刨煤機(jī)綜采成套力學(xué)特性的測(cè)試系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及煤礦機(jī)械領(lǐng)域，具體地說是一種刨煤機(jī)綜采成套力學(xué)特性的測(cè)試系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展，對(duì)煤炭資源的需求量也越來越大，許多薄煤層煤炭資源之前由于各種原因未能進(jìn)行有效利用。而在煤炭資源日漸珍貴的今天，薄煤層煤炭資源的有效利用就成為了煤炭企業(yè)增產(chǎn)增效、國(guó)家資源有效利用的利國(guó)利民的必經(jīng)之路。刨煤機(jī)工作面可實(shí)現(xiàn)薄煤層、極薄煤層的機(jī)械化采煤，工人不必跟機(jī)操作，可在順槽進(jìn)行控制，對(duì)薄煤層、極薄煤層采煤機(jī)械化和實(shí)現(xiàn)遙控控制具有重要意義。
[0003]刨刀是刨煤機(jī)的常用易損配件，通常是由熱鍛壓的齒體和硬質(zhì)合金組成并通過釬焊連接。刨刀與煤層直接接觸，煤層對(duì)刨刀的前、后刀面都會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的摩擦。由于煤層截割屬脆性、斷續(xù)切削，刨刀所受的截割力是高頻、間斷或周期性的。硬質(zhì)合金刀頭和焊接區(qū)在高頻、交變截割力的作用下極易損壞。特別是當(dāng)刨刀遇到煤層中的硬夾石和矸石時(shí)，截割力會(huì)急劇增加，造成刀頭崩刃、脫落、刀桿折斷等刨刀過早失效現(xiàn)象，嚴(yán)重影響了刨刀的壽命及刨煤機(jī)的采煤效率。因此，精確測(cè)量刨刀工況下的受力情況可估算刨刀在不同工作環(huán)境下的使用壽命，并以此為依據(jù)設(shè)計(jì)新型刨刀。
[0004]申請(qǐng)?zhí)枮镃N201120345151.6的中國(guó)專利“一種刨煤機(jī)刨頭位置監(jiān)測(cè)控制裝置”，通過分別安裝于工作面端頭的刨頭位置監(jiān)測(cè)主控制器和安裝于工作面端尾的刨頭位置監(jiān)測(cè)輔助控制器對(duì)刨頭位置的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。然而目前還沒有一個(gè)直觀的，對(duì)硬質(zhì)合金刀頭工作時(shí)受到的三向力、振動(dòng)加速度值以及溫度變化值實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的裝置，針對(duì)硬質(zhì)合金刀頭實(shí)時(shí)三向力、振動(dòng)加速度值以及溫度變化值的測(cè)試技術(shù)我國(guó)還屬科研空白。
[0005]刮板輸送機(jī)是目前煤礦井下采煤重要的運(yùn)輸設(shè)備，在礦井惡劣的工作環(huán)境下，鏈條牽引刮板群推移物料時(shí)不僅會(huì)引起鏈條的縱向振動(dòng)，還會(huì)引起刮板群的扭擺振動(dòng)等問題，當(dāng)刮板輸送機(jī)刮板一端發(fā)生卡鏈故障或者由于載荷不均等情況造成刮板扭擺振動(dòng)，一旦扭擺振動(dòng)過大會(huì)發(fā)生一系列故障而停止生產(chǎn)，所以對(duì)刮板鏈條的扭擺振動(dòng)進(jìn)行檢測(cè)十分重要。
[0006]授權(quán)公告號(hào)為CN101466015B的發(fā)明專利公開了一種“刮板輸送機(jī)鏈條的張緊力測(cè)量裝置”，采用力矩測(cè)試扳手形式，測(cè)量刮板輸送機(jī)張緊后靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)鏈條的張力，這種測(cè)試只能檢測(cè)鏈條靜止?fàn)顟B(tài)下的張力，無(wú)法實(shí)現(xiàn)鏈條工況下張力檢測(cè)；授權(quán)公告號(hào)為CN202374667U的實(shí)用新型專利公開了一種“刮板輸送機(jī)鏈條監(jiān)測(cè)裝置”，采用鏈條帶動(dòng)刮板前移，經(jīng)過帶有霍爾元件的凸塊，只有當(dāng)刮板觸碰凸塊時(shí)檢測(cè)鏈條，信號(hào)間斷，無(wú)法實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控檢測(cè)；申請(qǐng)公布號(hào)為CN103556509A的發(fā)明專利申請(qǐng)公開了一種“刮板輸送機(jī)張力檢測(cè)裝置”，通過刮板和固定在刮板上的橫梁、張力檢測(cè)系統(tǒng)及加速度檢測(cè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)工作時(shí)對(duì)刮板輸送機(jī)鏈環(huán)張力的檢測(cè)。
[0007]此外，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(cè)量等參數(shù)，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(shì)必會(huì)影響原有的煤壁內(nèi)結(jié)構(gòu)，根本無(wú)法得到準(zhǔn)確的測(cè)量結(jié)果。為此，亟需一種煤礦井下環(huán)境的煤壁模型。
[0008]目前，對(duì)于刨煤機(jī)綜采裝備的力學(xué)特性測(cè)試手段仍停留在局部測(cè)試和模擬測(cè)試階段，由于成套裝備力學(xué)特性測(cè)試設(shè)備系統(tǒng)龐大，需要的資金數(shù)額巨大，目前尚無(wú)完善的測(cè)試方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的目的是提供一種刨煤機(jī)綜采成套力學(xué)特性的測(cè)試系統(tǒng)，從根本上解決了無(wú)法檢測(cè)刨煤機(jī)工況下力學(xué)特性數(shù)據(jù)的問題，其具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便、易于操控、數(shù)據(jù)檢測(cè)直觀、檢測(cè)結(jié)果可靠等優(yōu)點(diǎn)。
[0010]本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的:該刨煤機(jī)綜采成套力學(xué)特性的測(cè)試系統(tǒng)包括分別與數(shù)據(jù)采集終端相連的刨煤機(jī)數(shù)據(jù)采集平臺(tái)、模擬煤壁數(shù)據(jù)采集平臺(tái)、液壓支架數(shù)據(jù)采集平臺(tái)、刮板輸送機(jī)數(shù)據(jù)采集平臺(tái)；液壓支架數(shù)據(jù)采集平臺(tái)包括銷軸/耳座應(yīng)力檢測(cè)系統(tǒng)、液壓支架頂板載荷檢測(cè)系統(tǒng)、推溜拉架位移檢測(cè)系統(tǒng)、液壓支架姿態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、液壓支架定位檢測(cè)系統(tǒng)，其技術(shù)要點(diǎn)是:刨煤機(jī)數(shù)據(jù)采集平臺(tái)包括刨刀應(yīng)力檢測(cè)系統(tǒng)、刨刀速度檢測(cè)系統(tǒng)、刨刀振動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)、刨煤機(jī)定位檢測(cè)系統(tǒng)、刨頭振動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)、刨鏈拉力檢測(cè)系統(tǒng)；
[0011]刨刀應(yīng)力檢測(cè)系統(tǒng)包括刨煤機(jī)刀頭、檢測(cè)單元，刨煤機(jī)刀頭包括刀座、設(shè)置在刀座前端的硬質(zhì)合金刀頭、裝配在刀座上的保護(hù)罩以及設(shè)置在刀座底部的刀桿，刀座中部設(shè)有方孔，振動(dòng)傳感器通過強(qiáng)磁底座放置在方孔中；刀座的尾部與刀桿之間設(shè)有縫隙；方孔與刀座前端為四方體柱，在其四面加工應(yīng)變片槽，并在左右兩側(cè)應(yīng)變片槽的相對(duì)應(yīng)的角上開通貫穿孔II;刀座上設(shè)有一直延伸到刀桿背部的導(dǎo)線槽，刀座前部安裝應(yīng)變片I，方孔與刀座前端之間設(shè)置貫穿孔I;與方孔同高度的刀座左右兩側(cè)外壁上安裝應(yīng)變片II，刀座中部設(shè)有與貫穿孔I相垂直的貫穿孔II;方孔前內(nèi)壁上安裝應(yīng)變片III，刀座頂部安裝溫度傳感器，貫穿孔I與刀座頂部之間設(shè)置溫度傳感器導(dǎo)線孔；保護(hù)罩為帶有鉤形結(jié)構(gòu)的U形殼體，通過刀座前部嵌于刀座外壁上，其鉤形結(jié)構(gòu)卡在刀座后部，并用沉頭螺釘緊固；
[0012]檢測(cè)單元包括電源、A/D轉(zhuǎn)換器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、信號(hào)發(fā)射裝置；電源的正負(fù)極分別通過導(dǎo)線與A/D轉(zhuǎn)換器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器以及信號(hào)發(fā)射裝置的正負(fù)極相連；電源的正極通過導(dǎo)線分別與振動(dòng)傳感器、應(yīng)變片、溫度傳感器的正極相連，振動(dòng)傳感器、應(yīng)變片I?II1、溫度傳感器的負(fù)極通過導(dǎo)線與A/D轉(zhuǎn)換器的信號(hào)輸入正極相連，A/D轉(zhuǎn)換器的信號(hào)輸入負(fù)極與電源的負(fù)極相連;A/D轉(zhuǎn)換器的信號(hào)輸出正、負(fù)極通過導(dǎo)線與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的信號(hào)輸入正、負(fù)極相連，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的信號(hào)輸出正、負(fù)極通過導(dǎo)線分別與信號(hào)發(fā)射裝置的信號(hào)輸入正、負(fù)極相連；
[0013]刨刀速度檢測(cè)系統(tǒng)由變速箱、轉(zhuǎn)速傳感器、數(shù)據(jù)處理與顯示單元組成，轉(zhuǎn)速傳感器安裝在變速箱的輸出軸上，數(shù)據(jù)處理與顯示單元接收來至轉(zhuǎn)速傳感器的信號(hào)，并將轉(zhuǎn)速信號(hào)轉(zhuǎn)換為刨煤機(jī)的速度值進(jìn)行顯示；
[0014]刨煤機(jī)定位檢測(cè)系統(tǒng)由中部槽、感應(yīng)板、位置傳感器、刨頭組成，感應(yīng)板安裝在中部槽的左上側(cè)，位置傳感器安裝在刨頭的左上側(cè)；
[0015]刨頭振動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)由三向加速度傳感器、刨頭、數(shù)據(jù)處理與顯示單元組成，三向加速度傳感器安裝在刨頭的中上方，其測(cè)量刨頭在空間三方向的振動(dòng)量，數(shù)據(jù)處理與顯示單元接收來至三向加速度傳感器的信息，并對(duì)測(cè)量值的大小進(jìn)行顯示；
[0016]刨鏈拉力檢測(cè)系統(tǒng)由刨頭前側(cè)鏈條張力傳感器、刨頭后側(cè)鏈條張力傳感器、松邊鏈條張力傳感器、數(shù)據(jù)處理與顯示單元組成，刨頭前側(cè)鏈條張力傳感器安裝在刨頭運(yùn)行方向前側(cè)的鏈條上，刨頭前側(cè)鏈條張力傳感器安裝在刨頭運(yùn)行方向后側(cè)的鏈條上，松邊鏈條張力傳感器、松邊鏈條張緊傳感器II分別安裝在刨頭下側(cè)松邊鏈條的右側(cè)和左側(cè)。
[0017]刮板輸送機(jī)數(shù)據(jù)采集平臺(tái)包括鏈條受力檢測(cè)系統(tǒng)、刮板鏈條速度檢測(cè)系統(tǒng)、刮板輸送機(jī)電壓/電流/功率檢測(cè)系統(tǒng)、刮板輸送機(jī)振動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)、刮板輸送機(jī)中部槽受力