采煤机截齿力学特性在线测试系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及煤矿机械领域，具体地说是一种采煤机截齿力学特性在线测试系统。
【背景技术】
[0002]为保证滚筒采煤作业的顺利进行，常需要对采煤机各部件的受力情况进行实时监测与记录，并将记录结果分析后用于指导新型采煤机的生产制造，为此需要在采煤机的相应部位安装相应的监测装置。现有的采煤机参数检测系统主要用于截割齿、滚筒、导向滑靴、平滑靴、刮板输送机等主要部位的检测。
[0003]采煤机截齿组件是采煤及巷道掘进机械中的易损件之一，是落煤及碎煤的主要工具。截齿在切割煤岩时周期性受到压应力、切应力以及冲击负荷的影响，常发生截齿摩擦磨损和断齿现象，如要提高截齿的使用寿命，需对截齿工作过程的受力进行测试和分析。现有的测试平台均为实验台上的模拟测试，无法获得工况下截齿的实际受力数据，因此存在一定误差，并不能直接用于指导改进截齿的生产工艺。如申请公布号为CN102941626A的发明专利申请公开了“一种截齿对岩石截割机理试验平台”，其包括基座，基座上设置石料移动导轨和刀架移动导轨，石料移动导轨上设置石料移动装置，石料移动装置包括石料台，石料台外侧通过石料台驱动丝杠连接石料台驱动电机，石料台上设置石料装夹装置，刀架移动导轨上设置刀架移动装置以及截齿驱动机构。该技术方案虽然在一定程度上逼近真实的现场工况，但是其仍旧局限在实验室环境下，并且仅是针对单一截割头的测量，控制精度仍需改进，数据可靠性仍无法满足实际需要。
[0004]综采工作面井下采煤作业过程通常会涉及到煤壁垮落范围、采煤机与煤壁冲击力、应力波传播范围及传播速度的测量，但由于井下环境复杂，根本不可能于开采前在煤壁中安装传感器，即使不考虑资金、施工安全、施工难度的问题，在原有煤壁内增设传感器，势必会影响原有的煤壁内结构，根本无法得到准确的测量结果，为此，建立一个与实际煤壁在空间上满足1:1比例、物理性能参数与实际煤岩相同、内部按矩阵形式布置多组三向力传感器的模拟煤壁，并建立相应的数据采集、处理平台，以实现对煤壁冲击力、煤壁内应波传递、煤壁内应波传播速度、煤壁内应波传播范围等进行检测，检测结果可为采煤工艺参数确定和相关安全管理措施的制定提供指导。
【实用新型内容】
[0005]本实用新型的目的是提供一种采煤机截齿力学特性在线测试系统，从根本上解决了无法检测滚筒式采煤机工况下力学特性数据的问题，其具有结构简单、使用方便、易于操控、数据检测直观、检测结果可靠等优点。
[0006]本实用新型的目的是这样实现的:该采煤机截齿力学特性在线测试系统包括截割组件、A/D转换器、数据存储器、发射模块、接收模块、显示屏等部件，其技术要点是:所述截割组件包括螺旋滚筒以及沿周向固定在滚筒上的截齿单元，截齿单元包括硬质合金头、卡环、齿套、齿座、卡块等零件，截齿单元通过卡块固定在滚筒的螺旋叶片上；硬质合金头末端插入齿座内，并通过外部套接卡环与齿套固定；齿座底部设有圆盘结构，圆盘底部车出直径小于圆盘的圆柱结构，圆柱结构中部铣出内接在圆柱圆形截面内的正八边形柱结构，圆柱结构下部外壁上加工位于正八边形柱各侧面中线上的导线槽，在正八边形柱的相同位置上分别间隔安装应变片和应变花；卡块为带有内腔的半封闭结构，卡块上加工一对与内腔相通的卡块销孔及导线孔，圆柱结构底部加工安装块，安装块上设有一对与卡块销孔相配合的安装块销孔，齿座底部的安装块插入卡块内腔中，并通过固定销限位，另一端通过圆盘结构限位将卡块内腔密封；应变片与应变花的导线沿导线槽向下布线，汇总后由卡块的导线孔引出与位于滚筒内的A/D转换器相连；
[0007]电源模块的正负极通过导线分别与A/D转换器、数据存储器、发射模块的正负极相连，电源模块的正极通过导线与应变片或应变花的正极相连，应变片或应变花的负极通过导线与A/D转换器的信号输入端负极相连，A/D转换器的信号输入端正极与电源模块的负极相连;A/D转换器的信号输出端正极通过导线与数据存储器的信号输入端正极相连，A/D转换器的信号输出端负极通过导线与数据存储器的信号输入端负极相连；数据存储器的信号输出端正极通过导线与发射模块的信号输入端正极相连，数据存储器的信号输出端负极通过导线与发射模块的信号输入端负极相连。
[0008]本实用新型的测试系统通过采煤机各部分传感单元的联动，准确测量了成套装备各测试设备的真实力学特性数据。该测试系统不但可用于工况下采煤机相关参数的实时监测，而且配合模拟煤壁数据采集平台可在井上模拟井下复杂的作业环境。为生产厂家在研发滚筒采煤机综采成套装备过程中，提供发数据参考和理论指导。
【附图说明】
[0009]图1为本实用新型的系统结构框图；
[0010]图2为本实用新型滚筒的外观结构示意图；
[0011]图3为本实用新型截割组件的爆炸结构示意图；
[0012]图4为本实用新型截割头的信号传输原理示意图；
[0013]图5为本实用新型截割头部分信号传输电路的结构示意图；
[0014]图6为本实用新型平滑靴组件的剖视结构示意图；
[0015]图7为本实用新型平滑靴组件的主视结构示意图；
[0016]图8为本实用新型平滑靴销轴的受力方向示意图；
[0017]图9为本实用新型平滑靴销轴的主视结构示意图；
[0018]图10为本实用新型导向滑靴组件的剖视结构示意图；
[0019]图11为本实用新型导向滑靴组件的主视结构示意图；
[0020]图12为本实用新型导向滑靴销轴的受力方向示意图；
[0021]图13为本实用新型导向滑靴销轴的主视结构示意图；
[0022]图14为本实用新型导向滑靴销轴X方向标定时的支点及作用力位置示意图；
[0023]图15为本实用新型导向滑靴销轴实测时的作用力位置示意图；
[0024]图16为本实用新型截割传动系统的结构示意图；
[0025]图17为本实用新型惰轮轴传感器的受力示例图；
[0026]图18为本实用新型刮板组件的剖视结构示意图；
[0027]图19为本实用新型扭摆振动检测装置的装配结构示意图；
[0028]图20为模拟煤壁内的传感器分布位置示意图；
[0029]图21为模拟煤壁的主视结构示意图。
[0030]附图标记说明:1滚筒、2截齿单元、3螺旋叶片、4硬质合金头、5卡环、6齿套、7齿座、8应变花、9应变片、10导线槽、11安装块销孔、12固定销、13卡块销孔、14导线孔、15卡士夬、16安装块、17发射模块、18接收模块、19显示屏、20电源模块、21A/D转换器、22数据存储器、23支撑腿、24轴套、25平滑靴销轴、26压板、27平滑靴、28环形槽、29应变片组、30安装座、31驱动齿轮、32轴承、33导向板、34销排、35端板、36测力螺栓、37导向滑靴销轴、38应变片组1、39应变片组11、40应变片组111、41应变片组IV、42截割电机、43电机输出轴齿轮、44主动轮1、45主动轮11,46主动轮111,47惰轮1、48惰轮11,49惰轮111,50滚筒齿轮、51行星轮、52轴承、53销轴传感器、54惰轮轴定位螺杆