縱軸式掘進機截割工況下截割頭齒座應變測試裝置及其方法
2023-09-11 01:36:30 1
專利名稱：縱軸式掘進機截割工況下截割頭齒座應變測試裝置及其方法
技術領域：
本發明屬於掘進機截割頭截割工況下測試的技術領域，具體涉及一種縱軸式掘進機截割工況下截割頭齒座應變測試裝置及其方法，適用於縱軸掘進機截割頭齒座力學狀態測試。
背景技術：
近年來縱軸式掘進機在煤礦和非煤礦山的使用得到迅猛發展，使用範圍和環境多樣化，因此對截割頭的要求也愈來愈高。現有的關於截割頭理論和試驗研究，包括由單刀試驗、截割試驗，但對於截割頭在截割工況下齒座的實際受力方面的研究由於工況惡劣，至今涉及較少，仍然是行業內的一個技術空白。其主要原因是:截割頭截割過程中，巖石順著齒座間隙擠出，容易將應變傳感器及其連線損傷，而且截割過程中需要噴水，普通應變傳感器無法使用，再加上截割頭的自轉，應變傳感器與數據採集儀的連接也很困難。基於上述原因使得對截割頭截割工況下齒座應變的測試一直沒有進展，從而對掘進機截割頭設計理論的驗證和改進造成一定程度的影響。
發明內容
本發明的發明目的:現有技術中對於截割頭在截割工況下齒座的實際受力方面的研究由於工況惡劣，涉及甚少，從而對掘進機截割頭技術的發展造成一定程度的影響，為此本發明提供了一種縱軸式掘進機截割工況下截割頭齒座應變測試裝置及其方法。本發明採用如下的技術方案實現:
縱軸式掘進機截割工況下截割頭齒座應變測試裝置，其特徵在於包括截割頭上位於同一條螺旋線的齒座上安裝的應變片，每個齒座上按照垂直和平行齒座底部方向安裝兩個應變片，應變片通過應變片連接線連接無線數據採集發射裝置，無線數據採集發射裝置安裝固定於截割頭頭體內側，應變片連接線經過截割頭頭體的部位覆蓋有鐵皮，鐵皮焊接在截表I]頭頭體上。一種縱軸式掘進機截割工況下截割頭齒座應變測試方法，其特徵在於步驟如下:
1)、選擇截割頭上位於同一條螺旋線上的齒座，拆除截齒，應變片使用點焊機兩側交替均勻地焊接在齒座的根部，每個齒座上按照垂直和平行齒座底部方向安裝兩個應變片，
2)、理順應變片連接線，使用厚度為Imm的鐵皮沿應變片連接線走向覆蓋在應變片連接線上，使用點焊機將鐵皮焊在截割頭頭體上，
3)、將應變片連接線連接在無線數據採集發射裝置上，並將無線數據採集發射裝置固定在截割頭頭體內側，
4)、重複上述步驟，安裝其他齒座上的應變片，並通過應變片連接線連接到無線數據採集發射裝置上，並同時用鐵皮做好防護，
5)、將拆下的截齒安裝到位，調試好開始截割試驗，無線數據採集發射裝置即可將試驗數據存儲在其內，待試驗完畢讀取，或者在試驗過程中發射給接受裝置實時分析。本發明採集到每個齒座的垂直方向的兩個應變數據，分析計算得到齒座的主應力和方向，可以用來指導調整齒座的空間三維坐標和角度。本發明解決了以下關鍵問題:1、使應變傳感器在巖石擠壓和存在除塵噴霧的惡劣工況下正常工作，
2、使得應變傳感器連接線不受巖石積壓損毀，
3、使得應變信號在截割頭自轉過程中正常採集和傳輸。本發明具有如下有益效果:實現了截割頭截割過程中齒座應變的數據採集，為截割頭設計理論和方法提供了真實的數據，也為其進一步深入研究提供了條件。本發明解決了截割過程中普通應變片怕水，數據線容易被截割的巖石塊衝擊損壞，截割頭自傳無法連接數據採集儀的問題，可以應用在同類惡劣測試環境中。
圖1為本發明所述裝置的結構示意圖，
圖2為圖1的局部放大圖。
具體實施例方式縱軸式掘進機截割工況下截割頭齒座應變測試裝置，其特徵在於包括截割頭上位於同一條螺旋線的齒座3上安裝的應變片4，每個齒座3上按照垂直和平行齒座3底部方向安裝兩個應變片4，應變片4通過應變片連接線5連接無線數據採集發射裝置7，無線數據採集發射裝置7安裝固定於截割頭頭體I內側，應變片連接線5經過截割頭頭體I的部位覆蓋有鐵皮6，鐵皮6焊接在截割頭頭體I上。一種縱軸式掘進機截割工況下截割頭齒座應變測試方法，其特徵在於步驟如下:
I)、在確定測試的齒座3上安裝應變片4之前要先拆下截齒2，使用點焊接將防水應
變片按工藝要求安裝在齒座上。目前縱軸式掘進機截割頭上的齒座一般按照螺旋線型式布置，由現有設計理論和經驗決定螺旋線的數目，一般為3-4條。每條螺旋線上的齒座數目以及對應序號的齒座空間角度和結構也基本相同，對應受力也相同，因此只要測試一條螺旋線上的所有齒座就相當於完成了整個截割頭齒座的受力測試。防水應變片4要使用焊點為Imm左右的點焊機兩側交替均勻地焊接在齒座3的根部，每個齒座3上按照垂直和平行齒座底部方向安裝兩個應變片4，這樣就可以得到齒座的受力大小和方向。2)、理順應變片連接線5，使用厚度為Imm的鐵皮6沿應變片連接線5走向使用點焊機焊在截割頭頭體I上，將應變片連接線5包在鐵皮6內部，起到保護作用。3)、將應變片連接線5連接在無線數據採集發射裝置7上，並將無線數據採集發射裝置7固定在截割頭頭體I內側，避免掉落石塊的衝擊。4)、重複上述步驟，將點焊在其他齒座3上的應變片4通過連接線5，連接到無線數據採集發射裝置7上，並同時用鐵皮6做好防護。5)、將拆下的截齒2安裝到位，調試好一起開始截割試驗。截割試驗按照截割頭設計中的原始數據，如轉速、牽引速度、巖石硬度等進行實際截割，試驗過程中無線數據採集發射裝置7即可將試驗數據存儲在其內，同時發射給接收裝置，這樣既可以在試驗結束後完整得導出數據也可以在試驗過程中根據實時的數據變化調整試驗運行參數。6)、採集到數據後，對數據進行分析。截割試驗運行參數與採集的數據是一一對應的，每一個截齒的數據也對應了截齒的空間位置等設計參數，從截割頭優化設計和性能分析、驗證設計論、建立設計資料庫等方面對數據進行進一步分析。
權利要求
1.一種縱軸式掘進機截割工況下截割頭齒座應變測試裝置，其特徵在於包括截割頭上位於同一條螺旋線的齒座(3)上安裝的應變片(4)，每個齒座(3)上按照垂直和平行齒座(3)底部方向安裝兩個應變片(4)，應變片(4)通過應變片連接線(5)連接無線數據採集發射裝置(7)，無線數據採集發射裝置(7)安裝固定於截割頭頭體(I)內側，應變片連接線(5)經過截割頭頭體(I)的部位覆蓋有鐵皮(6)，鐵皮(6)焊接在截割頭頭體(I)上。
2.一種縱軸式掘進機截割工況下截割頭齒座應變測試方法，其特徵在於步驟如下: 1)、選擇截割頭上位於同一條螺旋線上的齒座(3)，拆除截齒(2)，應變片(4)使用點焊機兩側交替均勻地焊接在齒座(3)的根部，每個齒座(3)上按照垂直和平行齒座底部方向安裝兩個應變片(4)， 2)、理順應變片連接線(5)，使用厚度為Imm的鐵皮(6)沿應變片連接線(5)走向覆蓋在應變片連接線(5)上，使用點焊機將鐵皮(6)焊在截割頭頭體(I)上， 3)、將應變片連接線(5)連接在無線數據採集發射裝置(7 )上，並將無線數據採集發射裝置(7)固定在截割頭頭體(I)內側， 4)、重複上述步驟，安裝其他齒座上的應變片，並通過應變片連接線連接到無線數據採集發射裝置上，並同時用鐵皮做好防護， 5)、將拆下的截齒(2)安裝到位，調試好開始截割試驗，無線數據採集發射裝置(7)即可將試驗數據存儲在其內，待試驗完畢讀取，或者在試驗過程中發射給接受裝置實時分析。
全文摘要
本發明屬於掘進機截割頭截割工況下測試的技術領域，具體是一種縱軸式掘進機截割工況下截割頭齒座應變測試裝置及其方法，解決了現有對於截割頭在截割工況下齒座的實際受力方面的研究由於工況惡劣，涉及甚少，從而對掘進機截割頭技術的發展造成一定程度影響的問題。其包括應變片，應變片連接無線數據採集發射裝置，無線數據採集發射裝置安裝固定於截割頭頭體內側上。方法步驟如下安裝兩個應變片，將應變片連接線連接在無線數據採集發射裝置上,將拆下的截齒安裝到位,調試好開始截割試驗，無線數據採集發射裝置即可將試驗數據存儲在其內。本發明的有益效果實現了截割頭截割過程中齒座應變的數據採集，為截割頭設計理論和方法提供了真實的數據。
文檔編號G01B21/32GK103090841SQ20121042371
公開日2013年5月8日 申請日期2012年10月30日 優先權日2012年10月30日
發明者張建廣, 張夢奇, 侯林, 梁萬吉, 田原, 李海峰, 閻志偉, 於向東, 馬健康, 張國棟 申請人:中國煤炭科工集團太原研究院, 山西天地煤機裝備有限公司