УСТРОЙСТВО САМОТЕСТИРОВАНИЯ ДЛЯ ЦЕНТРАЛЬНОГО ЖЕЛОБА СКРЕБКОВОГО КОНВЕЙЕРА И СПОСОБ ЕГО ТЕСТИРОВАНИЯ
SELF-TEST DEVICE FOR SCRAPER CONVEYOR CENTRAL CHUTE AND METHOD OF ITS TESTING

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Область, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к области устройств самотестирования для центрального желоба скребкового конвейера, в частности, к автоматическим устройствам самотестирования для центрального желоба скребкового конвейера и способу проведения тестирования.
Существующий уровень техники
Скребковый конвейер, как правило, состоит из двигателя, гидравлической муфты, редуктора, ведущего колеса, центрального желоба, скребка и высокопрочной круглозвенной цепи. Безопасность и производительность современных угольных шахт непосредственно зависит от работоспособности, надежности и уровня исполнения скребковых конвейеров. Центральный желоб - наиболее важная и энергопотребляющая деталь скребкового конвейера. Функционирование скребкового конвейера во многом определяется качеством и степенью износа центрального желоба. На центральный желоб воздействует сложная нагрузка от крупнокускового угля, цепи, вес и рабочее сопротивление других узлов. Следовательно, центральный желоб должен обладать достаточным запасом прочности, жесткости и износостойкости, чтобы поддерживать скребковый конвейер в рабочем состоянии и обеспечивать непрерывную работу транспортной системы угольного забоя.
Оборудование в угольных шахтах подвергается значительному износу, который периодически приводит к его выходу из строя и аварийным ситуациям и наносит существенные убытки. Основным признаком и причиной отказа скребкового конвейера является износ центрального желоба. Целевые теоретические и практические исследования трения и износа центрального желоба скребкового конвейера позволят снизить производственные затраты, сократить вероятность наступления аварийных ситуаций, продлить срок службы, сократить эксплуатационные затраты и расходы на техническое обслуживание, а также принесут другие положительные эффекты. Все вышеперечисленное подтверждает актуальность изобретения устройства самотестирования для центрального желоба скребкового конвейера, которое позволяло бы имитировать фактические условия ударных нагрузок, трения и износа.
КРАТКОЕ ИЗЛОЖЕНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Принимая во внимание недостатки существующего уровня техники, целью настоящего изобретения является предложить метод и устройство самотестирования для центрального желоба скребкового конвейера, которое отличается простотой конструкции, безопасностью, удобством в эксплуатации и позволяет имитировать фактические условия ударных нагрузок, трения и износа.
Техническая задача настоящего изобретения решается следующим образом:
Устройство самотестирования для центрального желоба скребкового конвейера включает в себя раму (18), конвейер с перегородкой (2), горизонтальный конвейер (17), погрузочный бункер (1), разгрузочный бункер (5) и механизм трения скольжения на раме (18).
Погрузочный бункер (1) и разгрузочный бункер (5) неподвижно закреплены на раме (18), при этом погрузочный бункер (1) расположен над разгрузочным бункером (5). Конвейер с перегородкой (2) опирается на первую опору (4) и располагается на раме (18), при этом на первой опоре (4) установлен первый регулируемый серводвигатель (22), приводящий в движение конвейер с перегородкой (2), начальный конец конвейера с перегородкой (2) соединен с разгрузочным выходом разгрузочного бункера (5), концевой конец конвейера с перегородкой (2) соединен с погрузочным отверстием погрузочного бункера (1). Горизонтальный конвейер (17) опирается на вторую опору (3) и располагается на раме (18), при этом на второй опоре (3) установлен первый регулируемый серводвигатель (29), приводящий в движение горизонтальный конвейер (17), начальный конец горизонтального конвейера (17) соединен с разгрузочным выходом загрузочного бункера (1), концевой конец горизонтального конвейера (17) расположен над механизмом трения скольжения, который находится на верхнем торце разгрузочного бункера (5).
Механизм трения скольжения включает в себя гильзу (8), которая неподвижно закреплена на раме (18) и расположена над разгрузочным бункером (5) и под концевым концом горизонтального конвейера (17), кривошипно-ползунный механизм, состоящий из третьего регулируемого серводвигателя (16), эксцентрикового диска (15), шатуна (14) и внешней рамы (37), при этом внешняя рама (37) неподвижно закреплена на раме (18), а на самой внешней раме (37) расположены третий регулируемый серводвигатель (16), эксцентриковый диск (15) и шатун (14). Центр эксцентрикового диска (15) неподвижно соединен с выходным валом третьего регулируемого серводвигателя (16), при этом на эксцентриковом диске (15) имеется отверстие для болта, через которое к эксцентриковому диску (15) на болт крепится конец шатуна (14), к другому концу которого крепится первая цилиндрическая направляющая (13). К одному концу первой цилиндрической направляющей (13), который не соединен с шатуном (14), крепится вторая цилиндрическая направляющая (10). Между первой (13) и второй (10) цилиндрическими направляющими установлен датчик давления натяжения (12). Скребок неподвижно соединен со второй цилиндрической направляющей (10), при этом скребок (6) располагается на гильзе (8). На нижнем конце скребка (6) закреплен на болт испытательный блок (39), на верхнем конце скребка (6) расположен датчик силы удара, на верхнем конце которого находится ударная плита (38).
С обоих концов как загрузочного бункера (1), так и разгрузочного бункера (5) приварены крепежные пазы под прямым углом (19), которые крепятся к раме (18) на болт. Кроме этого, первая опора (4) и вторая опора (3) включают в себя основание и вертикально закрепленный на нем опорный элемент, на котором установлены ходовой винт (27) и вращающаяся гайка (28) для регулировки высоты опорного элемента, при этом ходовой винт (27) проходит сквозь вращающуюся гайку (28).
Помимо этого, гильза (8) горизонтально закреплена на нескольких коротких стержнях (32), которые неподвижно зафиксированы на раме (18) и расположены горизонтально. Под гильзой (8) находится сетчатый фильтр (9), приваренный к отверстию разгрузочного бункера (5).
Помимо этого, на внешней раме (37) неподвижно закреплен первый ползунок (25), к которому подвижно крепится первая цилиндрическая направляющая (13), а к раме (18) неподвижно крепится второй ползунок (11), к которому подвижно крепится вторая цилиндрическая направляющая (11).
Кроме того, на скребке симметрично закреплены два датчика силы удара (7).
На нижнем конце скребка (6) имеется открытый паз, с обоих концов которого предусмотрены резьбовые отверстия. В пазу установлен испытательный блок скребка (39), который фиксируется на гайки с помощью резьбовых отверстий.
Способ тестирования для устройства самотестирования центрального желоба включает в себя следующие этапы:
(1) измерение веса испытательного блока скребка (39) и гильзы (8) на весах до эксперимента;
(2) неподвижная установка гильзы (8) в горизонтальном положении на коротких стержнях (32), установка испытательного блока (39) в паз скребка (6) и закрепление испытательного блока (39);
(3) запуск первого регулируемого серводвигателя (22) и второго регулируемого серводвигателя (29), настройка частоты преобразователя для согласования рабочих скоростей конвейера с перегородкой (2) и горизонтального конвейера (17);
(4) загрузка плотного угля в достаточном количестве в загрузочный бункер (1), пуск третьего регулируемого серводвигателя (16), который запускает кривошипно-ползунный механизм, для имитации трения между скребком (6) и гильзой (8) под нагрузкой, измерение силы трения с помощью датчика давления натяжения (12), измерение силы удара во время удара и трения с использованием датчика силы удара (7);
(5) остановка регулируемых серводвигателей после измерения параметров, остановка испытаний, выемка материала для испытаний, окончание испытаний, измерение веса испытательного блока (39) и гильзы (8) на весах после эксперимента и расчет степени износа после воздействия ударной нагрузки и трения.
Настоящее изобретение обладает следующим положительным эффектом:
Настоящее изобретение позволяет имитировать и измерять нагрузку от трения между скребком и центральным желобом скребкового конвейера в нагруженном состоянии и обладает следующими преимуществами:
(1) Возможность имитировать поведение скребка и центрального желоба при трении при фактически нагруженном состоянии и измерять в режиме реального времени ударную нагрузку на скребок от угля и силу трения между скребком и центральным желобом.
(2) Возможность регулировать ударную нагрузку и угол приложения ударной нагрузки от угля, а также скорость скольжения скребка, что позволяет определять трение под различным углом, при различной нагрузке и на разных скоростях.
(3) Простота конструкции, компактный размер и удобство установки.
(4) Возможность постоянного повторного использования материалов и непрерывного нагружения.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Фигура 1 - схематический вид в перспективе конструкции устройства согласно настоящему изобретению;
Фигура 2 - схематический вид спереди конструкции устройства согласно настоящему изобретению;
Фигура 3 - схематический вид слева конструкции устройства согласно настоящему изобретению;
Фигура 4 - схематический вид сверху конструкции устройства согласно настоящему изобретению;
Фигура 5 - схематический вид установки скребка, испытательного блока и датчика ударной силы на устройство согласно настоящему изобретению;
Фигура 6 - схематический вид скребка в разрезе для передней ориентации устройства согласно настоящему изобретению.
Описание числовых обозначений:
1 - загрузочный бункер, 2 - конвейер с перегородкой, 3 - вторая опора, 4 - первая опора, 5 - разгрузочный бункер, 6 - скребок, 7 - датчик силы удара, 8 - гильза, 9 - сетчатый фильтр, 10 - вторая цилиндрическая направляющая, 11 - второй ползунок, 12 - датчик давления натяжения, 13 - первая цилиндрическая направляющая, 14 - шатун, 15 - эксцентриковый диск, 16 - третий регулируемый серводвигатель, 17 - горизонтальный конвейер, 18 - рама, 19 - соединительные пазы, 22 - первый регулируемый серводвигатель, 24 - планка, 25 - первый ползунок, 27 - ходовой винт, 28 - вращающаяся гайка, 29 - второй регулируемый серводвигатель, 31 - перегородка конвейера, 32 - короткий стержен, 33 - короткая планка, 34 - подпорка, 37 - внешняя рама, 38 - ударная плита, 39 - испытательный блок скребка.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Ниже приводится подробное описание нескольких вариантов осуществления настоящего изобретения. Описания вариантов осуществления носят справочный, а не ограничивающий характер, и не ограничивают область патентной защиты для настоящего изобретения.
Все используемые термины имеют те же значения, которые могут быть понятны специалистам в данной области. Следует отметить, что термины, определения которых имеются в словарях общего характера, употребляются здесь в том же контексте, в котором они употребляются для существующего уровня техники, поэтому их приближенные или формальные значения не используются.
Как показано на Фигурах 1-4, автоматическое устройство самотестирования центрального желоба скребкового конвейера (и способ измерения) включает в себя раму 18. К раме 18 крепятся конвейер с перегородкой 2, горизонтальный конвейер 17, погрузочный бункер 1, разгрузочный бункер 5 и механизм трения скольжения. Рама 18 согласно настоящему изобретению представляет собой кубовидную сварную раму, состоящую из восьми подпорок 34, четырех планок 24 и четырех коротких планок 33.
Погрузочный бункер 1 и разгрузочный бункер 5 неподвижно закреплены на раме 18, при этом погрузочный бункер 1 расположен в правой верхней части рамы 18, а разгрузочный бункер 5 - в левой нижней части рамы 18. С обоих концов как погрузочного бункера 1, так и разгрузочного бункера 5 приварены соединительные пазы 19, которые крепятся к раме 18 на болты.
Конвейер с перегородкой 2 опирается на первую опору 4 и располагается на раме 18, при этом на первой опоре 4 установлен первый регулируемый серводвигатель 22, приводящий в движение конвейер с перегородкой 2. Первый регулируемый серводвигатель 22 закреплен на первой опоре 4 на болт, при этом активный шкив горизонтального конвейера 17 приводится в движение с помощью приводного ремня, а частота преобразователя регулируется и контролирует скорость вращения первого регулируемого серводвигателя 22 и вместе с ним скорость работы конвейера с перегородкой 2. Горизонтальный конвейер 17 опирается на вторую опору 3 и располагается на раме 18, при этом на второй опоре 3 установлен второй регулируемый серводвигатель 29, приводящий в движение горизонтальный конвейер 17. Второй регулируемый серводвигатель 29 закреплен на второй опоре 3 на болт, при этом активный шкив конвейера с перегородкой 2 приводится в движение с помощью приводного ремня, а частота преобразователя регулируется и контролирует скорость вращения первого регулируемого серводвигателя 29 и вместе с ним скорость работы горизонтального конвейера 17, что влияет на объем дозирования материалов. Скорости работы конвейера с перегородкой 2 и горизонтального конвейера 17 должны быть максимально синхронизированы. Начальный конец конвейера с перегородкой 2 соединен с разгрузочным выходом разгрузочного бункера 5, концевой конец конвейера с перегородкой 2 соединен с погрузочным отверстием погрузочного бункера 1. Начальный конец горизонтального конвейера 17 соединен с разгрузочным выходом загрузочного бункера 1, концевой конец горизонтального конвейера 17 расположен над механизмом трения скольжения. Первая опора 4 и вторая опора 3 включают в себя основание и вертикально закрепленный на нем опорный элемент, на котором установлены ходовой винт 27 и вращающаяся гайка 28 для регулировки высоты опорного элемента, при этом ходовой винт 27 проходит сквозь вращающуюся гайку 28. Ходовой винт 27 и вращающаяся гайка 28 образуют шнековый подъемный механизм для гибкой регулировки высоты конвейера с перегородкой 2 или горизонтального конвейера 17.
Механизм трения скольжения включает в себя гильзу 8, которая изготовлена из того же материала, что и центральный желоб, неподвижно закреплена на раме 18 и расположена над разгрузочным бункером 5 и под концевым концом горизонтального конвейера 17. Гильза 8 неподвижно закреплена на нескольких коротких стержнях 32 на болты в горизонтальном положении, а короткие стержни 32 неподвижно соединены с рамой 18. Под гильзой 8 расположен сетчатый фильтр 9, который служит для отфильтровывания мелких частиц угля, отколовшихся от кускового угля в результате ударного воздействия, при этом сетчатый фильтр 9 приварен к отверстию разгрузочного бункера 5.
Механизм трения скольжения также включает в себя кривошипно-ползунный механизм, состоящий из третьего регулируемого серводвигателя 16, эксцентрикового диска 15, шатуна 14 и внешней рамы 37, при этом внешняя рама 37 неподвижно закреплена на раме 18 и выходит за ее пределы. На внешней раме 37 расположены третий регулируемый серводвигатель 16, эксцентриковый диск 15 и шатун 14. Центр эксцентрикового диска 15 неподвижно соединен с выходным валом третьего регулируемого серводвигателя 16, при этом на эксцентриковом диске 15 имеется несколько отверстий для болтов, расположенных на различном расстоянии от центра круга. С одной стороны эти отверстия служат для соединения эксцентрикового диска 15 и шатуна 14 на болты, с другой стороны - для изменения расстояния скольжения скребка. Один конец шатуна 14 крепится на болт к эксцентриковому диску 15, а другой конец - к первой цилиндрической направляющей 13, что обеспечивает вращение всех элементов относительно друг друга в вертикальной плоскости и нормальное функционирование кривошипно-шатунного механизма. К одному концу первой цилиндрической направляющей 13, который не соединен с шатуном 14, крепится вторая цилиндрическая направляющая 10. Между первой 13 и второй 10 цилиндрическими направляющими установлен датчик давления натяжения 12. Скребок 6 неподвижно соединен со второй цилиндрической направляющей 10, при этом скребок 6 располагается на гильзе 8. На нижнем конце скребка 6 закреплен на болт испытательный блок 39. Значение, измеряемое датчиком давления натяжения 12, соответствует силе трения, которая образуется при взаимном скольжении скребка 6 и гильзы 8. На верхнем конце скребка 6 расположены симметрично два датчика силы удара 7, при этом значение, измеряемое ими, соответствует силе удара, прилагаемой к скребку 6. На верхнем конце датчика силы удара 7 закреплена ударная плита 38, защищающая датчик от повреждения.
На нижнем конце скребка 6 предусмотрен паз с резьбовыми отверстиями с обоих концов. В паз устанавливается испытательный блок 39, который фиксируется с помощью резьбовых отверстий на гайки.
На внешней раме 37 неподвижно закреплен первый ползунок 25, к которому подвижно крепится первая цилиндрическая направляющая 13, а к раме 18 неподвижно крепится второй ползунок 11, к которому подвижно крепится вторая цилиндрическая направляющая 10.
Эксцентриковый диск 15 и третий регулируемый серводвигатель 16 образуют эксцентриковый двигатель. Эксцентриковый двигатель, шатун 14 и блок цилиндрических направляющих образуют кривошипно-шатунный механизм. Блок цилиндрических направляющих включает в себя первую цилиндрическую направляющую 13, первый ползунок 25, датчик давления натяжения 12, второй ползунок 11, вторую цилиндрическую направляющую 10 и скребок 6.
Способ тестирования устройства самотестирования центрального желоба скребкового конвейера включает в себя следующие этапы:
(1) измерение веса испытательного блока скребка 39 и гильзы 8 на весах до эксперимента;
(2) неподвижная установка гильзы 8 в горизонтальном положении на коротких стержнях 32, установка испытательного блока 39 в паз скребка 6 и закрепление испытательного блока 39;
(3) запуск первого регулируемого серводвигателя 22 и второго регулируемого серводвигателя 29, настройка частоты преобразователя для согласования рабочих скоростей конвейера с перегородкой 2 и горизонтального конвейера 17;
(4) загрузка плотного угля в достаточном количестве в загрузочный бункер 1, пуск третьего регулируемого серводвигателя 16, который запускает кривошипно-ползунный механизм, для имитации трения между скребком 6 и гильзой 8 под нагрузкой, измерение силы трения с помощью датчика давления натяжения 12, измерение силы удара во время удара и трения с использованием датчика силы удара 7;
(5) остановка регулируемых серводвигателей после измерения параметров, остановка испытаний, выемка материала для испытаний, окончание испытаний, измерение веса испытательного блока 39 и гильзы 8 на весах после эксперимента и расчет степени износа после воздействия ударной нагрузки и трения.
Вышеприведенные описания представляют собой предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения. Следует отметить, что специалист в состоянии вносить усовершенствования и модификации, не отходя от принципа настоящего изобретения. Любые подобные изменения и модификации подпадают в область патентной защиты настоящего изобретения.