煤矿掘进机模拟操作教学装置的制作方法

1.本实用新型涉及教学设备技术领域，特别是涉及一种煤矿掘进机模拟操作教学装置。


背景技术：

2.目前，社会劳动力的成本逐年增高，尤其是在矿产等劳动密集型企业表现的十分明显，所以，提高劳动者的工作效率和快速上岗作业是企业降低运行成本的有效手段之一，而对于煤矿开采中的煤矿掘进机的操作规范与否，直接关系到了煤矿企业的产量和劳动者的安全保障。只有提高人才的技能水平，才能保证煤矿企业安全，高效，持续的发展。
3.而目前的煤矿企业的训练方法均为下井进行实操，这种训练模式不仅增加了燃油消耗等培训成本，也并不利于参训人员的安全保障，同时，多人训练需要占用昂贵的煤矿掘进机，降低了设备使用率。而现有的虚拟训练设备，如中国专利(cn109509374a)公开了一种掘进机虚拟实训操作教学仪，其能够实现在计算机中模拟煤矿掘进机的各种动作，但是并没有任何实际的物理反馈给到学生，导致其仿真度差，学生无法切身的体验煤矿掘进机的操作场景，所以，有必要设计一种仿真的模拟训练装置以解决现有的问题。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的是提供一种煤矿掘进机模拟操作教学装置，以解决上述现有技术存在的问题，能够实现模拟煤矿掘进机在下井作业中的操作反馈，提高了训练装置的真实性，也提高了人才培养的效率。
5.为实现上述目的，本实用新型提供了如下方案：
6.一种煤矿掘进机模拟操作教学装置，包括：底座，用于教学装置的水平转动，所述底座固定安装于地面上；
7.模拟台，用于模拟教学装置的俯仰摆动，所述模拟台包括固定板，所述固定板两端分别与所述底座顶面转动接触，所述固定板与所述底座之间设置有调节组件；
8.模拟座舱，用于模拟教学装置的振动，所述模拟座舱包括显示装置和座椅，所述座椅设置于所述固定板顶面中部，所述座椅前方分别设置有模拟操作手柄和所述显示装置；所述座椅底面通过若干弹簧与所述固定板固定连接，所述座椅底面中部固定连接有驱动组件，所述驱动组件与所述固定板固定连接；
9.控制器，用于协调所述底座、所述模拟台、所述模拟座舱的整体动作，所述控制器分别与所述底座、所述调节组件、所述驱动组件和所述显示装置电性连接。
10.优选的，所述底座包括座板，所述座板顶面开设有通槽，所述座板顶面两端开设有回转槽，所述回转槽内转动接触有转轴，所述转轴侧面与所述固定板底面固定连接；所述座板底面设置有与所述控制器电性连接的回转组件。
11.优选的，所述回转组件包括齿轮盘和回转电机，所述齿轮盘顶端与所述座板转动连接，所述齿轮盘底面与地面固定连接，所述回转电机与所述座板底面固定连接，所述回转
电机输出轴传动连接有主动齿轮，所述主动齿轮与所述齿轮盘相啮合；所述回转电机与所述控制器电性连接。
12.优选的，所述调节组件包括电动缸，所述电动缸底端与所述座板内腔底面转动连接，所述电动缸顶端转动连接有滑块，所述滑块相对侧面螺接有丝杠，所述丝杠设置于所述固定板底面开设的t形槽内，所述丝杠的一端传动连接有驱动电机，所述驱动电机与所述固定板固定连接，所述驱动电机、所述电动缸分别与所述控制器电性连接。
13.优选的，所述丝杠与所述转轴相垂直设置。
14.优选的，所述驱动组件包括振动电机，所述振动电机固定安装于所述固定板顶面，所述振动电机传动连接有偏心轮，所述偏心轮转动连接有连接杆，所述连接杆的一端与所述座椅底面转动连接；所述振动电机与所述控制器电性连接。
15.优选的，所述显示装置为多联屏或vr眼镜。
16.优选的，所述控制器为plc控制器。
17.本实用新型具有如下技术效果：
18.本实用新型通过底座、模拟台和模拟座舱的动作，能够模拟煤矿掘进机在工作过程中的左右方向的调节，俯仰角度的调节和在煤矿行进过程中因底面的不平而反馈回来的无规律的振动。
19.本实用新型的显示装置分别与底座、模拟台和模拟座舱的结合使用，给操作人员提供了一个较为真实的训练环境，降低了实操过程中的安全风险。
附图说明
20.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
21.图1为本实用新型侧视结构示意图；
22.图2为本实用新型主视结构示意图；
23.图3为座椅侧视结构示意图；
24.图4为调节组件侧视结构示意图；
25.其中，1、座板；2、回转槽；3、转轴；4、固定板；5、电动缸；6、滑块；7、丝杠；8、驱动电机；9、显示装置；10、座椅；11、弹簧；12、振动电机；13、偏心轮；14、连接杆；15、齿轮盘；16、回转电机；17、主动齿轮；18、操作手柄。
具体实施方式
26.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
27.为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。
28.由图1-4所示的一种煤矿掘进机模拟操作教学装置，包括：底座，用于教学装置的水平转动，底座固定安装于地面上；模拟台，用于模拟教学装置的俯仰摆动，模拟台包括固定板4，固定板4两端分别与底座顶面转动接触，固定板4与底座之间设置有调节组件；模拟座舱，用于模拟教学装置的振动，模拟座舱包括显示装置9和座椅10，座椅10设置于固定板4顶面中部，座椅10前方分别设置有模拟操作手柄18和显示装置9；座椅10底面通过若干弹簧11与固定板4固定连接，座椅10底面中部固定连接有驱动组件，驱动组件与固定板4固定连接；
29.控制器(附图未表示)，用于协调底座、模拟台、模拟座舱的整体动作，控制器为plc控制器，其为现有技术，在此不再赘述。控制器分别与底座、调节组件、驱动组件和显示装置9电性连接。显示装置9为多联屏或vr眼镜，显示装置9能够提供操作者的模拟环境，并根据显示的信息操作教学装置，可以根据实际需要选择何种显示方式，其为现有技术，在此不再赘述。
30.本实用新型通过底座的水平转动，模拟了煤矿掘进机在工作过程中的左右方向的调节，并且通过调节组件调节固定板4的俯仰角度，模拟了煤矿掘进机在挖掘过程中受到煤矿的反向作用力的轻微翘起，同时，模拟座舱还能够模拟煤矿掘进机在煤矿行进过程中因底面的不平而反馈回来的无规律的振动，并且底座、模拟台、模拟座舱分别与显示装置9进行结合使用，给操作人员提供了一个较为真实的训练环境，降低了实操过程中的安全风险。
31.进一步优化方案，底座包括座板1，座板1顶面开设有通槽，座板1顶面两端开设有回转槽2，回转槽2内转动接触有转轴3，转轴3侧面与固定板4底面固定连接；转轴3能够脱离回转槽2，而固定板1的另一端会以另一个转轴3为中心偏转，使得固定板4翘起一定角度，座板1底面设置有与控制器电性连接的回转组件。回转组件包括齿轮盘15和回转电机16，齿轮盘15顶端与座板1转动连接，齿轮盘15底面与地面固定连接，回转电机16与座板1底面固定连接，回转电机16输出轴传动连接有主动齿轮17，主动齿轮17与齿轮盘15相啮合；回转电机16与控制器电性连接。通过回转电机16的转动，实现了带动底座整体绕齿轮盘15中心转动，模拟了煤矿掘进机的左右方向的调节。
32.进一步优化方案，调节组件包括电动缸5，电动缸5底端与座板1内腔底面转动连接，电动缸5顶端转动连接有滑块6，滑块6相对侧面螺接有丝杠7，丝杠7设置于固定板4底面开设的t形槽内，丝杠7的一端传动连接有驱动电机8，驱动电机8与固定板4固定连接，驱动电机8、电动缸5分别与控制器电性连接。丝杠7与转轴3相垂直设置。通过驱动电机8调整滑块6在固定板4底面t形槽中心的前端或者后端，来实现教学装置的前翘或后翘。
33.进一步优化方案，驱动组件包括振动电机12，振动电机12固定安装于固定板4顶面，振动电机12传动连接有偏心轮13，偏心轮13转动连接有连接杆14，连接杆14的一端开设有长圆孔，连接杆14通过铰接座与座椅10底面转动连接，铰接座的转轴贯穿长圆孔，实现了当振动电机12转动时，连接杆14既能驱动座椅10，也能当振动电机12停转时，座椅10的晃动不影响连接杆14的放置，振动电机12与控制器电性连接。通过振动电机12的转动，驱动偏心轮13带动连接杆14给予座椅10一定的推力，同时，打破均匀固定安装于座椅10底面的四个弹簧11的平衡，实现了座椅10的无规律的晃动。
34.本实施例的工作过程如下：
35.当学生上机利用操作手柄模拟驾驶煤矿掘进机时，根据显示装置9中的显示画面
来确定下一步的操作步骤，当操作煤矿掘进机行进时，显示装置显示行进的画面，并且同时，控制器会控制振动电机12间歇运行，驱动座椅10不断晃动，来模拟煤矿掘进机在坑洼不平的煤矿地面行进的效果。
36.当煤矿掘进机进行掘进，煤矿掘进机的挖臂碰触到坚硬的煤矿时，如果加大油门加力时，煤矿的反作用力会作用到煤矿掘进机，则控制器会控制驱动电机8将滑块6移动到t形槽中心靠前的位置，并启动电动缸5顶升，将固定板4前端的转轴3脱离回转槽2一定高度，实现了煤矿掘进机的前翘起。
37.当煤矿掘进机进行掘进，煤矿掘进机的挖臂碰触到坚硬的煤矿并挖穿时，控制器会控制驱动电机8将滑块6移动到t形槽中心靠后的位置，并启动电动缸5顶升，将固定板4后端的转轴3脱离回转槽2一定高度，实现了煤矿掘进机的后翘起。(前述所有前后的方向，均为驾驶员的驾驶位方向)
38.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
39.以上所述的实施例仅是对本实用新型的优选方式进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本实用新型权利要求书确定的保护范围内。