一种矿用非金属材料摩擦火花试验装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种矿用非金属材料摩擦火花试验装置和方法，包括试验装置主体、操作控制台以及供气气源，试验装置主体分别与操作控制台、供气气源连接；所述试验装置主体包括试验台、试验箱、摩擦盘、旋转驱动组件以及气压压紧组件，旋转驱动组件、试验箱、气压压紧组件均安装于试验台上，旋转驱动组件一端伸入试验箱内且与试验箱之间可转动连接，位于所述试验箱内的旋转驱动组件端部上固定连接摩擦盘；所述气压压紧组件一端固定连接于试验台上，气压压紧组件另一端可伸缩连接于试验箱内，所述气压压紧组件分别与供气气源、操作控制台连接，所述旋转驱动组件与操作控制台连接。本发明专利技术能够有效可靠验证矿山井下用非金属材料的防爆性能和磨损性能。能和磨损性能。能和磨损性能。

【技术实现步骤摘要】
一种矿用非金属材料摩擦火花试验装置和方法


[0001]本专利技术属于煤矿用试验装置
，具体涉及一种矿用非金属材料摩擦火花试验装置和方法。

技术介绍

[0002]由于矿山井下用金属或非金属材料摩擦可能会引起井下可燃性气体爆炸，因此矿山井下用金属或非金属材料摩擦工况条件下的安全性能越来越受到人们的重视。因此，在材料使用前需要对其进行摩擦工况条件下的试验，以验证其防爆性能和磨损性能，是否符合矿山井下使用标准；当材料试样被摩擦产生的温度超过150℃或产生火花时，有可能引爆可燃性爆炸气体或煤尘。金属材料或非金属材料在规定的比压下和可燃性爆炸气体环境下，相对摩擦运动，在摩擦过程中，其磨损性能和防爆性能应满足行业安全标准要求。行业安全标准中规定：(1)材料试样在密闭的隔爆箱内进行摩擦试验时，摩擦火花或摩擦温升不得引燃、引爆可燃性爆炸气体；(2)试验温度最高不得超过150℃；(3)材料试样在摩擦过程中产生的最大摩擦系数与磨损量应符合产品设计的要求。
[0003]目前，现有技术中用于验证矿山井下用非金属材料的防爆性能和磨损性能的摩擦试验装置和方法，存在着如下问题：在摩擦试验过程中，材料试样的摩擦温度、摩擦盘的摩擦转速等参数不能够有效实时监测显示，在试验过程中对将材料试样压在摩擦盘上的压紧力不能根据不同力值的要求进行调整等。因此，亟需研制出一种能够有效解决上述问题的用于验证矿山井下非金属材料的防爆性能和磨损性能的试验装置和方法。

技术实现思路

[0004]本专利技术就是针对上述问题，弥补现有技术的不足，提供一种矿用非金属材料摩擦火花试验装置和方法。
[0005]为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案。
[0006]一方面，本专利技术提供了一种矿用非金属材料摩擦火花试验装置，包括试验装置主体、操作控制台以及供气气源，所述试验装置主体分别与操作控制台、供气气源连接；
[0007]所述试验装置主体包括试验台、试验箱、旋转驱动组件以及气压压紧组件，所述旋转驱动组件、试验箱、气压压紧组件均安装于试验台上，所述旋转驱动组件一端伸入试验箱内且与试验箱之间可转动连接，位于所述试验箱内的旋转驱动组件端部上固定连接有摩擦盘；
[0008]所述气压压紧组件一端固定连接于试验台上，所述气压压紧组件另一端可往复移动连接于试验箱内且与摩擦盘相对，所述气压压紧组件与摩擦盘相对端部上固定有非金属材料试样块体，所述气压压紧组件分别与供气气源、操作控制台连接，所述旋转驱动组件与操作控制台连接；
[0009]所述矿用非金属材料摩擦火花试验装置还包括甲烷测定器、测温装置、点火器，测温装置、点火器均设置于试验箱内；测温装置、点火器均与操作控制台连接，甲烷测定器与
试验箱内部连通，甲烷测定器用于实时测量试验箱内甲烷与空气混合气体的浓度。
[0010]作为本专利技术的一种优选方案，所述试验台设置有第一安装台架、第二安装台架、第三安装台架，第一安装台架、第二安装台架、第三安装台架由上至下连接于试验台上；所述旋转驱动组件包括驱动电机、小皮带轮、传动皮带、大皮带轮、第一轴承座、第二轴承座、第一联轴器、扭矩转速传感器、第二联轴器、推力轴承、主轴；驱动电机设置于第三安装台架上，驱动电机的动力输出轴端连接小皮带轮；第一轴承座、大皮带轮、第二轴承座、第一联轴器、扭矩转速传感器、第二联轴器依次设置于第一安装台架上并通过主轴连接在一起，主轴与试验箱之间通过推力轴承连接，小皮带轮与大皮带轮之间通过传动皮带连接，气压压紧组件一端固定安装于试验台顶部且与旋转驱动组件相对设置。
[0011]作为本专利技术的另一种优选方案，所述试验箱固定安装于第二安装台架上，试验箱上设置有第一轴安装孔、第二轴安装孔、杆安装孔，第二安装台架上还设置有混合风机，混合风机的动力输出轴端穿过第二轴安装孔至试验箱内并连接有风扇，第一轴安装孔上固定安装推力轴承，推力轴承两侧通过锁止环与护板固定安装于试验箱的第一轴安装孔上，杆安装孔上连接气压压紧组件的另一端。
[0012]作为本专利技术的另一种优选方案，所述气压压紧组件包括气缸、压力传感器、顶杆以及顶杆套，顶杆套固定连接于试验箱内侧的杆安装孔位置处，顶杆穿接于杆安装孔及顶杆套中并能在其中往复移动，气缸固定连接于试验台顶部，气缸与顶杆之间连接压力传感器，顶杆与摩擦盘相对，顶杆与摩擦盘相对端部上开设有放置槽，放置槽内固定有非金属材料试样块体。
[0013]进一步地，所述气缸还连接有气缸用电磁阀，气缸用电磁阀固定安装于第一安装台架上，气缸用电磁阀连接于气缸与供气气源之间，气缸用电磁阀还与操作控制台连接，通过气缸用电磁阀控制气缸的往复运动，从而实现带动顶杆运动。
[0014]作为本专利技术的另一种优选方案，所述试验箱包括密闭箱体、翻盖，翻盖密封盖设于密闭箱体上端，密闭箱体内部设置测温装置、点火器，测温装置采用热电偶，热电偶均匀布设于密闭箱体内，密闭箱体的箱壁上开设有点火器孔、测温探头线引出孔，热电偶上连接的测温探头线经过测温探头线引出孔引出密闭箱体并与操作控制台电连接，点火器上连接的点火控制线经过点火器孔引出密闭箱体并与操作控制台电连接。
[0015]作为本专利技术的另一种优选方案，所述密闭箱体顶部为开口，翻盖一端铰接于密闭箱体顶部开口上，翻盖的另一端与密闭箱体之间通过盖锁密封连接，翻盖上设置有泄压口，泄压口与试验箱内部相通，泄压口采用塑料膜覆盖并扎紧。
[0016]作为本专利技术的另一种优选方案，所述密闭箱体的箱壁上还设置有观察窗口、检测气嘴、排空气嘴、充气气嘴，检测气嘴与甲烷测定器相连。
[0017]作为本专利技术的另一种优选方案，所述操作控制台包括控制面板、控制箱体以及电气控制电路，电气控制电路设置于控制箱体内部，控制面板设于控制箱体前侧；控制面板上设置有温度数显表、转速扭矩数显表、压力数显表、分别用于控制旋转驱动组件工作与气压压紧组件工作的启动按钮和停止按钮、用于控制旋转驱动组件旋转速度的调度旋钮、用于控制混合风机工作的启动按钮和停止按钮、用于控制点火器工作的启动按钮和停止按钮。
[0018]另一方面，本专利技术提供了一种矿用非金属材料摩擦火花试验方法，包括以下步骤：
[0019](1).将操作控制台与试验装置主体接通供电电源，操作控制台上的温度数显表、
转速扭矩数显表、压力数显表均被点亮，进入工作状态；
[0020](2).将非金属材料试样块体固定在试验箱内顶杆端部的放置槽中，关闭试验箱的翻盖并用盖锁锁紧密封，泄压口上覆盖并扎紧塑料膜；
[0021](3).将标准甲烷和空气混合气体通过充气气嘴充入试验箱密闭箱体内，并用甲烷测定器通过检测气嘴实时测量试验箱密闭箱体内的甲烷和空气混合气体的浓度，待气体浓度达到要求后，停止充气；
[0022](4).按下操作控制台上的控制混合风机工作的启动按钮，混合风机带动风扇运转，使具有爆炸性的混合气体在试验箱密闭箱体内分布均匀；
[0023](5).将气压压紧组件的气缸接入供气气源，按下操作控制台上的控制气缸工作的启动按钮，气缸带动顶本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种矿用非金属材料摩擦火花试验装置，其特征在于：包括试验装置主体、操作控制台以及供气气源，所述试验装置主体分别与操作控制台、供气气源连接；所述试验装置主体包括试验台、试验箱、旋转驱动组件以及气压压紧组件，所述旋转驱动组件、试验箱、气压压紧组件均安装于试验台上，所述旋转驱动组件一端伸入试验箱内且与试验箱之间可转动连接，位于所述试验箱内的旋转驱动组件端部上固定连接有摩擦盘；所述气压压紧组件一端固定连接于试验台上，所述气压压紧组件另一端可往复移动连接于试验箱内且与摩擦盘相对，所述气压压紧组件与摩擦盘相对端部上固定有非金属材料试样块体，所述气压压紧组件分别与供气气源、操作控制台连接，所述旋转驱动组件与操作控制台连接；所述矿用非金属材料摩擦火花试验装置还包括甲烷测定器、测温装置、点火器，测温装置、点火器均设置于试验箱内；测温装置、点火器均与操作控制台连接，甲烷测定器与试验箱内部连通，甲烷测定器用于实时测量试验箱内甲烷与空气混合气体的浓度。2.根据权利要求1所述的一种矿用非金属材料摩擦火花试验装置，其特征在于：所述试验台设置有第一安装台架、第二安装台架、第三安装台架，第一安装台架、第二安装台架、第三安装台架由上至下连接于试验台上；所述旋转驱动组件包括驱动电机、小皮带轮、传动皮带、大皮带轮、第一轴承座、第二轴承座、第一联轴器、扭矩转速传感器、第二联轴器、推力轴承、主轴；驱动电机设置于第三安装台架上，驱动电机的动力输出轴端连接小皮带轮；第一轴承座、大皮带轮、第二轴承座、第一联轴器、扭矩转速传感器、第二联轴器依次设置于第一安装台架上并通过主轴连接在一起，主轴与试验箱之间通过推力轴承连接，小皮带轮与大皮带轮之间通过传动皮带连接，气压压紧组件一端固定安装于试验台顶部且与旋转驱动组件相对设置。3.根据权利要求2所述的一种矿用非金属材料摩擦火花试验装置，其特征在于：所述试验箱固定安装于第二安装台架上，试验箱上设置有第一轴安装孔、第二轴安装孔、杆安装孔，第二安装台架上还设置有混合风机，混合风机的动力输出轴端穿过第二轴安装孔至试验箱内并连接有风扇，第一轴安装孔上固定安装推力轴承，推力轴承两侧通过锁止环与护板固定安装于试验箱的第一轴安装孔上，杆安装孔上连接气压压紧组件的另一端。4.根据权利要求3所述的一种矿用非金属材料摩擦火花试验装置，其特征在于：所述气压压紧组件包括气缸、压力传感器、顶杆以及顶杆套，顶杆套固定连接于试验箱内侧的杆安装孔位置处，顶杆穿接于杆安装孔及顶杆套中并能在其中往复移动，气缸固定连接于试验台顶部，气缸与顶杆之间连接压力传感器，顶杆与摩擦盘相对，顶杆与摩擦盘相对端部上开设有放置槽，放置槽内固定有非金属材料试样块体。5.根据权利要求4所述的一种矿用非金属材料摩擦火花试验装置，其特征在于：所述气缸还连接有气缸用电磁阀，气缸用电磁阀固定安装于第一安装台架上，气缸用电磁阀连接于气缸与供气气源之间，气缸用电磁阀还与操作控制台连接，通过气缸用电磁阀控制气缸的往复运动，从而实现带动顶杆运动。6.根据权利要求3所述的一种矿用非金属材料摩擦火花试验装置，其特征在于：所述试验箱包括密闭箱体、翻盖，翻盖密封盖设于密闭箱体上端，密闭箱体内部设置测温装置、点火器，测温装置采用热电偶，热电偶均匀布设于密闭箱体内，密闭箱体的箱壁上开设有点火器孔、测温探头线引出孔，热电偶上连...

【专利技术属性】
技术研发人员：谭廷帅，王玉成，边建朝，李仲强，张红奎，李春海，刘德君，管长焦，马立爽，
申请(专利权)人：中煤科工集团沈阳研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：