[发明专利]滚筒扭矩检测系统

说明书

技术领域

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

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。

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。

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。

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

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。

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II、与主动轮II同轴设置的主动轮III、与主动轮III顺次啮合的惰轮I~III、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。

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浇筑而成的煤岩混合物。

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

图1为本发明的系统结构框图；

图2为本发明滚筒的外观结构示意图；

图3为本发明截割组件的爆炸结构示意图；

图4为本发明截割头的信号传输原理示意图；

图5为本发明截割头部分信号传输电路的结构示意图；

图6为本发明平滑靴组件的剖视结构示意图；

图7为本发明平滑靴组件的主视结构示意图；

图8为本发明平滑靴销轴的受力方向示意图；

图9为本发明平滑靴销轴的主视结构示意图；

图10为本发明导向滑靴组件的剖视结构示意图；

图11为本发明导向滑靴组件的主视结构示意图；

图12为本发明导向滑靴销轴的受力方向示意图；

图13为本发明导向滑靴销轴的主视结构示意图；

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；