多功能假岩壁试验装置.pdf

本实用新型涉及煤矿巷道掘进机械试验装置，具体为一种多功能假岩壁试验装置。该装置设有假岩壁和实时监测模式识别系统，假岩壁为与煤壁或岩石等强度相当的混凝土块安装在钢结构框架中构成，实时监测数据系统设有工控机以及与工控机相连的传感器。本实用新型用固定在钢结构框架上的与岩石等强度的混凝土块假设为岩壁，当截割头在假岩壁上工作时，通过实时监测数据系统获得各种工作状态下截割头及回转主轴的受力情况，并可以在工控机上用监测软件显示、记录和分析处理。本实用新型可测得的数据包括：截割部处于不同空间角度工作时的推力、扭矩、振动特征；不同截齿在同一时刻的受力状况；同一截齿在不同空间位置的受力状况。

1.  多功能假岩壁试验装置，其特征在于：该装置设有假岩壁实时监测和模式识别系统，假岩壁为与煤壁或岩石等强度的混凝土块安装在钢结构框架中构成，实时监测数据系统设有工控机以及与工控机相连的传感器。

2.  按照权利要求1所述的多功能假岩壁试验装置，其特征在于：传感器为压力传感器、扭矩传感器、振动传感器或电流传感器，用于测量压力的压力传感器安装在假岩壁上，用于测量主轴扭矩的扭矩传感器安装在回转主轴上，用于测量主轴振动特征数据的振动传感器安装在假岩壁上，用于测量电机电流的电流传感器安装于截割电机电枢处。

3.  按照权利要求2所述的多功能假岩壁试验装置，其特征在于：各传感器采集的数据经A/D转换器转化为数字信号传输至工控机，提供给工控机上的实时监测软件显示和记录，并进行数据处理和模式识别得到相应的分析结果。

多功能假岩壁试验装置
技术领域
本实用新型涉及煤矿巷道掘进机械试验装置，具体为一种多功能假岩壁试验装置。
背景技术
目前，掘进机是采掘机械的主要设备之一，而截割头及回转主轴又是掘进机工作时的主要执行部件。在掘进机工作时，截割头用于截割煤壁，是主要的受力部件。因此，需要使用试验装置对截割头工作时截齿、截齿座部件的受力状态进行监测，为截割头结构设计和改进提供重要的数据。
实用新型内容
为了得到截割部实际工作时各部件的受力情况，本实用新型提供一种多功能假岩壁试验装置，模拟掘进工作环境，并配备实时监测数据系统的实验装置。本实用新型可测得的数据包括：截割部处于不同空间角度工作时的推力、扭矩、振动特征数据；不同截齿在同一时刻的受力状况；同一截齿在不同空间位置的受力状况。
本实用新型采用的技术方案是：
多功能假岩壁试验装置，该装置设有假岩壁实时监测和模式识别系统，假岩壁为与煤壁或岩石等强度的混凝土块安装在钢结构框架中构成，实时监测数据系统设有工控机以及与工控机相连的传感器。
所述的多功能假岩壁试验装置，传感器为压力传感器、扭矩传感器、振动传感器或电流传感器，用于测量压力的压力传感器安装在假岩壁上，用于测量主轴扭矩的扭矩传感器安装在回转主轴上，用于测量主轴振动特征数据的振动传感器安装在假岩壁上，用于测量电机电流的电流传感器安装于截割电机电枢处。
所述的多功能假岩壁试验装置，各传感器采集的数据经A/D转换器转化为数字信号传输至工控机，提供给工控机上的实时监测软件显示和记录，并进行数据处理和模式识别得到相应的分析结果。
本实用新型的有益效果是：
1、本实用新型用固定在钢结构框架上的与岩石等强度的混凝土块假设为岩壁，实时监测数据系统设有数据处理和模式识别软件、工控机以及与工控机相连的传感器。当截割头在假岩壁上工作时，通过实时监测数据系统获得各种工作状态下截割头及回转主轴的受力情况，并可以在工控机上用实时监测软件显示、记录和分析，而且可以进行数据处理和模式识别，得到相应的分析结果。
2、本实用新型对截割头工作时各部件的受力状态进行分析计算，为截割头截齿、截齿座结构设计和改进提供重要的数据。
3、本实用新型传感器为压力传感器、扭矩传感器、振动传感器和电流传感器，压力传感器安装在假岩壁上测量压力，扭矩传感器安装在回转主轴上测量主轴扭矩，振动传感器安装在假岩壁上测量主轴的振动特征数据，电流传感器用于测量电机电流。各传感器采集的数据经A/D转换器转化为数字信号传输至工控机，用于估算扭矩和监测电机运行状态。
附图说明
图1为本实用新型多功能假岩壁试验装置结构示意图。
图2为本实用新型控制系统的原理框图。
图3为本实用新型监测软件的流程框图。
图中，1控制系统；2框架；3混凝土块；4传感器I；5传感器II；6传感器III；7传感器IV。
具体实施方式
如图1所示，本实用新型采用与煤壁或岩石等强度的混凝土块3安装在钢结构框架2内，模拟煤壁实体(假岩壁)。采用传感器(传感器I4、传感器II5、传感器III6、传感器IV7)和控制系统1(工控机)连接组成监测数据系统。
其中，传感器I4、传感器II5是振动传感器，安装于假煤壁上下面；传感器III6、传感器IV7是压力传感器，安装于假煤壁正面；另外，将扭矩传感器安装于回转主轴，用于测量扭矩输出；将电机电流传感器安装于截割电机电枢处，用于测量截割电机电流。
如图2所示，本实用新型控制系统结构原理如下：
将传感器安装在假岩壁和钢结构框架中间，预调预紧装置，用压力传感器和扭矩传感器分别进行压力测定和扭矩测量，通过振动传感器可进行振动测定，测定振动频率和加速度等振动特征，通过电流传感器进行电机电流测量。通过A/D转换装置把各个传感器采集的模拟信号转换成数字信号传送到工控机的指定接口，并提供给监测软件随时调用。当截割头在假岩壁上工作时，通过控制器控制截割电机，由监测数据系统采集数据，数据至分析处理中心监控，在工控机上用实时监测软件进行显示、记录和分析。
如图3所示，监测软件是基于VB语言开发的可视化软件，可从计算机的指定接口读取数据，并在操作窗口内完成数据的显示、记录、打印、数据处理和模式识别等功能。所有数据至数据中心进行处理，根据振动监测、电流测量、压力测量和扭矩测量的数据，控制截割头电机。监测软件还可以集成3D动画插件，用以模拟截割头的截割动作。