专利名称：纵轴式掘进机截割工况下截割头齿座应变测试装置及其方法
技术领域：
本发明属于掘进机截割头截割工况下测试的技术领域，具体涉及一种纵轴式掘进机截割工况下截割头齿座应变测试装置及其方法，适用于纵轴掘进机截割头齿座力学状态测试。
背景技术：
近年来纵轴式掘进机在煤矿和非煤矿山的使用得到迅猛发展，使用范围和环境多样化，因此对截割头的要求也愈来愈高。现有的关于截割头理论和试验研究，包括由单刀试验、截割试验，但对于截割头在截割工况下齿座的实际受力方面的研究由于工况恶劣，至今涉及较少，仍然是行业内的一个技术空白。其主要原因是:截割头截割过程中，岩石顺着齿座间隙挤出，容易将应变传感器及其连线损伤，而且截割过程中需要喷水，普通应变传感器无法使用，再加上截割头的自转，应变传感器与数据采集仪的连接也很困难。基于上述原因使得对截割头截割工况下齿座应变的测试一直没有进展，从而对掘进机截割头设计理论的验证和改进造成一定程度的影响。
发明内容
本发明的发明目的:现有技术中对于截割头在截割工况下齿座的实际受力方面的研究由于工况恶劣，涉及甚少，从而对掘进机截割头技术的发展造成一定程度的影响，为此本发明提供了一种纵轴式掘进机截割工况下截割头齿座应变测试装置及其方法。本发明采用如下的技术方案实现:
纵轴式掘进机截割工况下截割头齿座应变测试装置，其特征在于包括截割头上位于同一条螺旋线的齿座上安装的应变片，每个齿座上按照垂直和平行齿座底部方向安装两个应变片，应变片通过应变片连接线连接无线数据采集发射装置，无线数据采集发射装置安装固定于截割头头体内侧，应变片连接线经过截割头头体的部位覆盖有铁皮，铁皮焊接在截表I]头头体上。一种纵轴式掘进机截割工况下截割头齿座应变测试方法，其特征在于步骤如下:
1)、选择截割头上位于同一条螺旋线上的齿座，拆除截齿，应变片使用点焊机两侧交替均匀地焊接在齿座的根部，每个齿座上按照垂直和平行齿座底部方向安装两个应变片，
2)、理顺应变片连接线，使用厚度为Imm的铁皮沿应变片连接线走向覆盖在应变片连接线上，使用点焊机将铁皮焊在截割头头体上，
3)、将应变片连接线连接在无线数据采集发射装置上，并将无线数据采集发射装置固定在截割头头体内侧，
4)、重复上述步骤，安装其他齿座上的应变片，并通过应变片连接线连接到无线数据采集发射装置上，并同时用铁皮做好防护，
5)、将拆下的截齿安装到位，调试好开始截割试验，无线数据采集发射装置即可将试验数据存储在其内，待试验完毕读取，或者在试验过程中发射给接受装置实时分析。本发明采集到每个齿座的垂直方向的两个应变数据，分析计算得到齿座的主应力和方向，可以用来指导调整齿座的空间三维坐标和角度。本发明解决了以下关键问题:1、使应变传感器在岩石挤压和存在除尘喷雾的恶劣工况下正常工作，
2、使得应变传感器连接线不受岩石积压损毁，
3、使得应变信号在截割头自转过程中正常采集和传输。本发明具有如下有益效果:实现了截割头截割过程中齿座应变的数据采集，为截割头设计理论和方法提供了真实的数据，也为其进一步深入研究提供了条件。本发明解决了截割过程中普通应变片怕水，数据线容易被截割的岩石块冲击损坏，截割头自传无法连接数据采集仪的问题，可以应用在同类恶劣测试环境中。
图1为本发明所述装置的结构示意图，
图2为图1的局部放大图。
具体实施例方式纵轴式掘进机截割工况下截割头齿座应变测试装置，其特征在于包括截割头上位于同一条螺旋线的齿座3上安装的应变片4，每个齿座3上按照垂直和平行齿座3底部方向安装两个应变片4，应变片4通过应变片连接线5连接无线数据采集发射装置7，无线数据采集发射装置7安装固定于截割头头体I内侧，应变片连接线5经过截割头头体I的部位覆盖有铁皮6，铁皮6焊接在截割头头体I上。一种纵轴式掘进机截割工况下截割头齿座应变测试方法，其特征在于步骤如下:
I)、在确定测试的齿座3上安装应变片4之前要先拆下截齿2，使用点焊接将防水应
变片按工艺要求安装在齿座上。目前纵轴式掘进机截割头上的齿座一般按照螺旋线型式布置，由现有设计理论和经验决定螺旋线的数目，一般为3-4条。每条螺旋线上的齿座数目以及对应序号的齿座空间角度和结构也基本相同，对应受力也相同，因此只要测试一条螺旋线上的所有齿座就相当于完成了整个截割头齿座的受力测试。防水应变片4要使用焊点为Imm左右的点焊机两侧交替均匀地焊接在齿座3的根部，每个齿座3上按照垂直和平行齿座底部方向安装两个应变片4，这样就可以得到齿座的受力大小和方向。2)、理顺应变片连接线5，使用厚度为Imm的铁皮6沿应变片连接线5走向使用点焊机焊在截割头头体I上，将应变片连接线5包在铁皮6内部，起到保护作用。3)、将应变片连接线5连接在无线数据采集发射装置7上，并将无线数据采集发射装置7固定在截割头头体I内侧，避免掉落石块的冲击。4)、重复上述步骤，将点焊在其他齿座3上的应变片4通过连接线5，连接到无线数据采集发射装置7上，并同时用铁皮6做好防护。5)、将拆下的截齿2安装到位，调试好一起开始截割试验。截割试验按照截割头设计中的原始数据，如转速、牵引速度、岩石硬度等进行实际截割，试验过程中无线数据采集发射装置7即可将试验数据存储在其内，同时发射给接收装置，这样既可以在试验结束后完整得导出数据也可以在试验过程中根据实时的数据变化调整试验运行参数。6)、采集到数据后，对数据进行分析。截割试验运行参数与采集的数据是一一对应的，每一个截齿的数据也对应了截齿的空间位置等设计参数，从截割头优化设计和性能分析、验证设计论、建立设计数据库等方面对数据进行进一步分析。
权利要求
1.一种纵轴式掘进机截割工况下截割头齿座应变测试装置，其特征在于包括截割头上位于同一条螺旋线的齿座(3)上安装的应变片(4)，每个齿座(3)上按照垂直和平行齿座(3)底部方向安装两个应变片(4)，应变片(4)通过应变片连接线(5)连接无线数据采集发射装置(7)，无线数据采集发射装置(7)安装固定于截割头头体(I)内侧，应变片连接线(5)经过截割头头体(I)的部位覆盖有铁皮(6)，铁皮(6)焊接在截割头头体(I)上。
2.一种纵轴式掘进机截割工况下截割头齿座应变测试方法，其特征在于步骤如下: 1)、选择截割头上位于同一条螺旋线上的齿座(3)，拆除截齿(2)，应变片(4)使用点焊机两侧交替均匀地焊接在齿座(3)的根部，每个齿座(3)上按照垂直和平行齿座底部方向安装两个应变片(4)， 2)、理顺应变片连接线(5)，使用厚度为Imm的铁皮(6)沿应变片连接线(5)走向覆盖在应变片连接线(5)上，使用点焊机将铁皮(6)焊在截割头头体(I)上， 3)、将应变片连接线(5)连接在无线数据采集发射装置(7 )上，并将无线数据采集发射装置(7)固定在截割头头体(I)内侧， 4)、重复上述步骤，安装其他齿座上的应变片，并通过应变片连接线连接到无线数据采集发射装置上，并同时用铁皮做好防护， 5)、将拆下的截齿(2)安装到位，调试好开始截割试验，无线数据采集发射装置(7)即可将试验数据存储在其内，待试验完毕读取，或者在试验过程中发射给接受装置实时分析。
全文摘要
本发明属于掘进机截割头截割工况下测试的技术领域，具体是一种纵轴式掘进机截割工况下截割头齿座应变测试装置及其方法，解决了现有对于截割头在截割工况下齿座的实际受力方面的研究由于工况恶劣，涉及甚少，从而对掘进机截割头技术的发展造成一定程度影响的问题。其包括应变片，应变片连接无线数据采集发射装置，无线数据采集发射装置安装固定于截割头头体内侧上。方法步骤如下安装两个应变片，将应变片连接线连接在无线数据采集发射装置上,将拆下的截齿安装到位,调试好开始截割试验，无线数据采集发射装置即可将试验数据存储在其内。本发明的有益效果实现了截割头截割过程中齿座应变的数据采集，为截割头设计理论和方法提供了真实的数据。
文档编号G01B21/32GK103090841SQ20121042371
公开日2013年5月8日 申请日期2012年10月30日 优先权日2012年10月30日
发明者张建广, 张梦奇, 侯林, 梁万吉, 田原, 李海峰, 阎志伟, 于向东, 马健康, 张国栋 申请人:中国煤炭科工集团太原研究院, 山西天地煤机装备有限公司