采煤機(jī)扭矩軸加載試驗(yàn)研究

周海峰等

摘要： 通過模擬采煤機(jī)工作實(shí)際工況，對(duì)扭矩軸進(jìn)行加載試驗(yàn)，測(cè)試出被試件屈服扭矩和斷裂時(shí)的最大扭矩 、及斷裂時(shí)的相對(duì)扭轉(zhuǎn)角。驗(yàn)證扭矩軸安全系數(shù)在設(shè)計(jì)上與試驗(yàn)結(jié)果是否相符，對(duì)扭矩軸設(shè)計(jì)具有很好的指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞： 扭矩軸；扭矩；扭轉(zhuǎn)角

中圖分類號(hào)：TD421 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2014）05-0027-02

0 引言

采煤機(jī)扭矩軸作為截割扭矩軸[1]傳動(dòng)系統(tǒng)的彈性緩沖裝置，安裝在截割電機(jī)空心軸內(nèi)兩端，在傳動(dòng)系統(tǒng)中的作用以及結(jié)構(gòu)應(yīng)具備以下幾個(gè)方面的性能：彈性緩沖，過載保護(hù)，傳遞動(dòng)力。其合理設(shè)計(jì)對(duì)采煤機(jī)截割部傳動(dòng)件強(qiáng)度保護(hù)有很大意義。

1 試驗(yàn)概述

測(cè)試對(duì)象：采煤機(jī)截割部扭矩軸如圖1；測(cè)試項(xiàng)目：靜扭試驗(yàn)；試驗(yàn)工況：對(duì)被試件均勻緩慢加載扭矩，測(cè)試及記錄屈服扭矩Ms和斷裂時(shí)的最大扭矩Mb，斷裂時(shí)的相對(duì)扭轉(zhuǎn)角？準(zhǔn)。試驗(yàn)儀器：①扭矩傾角傳感器：測(cè)量加載扭矩；②傾角傳感器：扭轉(zhuǎn)角測(cè)量；③計(jì)算機(jī)及采集卡：記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)；④無限接收器：測(cè)量應(yīng)變；⑤數(shù)碼相機(jī)：圖像采集；⑥加載直流電機(jī)：控制輸入轉(zhuǎn)速；⑦減速機(jī)：降低輸入轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩。

2 試驗(yàn)方法

采用直流電機(jī)（355Kw）輸出轉(zhuǎn)速（100r/min）用以被試件單位時(shí)間轉(zhuǎn)角的方法控制進(jìn)行加載，通過無限接收器及扭矩傳感器記錄輸入轉(zhuǎn)矩，通過傾角傳感器記錄扭轉(zhuǎn)角度。動(dòng)力傳動(dòng)路線為：直流電機(jī)—萬向節(jié)聯(lián)軸器—扭矩傳感器—萬向節(jié)聯(lián)軸器—直齒減速機(jī)（速比80）—扭矩軸—固定板，通過減速機(jī)串聯(lián)用以降低被試件單位時(shí)間扭轉(zhuǎn)角度。扭矩傳感器安裝在兩減速機(jī)之間，用以降低扭矩傳感器量程。應(yīng)變片無限接收器及傾角傳感器安裝在被試件上，用以直接采集出被試件應(yīng)變扭矩值及扭轉(zhuǎn)角度。通過試驗(yàn)如圖2，測(cè)試被試件屈服扭矩Ms和斷裂時(shí)的最大扭矩Mb 、及斷裂時(shí)的相對(duì)扭轉(zhuǎn)角？準(zhǔn)。

3 試驗(yàn)狀況

采煤機(jī)截割部扭矩軸如圖3靜扭試驗(yàn)時(shí)，兩端花鍵固定，逐步加載扭斷扭矩軸如圖4。

4 采集結(jié)果分析

分析結(jié)果，采煤機(jī)扭矩軸斷裂曲線如圖5所示。

分析表，如表1所示。

5 結(jié)論

綜合上述試驗(yàn)結(jié)果分析，可得出如下結(jié)論：

①扭矩軸[2]安全系數(shù)在設(shè)計(jì)上與試驗(yàn)結(jié)果相符，誤差率滿足設(shè)計(jì)要求（±5%）。

②經(jīng)試驗(yàn)證明，改進(jìn)后的扭矩軸安全系數(shù)比改進(jìn)前的提高11%，對(duì)實(shí)際井下使用有很大的指導(dǎo)意義。

③采煤機(jī)扭矩軸使用過程中，考慮到傳動(dòng)件的整體性能，設(shè)計(jì)上扭矩軸安全系數(shù)偏低。

④對(duì)設(shè)計(jì)的扭矩軸抽樣進(jìn)行加載試驗(yàn)，檢驗(yàn)斷裂面硬度等機(jī)械性能。

⑤跟蹤礦上其它扭矩軸的使用情況，根據(jù)實(shí)際情況，適當(dāng)改進(jìn)扭矩軸安全系數(shù)。

參考文獻(xiàn)：

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