采煤機扭矩軸加載試驗研究

周海峰等

摘要： 通過模擬采煤機工作實際工況，對扭矩軸進行加載試驗，測試出被試件屈服扭矩和斷裂時的最大扭矩 、及斷裂時的相對扭轉(zhuǎn)角。驗證扭矩軸安全系數(shù)在設(shè)計上與試驗結(jié)果是否相符，對扭矩軸設(shè)計具有很好的指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞： 扭矩軸；扭矩；扭轉(zhuǎn)角

中圖分類號：TD421 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2014）05-0027-02

0 引言

采煤機扭矩軸作為截割扭矩軸[1]傳動系統(tǒng)的彈性緩沖裝置，安裝在截割電機空心軸內(nèi)兩端，在傳動系統(tǒng)中的作用以及結(jié)構(gòu)應(yīng)具備以下幾個方面的性能：彈性緩沖，過載保護，傳遞動力。其合理設(shè)計對采煤機截割部傳動件強度保護有很大意義。

1 試驗概述

測試對象：采煤機截割部扭矩軸如圖1；測試項目：靜扭試驗；試驗工況：對被試件均勻緩慢加載扭矩，測試及記錄屈服扭矩Ms和斷裂時的最大扭矩Mb，斷裂時的相對扭轉(zhuǎn)角？準。試驗儀器：①扭矩傾角傳感器：測量加載扭矩；②傾角傳感器：扭轉(zhuǎn)角測量；③計算機及采集卡：記錄實驗數(shù)據(jù)；④無限接收器：測量應(yīng)變；⑤數(shù)碼相機：圖像采集；⑥加載直流電機：控制輸入轉(zhuǎn)速；⑦減速機：降低輸入轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩。

2 試驗方法

采用直流電機（355Kw）輸出轉(zhuǎn)速（100r/min）用以被試件單位時間轉(zhuǎn)角的方法控制進行加載，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。動力傳動路線為：直流電機—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（速比80）—扭矩軸—固定板，通過減速機串聯(lián)用以降低被試件單位時間扭轉(zhuǎn)角度。扭矩傳感器安裝在兩減速機之間，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。通過試驗如圖2，測試被試件屈服扭矩Ms和斷裂時的最大扭矩Mb 、及斷裂時的相對扭轉(zhuǎn)角？準。

3 試驗狀況

采煤機截割部扭矩軸如圖3靜扭試驗時，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)計上與試驗結(jié)果相符，誤差率滿足設(shè)計要求（±5%）。

②經(jīng)試驗證明，改進后的扭矩軸安全系數(shù)比改進前的提高11%，對實際井下使用有很大的指導(dǎo)意義。

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

④對設(shè)計的扭矩軸抽樣進行加載試驗，檢驗斷裂面硬度等機械性能。

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

參考文獻：

[1]武文虎.采煤機搖臂扭矩軸設(shè)計[J].煤礦機械，2012/11.

[2]伊茂森.進口采煤機扭矩軸的國產(chǎn)化研制[J].中國煤炭， 2003（04）.

[3]陳建文，浦國樹，王雅萍.彈性扭矩軸的設(shè)計[J].煤礦機電，1998（01）.endprint