一种掘进机内喷雾水密封的试验装置的制作方法

本发明属于掘进机试验装备领域，具体涉及一种掘进机内喷雾水密封的试验装置。

背景技术：

1、我国是世界上煤炭生产和消费大国，煤矿井下的粉尘问题是威胁安全生产的主要原因之一，因此《煤矿安全规程》中规定，掘进机应使用内喷雾，压力不得小于2mpa。自二十世纪八十年代开始，我国掘进机设计制造业就已经着手于内喷雾的研究，从目前井下使用情况来看，内喷雾装置能长期有效发挥作用的极少。

2、现有的内喷雾装置失效的主要现象就是装置内水密封不能密封高压水，导致泄露失效。而设计选用的水密封最高耐温为150℃，有的甚至已经超过200℃，而与水密封相配合使用的耐磨轴套，实际硬度可达hrc55，有的甚至达到了hrc62，很明显密封和轴套的性能参数已经满足了设计要求；而在具体使用过程中，作业环境工况以及水密封和轴套在装配过程中发生的累计误差是不可避免的，这些都是导致水密封失效的原因。

3、因此，针对上述情况，有必要设计一种水密封试验装置，模拟掘进机井下环境以及装配累计误差造成的影响，以解决实际使用过程中存在的问题。

技术实现思路

1、本发明为解决上述技术问题，提供一种水密封试验装置，能模拟掘进机水密封在装配过程中累计误差产生的偏移量，以及模拟水密封所处的恶劣环境，真实有效的得出水密封在掘进机井下工作过程中的使用寿命，为设计和维护提供有利的帮助。

2、本发明采用以下技术方案：一种掘进机内喷雾水密封的试验装置，包括转矩输入机构、转速传感器、水密封装置试件、主轴偏心装置、主轴窜动装置、粉尘发生器、压力传感器、流量传感器、温度传感器以及采集仪；

3、水密封装置试件布置在一个封闭环境内，粉尘发生器用于给水密封装置试件所处环境中制造粉尘；

4、转矩输入机构与水密封装置试件的转轴的一端相连，用于向水密封装置试件输入转矩，水密封装置试件的转轴的另一端连接主轴偏心装置和主轴窜动装置，主轴偏心装置和主轴窜动装置分别用于给水密封装置试件的转轴提供径向力和轴向力；转速传感器用于监测水密封装置试件的转轴的转速；

5、水密封装置试件的入水口和出水口接入水循环回路中，入水口和出水口处均设有压力传感器、流量传感器和温度传感器；

6、采集仪与各传感器相连用于采集监测数据。

7、进一步地，主轴偏心装置和主轴窜动装置均安装于导轨上，可平行于水密封装置试件的转轴轴线方向往复运动。

8、进一步地，主轴偏心装置通过主轴偏心装置底座安装于导轨上，主轴偏心装置底座与主轴偏心装置壳体之间通过顶升机构连接，主轴偏心装置壳体内部安装有主轴偏心装置轴承，主轴偏心装置轴承外圈安装在主轴偏心装置壳体内，通过主轴偏心装置压盖、主轴偏心装置螺栓将其固定在主轴偏心装置壳体上，主轴偏心装置轴承内圈通过主轴偏心装置挡圈固定于主轴偏心装置连接轴上，主轴偏心装置连接轴上设有用于套接水密封装置试件的转轴的沉孔，沉孔与主轴偏心装置连接轴同轴，主轴偏心装置连接轴与主轴偏心装置压盖之间设置主轴偏心装置密封，主轴偏心装置密封安装在主轴偏心装置压盖内，与主轴偏心装置连接轴滑动密封接触。

9、进一步地，主轴窜动装置通过主轴窜动装置底座安装于导轨上，主轴窜动装置底座内部安装有轴向固定的主轴窜动装置轴承，主轴窜动装置轴承外圈安装在主轴窜动装置底座内，通过主轴窜动装置压盖、主轴窜动装置螺栓将其固定在主轴窜动装置底座上，主轴窜动装置轴承内圈通过主轴窜动装置挡圈固定于主轴窜动装置连接轴上，主轴窜动装置连接轴输入端与液压马达连接，输出端与主轴窜动装置偏心轮通过主轴窜动装置固定环和主轴窜动装置固定键连接，主轴窜动装置连接轴与主轴窜动装置压盖之间设置主轴窜动装置密封，主轴窜动装置密封安装在主轴窜动装置压盖内，与主轴窜动装置连接轴滑动密封；

10、主轴窜动装置偏心轮小径侧紧贴主轴偏心装置中主轴偏心装置连接轴输出端面，主轴偏心装置壳体内的主轴偏心装置轴承可轴向窜动。

11、进一步地，主轴偏心装置壳体下部的直线腔体与主轴偏心装置底座上部的导柱滑动密封插接，主轴偏心装置壳体中设有连通直线腔体的油道，主轴偏心装置壳体外留置连通油道的放油口和注油口。

12、进一步地，主轴窜动装置偏心轮沿主轴窜动装置连接轴的一条半径偏移，主轴窜动装置偏心轮(9-8)的偏心量为水密封装置试件(4)所需要窜动量的1/2。

13、进一步地，主轴偏心装置壳体中直线腔体的油口位于腔体顶部。

14、进一步地，转矩输入机构包括变频电机和变速箱，变频电机与变速箱连接，变速箱的输出轴与水密封装置试件的转轴联接，转速传感器安装在变速箱的输出轴上。

15、与现有技术相比，本发明的优势在于：

16、本发明提供的一种掘进机内喷雾水密封的试验装置，通过全面模拟水密封的使用环境和工况，以及在工人误操作忘记通水时，探究水密封真实的使用寿命，为改进设计以及提前故障预判提供有力的数据支撑。

17、主轴偏心装置和主轴窜动装置均安装于导轨上，可平行于减速箱输出轴轴线方向往复运动，适应不同大小的水密封装置进行试验；主轴偏心装置通过液压机构调整中心轴上下运动，以此模拟水密封装置因重力作用，以及各零件配合的累计误差；主轴窜动装置设有振动源，调整主轴沿轴向窜动，以此模拟水密封装置在使用过程中，因截割煤岩时主轴的窜动；粉尘发生器安装于水密封装置周围，试验时能制造不同浓度的粉尘，以此模拟水密封在井下的使用环境。

技术特征：

1.一种掘进机内喷雾水密封的试验装置，其特征在于：包括转矩输入机构、转速传感器(3)、水密封装置试件(4)、主轴偏心装置(8)、主轴窜动装置(9)、粉尘发生器(10)、压力传感器(5)、流量传感器(6)、温度传感器(7)以及采集仪(11)；

2.根据权利要求1所述的一种掘进机内喷雾水密封的试验装置，其特征在于：所述的主轴偏心装置(8)和主轴窜动装置(9)均安装于导轨上，可平行于水密封装置试件(4)的转轴轴线方向往复运动。

3.根据权利要求2所述的一种掘进机内喷雾水密封的试验装置，其特征在于：所述的主轴偏心装置(8)通过主轴偏心装置底座(8-9)安装于导轨上，主轴偏心装置底座(8-9)与主轴偏心装置壳体(8-5)之间通过顶升机构连接，主轴偏心装置壳体(8-5)内部安装有主轴偏心装置轴承(8-6)，主轴偏心装置轴承(8-6)外圈安装在主轴偏心装置壳体(8-5)内，通过主轴偏心装置压盖(8-3)、主轴偏心装置螺栓(8-4)将其固定在主轴偏心装置壳体(8-5)上，主轴偏心装置轴承内圈(8-6)通过主轴偏心装置挡圈(8-7)固定于主轴偏心装置连接轴(8-1)上，主轴偏心装置连接轴(8-1)上设有用于套接水密封装置试件(4)的转轴的沉孔，沉孔与主轴偏心装置连接轴(8-1)同轴，主轴偏心装置连接轴(8-1)与主轴偏心装置压盖(8-3)之间设置主轴偏心装置密封(8-2)，主轴偏心装置密封(8-2)安装在主轴偏心装置压盖(8-3)内，与主轴偏心装置连接轴(8-1)滑动密封接触。

4.根据权利要求3所述的一种掘进机内喷雾水密封的试验装置，其特征在于：所述的主轴窜动装置(9)通过主轴窜动装置底座(9-1)安装于导轨上，主轴窜动装置底座(9-1)内部安装有轴向固定的主轴窜动装置轴承(9-6)，主轴窜动装置轴承(9-6)外圈安装在主轴窜动装置底座(9-1)内，通过主轴窜动装置压盖(9-3)、主轴窜动装置螺栓(9-2)将其固定在主轴窜动装置底座(9-1)上，主轴窜动装置轴承(9-6)内圈通过主轴窜动装置挡圈(9-7)固定于主轴窜动装置连接轴(9-5)上，主轴窜动装置连接轴(9-5)输入端与液压马达连接，输出端与主轴窜动装置偏心轮(9-8)通过主轴窜动装置固定环(9-9)和主轴窜动装置固定键(9-10)连接，主轴窜动装置连接轴(9-5)与主轴窜动装置压盖(9-3)之间设置主轴窜动装置密封(9-4)，主轴窜动装置密封(9-4)安装在主轴窜动装置压盖(9-3)内，与主轴窜动装置连接轴(9-5)滑动密封；

5.根据权利要求3所述的一种掘进机内喷雾水密封的试验装置，其特征在于：所述的主轴偏心装置壳体(8-5)下部的直线腔体与主轴偏心装置底座(8-9)上部的导柱滑动密封插接，主轴偏心装置壳体(8-5)中设有连通直线腔体的油道，主轴偏心装置壳体(8-5)外留置连通油道的放油口(8-8)和注油口(8-10)。

6.根据权利要求4所述的一种掘进机内喷雾水密封的试验装置，其特征在于：所述的主轴窜动装置偏心轮(9-8)沿主轴窜动装置连接轴(9-5)的一条半径偏移，主轴窜动装置偏心轮(9-8)的偏心量为水密封装置试件(4)所需要窜动量的1/2。

7.根据权利要求5所述的一种掘进机内喷雾水密封的试验装置，其特征在于：所述的主轴偏心装置壳体(8-5)中直线腔体的油口位于腔体顶部。

8.根据权利要求1所述的一种掘进机内喷雾水密封的试验装置，其特征在于：所述的转矩输入机构包括变频电机(1)和变速箱(2)，变频电机(1)与变速箱(2)连接，变速箱(2)的输出轴与水密封装置试件(4)的转轴联接，转速传感器(3)安装在变速箱(2)的输出轴上。

技术总结
本发明属于掘进机试验装备领域，具体涉及一种掘进机内喷雾水密封的试验装置；水密封装置试件布置在一个封闭环境内，粉尘发生器用于给水密封装置试件所处环境中制造粉尘；转矩输入机构用于向水密封装置试件输入转矩，主轴偏心装置和主轴窜动装置分别用于给水密封装置试件的转轴提供径向力和轴向力；转速传感器用于监测水密封装置试件的转轴的转速；水密封装置试件的入水口和出水口接入水循环回路中，入水口和出水口处均设有压力传感器、流量传感器和温度传感器；通过全面模拟水密封的使用环境和工况，以及在工人误操作忘记通水时，探究水密封真实的使用寿命，为改进设计以及提前故障预判提供有力的数据支撑。

技术研发人员：王炳效,郭大武,申国建,郭敬彬,马福文
受保护的技术使用者：中国煤炭科工集团太原研究院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13