[发明专利]一种液压支架销轴传感器及支护状态监测系统

说明书

本发明公开了一种液压支架销轴传感器及支护状态监测系统，其中，销轴传感器包括：销轴弹性元件，销轴凹槽，声表面波应变传感器，收发天线。采用无线无源的声表面波应变传感器检测销轴测点位置应变，实现对销轴受力方向和大小的实时监测，避免因支架错动造成传感器线缆扯断导致信号丢失，增强了监测的实用性与可靠性。液压支架支护状态监测系统是基于本发明的液压支架销轴传感器，包括显示终端，接收控制器，无线销轴传感器，无线倾角传感器，无线压力传感器。本发明支架支护状态监测系统，通过销轴测力传感器直接计算得到支架合力大小与合力作用点位置，计算简单准确，可全面反映支架支护状态，对液压支架控制与优化设计提供数据支撑。

技术领域

本发明涉及煤矿综采工作面液压支架监测与控制技术领域，尤其涉及一种液压支架用销轴传感器及基于该销轴传感器的液压支架支护状态监测系统。

背景技术

液压支架承载工作面围岩，推进刮板输送机、采煤机等设备，为工作面正常生产提供安全作业空间，是综采工作面主体装备之一。液压支架支护状态包括其工作姿态与受力状态。实现液压支架支护状态全面监测，对于确保采煤工作面正常运行及安全高效生产具有十分重要的意义。现有液压支架支护状态监测系统主要以倾角传感器、压力传感器等进行组合，通过支架几何结构进行反解算，得到支架的姿态及承载状态。由于压力传感器仅能够采集立柱及平衡千斤顶等承力部件液压回路压力，对于液压支架整体来说属于内力，在进行反解算时需要对条件进行简化，难以求得较为准确的支架合力和其合力作用点的位置。利用销轴测力传感器可以根据受力方程直接求取较为准确的支架合力和其合力作用点的位置。现有销轴测力传感器主要在销轴表面开设凹槽或沿销轴轴线开设通孔，将应变片粘贴于凹槽或通孔内，通过电桥电路获取应变信号，从而计算销轴所受径向力的大小和作用方位。对于液压支架，由于相互之间经常错动，极易将销轴传感器接线扯断。因此，急需要研发无线无源的销轴测力传感器，以实现在井下真实工况下进行测量，从而实现对液压支架支护状态的有效监测，进而实现对液压支架的智能控制。

发明内容

本发明的主要目的在于，提供一种可应用于综采工作面液压支架的销轴测力传感器，可满足实际工况对于液压支架受力尤其是顶梁外载的监测需求，从而准确检测液压支架的合力及合力作用点的位置

进一步的，本发明的目的还在于，提供一种基于本发明销轴测力传感器的液压支架支护状态监测系统，实时监测支架工作过程中支架的工作姿态以及受力状态，以指导支架进行调整及控制。

本发明的主要目的采取以下技术方案：一种综采工作面液压支架销轴测力传感器，包括销轴弹性元件和声表面波应变传感器及收发天线组成。所述的销轴弹性元件设有两个凹槽，所述的声表面波应变传感器粘贴于凹槽内，检测销轴受力时应变。

进一步的，所述两个销轴凹槽对称布置于销轴弹性元件两侧，所述销轴凹槽沿销轴圆周方向均匀分为四个方位，四个声表面波应变传感器均匀布置在销轴凹槽的同一圆周方向上。所述的声表面波应变传感器安装时测量方向应与销轴轴向方向相同。

优选的，所述的声表面波应变传感器，由压电晶体、叉指换能器、反射栅及温度补偿电路组成。

进一步的，所述的声表面波应变传感器与收发天线相连，收发天线采用饼状天线，布置于销轴两端；沿销轴的轴线开设通孔，声表面波应变传感器相互与收发天线连接线在通孔内走线，通孔内部填充惰性气体，进行密封。

另一方面，本发明的次要目的采取以下技术方案：一种基于本发明销轴测力传感器的液压支架支护状态监测系统，由无线销轴传感器，无线倾角传感器，无线压力传感器，接收控制器，显示终端组成。

所述的无线倾角传感器采用双轴倾角传感器，通过磁吸方式固定于液压支架顶梁、前连杆及底座。

所述的无线压力传感器安装于立柱油缸下腔液压回路与平衡千斤顶上下腔液压回路，检测立柱与平衡千斤顶油压。

所述的销轴测力传感器代替液压支架顶梁与掩护梁之间销轴，检测顶梁与掩护梁之间相互作用力。