采煤机截齿截割力测量装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型属于煤炭机械技术领域，设及到一种截齿装置，具体设及一种采煤机 截齿截割力测量装置。
【背景技术】
[0002] 合理选择采煤机的型号和截齿类型，对采煤机的工作效率和截齿的寿命有一定影 响。采煤机实际工作效率的高低及其工作效果的好坏是多方面因素综合作用的结果，如采 煤机滚筒的结构，截齿的材料、形状、尺寸及其排列和安装角度，截割深度，电动机的牵引速 度，煤层的物理机械性质等。由于不同矿井和不同煤层的煤炭性质都有所不同，且煤炭在 截割过程中的破碎是随机的，因此采煤机在截割过程中所受的力也不同。准确的测量截割 力，可W获得截齿在煤炭截割过程中的大量力信息，从而为定量评价煤炭截割特性、深入 研究煤炭截割机理、合理选择和使用采煤机和截齿等提供重要依据。
[0003] 某些测量单个截齿或标准测试刀具的煤炭截割力装置的传感器存在两大问题：不 能测=向截割分力，多数仅能测主截割力，个别可测主截割力和径向力；动态特性差，数据 失真较大。煤炭截割力是力幅变动大、频率较高的随机动态力，须用动态性能好、灵敏度高、 分力交叉干扰小的=向力传感器测量，由此获得单齿的截割分力。 【实用新型内容】
[0004] 为了克服现有技术的不足，本实用新型提供一种采煤机截齿截割力测量装置，使 用该测量装置，可W获得截齿在截割煤炭过程中的受力信息，为深入研究煤炭截割机理、定 量评价煤炭截割特性、合理选择和使用采煤机、优化设计采煤机和截齿提供了依据，进而提 高企业的生产效率和经济效益。
[0005] 本实用新型的技术方案是：一种采煤机截齿截割力测量装置，包括截齿、齿座、= 向力传感器和传感系统信号处理器，所述截齿包括截齿头和截齿本体，截齿本体安装于齿 座安装孔内，所述=向力传感器设在截齿头与齿座的接触面，=向力传感器的下PCB板与 齿座固定，上PCB板与截齿头接触但不固定，=向力传感器包括圆环电容单元组和条状电 容单元组，所述条状电容单元组设置在圆环电容单元组外基板的四角，圆环电容单元组包 括两对W上圆环电容单元对，所述圆环电容单元对包括两个圆环电容单元，所述条状电容 单元组包括X方向差动电容单元组和Y方向差动电容单元组，X方向差动电容单元组和Y方 向差动电容单元组均包括两个W上相互形成差动的电容单元模块，所述电容单元模块是由 两个W上的条状电容单元组成的梳齿状结构，每个圆环电容单元和条状电容单元均包括上 极板的驱动电极和下极板的感应电极。
[0006] 采煤机截齿截割力测量装置，还包括轴承，轴承安装于齿座安装孔内，截齿本体安 装于轴承中屯、。所述每个圆环电容单元的感应电极和驱动电极正对且形状相同，所述每个 条状电容单元的驱动电极和感应电极宽度相同，条状电容单元的驱动电极长度大于感应电 极长度，条状电容单元的驱动电极长度两端分别预留左差位5t和右差位5 $，begg=b。感 + 5 $ + 5t，其中bu9g为条状电容单元的驱动电极长度，bug为条状电容单元的感应电极长 度。所述条状电容单元的左差位5 右差位5$，且Sf
，其中d。为弹性介质 厚度，G为弹性介质的抗剪模量，Tm。、为最大应力值。所述两组相互形成差动的电容单元 模块的条状电容单元的驱动电极和感应电极沿宽度方向设有初始错位偏移，错位偏移大小 相同、方向相反。所述圆环电容单元组包括n个同屯、圆环电容单元，其中
其 中，为平行板的长度，T0为圆环电容单元圆环的宽度，ae0为相邻两圆环电容单元之间 的电极间距。X方向差动电容单元组和Y方向差动电容单元组均包括m个条状电容单元，
曰巾/ (曰。+曰S^，其中，曰巾为平行板的长度，aS^为相邻两条状电容单元之间 的电极间距，a。条状电容单元的宽度。所述同屯、圆环电容单元的宽度和条状电容单元的 宽度3。相等；条状电容单元电极间距aS^和圆环电容单元电极间距as0相等，所述条状电 容单元的宽度
其中，d。为弹性介质厚度，E为弹性介质的杨氏模量，G为弹性介质 的抗剪模量。所述圆环电容单元组和条状电容单元组的驱动电极通过一个引出线与传感系 统信号处理器连接，所述圆环电容单元组的每个圆环电容单元的感应电极单独引线与传感 系统信号处理器连接，所述X方向差动电容单元组和Y方向差动电容单元组的电容单元模 块感应电极分别通过一根引出线与传感系统信号处理器连接。所述圆环电容单元、电容单 元模块与传感系统信号处理器之间分别设有中间变换器，中间变换器用于设置电压对电容 或频率对电容的传输系数。
[0007] 本实用新型有如下积极效果：本实用新型的煤炭截齿截割力测量装置能够测量截 齿在截割煤炭过程中的=维受力信息，准确的测量截割力，可W获得截齿在煤炭截割过程 中的大量力信息，从而为定量评价煤炭截割特性、深入研究煤炭截割机理、合理选择和使 用采煤机和截齿等提供重要依据。本实用新型的=向力传感器灵敏度高，极板利用效率高， 整个圆环电容单元组都对法向力作出贡献，并且具有较好的动态性能，可用于测量单个截 齿的S向分力。
【附图说明】
[0008] 图1是本实用新型的【具体实施方式】的同屯、圆环偏移错位面积分析图。
[0009] 图2是本实用新型的【具体实施方式】的为外同屯、圆环错位对外径圆分析图。
[0010] 图3是本实用新型的【具体实施方式】的平行板电容的平面设计图。
[0011] 图4是本实用新型的【具体实施方式】的驱动电极的结构图。
[0012] 图5是本实用新型的【具体实施方式】的平板电容板的直角坐标系。
[0013] 图6是本实用新型的【具体实施方式】的两组圆环电容组结构图。
[0014] 图7是本实用新型的【具体实施方式】的差动条状电容单元的初始错位图。
[0015] 图8是本实用新型的【具体实施方式】的差动条状电容单元受力后偏移图。
[0016] 图9是本实用新型的【具体实施方式】的单元电容对的信号差动示意图。
[0017] 图10是本实用新型的【具体实施方式】的截齿的结构图。
[0018] 图11是本实用新型的【具体实施方式】的截齿的局部剖面图。
[0019] 其中，I截齿，101截齿头，102截齿本体，2齿座，3轴承。
【具体实施方式】
[0020] 下面对照附图，通过对实施例的描述，本实用新型的【具体实施方式】如所设及的各 构件的形状、构造、各部分之间的相互位置及连接关系、各部分的作用及工作原理、制造工 艺及操作使用方法等，作进一步详细的说明，W帮助本领域技术人员对本实用新型的实用 新型构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。
[0021] 在煤岩截割实验中，截割实验装置包括主运动系统、辅助运动系统和截齿1，在运 动系统的动力作用下，截齿1截割煤岩，如图10和11所示，为本实用新型截齿1的结构示 意图，截齿1装置包括截齿1、齿座2和轴承3,截齿1包括截齿头101和截齿本体102,齿 座2具有安装孔，轴承3安装于齿座2的安装孔内，截齿本体102安装于轴承3的中屯、，截 齿1相对齿座2进行旋转运动。本实用新型的截齿本体102和齿座2内孔之间设有轴承3 结构，截齿1和齿座2之间形成滚动摩擦，避免现有技术中因滑动摩擦而形成截齿1旋转不 乃顷，进而产生磨损不均、偏磨损等问题。
[0022] 如图10,本实用新型的=向力传感器设在截齿头101与齿座2相接的表面，传感器 的上下PCB板面分别与截齿头101和齿