一种基于倾角传感器的活柱缩量监测方法与流程

本发明属于矿用设备技术领域，具体涉及一种基于倾角传感器的活柱缩量监测方法。

背景技术：

目前，活柱缩量的监测主要采用机械式和激光式。

机械式支架高度监测仪主要通过抱箍将监测仪器主体及测点固定到立柱上，监测仪器主体与测点之间通过钢丝绳或拉杆连接。随着立柱的伸缩，钢丝绳或者拉杆拉长或者缩短，监测仪器主体内监测传感器通过监测钢丝绳或者拉杆长度变化反应活柱缩量，但是，由于支架不断升降的工作特性及工作面恶劣的工作环境，机械式支架高度监测仪在工作面适应性不强，钢丝绳测线或拉杆一直处于绷紧状态，工作面支架在回采过程中不断升降，立柱不断伸缩，在反复拉伸下，监测主体内部的拉紧复位机构容易失效，钢丝绳不能保持绷紧状态，无法保持工作；工作面煤尘量大，湿度大，潮湿的煤尘吸附到钢丝测线或者拉杆上，腐蚀钢丝绳测线或拉杆，影响监测仪器的持续使用；

激光式活柱缩量监测仪通过激光测距传感器监测活柱缩量，将激光测距传感器安装在立柱固定柱上，通过检查立柱顶端与激光测距式传感器之间的距离变化，来确定活柱缩量；但是，工作面回采过程煤尘较大，导致激光散射，煤尘易覆盖于激光测距传感器上，导致无法正常使用。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的上述技术问题，本发明提出了一种基于倾角传感器的活柱缩量监测方法，设计合理，克服了现有技术的不足，具有良好的效果。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于倾角传感器的活柱缩量监测方法，包括如下步骤：

步骤1：在液压支架的顶梁、底座、前连杆上各布置一个倾角传感器，分别为第一倾角传感器、第二倾角传感器和第三倾角传感器；

步骤2：通过第一倾角传感器、第二倾角传感器和第三倾角传感器分别测量支架顶梁、底座、前连杆的倾角；分别记为α1、α2、α3；

步骤3：结合支架顶梁、底座、掩护梁、前梁杆及后连杆的长度，计算液压支架活柱缩量；具体包括如下步骤：

步骤3.1：在四连杆cdef中，∠cfe＝α2+α3，∠fcd＝∠fce+∠ecd，作eh垂直cf，连接ce；

由余弦定理得

步骤3.2：连接bf，∠bcf＝180°-∠fcd，在三连杆bfc中：

步骤3.3：连接bg，∠bfg＝180°-∠cfe-∠bfc；

在三角形bfg中：

在三连杆agb中：

∠abg＝α1+α2+∠bfc-∠gbf(9)；

在三角形ogb中：

∠gob＝180°-∠ogb-∠obg(10)；

其中，在四连杆cdef中，cd、de、ef及cf长度已知；

根据公式(1)～(11)，即得到垂直底座的支架支撑高度og的长度；

步骤3.4：设在t1时刻支架支撑高度og为hog，t2时刻支架支撑高度og为hog'；则t1到t2时刻的液压支架活柱缩量为：

δhog＝hog'-hog。

优选地，倾角传感器能够监测水平和垂直方向的角度。

优选地，支架顶梁、底座、前连杆的倾角为实时变化的倾角。

本发明所带来的有益技术效果：

本发明中的倾角芯片可以快速监测倾角，为监测支架活柱缩量提供了新途径；在工作面液压支架关键构件上安装一组倾角传感器，监测液压支架关键构件的倾角，结合液压支架结构，计算出液压支架活柱缩量。

附图说明

图1为本发明实施方案的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图以及具体实施方式对本发明作进一步详细说明：

如图1所示，一种基于倾角传感器的活柱缩量监测方法，包括如下步骤：

步骤1：在液压支架的顶梁、底座、前连杆上各布置一个倾角传感器，分别为第一倾角传感器、第二倾角传感器和第三倾角传感器；

步骤2：通过第一倾角传感器、第二倾角传感器和第三倾角传感器分别测量支架顶梁、底座、前连杆的倾角；分别记为α1、α2、α3；

步骤3：结合支架顶梁、底座、掩护梁、前梁杆及后连杆的长度，计算液压支架活柱缩量；具体包括如下步骤：

步骤3.1：在四连杆cdef中，∠cfe＝α2+α3，∠fcd＝∠fce+∠ecd，作eh垂直cf，连接ce；

由余弦定理得

步骤3.2：连接bf，∠bcf＝180°-∠fcd，在三连杆bfc中：

步骤3.3：连接bg，∠bfg＝180°-∠cfe-∠bfc；

在三角形bfg中：

在三连杆agb中：

∠abg＝α1+α2+∠bfc-∠gbf(9)；

在三角形ogb中：

∠gob＝180°-∠ogb-∠obg(10)；

其中，在四连杆cdef中，cd、de、ef及cf长度已知；

根据公式(1)～(11)，即得到垂直底座的支架支撑高度og的长度；

步骤3.4：设在t1时刻支架支撑高度og为hog，t2时刻支架支撑高度og为hog'；则t1到t2时刻的液压支架活柱缩量为：

δhog＝hog'-hog。

倾角传感器能够监测水平和垂直方向的角度。

支架顶梁、底座、前连杆的倾角为实时变化的倾角。

当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。