[實用新型]煤炭截齒三向截割力測量裝置

有效

• 申請號: 201520559217.6
• 申請日: 2015-07-28
• 公開（公告）號: CN204855330U
• 公開（公告）日: 2015-12-09
• 發明（設計）人: 王軍;李心源;趙全
• 申請（專利權）人: 安徽工程大學
• 主分類號: G01N19/00
• 分類號: G01N19/00;G01L5/16
• 代理公司: 蕪湖安匯知識產權代理有限公司 34107
• 代理人: 馬榮

技術領域

本實用新型屬于煤炭機械技術領域，涉及到一種截齒裝置，具體涉及一種煤炭截齒三向截割力測量裝置。

背景技術

合理選擇采煤機的型號和截齒類型，對采煤機的工作效率和截齒的壽命有一定影響。采煤機實際工作效率的高低及其工作效果的好壞是多方面因素綜合作用的結果，如采煤機滾筒的結構，截齒的材料、形狀、尺寸及其排列和安裝角度，截割深度，電動機的牽引速度，煤層的物理機械性質等。由于不同礦井和不同煤層的煤炭性質都有所不同,且煤炭在截割過程中的破碎是隨機的,因此采煤機在截割過程中所受的力也不同。準確的測量截割力,可以獲得截齒在煤炭截割過程中的大量力信息,從而為定量評價煤炭截割特性、深入研究煤炭截割機理、合理選擇和使用采煤機和截齒等提供重要依據。

某些測量單個截齒或標準測試刀具的煤炭截割力裝置的傳感器存在兩大問題：不能測三向截割分力,多數僅能測主截割力，個別可測主截割力和徑向力；動態特性差，數據失真較大。煤炭截割力是力幅變動大、頻率較高的隨機動態力，須用動態性能好、靈敏度高、分力交叉干擾小的三向力傳感器測量，由此獲得單齒的截割分力。

發明內容

為了克服現有技術的不足，本實用新型提供一種煤炭截齒三向截割力測量裝置，使用該測量裝置，可以獲得截齒在截割煤炭過程中的受力信息，為深入研究煤炭截割機理、定量評價煤炭截割特性、合理選擇和使用采煤機、優化設計采煤機和截齒提供了依據，進而提高企業的生產效率和經濟效益。

本實用新型的技術方案是：一種煤炭截齒三向截割力測量裝置，包括截齒、齒座、三向力傳感器和傳感系統信號處理器，所述截齒包括截齒頭和截齒本體，截齒本體安裝于齒座安裝孔內，所述三向力傳感器設在截齒頭與齒座的接觸面，傳感器的下PCB板與齒座固定，上PCB板與截齒頭接觸但不固定，所述三向力傳感器包括X方向電容單元組和Y方向電容單元組，所述X方向電容單元組和Y方向電容單元組均包括電容單元模塊，所述電容單元模塊是由兩個以上的條狀電容單元組成的梳齒狀結構，每個條狀電容單元包括上極板的驅動電極和下極板的感應電極，所述電容單元模塊包括由兩個以上寬度a₀長度b₀的條狀電容單元組成的第一條狀電容單元組和兩個以上寬度ka₀長度b₀的條狀電容單元組成的第二條狀電容單元組。

煤炭截齒三向截割力測量裝置還包括軸承，軸承安裝于齒座安裝孔內，截齒本體安裝于軸承中心。所述每個條狀電容單元的驅動電極和感應電極寬度相同，驅動電極的長度大于感應電極長度，驅動電極長度兩端分別預留左差位δ_左和右差位δ_右，b_0驅＝b_0感+δ_右+δ_左，其中，b_0驅為條狀電容單元的驅動電極長度，b_0感為條狀電容單元的感應電極長度。所述差位δ_左＝δ_右，且其中d₀為條狀電容單元介質厚度，G為彈性介質的抗剪模量，τ_max為最大應力值。所述梳齒狀結構包括20個以上條狀電容單元、與條狀電容單元一一對應連接的引線，相鄰兩條狀電容單元之間設有電極間距a_δ。所述平行板面積S＝M(a₀+2a_δ+ka₀)b₀/2，其中，M為條狀電容單元數量，b₀為條狀電容單元的長度，a₀條狀電容單元的寬度。所述第一條狀電容單元組和第二條狀電容單元組的條狀電容單元引線通過并聯或者獨立連接到傳感系統信號處理器。所述條狀電容單元的寬度其中，d₀為介質厚度，E為彈性介質的楊氏模量，G為彈性介質的抗剪模量。所述第一條狀電容單元組和第二條狀電容單元組與傳感系統信號處理器之間分別設有中間變換器，中間變換器用于設置電壓對電容或頻率對電容的傳輸系數。所述傳感器系統信號處理器包括多路信號高速切換電路、A/D變換電路和控制電路，所述高速切換電路包括三級切換電路，前一級切換電路的輸出為下一級切換電路的輸入信號，最后一級切換電路經A/D變換電路送入控制電路。

本實用新型有如下積極效果：本實用新型的煤炭截齒三向截割力測量裝置能夠測量截齒在截割煤炭過程中的三維受力信息，準確的測量截割力,可以獲得截齒在煤炭截割過程中的大量力信息,從而為定量評價煤炭截割特性、深入研究煤炭截割機理、合理選擇和使用采煤機和截齒等提供重要依據。

附圖說明