CN210464491U - 一种采煤机定姿定位装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型一种采煤机定姿定位装置，包含若干节销齿轨、若干传感器单元、地面信号接收器、数据采集与处理系统、两个导向滑靴。传感器单元包括左传感器单元、右传感器单元及两个侧传感器单元。每个传感器装置均由无线压力传感器及传感器快换装置组成。本实用新型可对采煤机在井下的位置和机身姿态准确定位，测试方法原理简单，机械装置结构简单可靠，成本低廉，便于维修或更换。
Description
技术领域
本发明专利涉及采煤机械领域，特别是涉及一种采煤机定姿定位装置。
背景技术
采煤机在工作面的空间位置与运行姿态信息的获取是实现智能化开采的关键技术之一。综采工作面环境恶劣，采煤机受力复杂，导致采煤机在运行过程中受到多源干扰，其运动的位置和姿态很难实时准确获得。针对这一技术问题，国内学者展开了众多深入研究。目前定位方法包括红外检测法，超声波检测法，齿轮计数法，捷联惯导定位等。红外检测法不足之处在于不能连续监测采煤机位置，且当液压之家不在一个水平高度时很难接受到红外信号；超声波检测法的缺陷时在工作面长度较大的情况下，信号衰减过大；齿轮计数法的缺点是只能实现直线定位，并存在累积误差；捷联惯导定位由于惯导系统初始安装误差无法消除，存在一定的定位误差，目前还没有得到有效应用。随着井下综采工作面“无人化”进程的推进，对定姿定位精度的要求越来越高，开发一种结构简单，定姿定位可靠的定姿定位方法与定姿定位装置，同时减小定姿定位误差，提高定姿定位精度是当前急需解决的重要课题。
发明内容
本实用新型专利的目的在于提供一种采煤机定姿定位方法与装置，可以有效解决目前井下采煤机定位问题，与现有定姿定位方法与装置相比，具有结构简单，可靠，定位误差小，精度高的显著优点。同时，当定姿定位装置发生故障时，可以快速更换，减少停机时间，进而提高采煤效率。
为达到上述发明目的，本发明采用如下构思：
假设采煤机两导向滑靴安装距离为L，在L长度内，跨越了N个销齿轨（包含与导向滑靴接触的两端的销齿轨）。在整个输送机长度内，在每一个销齿轨上表面分别安装传感器单元，两个传感器单元沿着销轴轴线方向对称布置，靠近煤壁一侧的称为左传感器单元，靠近采空区一侧的称为右传感器单元。采煤机与L距离内两端的两节销齿轨接触，当采煤机行走至该两节销齿轨上的压力传感器安装位置时，上表面的无线压力传感器输出压力值达到峰值，即可通过该输出信号达到峰值判断采煤机行走至该位置。同时，在每个导向滑靴内侧远离煤壁的侧面分别安装一个侧传感器单元，该侧传感器单元安装在偏上位置。根据三个无线压力传感器输出信号，也可判断采煤机机身纵向与煤壁的倾斜角度。随着机身与煤壁倾斜角度变大，滚筒所受轴向力变大，采煤机整机受到转矩，导向滑靴承受一定的转矩，导向滑靴与销齿轨远离煤壁一侧间隙逐渐减小，此时侧传感器单元中传感器输出信号幅值逐渐变大，同时，右传感器单元传感器输出信号幅值增大，左传感器单元传感器输出信号幅值减小。可根据三个无线压力传感器信号变化，判断采煤机机身姿态。此三个传感器单元还可以检测滚筒异常受力，当滚筒受力异常时，传感器峰值数值会出现大幅波动。
为达到上述目的，本发明采用如下的技术方案：
一种采煤机定姿定位装置，包含销齿轨、若干传感器单元、地面信号接收器、数据采集与处理系统、导向滑靴。传感器单元包括左传感器单元、右传感器单元及两个侧传感器单元。每个传感器装置均由无线压力传感器及传感器快换装置组成。
左传感器单元及右传感器单元安装在销齿轨上表面。每一节销齿轨上表面（即销齿轨两侧轨道上表面）均设有两个凹槽，凹槽结构为不通台阶孔，沿着销齿轨宽度方向对称布置，凹槽内分别安装有左传感器单元和右传感器单元，无线压力传感器安装在传感器快换装置内。每一节销齿轨上表面两个凹槽台阶孔环状表面上设置有若干个螺纹孔，该螺纹孔以凹槽几何中心为圆心，沿着圆周均匀分布，用来与传感器快换装置连接。传感器快换装置由传感器保护套、密封橡胶、若干连接螺钉、密封盖板组成。传感器保护套结构为一无凸缘圆筒形拉深件，其筒底与凹槽底部接触；密封橡胶外形及尺寸与凹槽环状台阶面一致，厚度略高于环状台阶面高度，其上具有若干圆孔，与上述螺纹孔一一对应；密封盖板为一薄板，其上具有若干圆形沉头孔，与上述螺纹孔一一对应。传感器保护套安装在凹槽内，无线压力传感器放置在传感器保护套内，密封橡胶放置在凹槽环状台阶面上，密封盖板压住密封橡胶，螺钉穿过密封盖板及密封橡胶的圆孔，与螺纹孔相连。
侧传感器装置安装在导向滑靴内侧，远离煤壁的侧面，具体安装在偏上位置。导向滑靴内侧偏上同样具有凹槽结构，凹槽内安装侧传感器单元。两个导向滑靴具有相同结构与装置。
本发明的有益之处是：（1）可以对采煤机在井下的位置和机身姿态准确定位。（2）可以检测滚筒异常受力情况，当滚筒遇到夹矸或岩石时，测试峰值会出现较大波动，此时需要对截割状态进行调整，可以有效减小截齿磨损，保护截齿，提高滚筒寿命。（3）测试方法原理简单，机械装置结构简单可靠，成本低廉。（4）当无线压力传感器发生损坏时，便于维修或更换。因此，本发明具有一定的技术经济效益。
附图说明
附图1为本发明一种采煤机定位装置机械结构原理图，图2为传感器单元剖视图，图3为密封盖板主视图，图4为密封盖板俯视图，图5为密封橡胶主视图，图6为密封橡胶俯视图，图7为传感器保护套主视图，图8为传感器保护套俯视图。其中，1为运输机，2为导向滑靴，3为传感器单元， 4为销齿轨，5为连接螺钉，6为密封橡胶，7为传感器保护套，8为密封盖板。
具体实施方式
设采煤机两导向滑靴安装距离为L，在L长度内，跨越了N个销齿轨（包含与导向滑靴接触的两端的销齿轨）。
在整个输送机长度内，在每一个销齿轨上表面分别安装传感器单元，两个传感器单元沿着销轴轴线方向对称布置，靠近煤壁一侧的称为左传感器单元，靠近采空区一侧的称为右传感器单元。
左传感器单元及右传感器单元安装在销齿轨上表面。每一节销齿轨上表面（即销齿轨两侧轨道上表面）均设有两个凹槽，凹槽结构为不通台阶孔，沿着销齿轨宽度方向对称布置，凹槽内分别安装有左传感器单元和右传感器单元，无线压力传感器安装在传感器快换装置内。
每一节销齿轨上表面两个凹槽台阶孔环状表面上设置有若干个螺纹孔，该螺纹孔以凹槽几何中心为圆心，沿着圆周均匀分布，用来与传感器快换装置连接。传感器快换装置由传感器保护套、密封橡胶、若干连接螺钉、密封盖板组成。
传感器保护套结构为一无凸缘圆筒形拉深件，其筒底与凹槽底部接触；密封橡胶外形及尺寸与凹槽环状台阶面一致，厚度略高于环状台阶面高度，其上具有若干圆孔，与上述螺纹孔一一对应；密封盖板为一薄板，其上具有若干圆形沉头孔，与上述螺纹孔一一对应。
传感器保护套安装在凹槽内，无线压力传感器放置在传感器保护套内，密封橡胶放置在凹槽环状台阶面上，密封盖板压住密封橡胶，螺钉穿过密封盖板及密封橡胶的圆孔，与螺纹孔相连。
侧传感器装置安装在导向滑靴内侧，远离煤壁的侧面，具体安装在偏上位置。导向滑靴内侧偏上同样具有凹槽结构，凹槽内安装侧传感器单元。两个导向滑靴具有相同结构与装置。
采煤机与L距离内两端的两节销齿轨接触，当采煤机行走至该两节销齿轨上的压力传感器安装位置时，上表面的无线压力传感器输出压力值达到峰值，即可通过该输出信号达到峰值判断采煤机行走至该位置。根据三个无线压力传感器输出信号，也可判断采煤机机身纵向与煤壁的倾斜角度。随着机身与煤壁倾斜角度变大，滚筒所受轴向力变大，采煤机整机受到转矩，导向滑靴承受一定的转矩，导向滑靴与销齿轨远离煤壁一侧间隙逐渐减小，此时侧传感器单元中传感器输出信号幅值逐渐变大，同时，右传感器单元传感器输出信号幅值增大，左传感器单元传感器输出信号幅值减小。
可根据三个无线压力传感器信号变化，判断采煤机机身姿态。此三个传感器单元还可以检测滚筒异常受力，当滚筒受力异常时，传感器峰值数值会出现大幅波动。
Claims (6)
1.一种采煤机定姿定位装置，其特征是包含销齿轨(4)、若干传感器单元(3)、地面信号接收器、数据采集与处理系统、导向滑靴(2)，传感器单元(3)包括左传感器单元、右传感器单元及两个侧传感器单元，每个传感器单元均由无线压力传感器及传感器快换装置组成，传感器快换装置由传感器保护套(7)、密封橡胶(6)、若干连接螺钉(5)、密封盖板(8)组成。
2.根据权利要求1所述的一种采煤机定姿定位装置，其特征是左传感器单元及右传感器单元安装在销齿轨(4)上表面，每一节销齿轨(4)上表面均设有两个凹槽，凹槽结构为不通台阶孔，沿着销齿轨(4)宽度方向对称布置，凹槽内安装有传感器单元(3)，无线压力传感器安装在传感器快换装置内。
3.根据权利要求1所述的一种采煤机定姿定位装置，其特征是每一节销齿轨(4)上表面两个凹槽台阶孔环状表面上设置有若干个螺纹孔，该螺纹孔以凹槽几何中心为圆心，沿着圆周均匀分布，用来与传感器快换装置连接。
4.根据权利要求1所述的一种采煤机定姿定位装置，其特征是传感器快换装置由传感器保护套(7)、密封橡胶(6)、若干连接螺钉(5)、密封盖板(8)组成。
5.根据权利要求3所述的一种采煤机定姿定位装置，其特征是传感器保护套(7)结构为一无凸缘圆筒形拉深件，其筒底与凹槽底部接触；密封橡胶(6)外形及尺寸与凹槽环状台阶面一致，厚度略高于环状台阶面高度，其上具有若干圆孔，与上述螺纹孔一一对应；密封盖板为一薄板，其上具有若干圆形沉头孔，与上述螺纹孔一一对应；传感器保护套(7)安装在凹槽内，无线压力传感器放置在传感器保护套内(7)，密封橡胶(6)放置在凹槽环状台阶面上，密封盖板(8)压住密封橡胶，连接螺钉(5)穿过密封盖板(8)及密封橡胶的圆孔，与螺纹孔相连。
6.根据权利要求1所述的一种采煤机定姿定位装置，其特征是侧传感器单元安装在导向滑靴内侧，远离煤壁的侧面，具体安装在偏上位置，导向滑靴内侧偏上同样具有凹槽结构，凹槽内安装传感器单元；两个导向滑靴具有相同结构与装置。
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