滚筒扭矩检测系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及煤矿机械领域，具体地说是一种滚筒扭矩检测系统。
【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]滚筒扭矩的测试，现有的扭矩测试方法主要分为接触式和非接触式两种。接触式扭矩传感器是在被测轴上粘贴电阻应变片或在被测轴间安装联轴器，通过应变片电阻值的变化测量扭矩；非接触式扭矩传感器一类是基于光学方法利用扭矩和扭转角关系测量，一类是基于磁学原理利用扭应力产生磁效应测量。以上扭矩测试传感器的共同点是需要对动力输出轴进行改装或在轴上安装相应工具。但联合收割机脱粒滚筒是密闭的装置，并且轴上有脱粒装置，无法安装上述的传感器。
[0004]采煤机滚筒主要完成截煤和装煤任务，现有的方法通过检测电动机运行过程中的电参数，从而确定滚筒的工作扭矩。由于电参数在采煤过程中波动小，根本无法用电动机的电参数计算得到，因此采用该方法所得到的测量结果误差极大，无法用于指导实际生产。在作业过程中常遇到不同硬度的煤岩，在遇到硬度较高的煤炭、岩石时，传动系统的扭矩会突然增大，如不及时调整扭矩和转速，极易使零部件受到损坏，为避免机械传动系统工况下严重超载，往往选择安全系数(最大扭矩/额定扭矩)较高的电动机，势必提高了制造成本。
[0005]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。
【发明内容】
[0006]本发明的目的是提供一种滚筒扭矩检测系统，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。
[0007]本发明的目的是这样实现的:该滚筒扭矩检测系统包括截割电机、电机输出轴齿轮、电机信号检测装置，其技术要点是:所述滚筒扭矩检测系统还包括与电机输出轴齿轮顺次啮合的主动轮I和主动轮I1、与主动轮II同轴设置的主动轮II1、与主动轮III顺次啮合的惰轮I?II1、与惰轮III啮合的行星轮、与行星轮同轴设置的滚筒齿轮、由滚筒齿轮驱动的滚筒等部分；其中，惰轮III的转轴为销轴传感器，销轴传感器外设有轴承，轴承限位在盖板内，销轴传感器的一端通过销轴定位螺杆限位在盖板上。
[0008]所述模拟煤壁数据采集平台包括位于模拟煤壁顶部的压板、用于驱动压板的液压缸、呈矩阵式分布在模拟煤壁内的三向内应力传感器，模拟煤壁为根据煤矿井下煤岩硬度饶筑而成的煤岩混合物。
[0009]本发明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】
[0010]图1为本发明的系统结构框图；
[0011]图2为本发明滚筒的外观结构示意图；
[0012]图3为本发明截割组件的爆炸结构示意图；
[0013]图4为本发明截割头的信号传输原理示意图；
[0014]图5为本发明截割头部分信号传输电路的结构示意图；
[0015]图6为本发明平滑靴组件的剖视结构示意图；
[0016]图7为本发明平滑靴组件的主视结构示意图；
[0017]图8为本发明平滑靴销轴的受力方向示意图；
[0018]图9为本发明平滑靴销轴的主视结构示意图；
[0019]图10为本发明导向滑靴组件的剖视结构示意图；
[0020]图11为本发明导向滑靴组件的主视结构示意图；
[0021]图12为本发明导向滑靴销轴的受力方向示意图；
[0022]图13为本发明导向滑靴销轴的主视结构示意图；
[0023]图14为本发明导向滑靴销轴X方向标定时的支点及作用力位置示意图；
[0024]图15为本发明导向滑靴销轴实测时的作用力位置示意图；
[0025]图16为本发明截割传动系统的结构示意图；
[0026]图17为本发明惰轮轴传感器的受力示例图；
[0027]图18为本发明刮板组件的剖视结构示意图；
[0028]图19为本发明扭摆振动检测装置的装配结构示意图；
[0029]图20为模拟煤壁内的传感器分布位置示意图；
[0030]图21为模拟煤壁的主视结构示意图。
[0031]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、55盖板、56螺栓、57螺母、58链环槽、59张力检测装置、60刮板、61横梁、62扭摆振动检测装置、63检测挡板、64三轴加速度传感器、65充电孔、66数据传输口、67密封塞、68空槽、69加速度采集模块、70三向内应力传感器、71模拟煤壁、72压板、73液压缸、74右压板、75右液压缸、76左压板、77左液压缸、78左底板、79左滑座、80左支撑板、81右底板、82右滑座、83右支撑板、84右拉移油缸、85上支撑板、86左拉移油缸、87数据处理与显示单元。
【具体实施方式】
[0032]以下结合图1?21，通过具体实施例详细说明本发明的内容。该滚筒扭矩检测系统包括分别与数据采集终端相连的采煤机数据采集平台、模拟煤壁数据采集平台、液压支架数据采集平台、刮板输送机数据采集平台。
[0033]其中，采煤机数据采集平台包括截割齿受力检测系统、滚筒转速检测系统、采煤机振动检测系统、平滑靴受力检测系统、导向滑靴受力检测系统、采煤机定位检测系统、采煤机液压拉杆受力检测系统、滚筒扭矩检测系统。
[0034]模拟煤壁数据采集平台包括煤壁冲击力检测系统、煤壁内应波传递检测系统、煤壁内应波传播速度检测系统、煤壁内应波传播范围检测系统。
[0035]液压支架数据采集平台包括销轴/耳座应力检测系统、液压支架顶板载荷检测系统、推溜拉架位移检测系统、液压支架姿态监测系统、液压支架定位检测系统。
[0036]刮板输送机数据采集平台包括链条受力检测系统、刮板链条速度检测系统、刮板输送机电压/电流/功率检测系统、刮板输送机振动检测系统、刮板输送机中部槽受力检测系统、刮板输送机哑铃受力检测系统、刮板输送机定位检测系统。
[0037]I)截割齿受力检测系统
[0038]该系统包括截割组件、A/D转换器、数据存储器、发射模块17、接收模块18、显示屏19等部件。其中，截割组件包括螺旋滚筒I以及沿周向固定在滚筒I上的截齿单元2，截齿单元包括硬质合金头4、卡环5、齿套6、齿座7、卡块14等部件，截齿单元通过卡块固定在滚筒I的螺旋叶片3上。硬质合金头末端插入齿座内，并通过外部套接卡环的齿套固定。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10，在正八边形柱的相同位置上分别间隔安装应变片9和应变花8。卡块15为带有内腔(图中角度未示出)的半封闭结构，卡块15上加工一对与内腔相通的卡块销孔13及导线孔14，圆柱结构底部加工安装块16，安装块16上设有一对与卡块销孔13相配合的安装块销孔11，齿座底部的安装块16插入卡块15内腔中，并通过固定销15限位，另一端通过圆盘结构限位将卡块内腔密封。