采煤機(jī)實(shí)驗(yàn)測(cè)試數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、中文題目：采煤機(jī)實(shí)驗(yàn)測(cè)試數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì) 外文題目：DESIGN OF DATA ACQUISITION SYSTEM FOR COAL MININMG EXPERIMENT TEST畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）共58頁（其中：外文文獻(xiàn)及譯文 13 頁）圖紙共 3 張完成日期2015年6月 答辯日期2015年6月摘要采煤機(jī)是綜采工作面中的核心機(jī)械，擔(dān)負(fù)著割煤、裝煤任務(wù)，采煤機(jī)的工作狀態(tài)的好壞對(duì)煤炭的開采有很大影響。我國能源主要是煤炭，煤炭對(duì)于煉鋼煉鐵和取暖都有著重要的作用，煤炭的開采量可以衡量一個(gè)國家的工業(yè)水平，因此對(duì)于采煤機(jī)的研究很重要采煤機(jī)井下工作時(shí)候的主要節(jié)點(diǎn)的應(yīng)力應(yīng)變決定采煤機(jī)能否正常工作。由于采

2、煤機(jī)工作的環(huán)境和工作地點(diǎn)的特殊性和復(fù)雜性，使采煤機(jī)的參數(shù)測(cè)量與其他大型機(jī)械有很大差別現(xiàn)在有很多針對(duì)采煤機(jī)的各種設(shè)計(jì)，采煤機(jī)各個(gè)工作節(jié)點(diǎn)的工作參數(shù)和受力對(duì)于采煤工作的正常有序的進(jìn)行起著至關(guān)重要的作用，因此對(duì)于采煤機(jī)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)工作參數(shù)和應(yīng)力的測(cè)試很有意義，本次設(shè)計(jì)是采煤機(jī)實(shí)驗(yàn)測(cè)試數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，是針對(duì)西安煤機(jī)廠制造的MG500/1130型采煤機(jī)工作時(shí)候主要工作節(jié)點(diǎn)的應(yīng)力測(cè)試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，通過在各個(gè)重要工作節(jié)點(diǎn)安置不同種類的傳感器來實(shí)現(xiàn)采煤機(jī)重要節(jié)點(diǎn)工作參數(shù)的信息測(cè)量，考慮到傳感器以及相關(guān)測(cè)試儀器的強(qiáng)度問題所有信號(hào)采用應(yīng)變輸出，將傳感器接入無線應(yīng)變采集模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集，再通過無線傳輸方式將信息傳輸

3、至屏幕進(jìn)行顯示和分析。采煤機(jī)主要工作節(jié)點(diǎn)應(yīng)力的準(zhǔn)確測(cè)試能保證采煤機(jī)正常有序工作以及工作人員的安全，提高生產(chǎn)效率。關(guān)鍵詞: 傳感器; 無線應(yīng)變采集模塊; 無線傳輸; 無線通訊網(wǎng)關(guān); 電橋Abstract Coal mining machine is in fully mechanized coal face core machinery, charged with cutting coal and coal, coal mining machine working state of the quality of coal mining has a great influence. Energy

4、in our country are mainly coal, coal for steelmaking and ironmaking and heating have an important role, the amount of coal mining can be a measure of a countrys industrial level and therefore for shearer is very important to study the shearer in underground work time main nodes should stress and str

5、ain shearer can work normally.Because of the complexity and particularity of shearer working environment and working place, the coal mining machine parameter measurement and other large machinery are very different now has a lot of coal mining machine design, the working parameters of shearer each n

6、ode and force for the normal work of the coal mining orderly plays a vital role, therefore the key nodes of shearer parameters and stress test is very meaningful, this design is the design of test data acquisition system of shearer experiment, is based on the type of MG500/1130 coal mining machine m

7、anufacturing Xian coal machine factory design force testing system should be the main work time node, information measured by the sensor placement of different kinds in the important all nodes work to achieve an important node working parameters of shearer, considering the strength of the sensor and

8、 the measuring instrument uses all the signal output of the strain, the strain sensor access wireless acquisition module for data acquisition, and then transmit information to the screen display and analysis by the wireless transmission mode. The accurate test of the main working nodes of the coal m

9、ining machine can ensure the normal order of the coal mining machine and the safety of the staff, improve the production efficiency.Key words:Sensor；Wireless strain acquisition module；Wireless transmission； Wireless communication gateway；Bridge目錄1緒論11.1國內(nèi)外數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)11.2 研究背景和研究意義21.3 設(shè)計(jì)目的及內(nèi)容32 數(shù)

10、據(jù)采集系統(tǒng)硬件研究42.1 概述42.2 有線數(shù)據(jù)通訊方式42.3 無線數(shù)據(jù)傳輸通訊方式42.4 存儲(chǔ)卡的離線數(shù)據(jù)通訊方式53 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)硬件方案設(shè)計(jì)63.1液壓拉杠拉力測(cè)試分析63.1.1測(cè)試內(nèi)容63.1.2測(cè)試原理63.1.3測(cè)試方法63.2搖臂關(guān)鍵截面應(yīng)力應(yīng)變測(cè)試83.2.1測(cè)試方案83.2.2測(cè)試系統(tǒng)描述83.3搖臂與機(jī)身連接銷軸受力測(cè)試分析113.3.1搖臂與連接架銷軸受力測(cè)試113.3.2連接架與機(jī)身銷軸受力測(cè)試113.3.3 采煤機(jī)搖臂受力分析123.3.4測(cè)試原理和方法133.3.5測(cè)試系統(tǒng)描述143.4 滾筒扭矩測(cè)試分析183.4.1概述183.5 截齒三向力測(cè)試223.6

11、 導(dǎo)向滑靴受力測(cè)試263.6.1導(dǎo)向滑靴銷軸受力測(cè)試分析263.7 平滑靴力學(xué)測(cè)試303.8 采煤機(jī)電參量353.9 采煤機(jī)CAN參數(shù)363.10 舉升油缸壓力測(cè)試374 數(shù)據(jù)傳輸通訊方案424.1無線數(shù)據(jù)通訊方式424.2 BeeData 數(shù)據(jù)分析軟件介紹444.2.1 必創(chuàng)BeeData軟件單機(jī)版體系結(jié)構(gòu)444.2.2 必創(chuàng)BeeData軟件單機(jī)版工作原理454.2.3 主程序接口說明454.2.4 采集數(shù)據(jù)顯示465 傳感器與測(cè)試電橋設(shè)計(jì)495.1傳感器概述495.1.1傳感器的分類495.2測(cè)試電橋506 經(jīng)濟(jì)技術(shù)分析547 結(jié)論55致謝56參考文獻(xiàn)57附錄A 采煤機(jī)整體結(jié)構(gòu)圖59附錄

12、B 采煤機(jī)工作狀態(tài)整體測(cè)試方案60附錄C 譯文61附錄D 外文文獻(xiàn)661 緒論1.1 國內(nèi)外數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)起始于20設(shè)計(jì)50年代，1956年美國首先研究了用在軍事上的測(cè)試系統(tǒng)，目標(biāo) 是測(cè)試中不依靠相關(guān)的測(cè)試文件，由非熟練人員進(jìn)行操作，并且測(cè)試任務(wù)是由測(cè)試設(shè)備高速自動(dòng)控制完成的。1由于該種數(shù)據(jù)采集測(cè)試系統(tǒng)具有高速性和一定的靈活性可以滿足眾多傳統(tǒng)方法不能完成的數(shù)據(jù)采集和測(cè)試任務(wù)，因而得到了初步的認(rèn)可。大約在60年代后期，國外就有成套的數(shù)據(jù)采集設(shè)備產(chǎn)品進(jìn)入市場(chǎng)，此階段的數(shù)據(jù)采集設(shè)備和系統(tǒng)多屬于專業(yè)的系統(tǒng)。 20世紀(jì)70年代中后期，隨著微型的發(fā)展，誕生了采集器，儀表同計(jì)算機(jī)溶

13、于一體的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。由于這種數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的性能優(yōu)良，超過了傳統(tǒng)的自是這一類的典型代表。這種接口系統(tǒng)采用積木式結(jié)構(gòu)，把相應(yīng)的接口卡裝在專用的機(jī)箱內(nèi)，然后由一臺(tái)計(jì)算機(jī)控制。第二類系統(tǒng)在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用較多。這兩種系統(tǒng)中，如果采集測(cè)試任務(wù)改變，只需將新的儀用電纜接入系統(tǒng)，或?qū)⑿驴ㄔ谔砑拥膶I(yè)的機(jī)箱里即可完成硬件平臺(tái)中建，如果采集測(cè)試任務(wù)改變，只需將新的儀用電纜接入系統(tǒng)，或?qū)⑿驴ㄔ偬砑拥綄Ｓ玫臋C(jī)箱即可完成硬件平臺(tái)重建，顯然，這種系統(tǒng)比專用系統(tǒng)靈活得多。20世紀(jì)80年代后期，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)發(fā)生了極大的變化，工業(yè)計(jì)算機(jī)，單片機(jī)和大規(guī)模集成電路的組合，用軟件管理，使系統(tǒng)的成本降低，體積減小，功能成倍增加，數(shù)據(jù)處

14、理能力大大加強(qiáng)。20世紀(jì)90年代至今，在國際上技術(shù)先進(jìn)的國家，數(shù)據(jù)采集技術(shù)已經(jīng)在軍事，航空電子設(shè)備及宇航技術(shù)，工業(yè)等領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用。由于集成電路制造技術(shù)的不斷提高，出現(xiàn)了高性能，高可靠性的單片數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（DAS）。目前有的DAS產(chǎn)品精度已達(dá)16位，采集速度每秒達(dá)到幾十萬次以上。數(shù)據(jù)采集技術(shù)已經(jīng)成為一種專門的技術(shù)，在工業(yè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。該階段數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采用更先進(jìn)的模塊式結(jié)構(gòu)，根據(jù)不同的應(yīng)用要求，通過簡(jiǎn)單的增加和更改模塊，并結(jié)合系統(tǒng)編程，就可擴(kuò)展或修改系統(tǒng)，迅速地組成一個(gè)新的系統(tǒng)。該階段并行總線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)高速，模塊化和即插即用方向發(fā)展，典型系統(tǒng)有VXI總線系統(tǒng)，PCI,PXI總線系統(tǒng)等

15、，數(shù)據(jù)位以達(dá)到32位總線寬度，采用頻率可以達(dá)到100MSps。由于采用了高密度，屏蔽型，針孔式的連接器和卡式模塊，可以充分保證其隱定性急可靠性，但其昂貴的價(jià)格是阻礙它在自動(dòng)化領(lǐng)域取得了成功的應(yīng)用。目前國內(nèi)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)已經(jīng)較國內(nèi)起初有了很大的發(fā)展，但是較國外的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)來說還是比較落后的，原因是因?yàn)槲C(jī)技術(shù)較國外有一定差距，并且傳感器在比較精確方面的數(shù)據(jù)采集來說還有待完善，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)在最近幾年中得到迅猛發(fā)展的條件有兩個(gè)：一是需要科學(xué)需要與工業(yè)控制向高度自動(dòng)化發(fā)展，二是可能，即微電技術(shù)的發(fā)展為數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)提供了良好的物質(zhì)基礎(chǔ)，從而使器件像但片化和模塊化發(fā)展，使儀器本身像智能化發(fā)展，而整個(gè)系統(tǒng)向

16、著測(cè)量與控制一體化發(fā)展。進(jìn)入21世紀(jì)以來科學(xué)技術(shù)發(fā)展迅猛尤其是計(jì)算機(jī)技術(shù)達(dá)到了空前的發(fā)展，多種科學(xué)技術(shù)的發(fā)展就要求工業(yè)上有更高要求的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，今后微機(jī)技術(shù)會(huì)不斷發(fā)展與完善，這回促進(jìn)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)向著智能化方向發(fā)展，數(shù)據(jù)采集方法多樣化，采集信號(hào)保存完好性，可分析性。測(cè)試器件將向著模塊化和單點(diǎn)片化發(fā)展，儀器向著智能化發(fā)展，軟件向著實(shí)時(shí)高級(jí)語言智能化發(fā)展，接口向著標(biāo)準(zhǔn)化發(fā)展，系統(tǒng)向著測(cè)量與控制一體化發(fā)展。1.2 研究背景和研究意義隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代工業(yè)也迅速的發(fā)展了起來，特別是進(jìn)入21世紀(jì)以來工業(yè)的發(fā)展帶動(dòng)一個(gè)國家的整體的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，提高生活質(zhì)量。2煤炭作為不可再生資源是一個(gè)國家隱形的財(cái)富

17、，工業(yè)的發(fā)展離不開煤炭的作用，煤炭對(duì)于不一個(gè)國家工業(yè)的發(fā)展有著很重要的作用工業(yè)發(fā)展對(duì)于煤炭的開采量有了越來越搞得要求。并且隨著社會(huì)得進(jìn)步越來越要求煤礦井下的工作環(huán)境和煤礦工作人員的安全，采煤機(jī)是煤炭開采低分主要設(shè)備，其工作效率決定采煤的質(zhì)量和效率。采煤機(jī)關(guān)鍵工作節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)采集是關(guān)乎采煤機(jī)是否正常工作的重要指標(biāo)，所以對(duì)于采集器工作節(jié)點(diǎn)的主要應(yīng)力應(yīng)變至關(guān)重要。3本次設(shè)計(jì)是針對(duì)采煤機(jī)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)的采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，這次設(shè)計(jì)對(duì)于煤礦井下煤炭的開采很有幫助，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)的將采煤機(jī)工作時(shí)的各個(gè)節(jié)點(diǎn)參數(shù)傳送到井上上位機(jī)，進(jìn)行實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)采集與檢測(cè)，有助于采煤機(jī)的安全高效生產(chǎn)和井下工作人員的人身安全，提高

18、井下作業(yè)的工作環(huán)境。對(duì)于現(xiàn)代井下采煤來說采煤機(jī)各個(gè)節(jié)點(diǎn)的工作參數(shù)的測(cè)量時(shí)必不可少的，因此本設(shè)計(jì)具有普適性對(duì)于煤礦生產(chǎn)很有意義。4當(dāng)今，工業(yè)發(fā)展過程中不管是煤炭行業(yè)還是其他工業(yè)工廠生產(chǎn)過程中，對(duì)于主要生產(chǎn)機(jī)械和其他機(jī)械來說，數(shù)據(jù)采集也都是非常重要的一點(diǎn)，本設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)思路和設(shè)計(jì)方法，也可以為其他工業(yè)生產(chǎn)作為參考借鑒，為其他工業(yè)的機(jī)械生產(chǎn)帶來方便。本次設(shè)計(jì)所采用的傳感器都是比較經(jīng)典的傳感器，通過普通的傳感器技術(shù)便可以實(shí)現(xiàn)這種發(fā)雜的數(shù)據(jù)測(cè)試及采集，因此也是具有經(jīng)濟(jì)性能和使用性能的。本次設(shè)計(jì)在工業(yè)化地今天工業(yè)的機(jī)械化生產(chǎn)中尤其在綜合開采工作面的采煤過程中意義重大。1.3 設(shè)計(jì)目的及內(nèi)容采煤機(jī)械是煤炭開采

19、的重要設(shè)備，將會(huì)直接決定煤的產(chǎn)量和煤炭開采的經(jīng)濟(jì)效益。本次設(shè)計(jì)題目是采煤機(jī)實(shí)驗(yàn)測(cè)試數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，為了保證采煤工作順利高效的進(jìn)行，采煤機(jī)主要工作節(jié)點(diǎn)的應(yīng)力測(cè)量非常重要，井上工作人員可以實(shí)時(shí)的看到采煤機(jī)的工作狀態(tài)，遇到突發(fā)事件可以有效的采取行動(dòng)，本次設(shè)計(jì)是通過傳感器測(cè)量進(jìn)行：液壓拉杠拉力測(cè)試分析、搖臂關(guān)鍵截面應(yīng)力應(yīng)變測(cè)試、搖臂與機(jī)身連接銷軸受力測(cè)試分析、滾筒扭矩測(cè)試分析、截齒三向力測(cè)試、導(dǎo)向滑靴受力測(cè)試、平滑靴力學(xué)測(cè)試、舉升油缸壓力測(cè)試。測(cè)試過程中采用應(yīng)變輸出，主要應(yīng)用壓力環(huán)傳感器、應(yīng)變片和焊接式應(yīng)變計(jì)、銷軸傳感器、壓力變送器等進(jìn)行采煤機(jī)主要節(jié)點(diǎn)的應(yīng)力測(cè)量。5由于采煤機(jī)在工作過程中很多重要節(jié)

20、點(diǎn)位置在不斷的變化因此不適合有線數(shù)據(jù)傳輸，故采用無線數(shù)據(jù)通訊方案進(jìn)行數(shù)據(jù)的無線傳輸，通過導(dǎo)線將傳感器接入設(shè)計(jì)好的電橋電路中，將輸出端接入無線應(yīng)變采集模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集，再通過無線網(wǎng)關(guān)傳到屏幕顯示。2 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)硬件研究2.1 概述數(shù)據(jù)采集多數(shù)以應(yīng)力應(yīng)變來測(cè)量模擬量，對(duì)應(yīng)于煤礦采煤機(jī)工作時(shí)參數(shù)的特殊性，數(shù)據(jù)處理主要以應(yīng)變數(shù)據(jù)為主，傳感器選型與設(shè)計(jì)方面，采用應(yīng)變模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。針對(duì)數(shù)據(jù)采集的多數(shù)據(jù)、復(fù)雜位置，環(huán)境特殊的特點(diǎn)主要分為三類數(shù)據(jù)；第一類數(shù)據(jù)是設(shè)備本身自帶的數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)傳輸接口模塊對(duì)設(shè)備本身自帶接口數(shù)據(jù)進(jìn)行接收，再通過無線網(wǎng)關(guān)接口傳輸至采集終端；第二類數(shù)據(jù)是通過加裝傳感器輸出的數(shù)據(jù)，

21、設(shè)置數(shù)據(jù)采集模塊，通過采集模塊采集后通過無線通訊的方式對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)傳輸。6第三類數(shù)據(jù)是通過加裝傳感器輸出的數(shù)據(jù)，設(shè)置數(shù)據(jù)采集模塊，通過采集模塊采集后通過存儲(chǔ)的方式對(duì)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，離線讀取。2.2 有線數(shù)據(jù)通訊方式有線數(shù)據(jù)傳輸，是通過線路來作為信息傳輸?shù)耐ǖ溃怯么械臄?shù)據(jù)傳輸，其傳感器與采集模塊連接、采集模塊和上位計(jì)算機(jī)之間都是采用有線連接，有線數(shù)據(jù)采集主要使用于，不經(jīng)常移動(dòng)的地方，有線數(shù)據(jù)傳輸?shù)闹饕獌?yōu)點(diǎn)就是數(shù)據(jù)采集穩(wěn)定，準(zhǔn)確，成本低。2.3 無線數(shù)據(jù)傳輸通訊方式無線數(shù)據(jù)傳輸是指利用無線傳輸模塊將工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備輸出的各種物理量進(jìn)行遠(yuǎn)程傳輸，無線數(shù)據(jù)傳輸主要適用于，工作面移動(dòng)的場(chǎng)合，或者布線不方便的

22、場(chǎng)合，這種類似的場(chǎng)合采用無線數(shù)據(jù)傳輸會(huì)非常方便。無線通訊方式原理圖如圖2-1所示。圖2-1無線通訊方式原理圖Fig.2-1 schematic diagram of wireless communication mode2.4 存儲(chǔ)卡的離線數(shù)據(jù)通訊方式有些工作環(huán)境下，有線和無線數(shù)據(jù)傳輸都不適合，這時(shí)可以采用儲(chǔ)存卡的離線數(shù)據(jù)通訊方式，比如刮板機(jī)回空段，會(huì)將無線信號(hào)屏蔽使信號(hào)無法傳輸出來，這時(shí)就不能采用無線數(shù)據(jù)傳輸方式來傳到數(shù)據(jù)了，儲(chǔ)存卡離線數(shù)據(jù)傳輸通訊方式需在設(shè)備傳感器一側(cè)加裝電池組供電，數(shù)據(jù)采集后實(shí)時(shí)將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到存儲(chǔ)卡中，再用設(shè)備讀取儲(chǔ)存卡中的數(shù)據(jù)。3數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)硬件方案設(shè)計(jì)3.1液壓拉杠拉力

23、測(cè)試分析3.1.1測(cè)試內(nèi)容為保證采煤機(jī)的剛度，采煤機(jī)采用超長(zhǎng)的液壓螺栓保證整機(jī)剛度。采煤機(jī)主機(jī)身由左、右牽引部、中間聯(lián)接框架三部分組成，主要采用 4 根液壓拉杠和高強(qiáng)度螺栓聯(lián)接為一個(gè)剛性整體，無底托架。液壓拉桿是采煤機(jī)保證整機(jī)剛度的重要部件因此測(cè)量液壓拉桿的拉力對(duì)采煤機(jī)工作十分重要，測(cè)量采煤機(jī)液壓拉桿的拉力所用傳感器是壓力環(huán)傳感器，采煤機(jī)機(jī)身段的拉桿布置方式如圖3-1所示，用拉力環(huán)傳感器（D=190，d=82，L=40）代替固定墊片進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試出壓力環(huán)傳感器的應(yīng)力應(yīng)變進(jìn)而測(cè)量液壓拉桿的拉力。圖3-1 采煤機(jī)機(jī)身段液壓拉杠Fig.3-1 shearer fuselage section hyd

24、raulic pull rod3.1.2測(cè)試原理壓力環(huán)傳感器，可以套在某軸段上，當(dāng)受到壓力的時(shí)候會(huì)使其產(chǎn)生應(yīng)變進(jìn)而會(huì)改變其電阻阻值，將其接入設(shè)計(jì)的電橋中，通過電橋輸出電壓變化量；進(jìn)而可以得出應(yīng)變的變化量，由相應(yīng)的對(duì)應(yīng)關(guān)系就可以測(cè)出液壓拉桿的軸向壓力。3.1.3測(cè)試方法壓力環(huán)傳感器安裝示意圖如圖3-2所示。壓力環(huán)傳感器墊片圖3-2 壓力環(huán)傳感器安裝示意圖Fig.3-2 pressure ring sensor installation diagram內(nèi)徑d=82；外徑D、長(zhǎng)度L根據(jù)實(shí)際采煤機(jī)連接結(jié)構(gòu)確定。壓力環(huán)傳感器結(jié)構(gòu)如圖3.3所示圖3-3 壓力環(huán)傳感器實(shí)物圖Fig.3-3 pressure

25、ring sensor physical map傳感器的加裝整體連線如圖3-4所示。圖3-4 液壓拉桿拉力測(cè)試示意圖Fig. 3-4 schematic diagram of tension test of hydraulic pull rod系統(tǒng)連接說明：l 用磁力座，將無線應(yīng)變采集模塊統(tǒng)一的安裝在采煤機(jī)機(jī)身的某一空間內(nèi)。l 把安裝在4根液壓拉桿上的壓力環(huán)傳感器，通過導(dǎo)線接入無線應(yīng)變采集模塊。l 當(dāng)整個(gè)系統(tǒng)開始進(jìn)行數(shù)據(jù)采集后，傳感器將信息傳輸?shù)綗o線數(shù)據(jù)采集模塊，然后無線數(shù)據(jù)采集模塊將數(shù)據(jù)傳輸?shù)綗o線網(wǎng)關(guān)，最后傳輸?shù)斤@示器顯示。l 測(cè)量后也可將無線應(yīng)變采集模塊中的數(shù)據(jù)導(dǎo)出進(jìn)行分析。壓力環(huán)傳感器的

26、主要性能:l 精度：0.02%Fs以上；l 安全過載：150%Fs；l 使用溫度：-2065；l 零點(diǎn)溫漂：0.05%Fs/10；l 靈敏度溫漂：0.03%Fs/10；l 傳感器材料：40CrNiMo4，調(diào)質(zhì)HB240280；l 輸出方式：?jiǎn)温份敵?，?yīng)變信號(hào)輸出；l 出線方式：航插徑向中心連接架內(nèi)側(cè)出線，應(yīng)變信號(hào)輸出；3.2搖臂關(guān)鍵截面應(yīng)力應(yīng)變測(cè)試3.2.1測(cè)試方案搖臂關(guān)鍵截面應(yīng)力應(yīng)變測(cè)試是測(cè)量搖臂受力較大的截面部位測(cè)試其應(yīng)力應(yīng)變值，本方案采用應(yīng)變片和應(yīng)變花來測(cè)試受力較大點(diǎn)處的應(yīng)力應(yīng)變，將傳感器測(cè)試的應(yīng)變信號(hào)接入無線應(yīng)變采集模塊，再通過無線通訊的方式傳輸?shù)綌?shù)據(jù)采集終端，根據(jù)采煤機(jī)的工作狀態(tài)；不

27、同截深；不同行走速度等進(jìn)行數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集，采煤機(jī)搖臂模型如圖3-5所示采煤機(jī)搖臂bi臂 圖3-5采煤機(jī)搖臂模型Fig.3-5 rocker model of shearer3.2.2測(cè)試系統(tǒng)描述 1）搖臂關(guān)鍵截面應(yīng)力應(yīng)變測(cè)試搖臂受力較大點(diǎn)布置應(yīng)變片和應(yīng)變花，將傳感器采集到的應(yīng)變信號(hào)接入無線應(yīng)變采集模塊，搖臂關(guān)鍵截面測(cè)試系統(tǒng)安裝示意圖如圖3-6所示。圖3-6 搖臂關(guān)鍵截面測(cè)試系統(tǒng)安裝示意圖Fig. 3-6 schematic diagram of the test system for the key section of the rocker arm系統(tǒng)測(cè)試說明：l 在搖臂關(guān)鍵截面處，采用焊接

28、式的應(yīng)變計(jì)和由3個(gè)焊接式的應(yīng)變計(jì)組成三片直角應(yīng)變花，進(jìn)行電焊安裝并做防護(hù)處理。l 將焊接式應(yīng)變計(jì)接入電橋，并連線接入無線應(yīng)變采集模塊。l 無線應(yīng)變采集模塊統(tǒng)一安裝在采煤機(jī)機(jī)身的指定空間內(nèi)。l 當(dāng)整個(gè)系統(tǒng)開始采集數(shù)據(jù)后，傳感器采集的信息通過有線傳輸?shù)姆绞絺鬏數(shù)綗o線應(yīng)變采集模塊，無線應(yīng)變采集模塊再將信息傳輸?shù)綗o線網(wǎng)關(guān)最后在顯示器上顯示，以便于分析。l 采集后可將無線應(yīng)變采集模塊中的數(shù)據(jù)導(dǎo)出來并進(jìn)行分析。2）焊接式應(yīng)變計(jì)焊接式應(yīng)變計(jì)是一種特殊的電阻應(yīng)變計(jì)，它繼承了通用電阻應(yīng)變計(jì)的典型特性，適用于特殊情景下金屬構(gòu)件的精密應(yīng)力測(cè)量和分析。眾所周知，通用電阻應(yīng)變計(jì)，大部分屬于粘貼式應(yīng)變計(jì)。7粘貼式應(yīng)變計(jì)在

29、安裝過程中，需要加熱加壓固化及穩(wěn)定化處理，用于大型構(gòu)件或現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，會(huì)有一些困難。當(dāng)然也有一部在常溫條件下即可固化的膠粘劑，一般需要24小時(shí)才能固化。相對(duì)某些現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試要求，其固化溫度相對(duì)較長(zhǎng)或使用溫度范圍相對(duì)較窄。若采用焊接式應(yīng)變計(jì)，即解決了安裝困難，又提高了測(cè)量精度，同時(shí)減少了等待時(shí)間，達(dá)到“即焊即測(cè)”。8焊接式應(yīng)變計(jì)基本結(jié)構(gòu)是由金屬基礎(chǔ)體、基底、敏感柵、密封層、引線、防護(hù)層等構(gòu)成。焊接式應(yīng)變計(jì)實(shí)物圖如圖3-7所示。圖3-7 焊接式應(yīng)變計(jì)實(shí)物圖Fig3-7 physical map of the welding type strain gauge焊接式應(yīng)變計(jì)安裝方法：安裝焊接式應(yīng)變計(jì)，選用專用

30、的點(diǎn)焊機(jī)安裝，在確定合適的焊接式應(yīng)變計(jì)和被測(cè)金屬構(gòu)件表面可焊性后，準(zhǔn)備好點(diǎn)焊機(jī)等輔助用具、并調(diào)整好焊接參數(shù)后，就可開始安裝焊接式應(yīng)變計(jì)，具體安裝步驟如下：（1）除銹、除氧化層、除保護(hù)膜先將應(yīng)變計(jì)所要焊接的位置用砂紙（300450目）打磨，除去涂漆、銹跡、鍍金、氧化層等；同時(shí)將焊接式應(yīng)變計(jì)金屬基礎(chǔ)體背面和上表面邊緣2mm處打磨，除去氧化層、保護(hù)膜，形成新鮮的金屬表面，便于焊接安裝；（2）劃線定位在需要測(cè)量應(yīng)變的位置沿著主應(yīng)變的方向做好標(biāo)記。使用3H以上的硬質(zhì)鉛筆、劃線器、劃針標(biāo)出淡淡的痕跡作為定位標(biāo)記。注意在使用劃線器時(shí)不要留下深的刻痕；（3）清潔焊接區(qū)用棉球蘸丙酮或無水乙醇等有機(jī)溶劑清潔焊接區(qū)

31、表面。在清潔的過程中，沿著單一方向擦拭，直至棉球上污漬不明顯可見。避免往復(fù)擦拭，否則不能有效地清潔焊接區(qū)表面污漬；（4）膠帶固定為了準(zhǔn)確對(duì)位焊接，需要用膠帶暫時(shí)固定住焊接式應(yīng)變計(jì)。固定時(shí)，分清楚焊接式應(yīng)變計(jì)的正反面，應(yīng)變計(jì)正面朝上，目測(cè)對(duì)準(zhǔn)位置，用膠帶把應(yīng)變計(jì)固定在被測(cè)金屬構(gòu)件上。然后用點(diǎn)焊機(jī)在安裝位置點(diǎn)焊12個(gè)點(diǎn)，以便固定應(yīng)變計(jì)位置。應(yīng)變計(jì)位置固定好之后撕掉膠帶，準(zhǔn)備進(jìn)行下一步點(diǎn)焊安裝；（5）點(diǎn)焊檢查點(diǎn)焊機(jī)，保證其接地良好，然后打開點(diǎn)焊機(jī)電源，并設(shè)置焊接參數(shù)。點(diǎn)焊機(jī)輸出兩個(gè)焊槍，一個(gè)焊槍夾持在被測(cè)構(gòu)件上，另一個(gè)手握焊槍，近似垂直地壓在焊接式應(yīng)變計(jì)金屬基礎(chǔ)體邊緣上，略施壓力，閉合一次焊接開關(guān)，

32、即完成一次焊接。如此這般，順序點(diǎn)焊，完成整個(gè)焊接式應(yīng)變計(jì)的安裝。焊點(diǎn)痕跡距離緊密，約0.6-1.0mm，焊點(diǎn)痕跡直徑約0.7-1.0mm；(6）安裝質(zhì)量檢查安裝完成后，檢查應(yīng)變計(jì)阻值、絕緣電阻、密封層、防護(hù)層、引線等質(zhì)量。安裝質(zhì)量沒有任何問題，就可以開始接線、布線測(cè)試。93.3搖臂與機(jī)身連接銷軸受力測(cè)試分析3.3.1搖臂與連接架銷軸受力測(cè)試搖臂與連接架耳子處的銷軸主要受2個(gè)方向的力：徑向力和軸向力，如圖3-8所示。圖3-8搖臂與連接架銷軸徑向力與軸向力測(cè)試圖Fig. 3-8 radial force and axial force test of the rocker shaft and co

33、nnecting bracket pin shaft （1）銷軸徑向力測(cè)試可以通過在搖臂與連接架絞接處設(shè)置銷軸傳感器來測(cè)試銷軸的徑向力，采用兩個(gè)橋路輸出型的銷軸傳感器；把銷軸傳感器接入無線應(yīng)變采集模塊，通過無線傳輸方式進(jìn)行數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸，將銷軸的徑向力進(jìn)行保存和顯示。（2）銷軸軸向力測(cè)試在銷軸與端蓋之間加裝壓力環(huán)傳感器來測(cè)銷軸的軸向力，將壓力環(huán)傳感器接入無線應(yīng)變采集模塊，通過無線傳輸方式實(shí)時(shí)將數(shù)據(jù)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)采集終端，并將銷軸的軸向受力情況存儲(chǔ)和顯示。3.3.2連接架與機(jī)身銷軸受力測(cè)試連接架與機(jī)身銷軸主要受軸向力，如圖3-9所示。與此同時(shí)還需要考慮耳子邊緣受力情況，因此測(cè)試時(shí)還要考慮耳子邊緣受力情

34、況。圖3-9 連接架與機(jī)身銷軸軸向力測(cè)試Fig. 3-9 axial force test of connecting frame and axial force of fuselage pin axis （1）銷軸軸向力測(cè)試在連接架與機(jī)身絞接處設(shè)置壓力環(huán)傳感器來測(cè)試軸向力，壓力環(huán)傳感器安裝在銷軸壓蓋側(cè)的螺栓墊片處。10將壓力環(huán)傳感器接入無線應(yīng)變采集模塊，通過無線傳輸方式將數(shù)據(jù)傳輸至數(shù)據(jù)采集終端，并將銷軸的軸向受力情況存儲(chǔ)和顯示；（2）耳子銷軸邊緣受力采用安裝應(yīng)變計(jì)的方法來測(cè)試銷軸耳子邊緣受力，將應(yīng)變計(jì)的連接線接入無線應(yīng)變采集模塊，通過無線傳輸?shù)姆绞綄?shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)采集終端，并將耳子銷軸邊

35、緣受力情況進(jìn)行存儲(chǔ)和顯示。 3.3.3 采煤機(jī)搖臂受力分析 搖臂受力如圖3-10所示，連接耳處銷軸主要承受軸向載荷Y和徑向載荷。圖3-10 采煤機(jī)搖臂受力示意圖 Fig. 3-10 force diagram of the rocker arm of Shearer3.3.4測(cè)試原理和方法（1）搖臂與連接架的軸向力測(cè)試采用壓力環(huán)傳感器來進(jìn)行測(cè)試，徑向力測(cè)試采用安裝應(yīng)變計(jì)進(jìn)行測(cè)試，并將引出線接入無線應(yīng)變采集模塊將徑向力和軸向力進(jìn)行報(bào)錯(cuò)和顯示。（2）耳子邊緣的應(yīng)力采用貼應(yīng)變片來進(jìn)行應(yīng)力測(cè)試。（3）機(jī)身與連接架銷軸的軸向力采用壓力環(huán)傳感器進(jìn)行軸向力測(cè)試，壓力環(huán)傳感器尺寸根據(jù)采煤機(jī)具體情況進(jìn)行定制，將

36、引線接入無線應(yīng)變采集模塊，并將數(shù)據(jù)進(jìn)行保存和顯示。（4）連接架與搖臂銷軸（每側(cè)4個(gè)銷軸）徑向力測(cè)試采用銷軸傳感器；銷軸傳感器采用無線傳輸，銷軸傳感器引線軸向出線接入無線應(yīng)變采集模塊并將受力進(jìn)行保存和顯示。連接架與搖臂和機(jī)身銷軸如圖3-11所示。(1)連接架與機(jī)身銷軸1 (2)連接架與機(jī)身銷軸2(3)連接架與搖臂銷軸1 (4)連接架與搖臂銷軸2圖3-11 連接架與搖臂和機(jī)身銷軸Fig3-11 connector with rocker and fuselage pin shaft3.3.5測(cè)試系統(tǒng)描述1）搖臂與連接架銷軸受力測(cè)試系統(tǒng)搖臂與連接架銷軸受力，可以通過銷軸傳感器來測(cè)試軸向受力，通過壓力

37、環(huán)來測(cè)試徑向受力，將傳感器通過有線方式連接到無線應(yīng)變采集模塊，無線應(yīng)變采集模塊再講信息通過無線傳輸?shù)男问絺魉偷綌?shù)據(jù)采集終端，最后在顯示屏上顯示并加以分析。搖臂與連接架銷軸受力連接方案搖臂與連接架銷軸受力測(cè)試示意圖如圖3-12所示圖3-12 搖臂與連接架銷軸受力測(cè)試示意圖Fig. 3-12 schematic diagram of force test of rocker arm and connecting bracket pin axis系統(tǒng)連接說明：l 用磁力座將無線應(yīng)變采集模塊統(tǒng)一安裝在采煤機(jī)機(jī)身的指定空間內(nèi)；l 將安裝在銷孔內(nèi)的銷軸傳感器和壓力環(huán)傳感器通過導(dǎo)線接入無線應(yīng)變采集模塊；l

38、當(dāng)整個(gè)系統(tǒng)開始采集數(shù)據(jù)后，傳感器采集的信息通過有線傳輸?shù)姆绞絺鬏數(shù)綗o線應(yīng)變采集模塊，無線應(yīng)變采集模塊再將信息傳輸?shù)綗o線網(wǎng)關(guān)最后在顯示器上顯示，以便于分析。l 采集后可將無線應(yīng)變采集模塊中的數(shù)據(jù)導(dǎo)出來并進(jìn)行分析。銷軸傳感器1實(shí)物圖如圖3-13所示。圖3-13銷軸傳感器1實(shí)物圖Fig1 pin axis sensor 3-13 physical map銷軸傳感器2實(shí)物圖如圖3-14所示。圖3-14銷軸傳感器2實(shí)物圖Fig 2 pin axis sensor 3-14 physical map銷軸傳感器主要性能：l 精度：0.02%Fs以上；l 安全過載：150%Fs；l 使用溫度：-2065；l

39、零點(diǎn)溫漂：0.05%Fs/10；l 靈敏度溫漂：0.03%Fs/10；l 傳感器材料：40CrNiMo4；l 受力方向：徑向力；l 橋路方式：全橋；l 輸出方式：兩路輸出，應(yīng)變信號(hào)輸出；l 出線方式：采用六芯電纜，六線制航插出線，在銷軸軸向中心連接架內(nèi)側(cè)出線；l 導(dǎo)線長(zhǎng)度：4根，每根長(zhǎng)8.5m；l 尺寸可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)安裝情況改造；待安裝的搖臂與連接架銷軸軸向傳感器是一種壓力環(huán)傳感器，其實(shí)物圖如圖3-17所示。圖3-17搖臂與連接架壓力環(huán)傳感器Fig. 3-17 pressure ring sensor for rocker arm and connecting bracket壓力環(huán)傳感器主要性能：

40、l 精度：0.02%Fs以上；l 安全過載：150%Fs；l 使用溫度：-2065；l 零點(diǎn)溫漂：0.05%Fs/10；l 靈敏度溫漂：0.03%Fs/10；l 傳感器材料：40CrNiMo4，調(diào)質(zhì)HB240280；l 導(dǎo)線長(zhǎng)度：8.5米；l 輸出方式：?jiǎn)温份敵?，?yīng)變信號(hào)輸出；l 出線方式：航插徑向中心連接架內(nèi)側(cè)出線，應(yīng)變信號(hào)輸出；2）機(jī)身與連接架銷軸受力測(cè)試系統(tǒng)機(jī)身與連接架銷軸受力測(cè)試通過壓力環(huán)傳感器和焊接式應(yīng)變計(jì)采集的數(shù)據(jù)通過有線的方式傳輸?shù)綗o線應(yīng)變采集模塊，最后經(jīng)過無線傳輸方式傳輸?shù)斤@示器上進(jìn)行顯示，最后分析可以得到銷軸受力。機(jī)身與連接架銷軸受力測(cè)試示意圖如圖3-18所示。圖3-18機(jī)身

41、與連接架銷軸受力測(cè)試示意圖Fig. 3-18 schematic diagram of force test of fuselage and connecting frame pin axis系統(tǒng)連接說明：l 用磁力座將無線應(yīng)變采集模塊安裝在采煤機(jī)機(jī)身的指定所開空間內(nèi)；l 將安裝好的壓力環(huán)傳感器及焊接式應(yīng)變計(jì)通過導(dǎo)線接入無線應(yīng)變采集模塊；l 當(dāng)整個(gè)系統(tǒng)開始采集數(shù)據(jù)后，傳感器采集的信息通過有線傳輸?shù)姆绞絺鬏數(shù)綗o線應(yīng)變采集模塊，無線應(yīng)變采集模塊再將信息傳輸?shù)綗o線網(wǎng)關(guān)最后在顯示器上顯示，以便于分析。l 采集后可將無線應(yīng)變采集模塊中的數(shù)據(jù)導(dǎo)出來并進(jìn)行分析。待安裝的機(jī)身與連接架銷軸軸向傳感器是一種壓力環(huán)

42、傳感器，其實(shí)物圖如圖3-19所示。圖3-19機(jī)身與連接架壓力環(huán)傳感器Fig 3-19 pressure ring sensor fuselage and connector壓力環(huán)傳感器主要性能參數(shù)：l 量程：15T或根據(jù)用戶要求定制量程l 精度：0.02%Fs以上；l 安全過載：150%Fs；l 使用溫度：-2065；l 零點(diǎn)溫漂：0.05%Fs/10；l 靈敏度溫漂：0.03%Fs/10；l 傳感器材料：40CrNiMo4；l 導(dǎo)線長(zhǎng)度：8.5米；l 輸出方式：?jiǎn)温份敵?，?yīng)變信號(hào)輸出；l 出線方式：四線制航插出線，徑向中心連接架內(nèi)側(cè)出線，應(yīng)變信號(hào)輸出；待安裝的耳子銷軸邊緣受力測(cè)試所采用的焊接

43、式應(yīng)變計(jì)實(shí)物如圖3-20所示。圖3-20焊接式應(yīng)變計(jì)實(shí)物圖Fig3-20 welding type strain gauge焊接式應(yīng)變計(jì)主要技術(shù)參數(shù)：l 電阻值：120歐姆；l 靈敏系數(shù)：2.002.20；l 靈敏系數(shù)分散：1%；l 使用溫度：-3060；l 安裝方式：點(diǎn)焊安裝。3.4滾筒扭矩測(cè)試分析3.4.1概述采煤機(jī)滾筒是采煤機(jī)的重要部件之一，采煤機(jī)在采煤時(shí)滾筒割煤當(dāng)遇到不同硬度的煤層或者巖石的時(shí)候，采煤機(jī)滾筒承受的扭矩會(huì)突然增加，這對(duì)采煤機(jī)機(jī)械系統(tǒng)的沖擊是非常大的，這時(shí)會(huì)出現(xiàn)機(jī)械系統(tǒng)嚴(yán)重超載的工況，這時(shí)如果不及時(shí)調(diào)整滾筒的轉(zhuǎn)數(shù)調(diào)整功率，會(huì)對(duì)采煤機(jī)影響很大，極易導(dǎo)致零部件損壞。11通過對(duì)采

44、煤機(jī)滾筒所受扭矩的測(cè)試與監(jiān)控，可以實(shí)時(shí)的了解采煤機(jī)滾筒的受力狀態(tài)，當(dāng)扭矩突然增大的時(shí)候可以及時(shí)調(diào)整以保證工作的正常進(jìn)行，以及采煤機(jī)的安全運(yùn)轉(zhuǎn)，測(cè)量采煤機(jī)滾筒扭矩對(duì)于滾筒式采煤機(jī)可靠運(yùn)轉(zhuǎn)，和保護(hù)主傳動(dòng)系統(tǒng)具有很深遠(yuǎn)的意義。12滾筒扭矩的測(cè)試是通過用銷軸傳感器來代替惰輪軸（靠近滾筒側(cè)）來實(shí)現(xiàn)的，根據(jù)煤機(jī)廠提供的數(shù)據(jù)，我們可以按要求設(shè)計(jì)銷軸傳感器，并在采煤機(jī)制造過程中替換掉原來的多輪軸。1）截割滾筒傳動(dòng)原理圖滾筒傳動(dòng)原理如圖3-21所示。圖3-21滾筒傳動(dòng)原理圖Fig 3-21 roller drive principle惰輪軸受力簡(jiǎn)圖如圖3-22所示。圖3-22惰輪軸受力簡(jiǎn)圖Fig3-22 idl

45、er shaft force diagram惰輪軸及齒輪結(jié)構(gòu)如圖3-23所示。圖3-23惰輪軸及齒輪結(jié)構(gòu)圖Figure 3-23 idler shaft and gear structure2）惰輪軸受力分析惰輪軸受力簡(jiǎn)圖如圖3-24所示。圖3-24惰輪軸受力簡(jiǎn)圖Fig3-24 idler shaft force diagram， 3）銷軸傳感器軸銷傳感器實(shí)際上就是一根承受剪力作用的空心截面圓軸，雙剪型電阻應(yīng)變計(jì)粘貼在中心孔內(nèi)凹槽中心的位置上，有兩種組橋測(cè)量方式，即兩個(gè)凹槽處的雙剪型電阻應(yīng)變計(jì)共同組成一個(gè)惠斯通電橋,或分別組成惠斯通電橋再并聯(lián)進(jìn)行測(cè)量。13銷軸傳感器特點(diǎn)如下：1. 彈性元件為一

46、整體空心截面圓軸，結(jié)構(gòu)緊湊，幾何外形簡(jiǎn)單，容易加工出很高的尺寸和形位精度;2. 空心截面具有很強(qiáng)的抗扭轉(zhuǎn)、抗彎曲能力，并且軸銷中性軸處的應(yīng)力最大;3. 當(dāng)空心截面軸銷承受垂直和水平彎曲時(shí)，彎矩為零的截面在同一截面;4. 當(dāng)設(shè)計(jì)較大容量的軸銷傳感器時(shí)，中心孔也較大，雙剪型電陰應(yīng)變計(jì)可以粘貼在孔內(nèi)，即得到很好的保 護(hù)又可以實(shí)施抽真空充惰性氣體密封工藝;5. 與相關(guān)承力部件組裝容易，使用方便。軸銷傳感器的缺點(diǎn)是生產(chǎn)工藝難度大，需要較多的專用工具與裝備。 4）測(cè)試方案惰輪是指夾在兩個(gè)齒輪之間，與兩個(gè)齒輪都嚙合的齒輪，它的作用僅僅是改變它前后兩個(gè)齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)方向關(guān)系，而不改變傳動(dòng)比，不可改變位置。滾筒扭矩

47、的測(cè)量采取的方案是通過對(duì)搖臂中三個(gè)惰輪中的6號(hào)惰輪軸的徑向力進(jìn)行測(cè)量，如圖3-25所示。由于6號(hào)惰輪軸是固定不發(fā)生旋轉(zhuǎn)的，通過定制和6號(hào)惰輪軸外形一樣的制銷軸傳感器，通過測(cè)量銷軸受力結(jié)合惰輪轉(zhuǎn)速來計(jì)算滾筒扭矩，再根據(jù)滾筒不同狀態(tài)下分析扭矩與滾筒截深、轉(zhuǎn)速、位置的對(duì)應(yīng)關(guān)系。滾筒扭矩測(cè)試示意圖如圖3-25所示。圖3-25滾筒扭矩測(cè)試示意圖Fig. 3-25 schematic diagram of drum torque test5）測(cè)試系統(tǒng)描述滾筒扭矩測(cè)試通過銷軸傳感器將測(cè)試數(shù)據(jù)經(jīng)過連接線纜發(fā)送到WN90G無線應(yīng)變采集模塊，再經(jīng)無線通訊方式傳輸至數(shù)據(jù)采集終端，最終獲得銷軸力。系統(tǒng)連接說明：l 在

48、搖臂靠近電機(jī)側(cè)開窗口安裝無線應(yīng)變采集模塊。l 將安裝在惰輪軸上的銷軸傳感器通過導(dǎo)線接入無線應(yīng)變采集模塊；l 當(dāng)整個(gè)系統(tǒng)開始采集數(shù)據(jù)后，傳感器采集的信息通過有線傳輸?shù)姆绞絺鬏數(shù)綗o線應(yīng)變采集模塊，無線應(yīng)變采集模塊再將信息傳輸?shù)綗o線網(wǎng)關(guān)最后在顯示器上顯示，以便于分析。l 事后可將無線應(yīng)變采集模塊中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)導(dǎo)出，并進(jìn)行分析。待安裝銷軸傳感器實(shí)物圖如圖3-26所示。圖3-26待安裝銷軸傳感器實(shí)物圖Figure 3-26. Pin axis sensor to be installed in kind銷軸傳感器主要性能：l 精度：0.02%Fs以上；l 安全過載：150%Fs；l 使用溫度：-20120

49、；l 零點(diǎn)溫漂：0.05%Fs/10；l 靈敏度溫漂：0.03%Fs/10；l 傳感器受力：徑向力；l 傳感器材料：40CrNiMo4；l 引線長(zhǎng)度：2米；l 出線方式：航插（彎頭）軸向靠上出線（右側(cè)），采用兩個(gè)六芯電纜，兩個(gè)六線制航插出線；l 輸出方式：四路輸出，應(yīng)變信號(hào)輸出；l 工作溫度不超過120；3.5截齒三向力測(cè)試現(xiàn)有滾筒和截齒如圖3-27所示。圖3-27現(xiàn)有截齒和滾筒結(jié)構(gòu)Fig3-27 existing cutting teeth and drum structure改裝后截齒、齒座及其受力簡(jiǎn)圖如圖3-28所示。 圖3-28改裝截齒和齒座受力分析Fig. 3-28 force an

50、alysis of modified section and tooth base 1）測(cè)量原理 軸段可以認(rèn)為是彈性軸，軸段在扭矩作用下發(fā)生扭轉(zhuǎn)，會(huì)產(chǎn)生一個(gè)轉(zhuǎn)角：在軸段上沿軸線450或1350方向?qū)?yīng)變片粘貼上，當(dāng)軸段發(fā)生扭轉(zhuǎn)時(shí)，應(yīng)變片將產(chǎn)生應(yīng)變量與扭矩T成線性關(guān)系。測(cè)量電壓與應(yīng)變量，根據(jù)不同橋路，存在對(duì)應(yīng)的函數(shù)關(guān)系式。改裝截齒扭矩測(cè)試分析如圖3-29所示。圖3-29改裝截齒扭矩測(cè)試分析Fig 3-29 analysis of the torque of the modified cutting teeth 2）測(cè)試方案通過改裝原截齒，在滾筒截齒齒座安裝應(yīng)變片，應(yīng)變片輸出線聯(lián)接到無線應(yīng)變采集模

51、塊上，通過無線傳輸方式將應(yīng)變值傳輸至數(shù)據(jù)采集終端，在數(shù)據(jù)采集終端將事先標(biāo)定好的系數(shù)與采集的應(yīng)變量對(duì)應(yīng)計(jì)算后，得出滾筒截齒三向力。如圖3-30所示，滾筒截齒測(cè)試位置在軸段上，軸段可以認(rèn)為是彈性軸，軸段在扭矩作用下發(fā)生扭轉(zhuǎn)，會(huì)產(chǎn)生一個(gè)轉(zhuǎn)角。在軸段上沿軸線135或45方向?qū)?yīng)變片粘上及在圖示位置安裝應(yīng)變花，當(dāng)軸段發(fā)生扭轉(zhuǎn)時(shí)，應(yīng)變片將產(chǎn)生應(yīng)變量與扭矩T成線性關(guān)系，測(cè)試前先對(duì)A、B、C、D四個(gè)位置的應(yīng)變片進(jìn)行標(biāo)定，這樣就可以得到其扭力Fz，然后通過類似的方法也可以得到另外兩個(gè)方向上的力Fx和Fz。滾動(dòng)截齒三向力測(cè)試示意圖如圖3-30所示。圖3-30滾動(dòng)截齒三向力測(cè)試示意圖Fig. three schem

52、atic diagram of the 3-30 force test of the rolling section3)測(cè)試系統(tǒng)描述在滾筒螺旋葉片的端部開無線應(yīng)變采集模塊空間安裝無線應(yīng)變采集模塊，如圖3-31所示。）圖3-31滾筒截齒三向力測(cè)試系統(tǒng)安裝圖Fig. three the installation diagram of the roller cutting 3-31force test system系統(tǒng)連接說明：l 在滾筒螺旋葉片端部（尾部靠近搖臂側(cè)）開無線應(yīng)變采集模塊安裝空間，安裝無線應(yīng)變采集模塊。l 在截齒端安裝焊接式應(yīng)變計(jì)，并通過導(dǎo)線接入臨近的無線應(yīng)變采集模塊，導(dǎo)線的走線根據(jù)現(xiàn)

53、場(chǎng)安裝情況確定；l 當(dāng)整個(gè)系統(tǒng)開始采集數(shù)據(jù)后，傳感器采集的信息通過有線傳輸?shù)姆绞絺鬏數(shù)綗o線應(yīng)變采集模塊，無線應(yīng)變采集模塊再將信息傳輸?shù)綗o線網(wǎng)關(guān)最后在顯示器上顯示，以便于分析。l 事后可將無線應(yīng)變采集模塊中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)導(dǎo)出，并進(jìn)行分析。焊接式應(yīng)變計(jì)主要技術(shù)參數(shù)：l 敏感柵材料：康銅；l 基礎(chǔ)體材料：不銹鋼；l 典型電阻值()：120；l 電阻值公差：0.1%；l 典型靈敏系數(shù)：1.802.2；l 靈敏系數(shù)分散：2%；l 使用溫度范圍：-30+60；l 安裝方式：點(diǎn)焊安裝，現(xiàn)場(chǎng)安裝；l 防護(hù)方式：硅膠防護(hù)。3.6導(dǎo)向滑靴受力測(cè)試3.6.1導(dǎo)向滑靴銷軸受力測(cè)試分析滑靴分導(dǎo)向滑靴和平板滑靴，導(dǎo)向滑靴指采

54、煤機(jī)靠近采空區(qū)側(cè)與安裝在輸送機(jī)上齒軌或齒條上內(nèi)部有行走齒輪沿齒軌行走導(dǎo)向行走的滑靴。通過采用銷軸傳感器來替換導(dǎo)向滑靴銷軸來測(cè)量銷軸的徑向力和圓周力，將銷軸傳感器接入無線應(yīng)變采集模塊，進(jìn)行數(shù)據(jù)采集再通過無線數(shù)據(jù)傳輸方式將數(shù)據(jù)傳輸?shù)叫畔⒉杉K端，在顯示屏上顯示，導(dǎo)向滑靴銷軸如圖3-32所示。圖3-32導(dǎo)向滑靴組件結(jié)構(gòu)圖Fig 3-32. Structure diagram of steering slide shoe assemblies1）測(cè)試方案 （a）導(dǎo)向滑靴銷軸受力測(cè)試導(dǎo)向滑靴銷軸如圖3-33所示。圖3-33導(dǎo)向滑靴銷軸Fig 3-33 steering slipper pin shaft

55、 (b)導(dǎo)向滑靴銷軸內(nèi)螺桿拉力測(cè)試導(dǎo)向滑靴銷軸內(nèi)螺桿的拉力通過采用拉力傳感器來測(cè)試，并將信號(hào)接入無線應(yīng)變采集模塊，進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)和顯示，導(dǎo)向滑靴銷軸內(nèi)螺桿如圖3-34所示。圖3-34導(dǎo)向滑靴銷軸螺桿Fig 3-34 guide slide pin screw (c)耳板受力測(cè)試將導(dǎo)向滑靴兩端進(jìn)行改進(jìn)，在導(dǎo)向滑靴兩個(gè)耳板的里外側(cè)安裝應(yīng)變片，通過將應(yīng)變橋路接入無線應(yīng)變采集模塊，對(duì)耳板的受力進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)和顯示，導(dǎo)向滑靴耳板如圖3-35所示。 圖3-35導(dǎo)向滑靴耳板及焊接實(shí)物圖Fig 3-35. Guide vane plate and welding material chart.2）測(cè)試系統(tǒng)配置基于上述測(cè)試方案，導(dǎo)向滑靴測(cè)試系統(tǒng)配置如表3-1所示。表3-1導(dǎo)向滑靴測(cè)試系統(tǒng)配置表Table 3-1 test system configuration table of Slipper Boots名稱型號(hào)數(shù)量備注銷軸傳感器2（雙側(cè)）每個(gè)8個(gè)橋路輸出焊接式應(yīng)變計(jì)AWC-8B16采用焊接式應(yīng)變計(jì)（2個(gè)導(dǎo)向滑靴，每個(gè)2個(gè)耳板，每個(gè)耳板兩側(cè)，實(shí)際共8個(gè)1/4橋路輸出）拉力傳感器2每個(gè)1個(gè)橋路輸出無線應(yīng)變采集模塊NF968-G74通道/臺(tái)3）測(cè)試系統(tǒng)描述導(dǎo)向滑靴拉力傳感器、銷軸傳感器和焊接式應(yīng)變計(jì)分別與采集儀器連接，采