一种采煤机截齿三向力测量装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及采煤机截齿三向力测量装置领域，具体涉及一种实时在线精确测量采煤机截齿三向力测量装置。
【背景技术】
[0002]目前，国内外测量采煤机截齿截割力的方法可分为地面模拟测量和井下实测两大类。地面模拟测量得不到截齿在采煤过程中的真实受力信息;现有井下实测截割力的方法不能反应截齿受力的真实情况，不能准确测出截齿的瞬态受力情况;且现有的测量方法为测得截齿三向力对采煤机滚筒的改动量大，耗费高，在测量时影响采煤机正常工作。因此，为研究采煤机截割机理，准确掌握具体矿并(煤层)的截割阻力特性，实时监测采煤机的工作状态，改善采煤机截齿受力，提高采煤机设计质量等，急需一种测量方法简便结果真实可靠的实时在线精确测量采煤机截齿三向力的测量装置。
【发明内容】
[0003]本发明要解决的技术问题是克服现有采煤机截齿三向力测量装置的不能实时在线准确测出截齿的瞬态受力，对采煤机滚筒改动量大、耗费高等不足，提供一种测量方法简便无需改动采煤机滚筒，结果真实可靠的实时在线测量采煤机截齿三向力的测量装置。
[0004]为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是:一种采煤机截齿三向力测量装置，其关键技术在于:一种采煤机截齿三向力测量装置，在采煤机工作状态下即可实现实时在线测量截齿三向力，且无需改动现有采煤机滚筒及其截齿座。该方法是改装采煤机的某一个截齿，只保留原截齿的齿尖一部分和齿根一部分，将圆环式三向力传感器的上端与改装截齿的齿尖固定连接，圆环式三向力传感器的下端与齿根部固定连接，截齿截割时受力产生应变，带动圆环式三向力传感器的弹性体产生应变，贴在弹性体上的应变片随之变形，从而获得采煤机截齿截割时的三向力。该测量装置在采煤机工作状态下即可实时精确地获得截齿在截煤过程中三向受力情况，测量方法简便，结果可靠，对现有设备改动量小，成本低。整个测量装置由齿尖、密封圈、三向力传感器、保护罩、数据储存卡、信号-数据处理装置、齿根组成，其中圆环式三向力传感器由弹性体、应变片组成。
[0005]所述的齿尖可以正常割煤，齿尖的下端有与三向力传感器上端相配合的锥度，齿尖与三向力传感器上端固定连接。
[0006]所述的齿根上端有与三向力传感器下端相配合的锥度，齿根与三向力传感器下端固定连接;齿根能与采煤机截齿座正常连接，但齿根尾端与截齿座固定连接，使整个装置固定在采煤机截齿座上但不能在截齿座内转动。
[0007]所述弹性体是一个圆环结构，在圆环的上下两层各开4个槽孔，槽孔是对称分布的，相位相差45°。上下层槽孔间和同层槽孔间的薄壁区为剪切应力敏感区，不同的剪切应变区对应测量由不同方向的力产生的应变。剪切应力敏感区的1、3区域，2、4区域，6、12、14、20区域的外表面都贴有45°电阻应变片。
[0008]所述保护罩与齿根上端固定连接，并套在三向力传感器外面，且与三向力传感器之间有一定的间隙，在保护罩上端与齿尖之间的径向间隙装有密封圈。保护罩与密封圈的共同作用可以防止过载而造成传感器的破坏，还起到了密封传感器的作用，避免弹性体、应变片和桥路受外界灰尘、水等影响而无法测量。
[0009]所述弹性体内部空间里安装有数据储存卡、信号-数据处理装置等，数据储存卡可以通过弹性体上的槽孔取出和插入，用来读取其中的数据;信号-数据处理装置可以对测得的原始数据进行处理，包括放大、将数据以无线的方式发射出来等。
[0010]采用上述技术方案所产生的有益效果在于:本发明通过将三向力传感器与截齿巧妙的配合在一起，提供了一种可实时在线测量采煤机截齿三向力的方法与装置，该测量方法简便，适应性强，对现有设备改动量小，不影响设备的正常工作，测量成本低;测量装置安装简单、操作方便;并且可通过读取数据储存卡或无线接收的方式获得测量数据，能实现实时或者离线处理数据，数据处理方便。
【附图说明】
[0011 ]图1是本发明安装在截齿座上示意图。
[0012]图2:三向力传感器弹性体结构示意图。
[0013]图3:应变片布置示意图(为弹性体沿任一对称面的展开示意图，其中的数字为弹性体应力敏感区域的依次编号)
[0014]其中，I—齿尖，2—密封圈，3—三向力传感器，31—弹性体，32—应变片，4—保护罩，5—数据储存卡，6—信号处理装置，7—齿根，8—截齿座。
【具体实施方式】
[0015]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。
[0016]如图1所示，整个测量装置由齿尖1、密封圈2、三向力传感器3、保护罩4、数据储存卡5、信号-数据处理装置6、齿根7等组成。其中三向力传感器3由弹性体31、应变片32组成。
[0017]所述的齿尖I可以正常割煤，齿尖I的下端有与三向力传感器3上端相配合的锥度，齿尖I与三向力传感器3上端固定连接。
[0018]所述的齿根7上端有与三向力传感器3下端相配合的锥度，齿根7与三向力传感器3下端固定连接;齿根7能与截齿座8正常连接，但齿根7尾端与截齿座8固定连接，使整个装置固定在截齿座8上但不能在截齿座8内转动。
[0019]所述的弹性体31是一个圆环结构，在圆环的上下两层各开4个槽孔，槽孔是对称分布的，相位相差45。上、下层槽孔间和同层槽孔间的薄壁区为剪切应力敏感区，不同的剪切应变区对应测量由不同方向的力产生的应变。弹性体的1、3区域，2、4区域，6、12、14、20区域都贴有45°电阻应变片32。
[0020]所述保护罩4与齿根7上端固定连接，并套在三向力传感器3外面，且与三向力传感器3沿径向方向有一定的间隙，在保护罩4上端与齿尖I之间的轴向间隙装有密封圈2。保护罩4与密封圈2的共同作用可以防止过载而造成三向力传感器3的破坏，还起到了密封三向力传感器3的作用，避免弹性体31、应变片32、数据储存卡5、信号-数据处理装置6受外界灰尘、水等影响而无法测量。
[0021]所述弹性体31内部空间里装有数据储存卡5、信号-数据处理装置6等，数据储存卡5可以通过弹性体上的槽孔取出和插入，用来读取其中的数据;信号-数据处理装置6可以对测得的原始数据进行处理，包括放大、将数据以无线的方式发射出来等。
[0022]工作过程:整个测量装置按上述要求装配好后，将齿根装入采煤机截齿座(与普通截齿装入截齿座的方法一样)，只是在齿根7尾端与截齿座8固定连接，安装完毕后，正常启动采煤机，在采煤机工作时即可对采煤机截齿三向力进行测量。
【主权项】
1.一种采煤机截齿三向力测量装置，其特征在于整个测量装置由齿尖(1)、密封圈(2)、三向力传感器(3)、保护罩(4)、数据储存卡(5)、信号-数据处理装置(6)、齿根(7)组成，其特征在于:所述三向力传感器(3)的上端与齿尖(1)固定连接，三向力传感器(3)的下端与齿根(7)固定连接;保护罩(4)与齿根(7)上端固定连接，并套在三向力传感器(3)外面，在保护罩(4)上端与齿尖(1)之间的轴向间隙装有密封圈(2);三向力传感器(3)内部空间里装有数据储存卡(5)、信号-数据处理装置(6)。
【专利摘要】本实用新型公开了一种采煤机截齿三向力测量装置，具体为一种滚筒采煤机截齿三向力在线精确测量方法与装置。该方法是改装采煤机的某一个截齿，只保留原截齿的齿尖一部分和齿根一部分，将圆环式三向力传感器的上端与改装截齿的齿尖固定连接，圆环式三向力传感器的下端与齿根固定连接，截齿截割时受力产生应变，带动圆环式三向力传感器的弹性体产生应变，贴在弹性体上的应变片随之变形，从而获得采煤机截齿截割时的三向力。该测量装置在采煤机工作状态下即可实时精确地获得截齿在截煤过程中三向受力情况，不影响采煤机正常工作，测量方法简便，结果可靠，成本低。
【IPC分类】G01L5/16
【公开号】CN205175601
【申请号】CN201520261027
【发明人】李强, 吴晗东, 胡学青
【申请人】宿州学院
【公开日】2016年4月20日
【申请日】2015年4月27日