采煤機(jī)截齒力學(xué)特性在線測試系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及煤礦機(jī)械領(lǐng)域，具體地說是一種采煤機(jī)截齒力學(xué)特性在線測試系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]為保證滾筒采煤作業(yè)的順利進(jìn)行，常需要對采煤機(jī)各部件的受力情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測與記錄，并將記錄結(jié)果分析后用于指導(dǎo)新型采煤機(jī)的生產(chǎn)制造，為此需要在采煤機(jī)的相應(yīng)部位安裝相應(yīng)的監(jiān)測裝置?，F(xiàn)有的采煤機(jī)參數(shù)檢測系統(tǒng)主要用于截割齒、滾筒、導(dǎo)向滑靴、平滑靴、刮板輸送機(jī)等主要部位的檢測。
[0003]采煤機(jī)截齒組件是采煤及巷道掘進(jìn)機(jī)械中的易損件之一，是落煤及碎煤的主要工具。截齒在切割煤巖時(shí)周期性受到壓應(yīng)力、切應(yīng)力以及沖擊負(fù)荷的影響，常發(fā)生截齒摩擦磨損和斷齒現(xiàn)象，如要提高截齒的使用壽命，需對截齒工作過程的受力進(jìn)行測試和分析。現(xiàn)有的測試平臺(tái)均為實(shí)驗(yàn)臺(tái)上的模擬測試，無法獲得工況下截齒的實(shí)際受力數(shù)據(jù)，因此存在一定誤差，并不能直接用于指導(dǎo)改進(jìn)截齒的生產(chǎn)工藝。如申請公布號(hào)為CN102941626A的發(fā)明專利申請公開了“一種截齒對巖石截割機(jī)理試驗(yàn)平臺(tái)”，其包括基座，基座上設(shè)置石料移動(dòng)導(dǎo)軌和刀架移動(dòng)導(dǎo)軌，石料移動(dòng)導(dǎo)軌上設(shè)置石料移動(dòng)裝置，石料移動(dòng)裝置包括石料臺(tái)，石料臺(tái)外側(cè)通過石料臺(tái)驅(qū)動(dòng)絲杠連接石料臺(tái)驅(qū)動(dòng)電機(jī)，石料臺(tái)上設(shè)置石料裝夾裝置，刀架移動(dòng)導(dǎo)軌上設(shè)置刀架移動(dòng)裝置以及截齒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。該技術(shù)方案雖然在一定程度上逼近真實(shí)的現(xiàn)場工況，但是其仍舊局限在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下，并且僅是針對單一截割頭的測量，控制精度仍需改進(jìn)，數(shù)據(jù)可靠性仍無法滿足實(shí)際需要。
[0004]綜采工作面井下采煤作業(yè)過程通常會(huì)涉及到煤壁垮落范圍、采煤機(jī)與煤壁沖擊力、應(yīng)力波傳播范圍及傳播速度的測量，但由于井下環(huán)境復(fù)雜，根本不可能于開采前在煤壁中安裝傳感器，即使不考慮資金、施工安全、施工難度的問題，在原有煤壁內(nèi)增設(shè)傳感器，勢必會(huì)影響原有的煤壁內(nèi)結(jié)構(gòu)，根本無法得到準(zhǔn)確的測量結(jié)果，為此，建立一個(gè)與實(shí)際煤壁在空間上滿足1:1比例、物理性能參數(shù)與實(shí)際煤巖相同、內(nèi)部按矩陣形式布置多組三向力傳感器的模擬煤壁，并建立相應(yīng)的數(shù)據(jù)采集、處理平臺(tái)，以實(shí)現(xiàn)對煤壁沖擊力、煤壁內(nèi)應(yīng)波傳遞、煤壁內(nèi)應(yīng)波傳播速度、煤壁內(nèi)應(yīng)波傳播范圍等進(jìn)行檢測，檢測結(jié)果可為采煤工藝參數(shù)確定和相關(guān)安全管理措施的制定提供指導(dǎo)。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]本實(shí)用新型的目的是提供一種采煤機(jī)截齒力學(xué)特性在線測試系統(tǒng)，從根本上解決了無法檢測滾筒式采煤機(jī)工況下力學(xué)特性數(shù)據(jù)的問題，其具有結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、易于操控、數(shù)據(jù)檢測直觀、檢測結(jié)果可靠等優(yōu)點(diǎn)。
[0006]本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的:該采煤機(jī)截齒力學(xué)特性在線測試系統(tǒng)包括截割組件、A/D轉(zhuǎn)換器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、發(fā)射模塊、接收模塊、顯示屏等部件，其技術(shù)要點(diǎn)是:所述截割組件包括螺旋滾筒以及沿周向固定在滾筒上的截齒單元，截齒單元包括硬質(zhì)合金頭、卡環(huán)、齒套、齒座、卡塊等零件，截齒單元通過卡塊固定在滾筒的螺旋葉片上；硬質(zhì)合金頭末端插入齒座內(nèi)，并通過外部套接卡環(huán)與齒套固定；齒座底部設(shè)有圓盤結(jié)構(gòu)，圓盤底部車出直徑小于圓盤的圓柱結(jié)構(gòu)，圓柱結(jié)構(gòu)中部銑出內(nèi)接在圓柱圓形截面內(nèi)的正八邊形柱結(jié)構(gòu)，圓柱結(jié)構(gòu)下部外壁上加工位于正八邊形柱各側(cè)面中線上的導(dǎo)線槽，在正八邊形柱的相同位置上分別間隔安裝應(yīng)變片和應(yīng)變花；卡塊為帶有內(nèi)腔的半封閉結(jié)構(gòu)，卡塊上加工一對與內(nèi)腔相通的卡塊銷孔及導(dǎo)線孔，圓柱結(jié)構(gòu)底部加工安裝塊，安裝塊上設(shè)有一對與卡塊銷孔相配合的安裝塊銷孔，齒座底部的安裝塊插入卡塊內(nèi)腔中，并通過固定銷限位，另一端通過圓盤結(jié)構(gòu)限位將卡塊內(nèi)腔密封；應(yīng)變片與應(yīng)變花的導(dǎo)線沿導(dǎo)線槽向下布線，匯總后由卡塊的導(dǎo)線孔引出與位于滾筒內(nèi)的A/D轉(zhuǎn)換器相連；
[0007]電源模塊的正負(fù)極通過導(dǎo)線分別與A/D轉(zhuǎn)換器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、發(fā)射模塊的正負(fù)極相連，電源模塊的正極通過導(dǎo)線與應(yīng)變片或應(yīng)變花的正極相連，應(yīng)變片或應(yīng)變花的負(fù)極通過導(dǎo)線與A/D轉(zhuǎn)換器的信號(hào)輸入端負(fù)極相連，A/D轉(zhuǎn)換器的信號(hào)輸入端正極與電源模塊的負(fù)極相連;A/D轉(zhuǎn)換器的信號(hào)輸出端正極通過導(dǎo)線與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的信號(hào)輸入端正極相連，A/D轉(zhuǎn)換器的信號(hào)輸出端負(fù)極通過導(dǎo)線與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的信號(hào)輸入端負(fù)極相連；數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的信號(hào)輸出端正極通過導(dǎo)線與發(fā)射模塊的信號(hào)輸入端正極相連，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的信號(hào)輸出端負(fù)極通過導(dǎo)線與發(fā)射模塊的信號(hào)輸入端負(fù)極相連。
[0008]本實(shí)用新型的測試系統(tǒng)通過采煤機(jī)各部分傳感單元的聯(lián)動(dòng)，準(zhǔn)確測量了成套裝備各測試設(shè)備的真實(shí)力學(xué)特性數(shù)據(jù)。該測試系統(tǒng)不但可用于工況下采煤機(jī)相關(guān)參數(shù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測，而且配合模擬煤壁數(shù)據(jù)采集平臺(tái)可在井上模擬井下復(fù)雜的作業(yè)環(huán)境。為生產(chǎn)廠家在研發(fā)滾筒采煤機(jī)綜采成套裝備過程中，提供發(fā)數(shù)據(jù)參考和理論指導(dǎo)。
【附圖說明】
[0009]圖1為本實(shí)用新型的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖；
[0010]圖2為本實(shí)用新型滾筒的外觀結(jié)構(gòu)示意圖；
[0011]圖3為本實(shí)用新型截割組件的爆炸結(jié)構(gòu)示意圖；
[0012]圖4為本實(shí)用新型截割頭的信號(hào)傳輸原理示意圖；
[0013]圖5為本實(shí)用新型截割頭部分信號(hào)傳輸電路的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014]圖6為本實(shí)用新型平滑靴組件的剖視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖7為本實(shí)用新型平滑靴組件的主視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖8為本實(shí)用新型平滑靴銷軸的受力方向示意圖；
[0017]圖9為本實(shí)用新型平滑靴銷軸的主視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖10為本實(shí)用新型導(dǎo)向滑靴組件的剖視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖11為本實(shí)用新型導(dǎo)向滑靴組件的主視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖12為本實(shí)用新型導(dǎo)向滑靴銷軸的受力方向示意圖；
[0021]圖13為本實(shí)用新型導(dǎo)向滑靴銷軸的主視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖14為本實(shí)用新型導(dǎo)向滑靴銷軸X方向標(biāo)定時(shí)的支點(diǎn)及作用力位置示意圖；
[0023]圖15為本實(shí)用新型導(dǎo)向滑靴銷軸實(shí)測時(shí)的作用力位置示意圖；
[0024]圖16為本實(shí)用新型截割傳動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖17為本實(shí)用新型惰輪軸傳感器的受力示例圖；
[0026]圖18為本實(shí)用新型刮板組件的剖視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖19為本實(shí)用新型扭擺振動(dòng)檢測裝置的裝配結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖20為模擬煤壁內(nèi)的傳感器分布位置示意圖；
[0029]圖21為模擬煤壁的主視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0030]附圖標(biāo)記說明:1滾筒、2截齒單元、3螺旋葉片、4硬質(zhì)合金頭、5卡環(huán)、6齒套、7齒座、8應(yīng)變花、9應(yīng)變片、10導(dǎo)線槽、11安裝塊銷孔、12固定銷、13卡塊銷孔、14導(dǎo)線孔、15卡士夬、16安裝塊、17發(fā)射模塊、18接收模塊、19顯示屏、20電源模塊、21A/D轉(zhuǎn)換器、22數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、23支撐腿、24軸套、25平滑靴銷軸、26壓板、27平滑靴、28環(huán)形槽、29應(yīng)變片組、30安裝座、31驅(qū)動(dòng)齒輪、32軸承、33導(dǎo)向板、34銷排、35端板、36測力螺栓、37導(dǎo)向滑靴銷軸、38應(yīng)變片組1、39應(yīng)變片組11、40應(yīng)變片組111、41應(yīng)變片組IV、42截割電機(jī)、43電機(jī)輸出軸齒輪、44主動(dòng)輪1、45主動(dòng)輪11,46主動(dòng)輪111,47惰輪1、48惰輪11,49惰輪111,50滾筒齒輪、51行星輪、52軸承、53銷軸傳感器、54惰輪軸定位螺桿