘(11)安装在卷筒(10)外缘,将摩擦衬垫(12)沿周向压在卷筒(10)外壳上,制动闸支撑板(5)沿水平横向骑跨安装在支撑基础(3)的Ⅰ平台上且分布在主轴装置两侧,在制动闸支撑板(5)上沿制动盘(11)轮缘周向安装制动闸(6),使其在动作时能够夹持制动盘(11),从而制动主轴装置,在支撑基础(3)的Ⅱ平台上沿水平横向骑跨安装有被测立井提升机的导向轮(13);

(f)将无极钢丝绳(4)依次穿过卷筒(10)、导向轮(13)和卷绕导向加载装置(2),将无极钢丝绳(4)的上部安放在卷筒(10)外壳的摩擦衬垫(12)和导向轮(13)的绳槽中,无极钢丝绳(4)的下部垂放在卷绕半径定位板(2-c)外围;

(g)通过卷绕半径定位孔(2-c-a)将阻尼加载装置(2-a)沿水平横向固定在卷绕半径定位板(2-c)两端,将卷绕半径定位装置(2-b)沿周向固定在卷绕半径定位板(2-c)的圆弧段,依据被测立井提升机的卷筒(10)直径D,转动阻尼加载手轮(2-a-b)带动阻尼加载丝杠(2-a-d)旋转,进而推动阻尼加载丝杠螺母(2-a-c)前后移动,此时阻尼加载主轴(2-a-n)沿卷绕半径定位板(2-c)径向前后移动,直到阻尼加载固定轮(2-a-o)的外缘距离卷绕半径定位板(2-c)的轴心距离为D,将无极钢丝绳(4)的下部安放在阻尼加载固定轮(2-a-o)的绳槽内,转动半径定位手轮(2-b-b)带动半径定位丝杠(2-b-d)旋转,进而推动半径定位丝杠螺母(2-b-c)前后移动,此时半径定位轴(2-b-h)沿卷绕半径定位板(2-c)径向前后移动,直到半径定位游动轮(2-b-i)的外缘距离卷绕半径定位板(2-c)的轴心距离为D,使无极钢丝绳(4)的下部安放在半径定位游动轮(2-b-i)的绳槽内;

(h)以小油压调整加载缸出油口油压,启动液压加载装置(1),控制加载缸活塞杆(1-d)伸出,加载滚轮(1-m)顶压无极钢丝绳(4)进行预张紧,此时无极钢丝绳(4)通过摩擦衬垫(12)、导向轮(13)、阻尼加载衬垫(2-a-q)和半径定位衬垫(2-b-j)的绳槽形成闭环,拧紧阻尼加载夹紧螺栓(2-a-e))使阻尼加载固定轮(2-a-o)和阻尼加载游动轮(2-a-p)能够紧密夹持无极钢丝绳(4),此时双向液压泵(2-a-j)在无极钢丝绳(4)传动时提供负载阻尼;

(i)设定加载滚轮(1-m)的作用点距离卷筒(10)钢丝绳接触点和阻尼加载固定轮(2-a-o)钢丝绳接触点的垂直距离相等,调整加载缸出油口油压和双向液压泵(2-a-j)压油口油压,加载缸以力F作用在无极钢丝绳(4),双向液压泵以扭矩M作用在无极钢丝绳(4),此时无极钢丝绳(4)与竖直方向的角度为α,设定此时需要模拟无极钢丝绳(4)逆时针循环运行,那么上升侧和下降侧的无极钢丝绳(4)的张力为:式中:r为液压泵主轴(2-a-k)的半径,

从而模拟卷筒(10)轻重载侧负载,进而模拟卷筒(10)在多种工况下的两侧负载;

(j)分别进行主轴装置承载性能测试、摩擦衬垫防滑性能测试、制动闸制动性能测试,最终完成被测立井提升机的联调测试,对主轴装置承载性能、摩擦衬垫防滑性能、制动闸制动性能进行可靠的评估。

8.根据权利要求7所述的无极绳式立井提升联调测试装置的测试方法,其特征在于:进行所述主轴装置承载性能的测试,主要包括裂纹检测和强度校核两方面,此时制动闸(6)夹紧制动盘(11)、关停电动机(7):

第一,当检测主轴装置是否有裂纹时,将声发射传感器安装在卷筒(10)的筒壳、支环、加强筋、辐板以及主轴(8)的铆接处,卷筒(10)的筒壳、支环、加强筋、辐板以及主轴(8)的铆接处是易于产生裂纹的位置,模拟主轴装置在空载和重载下卷筒(10)的受力状态,调整液压加载装置(1)的出油口油压和双向液压泵(2-a-j)的压油口油压,启动液压加载装置(1)和双向液压泵(2-a-j),无极钢丝绳(4)张紧,承压腔连通的平衡缸使多根无极钢丝绳(4)的张力相同,利用液压加载装置(1)联合双向液压泵(2-a-j)对卷筒(10)在围包角范围内进行加载,对比分析加载前后检测点的弹性应力波是否剧变,判断主轴装置相应位置是否存在裂纹;

第二,当检测主轴装置强度是否满足要求时,将声发射传感器安装在卷筒(10)的筒壳、辐板以及主轴(8)两端,卷筒(10)的筒壳、辐板以及主轴(8)两端是易于产生弹性变形的位置,模拟主轴装置在卡罐、二次装载工况下卷筒(10)的受力状态,卡罐、二次装载是极端工况,调整液压加载装置(1)的出油口油压和双向液压泵(2-a-j)的压油口油压,启动液压加载装置(1)和双向液压泵(2-a-j),无极钢丝绳(4)张紧,承压腔连通的平衡缸使多根无极钢丝绳(4)的张力相同,对比分析加载前后检测点的弹性应力波变化是否超出允许阈值,判断主轴装置相应位置弹性变形是否超标,从而判断主轴装置的强度是否合格。

9.根据权利要求7所述的无极绳式立井提升联调测试装置的测试方法,其特征在于:进行所述摩擦衬垫防滑性能测试,主要包括静摩擦测试和动摩擦测试两方面:

第一,当进行静摩擦测试时,制动闸(6)夹紧制动盘(11),关停电动机(7),模拟卷筒(10)在超载、二次装载工况下的两侧钢丝绳张力差,超载、二次装载是极端工况,调整液压加载装置(1)的出油口油压和双向液压泵(2-a-j)的压油口油压,启动液压加载装置(1)和双向液压泵(2-a-j),利用微位移传感器检测此时无极钢丝绳(4)与摩擦衬垫(12)之间是否发生相对滑动,从而判断摩擦衬垫在静态下能否满足防滑要求;

第二,当进行动摩擦测试时,制动闸(6)夹紧制动盘(11),关停电动机(7),模拟卷筒(10)在重载工况下的两侧钢丝绳张力差,调整液压加载装置(1)的出油口油压和双向液压泵(2-a-j)的压油口油压,启动液压加载装置(1)和双向液压泵(2-a-j),启动电动机(7),打开制动闸(6),电动机(7)控制卷筒(10)以角加速度a1启动和角减速度a2停止,利用微位移传感器检测此时无极钢丝绳(4)与摩擦衬垫(12)之间的蠕动滑移量在相应角加速度下是否在允许范围内,从而判断摩擦衬垫(12)在动态下能否满足防滑要求。

10.根据权利要求7所述的无极绳式立井提升联调测试装置的测试方法,其特征在于:

所述制动闸制动性能测试,主要包括静态制动测试和动态制动测试两方面:

第一,当进行静态制动测试时,制动闸(6)夹紧制动盘(11),关停电动机(7),模拟卷筒(10)在极端工况下的两侧钢丝绳张力差,调整液压加载装置(1)的出油口油压和双向液压泵(2-a-j)的压油口油压,启动液压加载装置(1)和双向液压泵(2-a-j),检测此时制动闸(6)与制动盘(11)之间是否发生相对滑动,从而判断制动闸(6)在静态下能否有效制动主轴装置;

第二,当进行动态制动测试时,制动闸(6)夹紧制动盘(11),关停电动机(7),模拟卷筒(10)在重载工况下的两侧钢丝绳张力差,调整液压加载装置(1)的出油口油压和双向液压泵(2-a-j)的压油口油压,启动液压加载装置(1)和双向液压泵(2-a-j),启动电动机(7),打开制动闸(6),电动机(7)控制卷筒(10)以角加速度a1启动并达到速度v,关闭电动机(7),启动制动闸(6),检测此时制动闸的空行程时间、制动减速度能否在允许范围内,从而判断制动系统在动态下能否有效制动主轴装置。