CN104677614A - 一种液压支架立柱试验加载台及加载方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种液压支架立柱试验加载台及加载方法，采用移动减速机配合减速齿轮机构驱动活动横梁的移动，采用插拔销减速机配合丝杠螺母机构驱动插拔销的插拔，同时通过计算机***控制移动减速机和拔销减速机的启停和正反转，实现加载台加载长度的全自动调整；该方法简化了活动横梁的移动机构和插拔销的插拔机构，减少了设备成本，安装调试方便，故障率低，能够有效缩短故障修复时间，提高总试验效率。

Description

一种液压支架立柱试验加载台及加载方法

技术领域

本发明涉及一种液压支架立柱试验加载台及加载方法，属于煤矿支护设备的试验及测试技术。

背景技术

煤炭是我国主要的能源，综采工作面是我国当前主要采煤工作面型式，综采工作面支护设备是液压支架，立柱是液压支架上最关键的部件，立柱出厂前和修理后必须按《GB25974.2-2010煤矿用液压支架第2部分：立柱和千斤顶技术条件》做试验，试验项目主要有强度试验、高低压密封试验、最低启动压力试验等等，试验合格后才能安装在液压支架上使用。

主柱试验要放置在加载台中进行，加载台的加载长度要根据被试立柱的长度进行调整，一般调整加载台长度的活动横梁重一吨多，人工无法移动，现在立柱试验加载台活动横梁一般用液压缸或液压马达驱动行走，插拔销用油缸插拔。

现有的立柱试验加载台加载长度调整机构和插拔机构比较复杂，油缸和液压马达还要有配套的液压回路，设备成本高，在运行中多条液压油管跟随移动，很不方便，液压安装调试也比较麻烦，液压***还经常漏油。加载台经常出现故障，需停机调整，耽误了时间，试验效率低。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种液压支架立柱试验加载台及加载方法，采用移动减速机配合减速齿轮机构驱动活动横梁的移动，采用插拔销减速机配合丝杠螺母机构驱动插拔销的插拔，同时通过计算机***控制移动减速机和拔销减速机工作，实现加载台加载长度的全自动调整；该方法简化了活动横梁的移动机构和插拔销的插拔机构，减少了设备成本，安装调试方便，故障率低，能够有效缩短故障修复时间，提高总试验效率。

技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种液压支架立柱试验加载台，包括加载台框架、移动减速机、减速齿轮机构、插拔销减速机、丝杠螺母机构、活动横梁和插拔销；

所述加载台框架是由两条纵梁和前固定横梁以及后固定横梁组成的方框结构，加载台框架通过支腿支撑；沿纵向，在两条纵梁对应位置设置有若干对销孔，在销孔内设置有增加抗压强度的销孔套；在活动横梁横向的两端各设置有一个钢板孔，通过插拔销、钢板孔和销孔将活动横梁的两端分别固定在两条纵梁上；在活动横梁内侧固定有前加载球头，在后固定横梁内侧固定有后加载球头，工作时，被试支柱的活塞杆端顶在前加载球头的球窝里，被试支柱的缸底顶在后加载球头的球窝里，使被试支柱撑紧在活动横梁和后固定横梁之间；

所述减速齿轮机构包括相啮合的大齿轮和小齿轮；所述移动减速机固定在活动横梁的上平板上，大齿轮固定在移动减速机的输出轴上，小齿轮固定在移动轴上，在移动轴的两端分别设置有一个移动轮；在两条纵梁上分别设置有一条纵向轨道，两个移动轮分别安装在两条纵向轨道上；通过移动减速机驱动活动横梁在纵向上作往复移动；

所述丝杠螺母机构包括相适配的丝杠和螺母；所述插拔销减速机固定在活动横梁的上平板上，丝杠固定在插拔销减速机的输出轴上，螺母固定在插拔销上；通过插拔销减速机驱动插拔销完成插拔动作。

优选的，至少在活动横梁的一端设置有移动限位开关，至少有一条纵梁上的每一个销孔位置对应设置有一个移动限位挡块，通过移动限位开关和移动限位挡块确定活动横梁的位置。

优选的，在插拔销减速机的连接件上设置有插拔销拔到位开关，在活动横梁的下平板上设置有插拔销插到位开关，通过插拔销拔到位开关和插拔销插到位开关确定插拔销是否插拔到位。

优选的，还包括控制机构，所述控制机构包括工业控制计算机、USB总线数据采集板、信号调理接线板和输出继电器板，USB总线数据采集板插在工业控制计算机的USB接口上，USB总线数据采集板通过电缆与信号调理接线板和输出继电器板相连接；信号调理接线板用于调理和变换限位开关信号，输出继电器板用于输出控制信号。

一种利用上述液压支架立柱试验加载台进行加载的方法，包括如下步骤：

(1)确定被试支柱的长度；

(2)插拔销减速机得电，插拔销减速机带动丝杠逆时针旋转，驱动螺母带动插拔销向上运动，直至插拔销拔出到位，插拔销拔到位开关发出拔出到位信号，插拔销减速机失电；

(3)移动减速机得电，移动减速机带动大齿轮转动，驱动小齿轮带动移动轴沿着纵向轨道移动，移动轴的移动带动活动横梁沿着纵向轨道移动，直至活动横梁移动到位，移动限位开关发出移动到位信号，移动减速机失电；

(4)插拔销减速机得电，插拔销减速机带动丝杠顺时针旋转，驱动螺母带动插拔销向下运动，直至插拔销***到位，插拔销插到位开关发出***到位信号，插拔销减速机失电。

在加载的方法，所述控制机构的工作过程为：

首先根据被试支柱的长度确定活动横梁向前或向后移动的距离；

然后工业控制计算机发出拔出插拔销的DO信号，DO信号经输出继电器板驱动相应的继电器闭合，控制插拔销减速机带动丝杠逆时针旋转，驱动螺母带动插拔销向上运动，直至插拔销拔出到位，插拔销拔到位开关发出拔出到位信号，拔出到位信号经信号调理接线板转化为DI信号送入工业控制计算机，控制插拔销减速机停转；

接着工业控制计算机发出移动活动横梁的DO信号，DO信号经输出继电器板驱动相应的继电器闭合，控制移动减速机带动大齿轮转动，驱动小齿轮带动移动轴沿着纵向轨道移动，移动轴的移动带动活动横梁沿着纵向轨道移动，当移动限位开关触碰到移动限位挡块时，发出活动横梁移动到下一孔位信号，此信号经信号调理接线板转化为DI信号送入工业控制计算机，工业控制计算机判断活动横梁是否移动到位，如果没有移动到位则活动横梁继续移动，直至活动横梁移动到位，移动限位开关发出移动到位信号，移动到位信号经信号调理接线板转化为DI信号送入工业控制计算机，控制移动减速机停转；

最后工业控制计算机发出***插拔销的DO信号，DO信号经输出继电器板驱动相应的继电器闭合，控制插拔销减速机带动丝杠顺时针旋转，驱动螺母带动插拔销向下运动，直至插拔销***到位，插拔销插到位开关发出***到位信号，***到位信号经信号调理接线板转化为DI信号送入工业控制计算机，控制插拔销减速机停转。

有益效果：本发明提供的液压支架立柱试验加载台，采用移动减速机配合减速齿轮机构驱动活动横梁的移动，采用插拔销减速机配合丝杠螺母机构驱动插拔销的插拔，同时通过计算机***控制移动减速机和拔销减速机工作，实现加载台加载长度的全自动调整；该方法简化了活动横梁的移动机构和插拔销的插拔机构，还能够给出故障报警，与现有技术相比，本发明具有结构简单、成本低、安装调试方便、可靠性高、自动化程度高等优点。

附图说明

图1为本发明装置的右视结构示意图；

图2为本发明装置的正视结构示意图；

图3为本发明装置的俯视结构示意图；

图4为发明装置中控制机构的硬件配置原理图；

图中包括：1-移动限位挡块，2-移动限位开关，3-移动减速机，4-大齿轮，5-移动轴，6-移动轮，7-支腿，8-升降小车，9-插拔销插到位开关，10-销孔套，11-插拔销拔到位开关，12-插拔销减速机，13-丝杠，14-螺母，15-插拔销，16-纵梁，17-前固定横梁，18-活动横梁，19-前加载球头，20-被试立柱，21-后加载球头，22-后固定横梁。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作更进一步的说明。

如图1、图2和图3所示为一种液压支架立柱试验加载台，包括加载台框架、移动减速机3、减速齿轮机构、插拔销减速机12、丝杠螺母机构、活动横梁18、插拔销15和控制机构。

所述加载台框架是由两条纵梁16和前固定横梁17以及后固定横梁22组成的方框结构，加载台框架通过支腿7支撑；沿纵向，在两条纵梁16对应位置设置有若干对销孔，在销孔内设置有增加抗压强度的销孔套10；在活动横梁18横向的两端各设置有一个钢板孔，通过插拔销15、钢板孔和销孔将活动横梁18的两端分别固定在两条纵梁16上；在活动横梁18内侧固定有前加载球头19，在后固定横梁22内侧固定有后加载球头21，工作时，被试支柱20的活塞杆端顶在前加载球头19的球窝里，被试支柱20的缸底顶在后加载球头21的球窝里，使被试支柱20撑紧在活动横梁18和后固定横梁22之间。至少在活动横梁18的一端设置有移动限位开关2，至少有一条纵梁16上的每一个销孔位置对应设置有一个移动限位挡块1，通过移动限位开关2和移动限位挡块1确定活动横梁18的位置。

所述减速齿轮机构包括相啮合的大齿轮4和小齿轮；所述移动减速机3固定在活动横梁18的上平板上，大齿轮4固定在移动减速机3的输出轴上，小齿轮固定在移动轴5上，在移动轴5的两端分别设置有一个移动轮6；在两条纵梁16上分别设置有一条纵向轨道，两个移动轮6分别安装在两条纵向轨道上；通过移动减速机3驱动活动横梁18在纵向上作往复移动。

所述丝杠螺母机构包括相适配的丝杠13和螺母14；所述插拔销减速机12固定在活动横梁18的上平板上，丝杠13固定在插拔销减速机12的输出轴上，螺母14固定在插拔销15上；通过插拔销减速机12驱动插拔销15完成插拔动作。在插拔销减速机12的连接件上设置有插拔销拔到位开关11，在活动横梁18的下平板上设置有插拔销插到位开关9，通过插拔销拔到位开关11和插拔销插到位开关9确定插拔销15是否插拔到位。

如图3所示，所述控制机构包括工业控制计算机、USB总线数据采集板、信号调理接线板和输出继电器板，USB总线数据采集板插在工业控制计算机的USB接口上，USB总线数据采集板通过电缆与信号调理接线板和输出继电器板相连接；信号调理接线板用于调理和变换限位开关信号，输出继电器板用于输出控制信号。

一种利用上述液压支架立柱试验加载台进行加载测试的方法，包括如下步骤：

(1)确定被试支柱20的长度；

(2)插拔销减速机12得电，插拔销减速机12带动丝杠13逆时针旋转，驱动螺母14带动插拔销15向上运动，直至插拔销15拔出到位，插拔销拔到位开关11发出拔出到位信号，插拔销减速机12失电；

(3)移动减速机3得电，移动减速机3带动大齿轮4转动，驱动小齿轮带动移动轴5沿着纵向轨道移动，移动轴5的移动带动活动横梁8沿着纵向轨道移动，直至活动横梁8移动到位，移动限位开关2发出移动到位信号，移动减速机3失电；

(4)插拔销减速机12得电，插拔销减速机12带动丝杠13顺时针旋转，驱动螺母14带动插拔销15向下运动，直至插拔销15***到位，插拔销插到位开关9发出***到位信号，插拔销减速机12失电；

(5)首先根据被试支柱20的长度调整两辆升降小车18之间的距离，然后将被试支柱20放置在两辆升降小车18上；

(6)调节升降小车18的高度，使被试支柱20与前加载球头19和后加载球头21同轴；

(7)给被试支柱20活塞腔充液，被试支柱20的活塞杆端顶在前加载球头19的球窝里，被试支柱20的缸底顶在后加载球头21的球窝里，使被试支柱20撑紧在活动横梁18和后固定横梁22之间；

(8)被试支柱20活塞腔内的压力升高：被试支柱20前端活塞杆的支撑力通过活动横梁18传递到插拔销15上，插拔销15再将支撑力传递到两条纵梁16上；被试支柱20后端缸底的支撑力通过后固定横梁22也传递到两条纵梁16上；最终加载在被试支柱20上压力使得两条纵梁承受拉伸载荷。

在上述方法中，所述控制机构的工作过程为：

首先根据被试支柱20的长度确定活动横梁18向前或向后移动的距离；

然后工业控制计算机发出拔出插拔销15的DO信号，DO信号经输出继电器板驱动相应的继电器闭合，控制插拔销减速机12带动丝杠13逆时针旋转，驱动螺母14带动插拔销15向上运动，直至插拔销15拔出到位，插拔销拔到位开关11发出拔出到位信号，拔出到位信号经信号调理接线板转化为DI信号送入工业控制计算机，控制插拔销减速机12停转；

接着工业控制计算机发出移动活动横梁8的DO信号，DO信号经输出继电器板驱动相应的继电器闭合，控制移动减速机3带动大齿轮4转动，驱动小齿轮带动移动轴5沿着纵向轨道移动，移动轴5的移动带动活动横梁8沿着纵向轨道移动，当移动限位开关2触碰到移动限位挡块1时，发出活动横梁8移动到下一孔位信号，此信号经信号调理接线板转化为DI信号送入工业控制计算机，工业控制计算机判断活动横梁8是否移动到位，如果没有移动到位则活动横梁8继续移动，直至活动横梁8移动到位，移动限位开关2发出移动到位信号，移动到位信号经信号调理接线板转化为DI信号送入工业控制计算机，控制移动减速机3停转；

最后工业控制计算机发出***插拔销15的DO信号，DO信号经输出继电器板驱动相应的继电器闭合，控制插拔销减速机12带动丝杠13顺时针旋转，驱动螺母14带动插拔销15向下运动，直至插拔销15***到位，插拔销插到位开关9发出***到位信号，***到位信号经信号调理接线板转化为DI信号送入工业控制计算机，控制插拔销减速机12停转。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种液压支架立柱试验加载台，其特征在于：包括加载台框架、移动减速机(3)、减速齿轮机构、插拔销减速机(12)、丝杠螺母机构、活动横梁(18)和插拔销(15)；

所述加载台框架是由两条纵梁(16)和前固定横梁(17)以及后固定横梁(22)组成的方框结构，加载台框架通过支腿(7)支撑；沿纵向，在两条纵梁(16)对应位置设置有若干对销孔，在销孔内设置有增加抗压强度的销孔套(10)；在活动横梁(18)横向的两端各设置有一个钢板孔，通过插拔销(15)、钢板孔和销孔将活动横梁(18)的两端分别固定在两条纵梁(16)上；在活动横梁(18)内侧固定有前加载球头(19)，在后固定横梁(22)内侧固定有后加载球头(21)，工作时，被试支柱(20)的活塞杆端顶在前加载球头(19)的球窝里，被试支柱(20)的缸底顶在后加载球头(21)的球窝里，使被试支柱(20)撑紧在活动横梁(18)和后固定横梁(22)之间；

所述减速齿轮机构包括相啮合的大齿轮(4)和小齿轮；所述移动减速机(3)固定在活动横梁(18)的上平板上，大齿轮(4)固定在移动减速机(3)的输出轴上，小齿轮固定在移动轴(5)上，在移动轴(5)的两端分别设置有一个移动轮(6)；在两条纵梁(16)上分别设置有一条纵向轨道，两个移动轮(6)分别安装在两条纵向轨道上；通过移动减速机(3)驱动活动横梁(18)在纵向上作往复移动；

所述丝杠螺母机构包括相适配的丝杠(13)和螺母(14)；所述插拔销减速机(12)固定在活动横梁(18)的上平板上，丝杠(13)固定在插拔销减速机(12)的输出轴上，螺母(14)固定在插拔销(15)上；通过插拔销减速机(12)驱动插拔销(15)完成插拔动作。

2.根据权利要求1所述的液压支架立柱试验加载台，其特征在于：至少在活动横梁(18)的一端设置有移动限位开关(2)，至少有一条纵梁(16)上的每一个销孔位置对应设置有一个移动限位挡块(1)，通过移动限位开关(2)和移动限位挡块(1)确定活动横梁(18)的位置。

3.根据权利要求1所述的液压支架立柱试验加载台，其特征在于：在插拔销减速机(12)的连接件上设置有插拔销拔到位开关(11)，在活动横梁(18)的下平板上设置有插拔销插到位开关(9)，通过插拔销拔到位开关(11)和插拔销插到位开关(9)确定插拔销(15)是否插拔到位。

4.根据权利要求1所述的液压支架立柱试验加载台，其特征在于：还包括控制机构，所述控制机构包括工业控制计算机、USB总线数据采集板、信号调理接线板和输出继电器板，USB总线数据采集板插在工业控制计算机的USB接口上，USB总线数据采集板通过电缆与信号调理接线板和输出继电器板相连接；信号调理接线板用于调理和变换限位开关信号，输出继电器板用于输出控制信号。

5.一种利用权利要求1所述的液压支架立柱试验加载台进行加载的方法，其特征在于：包括如下步骤：

(1)确定被试支柱(20)的长度；

(2)插拔销减速机(12)得电，插拔销减速机(12)带动丝杠(13)逆时针旋转，驱动螺母(14)带动插拔销(15)向上运动，直至插拔销(15)拔出到位，插拔销拔到位开关(11)发出拔出到位信号，插拔销减速机(12)失电；

(3)移动减速机(3)得电，移动减速机(3)带动大齿轮(4)转动，驱动小齿轮带动移动轴(5)沿着纵向轨道移动，移动轴(5)的移动带动活动横梁(8)沿着纵向轨道移动，直至活动横梁(8)移动到位，移动限位开关(2)发出移动到位信号，移动减速机(3)失电；

(4)插拔销减速机(12)得电，插拔销减速机(12)带动丝杠(13)顺时针旋转，驱动螺母(14)带动插拔销(15)向下运动，直至插拔销(15)***到位，插拔销插到位开关(9)发出***到位信号，插拔销减速机(12)失电。

6.根据权利要求5所述的加载的方法，其特征在于：所述控制机构的工作过程为：

首先根据被试支柱(20)的长度确定活动横梁(18)向前或向后移动的距离；

然后工业控制计算机发出拔出插拔销(15)的DO信号，DO信号经输出继电器板驱动相应的继电器闭合，控制插拔销减速机(12)带动丝杠(13)逆时针旋转，驱动螺母(14)带动插拔销(15)向上运动，直至插拔销(15)拔出到位，插拔销拔到位开关(11)发出拔出到位信号，拔出到位信号经信号调理接线板转化为DI信号送入工业控制计算机，控制插拔销减速机(12)停转；

接着工业控制计算机发出移动活动横梁(8)的DO信号，DO信号经输出继电器板驱动相应的继电器闭合，控制移动减速机(3)带动大齿轮(4)转动，驱动小齿轮带动移动轴(5)沿着纵向轨道移动，移动轴(5)的移动带动活动横梁(8)沿着纵向轨道移动，当移动限位开关(2)触碰到移动限位挡块(1)时，发出活动横梁(8)移动到下一孔位信号，此信号经信号调理接线板转化为DI信号送入工业控制计算机，工业控制计算机判断活动横梁(8)是否移动到位，如果没有移动到位则活动横梁(8)继续移动，直至活动横梁(8)移动到位，移动限位开关(2)发出移动到位信号，移动到位信号经信号调理接线板转化为DI信号送入工业控制计算机，控制移动减速机(3)停转；

最后工业控制计算机发出***插拔销(15)的DO信号，DO信号经输出继电器板驱动相应的继电器闭合，控制插拔销减速机(12)带动丝杠(13)顺时针旋转，驱动螺母(14)带动插拔销(15)向下运动，直至插拔销(15)***到位，插拔销插到位开关(9)发出***到位信号，***到位信号经信号调理接线板转化为DI信号送入工业控制计算机，控制插拔销减速机(12)停转。