[發明專利]一種掘進機刀盤盤形滾刀群體運行狀態監測系統和方法

有效

• 申請號: 201310030157.4
• 申請日: 2013-01-25
• 公開（公告）號: CN103226151A
• 公開（公告）日: 2013-07-31
• 發明（設計）人: 譚青;朱震寰;夏毅敏;謝呂堅;張魁;易念恩;朱逸
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: G01P3/00
• 分類號: G01P3/00;G01P3/49;G01N29/04;G01M13/00
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所 43114
• 代理人: 歐陽迪奇

1.一種掘進機刀盤盤形滾刀群體運行狀態監測系統，其特征在于，包括用于檢測滾刀轉速的檢測探頭、前置器、無線發射裝置、信號接收裝置、掘進機PLC控制系統和觸摸屏，所述的檢測探頭安裝于盤形滾刀刀軸內，檢測探頭、前置器、無線發射裝置依次通信連接，無線發射裝置通過無線方式與信號接收裝置通信連接，所述的信號接收裝置、掘進機PLC控制系統和觸摸屏依次通信連接。

2.根據權利要求1所述的一種掘進機刀盤盤形滾刀群體運行狀態監測系統，其特征在于，所述的無線發射裝置包括發射裝置微控制器、發射裝置電源模塊及發射裝置射頻收發器，所述的發射裝置電源模塊為發射裝置微控制器供電，所述的發射裝置微控制器通信連接發射裝置射頻收發器，所述的發射裝置射頻收發器通過無線方式通信連接信號接收裝置，發射裝置微控制器通信連接前置器，所述的信號接收裝置包括接收裝置微控制器、接收裝置射頻收發器、接收裝置電源模塊和串口單元，所述的接收裝置電源模塊為接收裝置微控制器供電，所述的接收裝置微控制器分別通信連接接收裝置射頻收發器和串口單元，接收裝置射頻收發器通過無線方式通信連接無線發射裝置，串口單元通信連接掘進機PLC控制系統。

3.根據權利要求1所述的一種掘進機刀盤盤形滾刀群體運行狀態監測系統，其特征在于，所述的檢測探頭為聲信號傳感器，所述盤形滾刀刀軸上開有徑向孔以及處于軸中心處的軸向孔，所述的徑向孔為階梯孔，階梯孔包括一個處在盤形滾刀刀軸徑向靠外部分的內徑較大的內螺紋孔及一個連接在內螺紋孔后的內徑較小光孔，信號傳感器固定于內螺紋孔內，連接于信號傳感器尾端的信號導出線穿過光孔，軸向孔和徑向孔在刀圈對應軸段中心處貫通，傳感器導線經由階梯孔、軸向孔引出至軸端，所述的盤形滾刀內部隔環沿徑向開有與內螺紋孔貫通的圓孔以便于傳感器安裝。

4.根據權利要求1所述的一種掘進機刀盤盤形滾刀群體運行狀態監測系統，其特征在于，所述的檢測探頭為電渦流式傳感器，所述盤形滾刀刀軸上開有徑向孔以及處于軸中心處的軸向孔，所述的徑向孔為階梯孔，階梯孔包括一個處在盤形滾刀刀軸徑向靠外部分的內徑較大的內螺紋孔及一個連接在內螺紋孔后的內徑較小光孔，信號傳感器固定于內螺紋孔內，連接于信號傳感器尾端的信號導出線穿過光孔，軸向孔和徑向孔在刀圈對應軸段中心處貫通，傳感器導線經由階梯孔、軸向孔引出至軸端，所述的盤形滾刀內部隔環沿徑向開有與內螺紋孔貫通的圓孔以便于傳感器安裝，所述的刀榖內表面的凸臺表面開有多個均勻排列的齒，檢測探頭正對刀榖內表面的凸臺表面以在滾刀轉動時檢測齒的運動。

5.一種采用上述系統進行監測掘進機掘進過程中刀盤盤形滾刀群體運行狀態的方法，其特征在于，利用傳感器檢測各盤形滾刀個體自轉速度n，并通過無線數據傳輸裝置將該個體自轉速度n傳送至掘進機控制室計算機，進而根據盤形滾刀個體自轉速度n以及預存的基準值n₁之間的關系，進而判斷盤形滾刀的運行狀態。

6.根據權利要求5所述的方法，其特征在于，所述被檢測到的盤形滾刀個體自轉速度n與預存的基準值n₁之間的關系通過以下公式獲得：

S=(n₁-n)/n₁

其中S為個體參考值，n₁=n₂R₂/R₁，R₁為未磨損狀態下盤形滾刀半徑、R₂為滾刀安裝半徑，n₂為刀盤轉速。

7.根據權利要求6所述的方法，其特征在于，判斷盤形滾刀的運行狀態的步驟為：給定盤形滾刀磨損許可極限值Δh₀，當參考值S＜－Δh₀/R₁時，說明盤形滾刀個體發生超量磨損；參考值－Δh₀/R₁≤S≤0時，說明盤形滾刀個體正常運行；參考值S＞0時，說明盤形滾刀處于非正常運行狀態，即可能出現包括弦磨、卡死在內的非正常運行狀態。