采煤机支撑滑靴寿命预警系统的制作方法

本实用新型属于挖掘设备技术领域，涉及一种具有自适应特性的采煤机支撑滑靴的寿命预警系统。

背景技术：

采煤机是综采工作面开采煤炭的主要设备。随着矿山装备技术的发展，采煤机越来越朝着智能化、自动化无人工作面或少人工作面的方向发展。采煤机工况比较恶劣，支撑滑靴是采煤机机械系统中薄弱的零件之一。由于支撑滑靴都安装在采煤机的煤壁侧，骑在刮板机槽帮或铲板上，支撑滑靴一旦磨损超标，采煤机重心会严重偏向煤壁侧，影响采煤机行走轮和刮板机销排的正常啮合，降低行走轮与销排的寿命，影响着采煤机的可靠性和开机率，因此有必要实时掌握支撑滑靴的磨损情况，以便及时更换。然而目前对于支撑滑靴耐磨层寿命的判断都是靠人工检测，检测难度大，工作强度高，有一定的危险性，无法实现检测的实时性，因此很难做到支撑滑靴寿命的及时和准确预警。

技术实现要素：

本实用新型旨在提供一种采煤机支撑滑靴寿命预警系统，能智能预测支撑滑靴的寿命，减少人工检测支撑滑靴磨损情况的次数，降低人工检测工作强度，有效避免支撑滑靴由于检修不及时导致过度磨损而带来二次损伤。

本实用新型的主要技术方案有：

一种采煤机支撑滑靴寿命预警系统，包括采煤机行走位置编码器和传感信号处理装置，所述采煤机行走位置编码器的信号输出端接入所述传感信号处理装置的行走距离信号输入端，所述采煤机行走位置编码器同轴安装在采煤机煤壁侧牵引部牵三轴处，用于实时监测采煤机的行走距离，所述传感信号处理装置用于根据行走距离数据以及预设的采煤机累计行走距离与采煤机支撑滑靴磨损量之间理论上的一一对应关系计算出与当前累计行走距离相对应的采煤机支撑滑靴磨损量计算值，并进行采煤机支撑滑靴磨损量计算值与磨损量安全值fs的对比以及必要时生成预警信号。

所述采煤机行走位置编码器优选采用多圈绝对型光电编码器。

所述采煤机行走位置编码器的安装方式优选为柔性安装方式。

所述传感信号处理装置优选采用矿用本安型传感信号处理装置。

所述传感信号处理装置可以包含防爆壳体和设置在所述防爆壳体内的信号处理模块，所述信号处理模块是所述传感信号处理装置的核心，所述采煤机行走位置编码器的信号输出端接入所述信号处理模块的行走距离信号输入端，所述防爆壳体的开口的一侧采用密封圈加螺丝紧固方式固定盖板，所述防爆壳体的一侧壁上设有透视窗，所述信号处理模块用于接收来自采煤机主控系统的参数，处理采煤机行走位置编码器信号并进行数据的计算，计算采煤机支撑滑靴磨损量计算值，进行采煤机支撑滑靴磨损量计算值与磨损量安全值fs的对比以及生成预警信号。

所述防爆壳体内还可以设有LED灯组，所述信号处理模块的预警状态显示信号输出端连接所述LED灯组。

所述防爆壳体可以通过螺钉紧固件固定在采煤机壳体老唐侧。

所述传感信号处理装置与采煤机主控系统双向通信连接，所述采煤机主控系统用于接收人工测量的采煤机支撑滑靴磨损量测量值并将其传递给所述传感信号处理装置，相应地，所述传感信号处理装置还用于根据采煤机支撑滑靴磨损量测量值更新累计行走距离与采煤机支撑滑靴磨损量之间理论上的一一对应关系。

所述采煤机主控系统可以设有存储单元SD卡。

所述传感信号处理装置优选通过CAN总线连接所述采煤机主控系统。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型为实现采煤机支撑滑靴寿命预警方法提供物理基础，能实现实时自动监测采煤机的行走距离，并自动换算成支撑滑靴磨损量计算量，当经过比较判断发现支撑滑靴磨损量计算值达到或超过磨损量安全值fs时能自动生成和发出预警信号，以此提示相关人员人工检测支撑滑靴的实际磨损量，即获取支撑滑靴磨损量测量值。通过人工辅助与智能预警相结合的全新预警方式，明显减少了人工检测支撑滑靴的次数，降低了工人经常检测的工作强度，还能避免由于人工检测不及时导致的因支撑滑靴过度磨损而带来二次损伤采煤机行走系统的情况。

本实用新型支持同时对采煤机累计行走距离的比较判断，当采煤机累计行走距离达到或超过设定的支撑滑靴能够行走的最大距离Smax时，也能自动生成和发出预警信号，进一步提高了预警的可靠性和安全性。

所述传感信号处理装置优选采用矿用本安型传感信号处理装置，符合煤矿设备安全要求，且设备尺寸小，可以作为采煤机的功能选配，方便安装。

通过在智能预警的基础上融入了人工辅助方式，能持续更新预警算法的精度，使预警算法得到趋于真实情况的修正，使得不同阶段、不同工作面情况下都能取得较好的预警效果，充分体现了该预警系统的自适应性。

附图说明

图1为本实用新型采煤机支撑滑靴寿命预警系统的组成示意图；

图2(1)为本实用新型行走位置编码器所用传感器示意图；

图2(2)为图2(1)的俯视示意图；

图3为本实用新型矿用本安型传感信号处理装置的正面结构示意图；

图4是图3的侧视图。

具体实施方式

本实用新型公开了一种采煤机支撑滑靴寿命预警系统，如图1-4所示，包括采煤机行走位置编码器和传感信号处理装置，所述采煤机行走位置编码器的信号输出端接入所述传感信号处理装置的行走距离信号输入端，所述采煤机行走位置编码器同轴安装在采煤机煤壁侧牵引部牵三轴处，用于实时监测采煤机的行走距离，所述传感信号处理装置用于根据行走距离数据以及预设的采煤机累计行走距离与采煤机支撑滑靴磨损量之间理论上的一一对应关系计算出与当前累计行走距离相对应的采煤机支撑滑靴磨损量计算值，并进行采煤机支撑滑靴磨损量计算值与磨损量安全值fs的对比，当采煤机支撑滑靴磨损量达到或超过磨损量安全值fs时生成预警信号。

采煤机累计行走距离与采煤机支撑滑靴磨损量之间理论上的一一对应关系以软件形式预设在所述传感信号处理装置内，以该软件为中心，所述采煤机行走位置编码器和传感信号处理装置依据本实用新型所能实现的人工辅助与智能预警相结合的采煤机支撑滑靴寿命预警方法下分工协作。

所述采煤机行走位置编码器优选采用多圈绝对型光电编码器，降低用相对型轴编码器对周期性位置同步清零的依赖。通过采煤机内传动轮系转动带动多圈绝对型光电编码器的旋转，检测编码器的转动圈数与角度，根据采煤机牵引部传动比参数就可以得到采煤机牵引部累计行走距离。

所述采煤机行走位置编码器的安装方式优选为柔性安装方式，以防止采煤机振动对该传感器的负面影响。

所述传感信号处理装置应采用矿用本安型传感信号处理装置，以符合煤矿设备安全要求。

所述传感信号处理装置可以包含防爆壳体1和设置在所述防爆壳体内的信号处理模块4，所述信号处理模块是所述传感信号处理装置的核心。所述采煤机行走位置编码器的信号输出端接入所述信号处理模块的行走距离信号输入端。所述防爆壳体的开口的一侧采用密封圈加螺丝紧固方式固定盖板3，所述防爆壳体的一侧壁上设有透视窗2。所述信号处理模块用于接收来自采煤机主控系统的参数，处理采煤机行走位置编码器信号并进行数据的计算，计算采煤机支撑滑靴磨损量计算值，进行采煤机支撑滑靴磨损量计算值与磨损量安全值fs的对比，当前者大于或等于后者时，生成和发出预警信号。

所述防爆壳体内还可以设有LED灯组5，所述信号处理模块的预警状态显示信号输出端连接所述LED灯组。通过所述透视窗可以方便观察不同LED灯组的显示状态，LED灯组的显示状态即对应了所述信号处理模块的预警状态。通常，当生成了预警信号时，LED灯组点亮。

所述防爆壳体可以通过螺钉紧固件6固定在采煤机壳体老唐侧。

所述传感信号处理装置与采煤机主控系统双向通信连接，所述采煤机主控系统除用于接收预警信号外还用于接收人工测量的采煤机支撑滑靴磨损量测量值并将其传递给所述传感信号处理装置，相应地，所述传感信号处理装置还用于根据采煤机支撑滑靴磨损量测量值更新采煤机累计行走距离与采煤机支撑滑靴磨损量之间理论上的一一对应关系。

当所述传感信号处理装置采用图3、4所示的装置时，所述信号处理模块与所述采煤机主控系统双向通信连接。所述信号处理模块一方面向所述采煤机主控系统传输预警信号，一般情况下同时还传输一些数据，例如当前累计行走距离、支撑滑靴磨损量计算值以及直至需要更换支撑滑靴时的总累计行走距离数据。当前累计行走距离、支撑滑靴磨损量计算值主要用作预警时同步显示相关信息的基础数据。所述采煤机主控系统可以设置有显示屏，用于显示预警相关信息，所述显示屏与所述信号处理模块的显示信号输出端电性连接。

所述采煤机主控系统可以设有存储单元SD卡。采煤机主控系统接收的全部数据均优选保存在SD卡中，以方便后续的分析。

所述传感信号处理装置优选通过CAN总线连接所述采煤机主控系统。

基于安全性考虑，当所述采煤机支撑滑靴磨损量达到或超过磨损量安全值fs时，或者当所述累计行走距离达到或超过设定的支撑滑靴能够行走的最大距离Smax时，都要进行寿命预警。

行走距离数据以及预设的采煤机累计行走距离与采煤机支撑滑靴磨损量之间理论上的一一对应关系是根据不同采煤机机型设计的经验以及采高、煤质情况、机身重心相对支撑滑靴的位置等不同情况下测量的支撑滑靴磨损量与采煤机累计行走距离的大量数据统计分析，通过matlab软件数值拟合以及lagrange插值等方法得出的。由于综合体现了影响支撑滑靴寿命的多种因素，因此具有较高的可信度和准确性。

通过采煤机行走位置编码器转动的圈数与采煤机行走传动系统之间换算关系，可以得到采煤机累计行走距离。累计行走距离与采煤机支撑滑靴磨损量之间理论上的一一对应关系形式上是支撑滑靴磨损量的计算公式，将采煤机累计行走距离代入代表上述关系的相应公式中，即可得出支撑滑靴磨损量计算值。

在每次发出预警信号后，都需要对支撑滑靴实际磨损量进行人工测量，不仅如此，还优选定期或不定期主动发起对采煤机支撑滑靴实际磨损量的人工测量，即得到支撑滑靴磨损量测量值，其目的是依据该磨损量测量值以及与其相对应的累计行走距离所组成的数据组更新采煤机累计行走距离与采煤机支撑滑靴磨损量之间理论上的一一对应关系，以此实现对采煤机累计行走距离与采煤机支撑滑靴磨损量之间对应关系的持续修正，使后续采煤机支撑滑靴磨损量计算值更趋近于真实值。通过与上述人工辅助方式相结合，能持续更新预警算法的精度，使得不同阶段、不同工作面情况下都能取得较好的预警效果，充分体现了该预警方法的自适应性。

每次对采煤机支撑滑靴实际磨损量的人工测量后，当采煤机支撑滑靴磨损量测量值fc小于75％fs时，利用此时的(S，fc)值更新所述公式；当采煤机支撑滑靴磨损量测量值大于或等于75％fs但小于fs时，通过在原计算公式上减掉此时的支撑滑靴剩余耐磨层厚度值(fs-fc)更新所述公式，以消除所述公式的计算偏差；当采煤机支撑滑靴磨损量测量值大于或等于fs时，直接更换采煤机支撑滑靴。

本实用新型改变了采煤机支撑滑靴寿命没有智能预警的现状，且大大减少了人工检测支撑滑靴的次数，降低工作强度，避免由于不及时检测导致支撑滑靴过度磨损而损伤采煤机行走系统的情况。