采煤機(jī)截齒截割力測量裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型屬于煤炭機(jī)械技術(shù)領(lǐng)域，設(shè)及到一種截齒裝置，具體設(shè)及一種采煤機(jī) 截齒截割力測量裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 合理選擇采煤機(jī)的型號(hào)和截齒類型，對采煤機(jī)的工作效率和截齒的壽命有一定影 響。采煤機(jī)實(shí)際工作效率的高低及其工作效果的好壞是多方面因素綜合作用的結(jié)果，如采 煤機(jī)滾筒的結(jié)構(gòu)，截齒的材料、形狀、尺寸及其排列和安裝角度，截割深度，電動(dòng)機(jī)的牽引速 度，煤層的物理機(jī)械性質(zhì)等。由于不同礦井和不同煤層的煤炭性質(zhì)都有所不同，且煤炭在 截割過程中的破碎是隨機(jī)的，因此采煤機(jī)在截割過程中所受的力也不同。準(zhǔn)確的測量截割 力，可W獲得截齒在煤炭截割過程中的大量力信息，從而為定量評價(jià)煤炭截割特性、深入 研究煤炭截割機(jī)理、合理選擇和使用采煤機(jī)和截齒等提供重要依據(jù)。
[0003] 某些測量單個(gè)截齒或標(biāo)準(zhǔn)測試刀具的煤炭截割力裝置的傳感器存在兩大問題：不 能測=向截割分力，多數(shù)僅能測主截割力，個(gè)別可測主截割力和徑向力；動(dòng)態(tài)特性差，數(shù)據(jù) 失真較大。煤炭截割力是力幅變動(dòng)大、頻率較高的隨機(jī)動(dòng)態(tài)力，須用動(dòng)態(tài)性能好、靈敏度高、 分力交叉干擾小的=向力傳感器測量，由此獲得單齒的截割分力。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004] 為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實(shí)用新型提供一種采煤機(jī)截齒截割力測量裝置，使 用該測量裝置，可W獲得截齒在截割煤炭過程中的受力信息，為深入研究煤炭截割機(jī)理、定 量評價(jià)煤炭截割特性、合理選擇和使用采煤機(jī)、優(yōu)化設(shè)計(jì)采煤機(jī)和截齒提供了依據(jù)，進(jìn)而提 高企業(yè)的生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)效益。
[0005] 本實(shí)用新型的技術(shù)方案是：一種采煤機(jī)截齒截割力測量裝置，包括截齒、齒座、= 向力傳感器和傳感系統(tǒng)信號(hào)處理器，所述截齒包括截齒頭和截齒本體，截齒本體安裝于齒 座安裝孔內(nèi)，所述=向力傳感器設(shè)在截齒頭與齒座的接觸面，=向力傳感器的下PCB板與 齒座固定，上PCB板與截齒頭接觸但不固定，=向力傳感器包括圓環(huán)電容單元組和條狀電 容單元組，所述條狀電容單元組設(shè)置在圓環(huán)電容單元組外基板的四角，圓環(huán)電容單元組包 括兩對W上圓環(huán)電容單元對，所述圓環(huán)電容單元對包括兩個(gè)圓環(huán)電容單元，所述條狀電容 單元組包括X方向差動(dòng)電容單元組和Y方向差動(dòng)電容單元組，X方向差動(dòng)電容單元組和Y方 向差動(dòng)電容單元組均包括兩個(gè)W上相互形成差動(dòng)的電容單元模塊，所述電容單元模塊是由 兩個(gè)W上的條狀電容單元組成的梳齒狀結(jié)構(gòu)，每個(gè)圓環(huán)電容單元和條狀電容單元均包括上 極板的驅(qū)動(dòng)電極和下極板的感應(yīng)電極。
[0006] 采煤機(jī)截齒截割力測量裝置，還包括軸承，軸承安裝于齒座安裝孔內(nèi)，截齒本體安 裝于軸承中屯、。所述每個(gè)圓環(huán)電容單元的感應(yīng)電極和驅(qū)動(dòng)電極正對且形狀相同，所述每個(gè) 條狀電容單元的驅(qū)動(dòng)電極和感應(yīng)電極寬度相同，條狀電容單元的驅(qū)動(dòng)電極長度大于感應(yīng)電 極長度，條狀電容單元的驅(qū)動(dòng)電極長度兩端分別預(yù)留左差位5t和右差位5 $，begg=b。感 + 5 $ + 5t，其中bu9g為條狀電容單元的驅(qū)動(dòng)電極長度，bug為條狀電容單元的感應(yīng)電極長 度。所述條狀電容單元的左差位5 右差位5$，且Sf
，其中d。為彈性介質(zhì) 厚度，G為彈性介質(zhì)的抗剪模量，Tm。、為最大應(yīng)力值。所述兩組相互形成差動(dòng)的電容單元 模塊的條狀電容單元的驅(qū)動(dòng)電極和感應(yīng)電極沿寬度方向設(shè)有初始錯(cuò)位偏移，錯(cuò)位偏移大小 相同、方向相反。所述圓環(huán)電容單元組包括n個(gè)同屯、圓環(huán)電容單元，其中
其 中，為平行板的長度，T0為圓環(huán)電容單元圓環(huán)的寬度，ae0為相鄰兩圓環(huán)電容單元之間 的電極間距。X方向差動(dòng)電容單元組和Y方向差動(dòng)電容單元組均包括m個(gè)條狀電容單元，
曰巾/ (曰。+曰S^，其中，曰巾為平行板的長度，aS^為相鄰兩條狀電容單元之間 的電極間距，a。條狀電容單元的寬度。所述同屯、圓環(huán)電容單元的寬度和條狀電容單元的 寬度3。相等；條狀電容單元電極間距aS^和圓環(huán)電容單元電極間距as0相等，所述條狀電 容單元的寬度
其中，d。為彈性介質(zhì)厚度，E為彈性介質(zhì)的楊氏模量，G為彈性介質(zhì) 的抗剪模量。所述圓環(huán)電容單元組和條狀電容單元組的驅(qū)動(dòng)電極通過一個(gè)引出線與傳感系 統(tǒng)信號(hào)處理器連接，所述圓環(huán)電容單元組的每個(gè)圓環(huán)電容單元的感應(yīng)電極單獨(dú)引線與傳感 系統(tǒng)信號(hào)處理器連接，所述X方向差動(dòng)電容單元組和Y方向差動(dòng)電容單元組的電容單元模 塊感應(yīng)電極分別通過一根引出線與傳感系統(tǒng)信號(hào)處理器連接。所述圓環(huán)電容單元、電容單 元模塊與傳感系統(tǒng)信號(hào)處理器之間分別設(shè)有中間變換器，中間變換器用于設(shè)置電壓對電容 或頻率對電容的傳輸系數(shù)。
[0007] 本實(shí)用新型有如下積極效果：本實(shí)用新型的煤炭截齒截割力測量裝置能夠測量截 齒在截割煤炭過程中的=維受力信息，準(zhǔn)確的測量截割力，可W獲得截齒在煤炭截割過程 中的大量力信息，從而為定量評價(jià)煤炭截割特性、深入研究煤炭截割機(jī)理、合理選擇和使 用采煤機(jī)和截齒等提供重要依據(jù)。本實(shí)用新型的=向力傳感器靈敏度高，極板利用效率高， 整個(gè)圓環(huán)電容單元組都對法向力作出貢獻(xiàn)，并且具有較好的動(dòng)態(tài)性能，可用于測量單個(gè)截 齒的S向分力。
【附圖說明】
[0008] 圖1是本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】的同屯、圓環(huán)偏移錯(cuò)位面積分析圖。
[0009] 圖2是本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】的為外同屯、圓環(huán)錯(cuò)位對外徑圓分析圖。
[0010] 圖3是本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】的平行板電容的平面設(shè)計(jì)圖。
[0011] 圖4是本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】的驅(qū)動(dòng)電極的結(jié)構(gòu)圖。
[0012] 圖5是本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】的平板電容板的直角坐標(biāo)系。
[0013] 圖6是本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】的兩組圓環(huán)電容組結(jié)構(gòu)圖。
[0014] 圖7是本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】的差動(dòng)條狀電容單元的初始錯(cuò)位圖。
[0015] 圖8是本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】的差動(dòng)條狀電容單元受力后偏移圖。
[0016] 圖9是本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】的單元電容對的信號(hào)差動(dòng)示意圖。
[0017] 圖10是本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】的截齒的結(jié)構(gòu)圖。
[0018] 圖11是本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】的截齒的局部剖面圖。
[0019] 其中，I截齒，101截齒頭，102截齒本體，2齒座，3軸承。
【具體實(shí)施方式】
[0020] 下面對照附圖，通過對實(shí)施例的描述，本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】如所設(shè)及的各 構(gòu)件的形狀、構(gòu)造、各部分之間的相互位置及連接關(guān)系、各部分的作用及工作原理、制造工 藝及操作使用方法等，作進(jìn)一步詳細(xì)的說明，W幫助本領(lǐng)域技術(shù)人員對本實(shí)用新型的實(shí)用 新型構(gòu)思、技術(shù)方案有更完整、準(zhǔn)確和深入的理解。
[0021] 在煤巖截割實(shí)驗(yàn)中，截割實(shí)驗(yàn)裝置包括主運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)、輔助運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)和截齒1，在運(yùn) 動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力作用下，截齒1截割煤巖，如圖10和11所示，為本實(shí)用新型截齒1的結(jié)構(gòu)示 意圖，截齒1裝置包括截齒1、齒座2和軸承3,截齒1包括截齒頭101和截齒本體102,齒 座2具有安裝孔，軸承3安裝于齒座2的安裝孔內(nèi)，截齒本體102安裝于軸承3的中屯、，截 齒1相對齒座2進(jìn)行旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。本實(shí)用新型的截齒本體102和齒座2內(nèi)孔之間設(shè)有軸承3 結(jié)構(gòu)，截齒1和齒座2之間形成滾動(dòng)摩擦，避免現(xiàn)有技術(shù)中因滑動(dòng)摩擦而形成截齒1旋轉(zhuǎn)不 乃頃，進(jìn)而產(chǎn)生磨損不均、偏磨損等問題。
[0022] 如圖10,本實(shí)用新型的=向力傳感器設(shè)在截齒頭101與齒座2相接的表面，傳感器 的上下PCB板面分別與截齒頭101和齒