CN106829391A - 一种刮板输送机载荷监测装置及链条张力估算方法 - Google Patents

一种刮板输送机载荷监测装置及链条张力估算方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种刮板输送机载荷监测装置,包括应变片、半桥式电路、无线信号发射器、供电电源、无线信号接收器、应变片挡板、推溜侧槽帮钢、铲煤侧槽帮钢、中板、底板、驱动轴、液压缸;中板开有两道平行横槽,并横向贴有应变片。本发明还提供一种有载段链条张力估算方法,通过半桥电路输出信号,然后无线传输信号至远程控制中心,根据事先的载荷标定以及线性插值方法,计算得到刮板输送机各个中部槽载荷,进而得到中部槽两侧的链条张力差,再根据驱动轴转矩以及液压缸压力,计算得到有载段链条的张力分布。本发明具有分布载荷监测方便,有载段链条张力易评估,传感器不易失效,传感器定位、供电电源更换容易等优点。

Description

一种刮板输送机载荷监测装置及链条张力估算方法
技术领域
本发明涉及一种刮板输送机载荷监测装置及链条张力估算方法,尤其适用于采用液压缸自动张紧的刮板输送机中部槽载荷监测装置及有载段链条张力估算方法。
背景技术
刮板输送机作为综采工作面机械化采煤的关键装备,承担着运煤、为采煤机提供运行轨道以及为液压支架提供推移支点的重要任务。当采煤机与刮板输送机同向运行时,若采煤机单位时间截割落煤量突然增大,则易造成中部槽载荷局部堆积,刮板链张力增大,降低刮板链的使用寿命。若能有效监测刮板输送机中部槽载荷,则可根据刮板输送机中部槽载荷来调节驱动力以及转速,实现刮板输送机的智能驱动,提高刮板链的使用寿命。
刮板输送机有载段刮板链承受较大载荷,对有载段刮板链的张力监测就显得尤为重要。现有的刮板输送机载荷监测及链条张力监测装置,大多设置在链轮、刮板链或者刮板上。链轮应力的监测能反映链轮处的驱动力,但是链轮是转动的,应力存在周期性变化,同时链轮应力的监测难以体现刮板输送机的载荷分布及链条张力的变化。刮板链在运行过程中,经常受到煤炭粉尘、渗水的侵蚀,由于密封性差,容易导致在刮板链和刮板中设置的传感器失效;此外,无线发射器供电电源的续航能力难以保证,但由于刮板链循环运行,造成更换供电电源定位困难。
综上所述,目前的刮板输送机载荷监测装置存在分布载荷难以监测、有载段链条张力难以较好评估,传感器容易失效、难以定位、供电电源更换不易等缺点。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术缺陷,提供一种分布载荷监测方便,有载段链条张力易评估,传感器不易失效,传感器定位、供电电源更换容易的刮板输送机载荷监测装置及链条张力估算方法。
为了解决上述技术问题,本发明提供的刮板输送机载荷监测装置,包括应变片、半桥式电路、无线信号发射器、供电电源、应变片挡板、推溜侧槽帮钢、铲煤侧槽帮钢、中板、底板、远程控制中心、刮板输送机驱动部的驱动轴、刮板输送机液压张紧装置的液压缸;所述驱动轴设有转矩传感器、液压缸设有压力计;
所述中板下侧面开有两道深度不同的平行横槽,较深平行横槽靠铲煤侧槽帮钢侧焊有定位板,两片所述应变片分别横向贴于两道平行横槽中部;所述中板和底板两侧分别与推溜侧槽帮钢以及铲煤侧槽帮钢焊接;
所述铲煤侧槽帮钢设有铲煤侧槽帮钢槽孔;
所述推溜侧槽帮钢设有器件槽,器件槽底部开有推溜侧槽帮钢槽孔,器件槽中固定有半桥式电路、无线信号发射器、供电电源;所述器件槽还设有盖板,盖板盖住器件槽并用螺栓固定;
所述应变片的导线依次穿过中板的平行横槽、推溜侧槽帮钢槽孔后接入半桥式电路的测量电桥;所述半桥式电路的输出端连接无线信号发射器,所述驱动轴的转矩传感器、液压缸的压力计分别与无线信号发射器连接;
所述供电电源分别与半桥式电路、无线信号发射器连接,为半桥式电路和无线信号发射器供电;
所述应变片挡板靠铲煤侧槽帮钢侧设有定位台阶,应变片挡板端部设有拉环,应变片挡板挡住中板下侧面的平行横槽槽口,应变片挡板两侧分别架设于推溜侧槽帮钢槽孔、铲煤侧槽帮钢槽孔处,定位台阶与定位板配合定位;
所述远程控制中心设有无线信号接收器。
本发明的数据信号无线传输原理如下:当刮板输送机中板上存在载荷时,中板中的两片应变片出现应变,通过半桥式电路测量,输出中部槽应变信号至无线信号发射器,无线信号发射器发射中部槽应变信号至远程控制中心处的无线信号接收器;刮板输送机驱动部的驱动轴转矩通过转矩传感器测量,并由无线信号发射器发射至远程控制中心处的无线信号接收器;刮板输送机液压张紧装置的液压缸压力通过压力计测量,并由无线信号发射器发射至远程控制中心处的无线信号接收器;
本发明还提供一种刮板输送机载荷监测装置的有载段链条张力估算方法,包括以下步骤:
A、所述半桥式电路通过测量应变片的应变得到的中部槽应变信号,经无线信号发射器发送至无线信号接收器,所述远程控制中心根据中部槽应变信号及事先的应变片应变-载荷标定,并通过线性插值方法,计算得到刮板输送机各个中部槽载荷mi
B、根据当量摩擦系数μ以及刮板输送机运行加速度a,利用公式ΔFi=μmig+mia,计算该段中部槽链条两端的张力差ΔFi
C、根据刮板输送机驱动部的驱动轴转矩T,驱动链轮半径R,以及液压张紧装置的液压缸压力Fh,利用公式计算得到有载段距离驱动端第n个中部槽的链条张力Fn,最终得到有载段链条张力分布的估算。
本发明的有益效果在于:本发明的两片应变片位于中板下侧不同深度的横向贴片方式以及半桥式电路的方式,可消除刮板输送机推溜时对应变片应变的影响,使得两应变片经半桥式电路输出的信号大小只与中板上载荷大小有关,当事先对两应变片经半桥式电路输出的信号与中板上载荷进行标定后,在实际运用过程中就可通过线性插值方式计算得到中板上的载荷,因此分布载荷监测方便。
刮板输送机驱动部的驱动轴转矩以及液压张紧装置的液压缸压力都较为容易获得,再根据中部槽载荷,便可通过公式计算得到有载段链条的张力估算,因此有载段链条张力易评估。
本发明的应变片位于中板下侧面,还另由应变片挡板遮挡,中部槽下侧刮板、煤炭粉尘以及矿井渗水等均无法接触应变片,因此传感器不易失效。
本发明的刮板输送机每一个中部槽都有相应的应变片与无线信号发射器,每个中部槽的位置固定,传感器可定位,因此当无线信号接收器无法接收某个无线信号发射器的信号时,通过检查对应中部槽处的设备即可。
综上所述,本发明具有分布载荷监测方便,有载段链条张力易评估,传感器不易失效,传感器定位、供电电源更换容易等优点。
附图说明
图1为本发明的立体图;
图2为本发明的中板翻转的立体图;
图3为应变片挡板立体图;
图4为本发明的推溜侧槽帮钢立体图;
图5为本发明的铲煤侧槽帮钢立体图;
图6为本发明的数据信号无线传输原理图;
图7为本发明的有载段链条张力估算方法流程图;
图中:1-应变片;2-半桥式电路;3-无线信号发射器;4-供电电源;5-无线信号接收器;6-应变片挡板,6-1-定位台阶;6-2-拉环;7-盖板;8-推溜侧槽帮钢,8-1-器件槽,8-2-推溜侧槽帮钢槽孔;9-铲煤侧槽帮钢,9-1-铲煤侧槽帮钢槽孔;10-中板;10-1-定位板;11-底板。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明作详细说明。
如图1所示,本发明的刮板输送机载荷监测装置,包括应变片1、半桥式电路2、无线信号发射器3、供电电源4、应变片挡板6、推溜侧槽帮钢8、铲煤侧槽帮钢9、中板10、底板11、远程控制中心、刮板输送机驱动部的驱动轴、刮板输送机液压张紧装置的液压缸;所述驱动轴设有转矩传感器,液压缸设有压力计;
如图2所示,所述中板10下侧面开有两道深度不同的平行横槽,较深平行横槽靠铲煤侧槽帮钢9侧焊有定位板10-1,两片所述应变片1分别横向贴于两道平行横槽中部;所述中板10和底板11两侧分别与推溜侧槽帮钢8以及铲煤侧槽帮钢9焊接;
如图5所示,所述铲煤侧槽帮钢9设有铲煤侧槽帮钢槽孔9-1;
如图1、图4所示,所述推溜侧槽帮钢8设有器件槽8-1,器件槽8-1底部开有推溜侧槽帮钢槽孔8-2,器件槽8-1中固定有半桥式电路2、无线信号发射器3、供电电源4;所述器件槽8-1还设有盖板7;
所述应变片1的导线依次穿过中板10平行横槽、推溜侧槽帮钢槽孔8-2后接入半桥式电路2的测量电桥;所述半桥式电路2的输出端连接无线信号发射器3;所述驱动轴的转矩传感器、液压缸的压力计分别与无线信号发射器3连接;
所述供电电源4分别为半桥式电路2与无线信号发射器3供电;
如图3所示,所述应变片挡板6靠铲煤侧槽帮钢9侧设有定位台阶6-1,应变片挡板6端部设有拉环6-2,应变片挡板6挡住中板10下侧面的平行横槽槽口,应变片挡板6两侧分别架设于推溜侧槽帮钢槽孔8-2、铲煤侧槽帮钢槽孔9-1处,定位台阶6-1与定位板10-1配合定位;
所述远程控制中心设有无线信号接收器5。
如图6所示,当刮板输送机中板10上存在载荷时,中板10中的两应变片1出现应变,通过半桥式电路2测量,输出中部槽应变信号至无线信号发射器3,无线信号发射器3发射中部槽应变信号至远程控制中心处的无线信号接收器5;刮板输送机驱动部的驱动轴转矩通过转矩传感器测量,并由无线信号发射器3发射至远程控制中心处的无线信号接收器5;刮板输送机液压张紧装置的液压缸压力通过压力计测量,并由无线信号发射器3发射至远程控制中心处的无线信号接收器5;
如图7所示,本发明刮板输送机载荷监测装置的有载段链条张力估算方法,包括以下步骤:
A、所述半桥式电路2通过测量应变片1的应变得到的中部槽应变信号,经无线信号发射器3发送至无线信号接收器5,所述远程控制中心根据中部槽应变信号及事先的应变片1应变-载荷标定,并通过线性插值方法,计算得到刮板输送机各个中部槽载荷mi
B、根据当量摩擦系数μ以及刮板输送机运行加速度a,利用公式ΔFi=μmig+mia,计算该段中部槽链条两端的张力差ΔFi
C、根据刮板输送机驱动部驱动轴转矩T,驱动链轮半径R,以及液压张紧装置的液压缸压力Fh,利用公式计算得到有载段距离驱动端第n个中部槽的链条张力Fn,最终得到有载段链条张力分布的估算。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下还可以做出若干改进,这些改进也应视为本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种刮板输送机载荷监测装置,包括推溜侧槽帮钢(8)、铲煤侧槽帮钢(9)、中板(10)、底板(11)、远程控制中心、驱动轴、液压缸;其特征在于:还包括应变片(1)、半桥式电路(2)、无线信号发射器(3)、供电电源(4)、应变片挡板(6);
所述中板(10)下侧面开有两道深度不同的平行横槽,较深平行横槽靠铲煤侧槽帮钢(9)侧焊有定位板(10-1),两片所述应变片(1)分别横向贴于两道平行横槽中部;所述中板(10)和底板(11)两侧分别与推溜侧槽帮钢(8)以及铲煤侧槽帮钢(9)焊接;
所述铲煤侧槽帮钢(9)设有铲煤侧槽帮钢槽孔(9-1);
所述推溜侧槽帮钢(8)设有器件槽(8-1),器件槽(8-1)底部开有推溜侧槽帮钢槽孔(8-2),器件槽(8-1)中固定有半桥式电路(2)、无线信号发射器(3)、供电电源(4);所述器件槽(8-1)还设有盖板(7);
所述应变片(1)的导线依次穿过中板(10)的平行横槽、推溜侧槽帮钢槽孔(8-2)后接入半桥式电路(2)的测量电桥;所述半桥式电路(2)的输出端连接无线信号发射器(3):所述供电电源(4)分别与半桥式电路(2)、无线信号发射器(3)连接;所述驱动轴的转矩传感器、液压缸的压力计分别与无线信号发射器(3)连接;
所述应变片挡板(6)靠铲煤侧槽帮钢(9)侧设有定位台阶(6-1),应变片挡板(6)端部设有拉环(6-2),应变片挡板(6)挡住中板(10)下侧面的平行横槽槽口,应变片挡板(6)两侧分别架设于推溜侧槽帮钢槽孔(8-2)、铲煤侧槽帮钢槽孔(9-1)处,定位台阶(6-1)与定位板(10-1)配合定位;
所述远程控制中心设有无线信号接收器(5)。
2.一种基于权利要求1所述刮板输送机载荷监测装置的有载段链条张力估算方法,其特征在于包括以下步骤:
A、所述半桥式电路(2)通过测量应变片(1)的应变得到的中部槽应变信号,经无线信号发射器(3)发送至无线信号接收器(5),所述远程控制中心根据中部槽应变信号及事先的应变片(1)应变-载荷标定,并通过线性插值方法,计算得到刮板输送机各个中部槽载荷mi
B、根据当量摩擦系数μ以及刮板输送机运行加速度a,利用公式ΔFi=μmig+mia,计算该段中部槽链条两端的张力差ΔFi
C、根据驱动轴转矩T,驱动链轮半径R,以及液压缸压力Fh,利用公式计算得到有载段距离驱动端第n个中部槽的链条张力Fn,最终得到有载段链条张力分布的估算。
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