[实用新型]煤炭截齿三向截割力测量装置

说明书

技术领域

本实用新型属于煤炭机械技术领域，涉及到一种截齿装置，具体涉及一种煤炭截齿三向截割力测量装置。

背景技术

合理选择采煤机的型号和截齿类型，对采煤机的工作效率和截齿的寿命有一定影响。采煤机实际工作效率的高低及其工作效果的好坏是多方面因素综合作用的结果，如采煤机滚筒的结构，截齿的材料、形状、尺寸及其排列和安装角度，截割深度，电动机的牵引速度，煤层的物理机械性质等。由于不同矿井和不同煤层的煤炭性质都有所不同,且煤炭在截割过程中的破碎是随机的,因此采煤机在截割过程中所受的力也不同。准确的测量截割力,可以获得截齿在煤炭截割过程中的大量力信息,从而为定量评价煤炭截割特性、深入研究煤炭截割机理、合理选择和使用采煤机和截齿等提供重要依据。

某些测量单个截齿或标准测试刀具的煤炭截割力装置的传感器存在两大问题：不能测三向截割分力,多数仅能测主截割力，个别可测主截割力和径向力；动态特性差，数据失真较大。煤炭截割力是力幅变动大、频率较高的随机动态力，须用动态性能好、灵敏度高、分力交叉干扰小的三向力传感器测量，由此获得单齿的截割分力。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本实用新型提供一种煤炭截齿三向截割力测量装置，使用该测量装置，可以获得截齿在截割煤炭过程中的受力信息，为深入研究煤炭截割机理、定量评价煤炭截割特性、合理选择和使用采煤机、优化设计采煤机和截齿提供了依据，进而提高企业的生产效率和经济效益。

本实用新型的技术方案是：一种煤炭截齿三向截割力测量装置，包括截齿、齿座、三向力传感器和传感系统信号处理器，所述截齿包括截齿头和截齿本体，截齿本体安装于齿座安装孔内，所述三向力传感器设在截齿头与齿座的接触面，传感器的下PCB板与齿座固定，上PCB板与截齿头接触但不固定，所述三向力传感器包括X方向电容单元组和Y方向电容单元组，所述X方向电容单元组和Y方向电容单元组均包括电容单元模块，所述电容单元模块是由两个以上的条状电容单元组成的梳齿状结构，每个条状电容单元包括上极板的驱动电极和下极板的感应电极，所述电容单元模块包括由两个以上宽度a₀长度b₀的条状电容单元组成的第一条状电容单元组和两个以上宽度ka₀长度b₀的条状电容单元组成的第二条状电容单元组。

煤炭截齿三向截割力测量装置还包括轴承，轴承安装于齿座安装孔内，截齿本体安装于轴承中心。所述每个条状电容单元的驱动电极和感应电极宽度相同，驱动电极的长度大于感应电极长度，驱动电极长度两端分别预留左差位δ_左和右差位δ_右，b_0驱＝b_0感+δ_右+δ_左，其中，b_0驱为条状电容单元的驱动电极长度，b_0感为条状电容单元的感应电极长度。所述差位δ_左＝δ_右，且其中d₀为条状电容单元介质厚度，G为弹性介质的抗剪模量，τ_max为最大应力值。所述梳齿状结构包括20个以上条状电容单元、与条状电容单元一一对应连接的引线，相邻两条状电容单元之间设有电极间距a_δ。所述平行板面积S＝M(a₀+2a_δ+ka₀)b₀/2，其中，M为条状电容单元数量，b₀为条状电容单元的长度，a₀条状电容单元的宽度。所述第一条状电容单元组和第二条状电容单元组的条状电容单元引线通过并联或者独立连接到传感系统信号处理器。所述条状电容单元的宽度其中，d₀为介质厚度，E为弹性介质的杨氏模量，G为弹性介质的抗剪模量。所述第一条状电容单元组和第二条状电容单元组与传感系统信号处理器之间分别设有中间变换器，中间变换器用于设置电压对电容或频率对电容的传输系数。所述传感器系统信号处理器包括多路信号高速切换电路、A/D变换电路和控制电路，所述高速切换电路包括三级切换电路，前一级切换电路的输出为下一级切换电路的输入信号，最后一级切换电路经A/D变换电路送入控制电路。

本实用新型有如下积极效果：本实用新型的煤炭截齿三向截割力测量装置能够测量截齿在截割煤炭过程中的三维受力信息，准确的测量截割力,可以获得截齿在煤炭截割过程中的大量力信息,从而为定量评价煤炭截割特性、深入研究煤炭截割机理、合理选择和使用采煤机和截齿等提供重要依据。

附图说明