阅读说明：本技术 一种斗轮堆取料机的动态性能测试模拟实验平台 (Dynamic performance test simulation experiment platform of bucket-wheel stacker reclaimer ) 是由 姜永正 夏启航 刘炽健 于 2019-10-16 设计创作，主要内容包括：斗轮堆取料机的动态性能测试模拟实验平台,由斗轮调速系统、斗轮挖掘力测量系统、斗轮臂振动测量系统、斗轮臂应力测量系统、填料槽落料冲击载荷测量系统和驱动电机电流测量系统组成,具体包括一个斗轮堆取料机缩尺模型、微型计算机1、数据采集卡2、电流表3、应变片4、可调速电机5、环形力传感器6、加速度传感器7和电涡流位移传感器8,可以实现斗轮堆取料机的调速,斗轮堆取料机取料挖掘力测量,斗轮臂的振幅以及振动加速度的信号提取,斗轮臂的关键部位应力实时监测,提取落料冲击力的时间历程曲线,以及电机平稳运作时的电流。(A dynamic performance test simulation experiment platform of a bucket-wheel stacker-reclaimer comprises a bucket-wheel speed regulation system, a bucket-wheel digging force measurement system, a bucket-wheel arm vibration measurement system, a bucket-wheel arm stress measurement system, a filler groove blanking impact load measurement system and a drive motor current measurement system, and specifically comprises a bucket-wheel stacker-reclaimer reduced scale model, a microcomputer 1, a data acquisition card 2, an ammeter 3, a strain gauge 4, an adjustable speed motor 5, an annular force sensor 6, an acceleration sensor 7 and an eddy current displacement sensor 8, and can realize the speed regulation of the bucket-wheel stacker-reclaimer, the bucket-wheel stacker-reclaimer digging force measurement, the signal extraction of the amplitude and the vibration acceleration of a bucket-wheel arm, the real-time stress monitoring of key parts of the bucket-wheel arm, the extraction of a time history curve of blanking impact force and the current when the motor operates stably.)

一种斗轮堆取料机的动态性能测试模拟实验平台

技术领域

本发明属于工程机械领域，具体涉及一种斗轮堆取料机的动态性能模拟实验平台。

背景技术

斗轮堆取料机具有生产效率、操作简单、易实现现代化控制等诸多优点，成为了连续化作业设备中较理想的挖掘运输机械，也是世界上最大的集挖取运输为一体的成套设备之一，斗轮机的工作环境恶劣，挖掘对象复杂多变，取料作业中，除了动力源激励，斗轮堆取料机还受到动态挖掘阻力，斗轮转动动态不平衡荷载，落料间歇性冲击载荷等多种动载荷作用，所以振动问题非常突出，严重威胁其正常运行和作业性能，甚至引发结构失效乃至重大事故。因此对斗轮堆取料机进行动态性能测试非常重要，然而工厂中斗轮堆取料机体型过大，对于其动态性能测试实验非常不方便，为克服上述的困难，故设计一种斗轮堆取料机的动态性能测试模拟实验平台用于性能的分析，通过添加应变片，可调速电机，力传感器，加速度传感器，用于测量各个部件在不同运行情况下的受力情况及固有频率等物理量。

发明内容

为了解决以上问题，故设计斗轮堆取料机的动态性能测试模拟实验平台，该斗轮堆取料机的动态性能测试模拟实验平台由斗轮调速系统、斗轮挖掘力测量系统、斗轮臂振动测量系统、斗轮臂应力测量系统、填料槽落料冲击载荷测量系统、驱动电机电流测量系统。

各个系统具体内容如下。

斗轮调速系统包括斗轮、调速电机、轴承、联轴器以及减速器，电机外接减速器并通过联轴器与斗轮相连，轴承起支撑作用。

斗轮挖掘力测量系统包括斗轮、环形力传感器、连接线、数据采集卡以及微型计算机，将环形力传感器与斗轮挖斗螺栓相连，经数据采集卡连入微型计算机。

斗轮臂振动测量系统包括斗轮臂、加速度传感器、电涡流位移传感器、连接线、数据采集卡以及微型计算机，将加速度传感器，电涡流位移传感器与斗轮臂相连，经数据采集卡连入微型计算机。

斗轮臂应力测量系统包括斗轮臂、应变片、连接线、数据采集卡以及微型计算机，将应变片安装在斗轮臂与斜拉杆以及斗轮臂与支架的螺栓连接处，经数据采集卡连入微型计算机。

填料槽落料冲击载荷测量系统包括填料槽、环形力传感器、连接线、数据采集卡以及微型计算机，将环形力传感器与填料槽相连，经数据采集卡连入微型计算机。

驱动电机电流测量系统包括调速电机、电流表、连接线，电流表通过连接线与调速电机相连。

上述各系统通过各项传感器一并连向数据采集卡，经而连入微型计算机，斗轮调速系统实现电机调速模拟实验，可以测出斗轮的转速；通过斗轮挖掘力测量系统实现挖掘力测量模拟实验进而测出斗轮挖斗连接处的压力；通过斗轮臂振动测量系统进行振动测量模拟实验测量出斗轮臂的振动位移以及振动加速度；斗轮臂应力测量系统进行应力测量模拟实验可以测出斗轮臂的最大应力大小；填料槽落料冲击载荷测量系统可进行冲击载荷模拟实验并绘制物料落下时的填料槽所受的时间-力函数曲线；通过驱动电机电流测量系统进行电机电流模拟测量实验测出电机平稳运作时的电流大小。

斗轮堆取料机模拟实验台的优点如下。

本发明参考实际斗轮堆取料机系统的结构，基本结构形式与实际斗轮堆取料机系统相一致，在此基础上开展模拟性能分析，与实际运行状态相吻合。

使用可调速电机，可以调整转轮转速，得到多组实验数据。

挖斗可以填充不同物料，可以模拟实际斗轮堆取料机对不同物料采集的实验。

可通过调整斜拉杆的长度、位置，进而改变斗轮臂与地面的夹角，得出多组实验数据。

附图说明

图1为斗轮堆取料机模拟实验平台整体三维示意图。

图2为斗轮调速系统示意图。

图3为斗轮挖掘力测量系统示意图。

图4为斗轮臂振动测量系统示意图。

图5为斗轮臂应力测量系统示意图。

图6为填料槽落料冲击载荷测量系统示意图。

图7为驱动电机电流测量系统示意图。

图8为斗轮挖掘力测量数据曲线图。

图9为驱动电流测量数据曲线图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

图为1斗轮堆取料机性能分析模拟实验平台所示，它包括一斗轮堆取料机，还包括微型计算机1、数据采集卡2、电流表3、应变片4、可调速电机5、环形力传感器6、加速度传感器7、电涡流位移传感器8、斗轮堆取料机由斗轮9、斗轮臂10、斜拉杆11、填料槽12、支架13以及电机5中组成,支架底部有四个10mm厚的铁制底板，通过打地脚螺栓来与地面固定，支架13整体由两块10mm厚的钢板切割而成，并且用同样10mm厚的工字钢焊接为一个整体，外部两侧焊有用于加固10mm厚的T型钢，斗轮臂由横梁与纵梁组成，纵梁是由数个0.8mm的工字钢通过焊接焊成，纵梁中间有若干0.8mm小型工字钢构成横梁，且用三组2.6mm厚的大型工字钢按序排成人字形焊接在小型工字钢上起到加固的作用，斗轮臂10的前端用螺栓与斜拉杆11相连，斗轮臂10的后端与支架13的中部用螺栓相连，支架13的上端用螺栓与10mm厚的斜拉杆11相连，且可以更换斜拉杆11的长度用于调节斗轮臂10与地面的夹角大小，进而调节斗轮9的位置，斗轮9主体由数个1mm厚的内圆环、1mm厚的内圆盘以及两个外测的0.8mm厚的大圆环通过焊接相连，两个外侧大圆环通过正方形通孔连接，另外外侧还有9个1.5mm厚的挖斗14通过螺栓与外侧的大圆环相连，填料槽由2mm厚的钢板折弯而成，并且填料槽12通过2.6mm厚的T型钢与斗轮臂10相连，斗轮9的内圆与电机5的转轴相连，由电机5带动旋转。

图2为斗轮调速系统示意图，包括斗轮9、调速电机5、轴承15、联轴器16，电机通过联轴器16与斗轮9相连，通过轴承15起支撑作用，斗轮9主体由数个1mm厚铁制内圆环、1mm铁制内圆盘以及两个外测的铁制大圆环通过焊接连成，一个为0.8mm厚的外侧大圆环与内圆环、内圆盘相连，而另一个则是2mm厚的铁制大圆盘通过由1mm厚的折弯正方形通孔与10mm厚的大圆盘连接，另外外侧还有9个挖斗14通过螺栓与外侧的大圆环相连，可调速电机5与斗轮9相连，斗轮9的内圆与电机5的转轴相连，由电机5带动旋转，通过调节电机5的转动频率，可实现斗轮9在不同转速的情况下，进行对物料的采集模拟实验，电机5的调速范围在（0～1000）r/min。

图3为斗轮挖掘力测量系统示意图，包括斗轮9、LTH500环形力传感器6、连接线A1、数据采集卡2以及微型计算机1，将环形力传感器6与斗轮挖斗14螺栓相连，经数据采集卡2连入微型计算机1，挖斗14共有9个，都由1.5mm厚的钢板如图折弯而成，且在两侧以及后侧都焊有螺孔用于固定在大圆环上，且在三个螺栓口安装上LTH500环形力传感器6，传感器的的灵敏度为2mv/ms^-2，且最大形变为0.0508mm，同时将LTH500环形力传感器6与数据采集卡2相连，在通过数据采集卡2连入微型计算机1，并通过DEWESOFT7测试系统算出力的大小，测试结果如图8所示。

图4为斗轮臂振动测量系统示意图，包括斗轮臂10、ICP加速度传感器7，电涡流位移传感器8、连接线A2、数据采集卡2以及微型计算机1，将ICP加速度传感器7，电涡流位移传感器8与斗轮臂10相连，经数据采集卡2连入微型计算机1，ICP加速度传感器7，传感器的的灵敏度为1.02mv/ms^-2，频率响应范围是1-20Hz，激励装置是8206-002型脉冲力锤数据采集卡为PULSE前端系统LAN-XI,具体的型号为3053-001，分析处理软件是采用的Reflex模态测试分析软件，选取有理分式多项式拟合法进行稳态图中模态识别，斗轮臂10由横梁与纵梁组成，纵梁是由数个0.8mm的工字钢通过焊接焊成，纵梁中间有若干0.8mm小型工字钢构成横梁，且用三组2.6mm厚的大型工字钢按序排成人字形焊接在小型工字钢上起到加固的作用，根据图4，ICP加速度传感器7供放在4处地方，分别放在斗轮臂10的前部、中部、侧面以及斜拉杆11的中部，用于测量斗轮臂10的瞬时加速度，并且将电涡流位移传感器8放在靠近电机5的前端，用于测量运作一段时间后的斗轮臂10因振动发生的位移，将ICP加速度传感器7、电涡流位移传感器8连入数据采集卡2，进而连上并通过微型计算机1应用Reflex测试系统分析测试，悬臂-斗轮结构的第一、二、三阶振型为斗轮臂10前端扭转弯曲，其固有频率分别为1.1HZ、1.4HZ、3.5HZ悬臂-斗轮结构的第四阶振型为斜拉杆中端扭转弯曲，其固有频率为4.0HZ。

图5为斗轮臂应力测量系统示意图，包括斗轮臂10、应变片4、连接线A3、数据采集卡2以及微型计算机1，将应变片4安装在斗轮臂10与斜拉杆11以及斗轮臂10与支架13的螺栓连接处，并且将应力片4连入数据采集卡2，进而连上并通过微型计算机1应用Reflex测试系统分析测试。

图6为填料槽落料冲击载荷测量示意图，包括填料槽12、LTH500环形力传感器6、连接线A4、数据采集卡2以及微型计算机1，将LTH500环形力传感器6与填料槽12相连，经数据采集卡2连入微型计算机1，填料槽12是由2mm厚的钢板折弯而成，并且填料槽12通过2.6mm厚的T型钢与斗轮臂10相连，将LTH500环形力传感器6与填料槽12下部相连，将LTH500环形力传感器6与数据采集卡2相连，并连入微型计算机1，然后启动可调速电机5，通过DEWESOFT7测试系统算出力的大小，用于测量在不同转速下物料落入填料槽12时的冲击力大小，且可以更换不同的物料进行实验。

图7为驱动机电流测量系统示意图，包括调速电机5、电流表3、连接线A5，电流表3通过连接线A5与调速电机5相连，将电机5启动一段时间后，用电流表3测量电流，通过电流表测试，电机电流达到了如图9所示。