專利名稱：內燃鑿巖機運行試驗臺的制作方法
技術領域：
本實用新型是關于提供一種在室內模擬鑿巖工況，對內燃鑿巖機主要性能參數進行自動循環檢測以全面考核其運行情況的運行試驗臺。
鑿巖機在石方工程中占有重要的地位。隨著礦產資源的大量開發利用和交通事業的開拓建設，近年來鑿巖機的使用量不斷擴大。為了確保鑿巖機質量，生產廠家所生產的鑿巖機在出廠前的運行試驗是必不可少的重要的考核手段。到目前為止，從國外的情況看，象聯邦德國埃森(Essen)采礦研究中心，其80年代中期研制的一種試驗裝置，僅僅是用于測定液壓和氣動鑿巖機的性能，而且是只能測定直接鉆進巖石時的各種試驗參數。雖然瑞典Atias－copeo公司曾采用過一種簡易的室內試驗臺架進行廠內運行試驗，但僅能觀察發動機轉速及排粉壓力等有限的參數，尚不能施加模擬扭矩，更不能全面考核內燃鑿機的運行狀況。
基于上述情況，本實用新型旨在設計一種采用氣墊和電扭矩系統模擬鑿巖工況，并配以監控儀和微機自動測試及打印單元對內燃鑿巖機運行過程中發動機轉速、釬桿轉速、扭矩等參數進行自動循環檢測的運行試驗臺，以實現對內燃鑿巖機室內運行考核之目的。
由于鑿巖機的工作是向巖石施加沖擊能量提供相應的轉釬力矩，與此同時也受到這兩方面的反作用，因而所設計的運行試驗臺必須提供相應的緩沖和轉矩系統，并力求接近鑿巖狀態，以模擬其實際工況，方能較真實地反映其運行特性。據此，新設計的內燃鑿巖機運行試驗臺采用了氣墊緩沖和電轉矩系統，由臺架、緩沖系統、轉矩系統、推壓裝置、氣路和電氣系統、監控儀、自動測試及打印單元等七個部分組成。其主要結構特征有一是由緩沖器、承沖部件和空氣壓縮機組成的緩沖系統，代替野外鑿巖時的巖石，承受內燃鑿機工作時的沖擊力。當內燃鑿巖機工作時，其活塞打擊釬桿，釬桿沖擊承沖部件，承沖部件把沖擊力傳遞給緩沖器活塞，壓縮氣缸中的壓氣，實現緩沖；二是由齒輪箱、直流發電機、監控儀等組成的轉矩系統，是對內燃鑿巖機施加等效扭矩的裝置。內燃鑿巖機工作時，釬桿旋轉通過釬桿套和二級齒輪傳動帶動直流發電機旋轉，作為外負荷的變阻器，改變發電機的負載電流即功率，可對鑿巖機施加設定的扭矩；三是由于采用電負荷而得以產生方便可控的人工模擬扭矩的監控儀，能夠實現對發動機轉速和釬桿轉速的連續測量以及運行時間的自動累計；四是采用磁電傳感器作探頭，對內燃鑿巖機的發動機轉速和釬桿轉速可實現非接觸式測量并將測試結果用數字顯示；五是自動測試及打印單元與監控儀相配合，能夠自如地對內燃鑿巖機在運行中的各參數，諸如發動機轉速、釬桿轉速、模擬扭矩等信號，進行自動采集、計算、處理和判別，并自動打印出測試結果。
正因為上述的結構特征，因此，本實用新型具有傳統的現場鑿巖試驗方法無法比擬的優點1、由于本運行試驗臺消除了客觀因素的影響，且采用了電子儀表和微機監控，這就保證了檢測條件的一致，因而具有快速性、精確性和經濟性，實現了內燃鑿巖機運行檢測的室 內等效模擬；2、結構設計合理，工作穩定可靠，操作使用簡單，維修保養方便，抗干擾能力強，置于隔音室內，有良好的工作環境，結合相應的檢測規范，可以滿足目前鑿巖機運行試驗的要求；3、可大大減輕工人的勞動強度，改善作業環境，并可隨時掌握鑿巖機質量比較全面的信息，有利于對鑿巖機質量進行及時而有效的管理，確保鑿巖機的出廠質量，因而在生產廠家推廣應用，具有顯著的經濟效益和社會效益；4、本設計的運行試驗臺，不僅適用于各類內燃鑿巖機的運行試驗，而且可進一步發展應用于其它各類鑿巖機運行試驗，同時對鑿巖機性能特性的研究將起到重要的作用。
以下結合附圖對本實用新型作進一步的詳細描述。
附

圖1是本實用新型的整機結構示意圖，圖中編號是1－臺架2－緩沖系統3－轉矩系統4－氣路和電氣系統5－推壓裝置6－監控儀7－自動測試及打印單元8－承沖件9－齒輪10－空心軸11－轉釬套12－釬桿13－倒順開關(三位三通電磁閥)14－發動機轉速傳感器15－倒順開關(三位四通電磁閥)16－傳動軸17－大園錐齒輪18－小園錐齒輪19－釬桿轉速傳感器20－磁塊輪21－可變電阻器附圖2是本實用新型的氣路和電氣系統原理圖，圖中編號分別是22－三位四通電磁閥23－三位三通電磁閥
24－調壓閥25－空氣壓縮機26－調壓閥27－倒順開關28－倒順開關29－緩沖器氣缸30－推壓氣缸首先將需要作運行試驗的內燃鑿巖機置放于轉矩系統3的釬桿12上，然后接通倒順開關13，啟動緩沖系統2的空氣壓縮機即附圖2中的編號25，使其壓縮空氣經調壓閥26調壓后，通過氣路和電氣系統4的三位三通電磁閥23送入緩沖系統2的緩沖器氣缸29，使其內的活塞向上運動，將內燃鑿巖機向上托起到測試位置；再接通倒順開關15，使空氣壓縮機25的壓縮空氣經另一氣路的調壓閥24調壓后，通過該系統上的三位四通電磁閥22送入推壓裝置5的推壓氣缸30，使其內的活塞下降而帶著固定在其上的壓爪將內燃鑿巖機手把壓緊，與此同時啟動內燃鑿巖機，使之進入正常工作狀態。由于空氣壓縮機25是與緩沖器氣缸29相配套的，壓縮機供給緩沖器氣缸是可調壓氣，當內燃鑿巖機的釬桿12向下沖擊時便頂著承沖件8向下壓，使桿部配于其內的活塞向下運動，壓縮氣缸中的壓氣而形成氣墊緩沖；同時因內燃鑿巖機的釬桿12是套在轉釬套11內并在其上又套裝了一根裝有與傳動軸16上的直齒輪9嚙合的空心軸10，因此釬桿12旋轉便帶動轉釬套11和空心軸10旋轉，繼而通過嚙合齒輪9帶動傳動軸16轉動，于是使固定在傳動軸16上的大園錐齒輪17旋轉，而固定在齒輪箱上的小園錐齒輪18是與大園錐齒輪17相嚙合的，因而通過聯軸器帶動了直流發電機工作；由于監控儀6采用電負荷，通過調節裝在其上的可變電阻器21得以產生方便可控的人工模擬扭矩，于是利用支承在直流發電機外殼并使之靠近裝在其主軸上的磁塊輪20的釬桿轉速傳感器19和支承在臺架1頂部并使之靠近內燃鑿巖機飛輪的發動機轉速傳感器14，分別對發動機轉速和內燃鑿巖機釬桿轉速進行非接觸式測量；又由于在緩沖系統2中的氣缸內采用可調節氣壓大小的氣墊和轉矩系統3的電扭矩模擬鑿巖工況，因而自動測試及打印單元7便自如地對被檢測的內燃鑿巖機的運行參數，包括運行時間、扭矩在內的信號進行自動采集、計算、處理和判別，自動打印出測試結果；到此檢測即告完成。接著反方向接通三位三通電磁閥23和三位四通電磁閥22，將推壓裝置5上壓爪提升，內燃鑿巖機釬桿即下降到安裝位置，然后取下測試已畢的內燃鑿巖機。為了防止突然斷電時氣路換向和泄漏，造成安全事故，二個電磁閥均采用三位中封式即O型，以形成中位閉鎖。
為了進一步說明監控儀6和自動測試及打印單元7的工作原理與工作程序，另外附上三張圖表，并加以簡要描述。
附圖3是JK－87內燃鑿巖機運行試驗臺監控儀原理框圖，其各單元工作原理是1、發動機轉速測量單元由1～7組成，它完成發動機轉速測定與顯示；2、釬桿轉速測量單元由16～22組成，它完成釬桿轉速測定與顯示；3、運行時間累計測量單元由23～26組成，它實現對運行時間自動累計，當發動機停運時，具有暫停自動累計功能；4、等效扭矩施加裝置由30～32組成，其功能是用電氣方法實現釬桿外扭矩的模擬和控制；5、時基、校驗訊號及控制電路由8～15組成，它為整機提供時間基準、校驗訊號及各種控制訊號；6、電源由33和34組成，它為其它各單元提供交直流電源。
附圖4和附圖5分別是自動測試及打印單元7的硬件工作原理框圖和軟件流程圖，對此也作簡要描述。
本儀器硬件是以CMC－80微電腦為核心構成。它包括1～10以及對外圍設備送來訊號進行各種予處理的輔助電路12～21。其各部分訊號流向如附圖4中的箭頭所示。發動機轉速傳感器18和釬桿轉速傳感器19所產生的訊號，分別經13和14放大整形后，經驅動電路11分別送到7和8，對兩種轉速脈沖進行可編程計數。電模擬扭矩的電流訊號20經電流－電壓轉換電路15變成電壓訊號，經驅動電路11送到A／D轉換器的0通道即9中。而電模擬扭矩的電壓訊號21經電壓衰減器16后，進入驅動電路11，再由驅動電路11送到A／D轉換器的1通道即10中。6秒采樣時鐘17經控制電路12送至相應驅動電路11，由它再送至PIO2的A口即6中。
至于應用軟件，由于整個測試工作是在監測程序控制下自動地進行的，所以該程序已固定EPROM的只讀存儲器中，它由主程序1～9、數據采集中斷服務子程序10～14、運算17、傳遞與拆字18和打印19等十幾個子程序以及其它輔助程序組成。程序對實時要求較嚴的外圍信號，采用了功能最強、最靈活的中斷方式2。編制程序使CPU對幾個中斷源實時服務性能相互影響減少到不易覺察的程度。對實時性要求不高的事件則采用程序查詢方式。為節約內存，將各種多次復用程序編成具有獨立功能的子程序模塊。軟件流程如附圖5所示。
權利要求1.一種屬檢測機電一體化的、能在室內模擬鑿巖工況對內燃鑿巖機主要性能參數進行自動循環檢測以全面考核其運行特性的、由臺架1、氣路和電氣系統4、推壓裝置5、監控儀6和自動測試及打印單元7等組成的內燃鑿巖機運行試驗臺，其特征是有一個緩沖系統2和一個轉矩系統3，構成緩沖系統2的空氣壓縮機25是與緩沖器氣缸29相配套的，空氣壓縮機25供給緩沖器氣缸29的氣體是經調壓閥26調壓后的可調壓氣，當內燃鑿巖機的釬桿12向下沖擊時頂著承沖件8向下壓，使桿部配于其內的活塞向下運動壓縮緩沖器氣缸29中的壓氣形成氣墊緩沖，而在轉矩系統3中有一個隨內燃鑿巖機釬桿12旋轉的轉釬套11和套于其上且裝有與傳動軸16上的直齒輪9嚙合的空心軸10旋轉，帶動傳動軸16旋轉，使固定其上的大園錐齒輪17旋轉，帶動與之嚙合的固定于齒輪箱上的小園錐齒輪18旋轉，通過聯軸器帶動直流發電機主軸旋轉，因在監控儀6上裝有人工可調的用以改變發動機的負載電流即功率的可變電阻器21得以施加模擬扭矩。
2.按照權利要求1所述的內燃鑿巖機運行試驗臺，其特征是自動測試及打印單元7與采用了微機的監控儀6相配合，通過支承在直流發電機外殼并使之靠近裝在其主軸左端的磁塊輪20的釬桿轉速傳感器19和支承在臺架1頂部并使之靠近內燃鑿巖機飛輪的發動機轉速傳感器14，對內燃鑿巖機的運行參數包括時間、扭矩在內的信號進行自動采集、計算、處理和判別并自動打印出測試結果。
專利摘要本實用新型提供了一種由臺架、緩沖系統、轉矩系統、氣路和電氣系統、推壓裝置、監控儀和自動測試及打印單元等部件組成的內燃鑿巖機運行試驗臺，其主要特征是設計采用了氣墊緩沖和電扭矩系統模擬鑿巖工況，消除了客觀因素的影響，同時采用了電子儀表和微機監控，保證了檢測條件的一致，使之具有快速性、精確性和經濟性，實現了在室內對內燃鑿巖機的主要性能參數信號進行自動采集、計算、處理和判別，并自動打印出測試結果。
文檔編號G01M99/00GK2100483SQ9022300
公開日1992年4月1日 申請日期1990年10月31日 優先權日1990年10月31日
發明者宋荃君, 袁硯泉, 葉偉良, 趙繞武, 余夢迪, 曹克勝, 胡敏謙 申請人:宜春風動工具廠, 冶金部長沙礦冶研究院