基于相似原理的模型采煤机截割部齿轮传动与识别系统设计.docx

基于相似原理的模型采煤机截割部（齿轮传动）与识别系统设计摘要在煤矿开采中既要确保生产率，又要避免发生事故，所以要进行煤岩界面识别由于矿井内环境、煤层复杂多变,使得煤岩界面识别成为一大难题。该设计以MGlooO/2500-WD电牵引采煤机为原型，采用相似原理，选择合适的电动机、变频器、联轴器，并最终设计输入输出轴和校核，对采煤机模型设备进行选型设计。设计齿轮传动减速和校核，以及选择轴承和按键。并且要选择合适的力矩，电流，声音，振动，压力传感器和耦合器来构建煤岩界面识别系统。煤岩界面的识别，对采煤机的采掘起到了一定的帮助作用。关键词：模型采煤机界面识别测控系统相似原理AbstractIncoalmining,itisnecessarytoensureproductivityandavoidaccidents,soitisnecessarytoidentifythecoal-rockinterfaceBecausetheenvironmentandcoalseamintheminearecomplexandchangeable,theidentificationofcoal-rockinterfacebecomesabigproblem.ThedesignofthisequipmentismodeledaftertheMG10002500WDelectrictractionshearer,andfollowsthesimilarityprincipletoselectsuitablecomponentssuchasmotors,frequencyconverters,andcouplings.Finally,theinputandoutputshaftsaredesignedandverified.Designthegeardrivetoslowdownandcheck,aswellasbearing,keyselection.Intheconstructionofcoalrockinterfaceidentificationsystem,appropriatetorque,current,sound,vibration,pressuresensorsandcouplersshouldbeselected.Theidentificationofcoal-rockinterfaceishelpfultotheminingoperationofshearer.Thekeyelementsinthecontextarethemodelshearer,interfaceidentification,measurementandcontrolsystem,similarityprinciple.目录摘要1Abstract2第一章绪论51. 1课题研究背景51.2 目前国内外的研究现状51.3 课题研究意义61.4 任务内容6第二章模型采煤机的方案设计82. 1MG1000/2500-WD电牵引采煤机的结构82.2 截割部设计92.3 牵引部设计102.4 总体方案评价10第三章采煤机截割部机械结构设计113.1 相似理论概述113.2 采煤机截割部模型功率的确定133.3 电动机的选择143.4 变频器的选择143.4.1 变频器的原理143.4.2 变频器的选型153.5 联轴器的选择153.6 齿轮的设计与校核163.7 轴的设计计算与校核173.8 轴承的选择223.9 键的选择与校核22第四章煤岩界面识别系统设计244.1 煤岩界面识别的基本原理244.2 传感器的选用原则244.3 应变式扭矩传感器264.4 电流传感器284.5 声音传感器304.6 6压力传感器334.7振动传感器354.8测试系统的搭建36结论39参考文献40致谢41第一章绪论1.1 课题研究背景在科学上，模式是事物的单一化表现。研究自然就是对自然进行建模,研究所建立的模型。模型主要有三个方面：抽象，性能，实用。模型所展示的是一种在重要的事情上进行研究，在无关紧要的细节上进行裁减。模式设计就是把真正不相干的那部分题目拿掉。模型设计的方法是为了某种目的,提取事物相关的体征,然后使用一种形式化的语言来描述模型。由于煤矿工作环境恶劣、条件复杂，要实现真正具有工业应用价值、精度高、可靠性好、适应性广的煤岩界面识别传感器还需要大量的工作。在以往的研究中，许多设想都是针对放射性探测技术、振动技术、探测技术等几大类的利用手段，从煤岩界面的识别和传感原理来提出的。这些传感原理有些已经付诸实施,但大部分还在讨论之中。1.2 目前国内外的研究现状近年来，国内外在这一领域采用了多种研究手段，其中煤岩界面识别中采用的主动红外激励法最为常见。采用红外热像技术，建立煤岩界面检测实验台，解决综采工作面采煤机智能截切时煤岩识别精度不高的难题。以煤为基础的支持向量机岩石界面的切割热图像识别。利用热成像计算煤和岩石基础设施的矩云图像,通过对煤和岩石的切割实验,对煤和岩石进行岩石的建立。通过热成像生成图像。然后在此基础上建立向量支持算法，以自向量为基础来识别煤岩图像。图像识别技术利用工业摄像机拍摄超清图像,进而达到识别煤岩界面的目的。煤岩图像在煤矿井下开采过程中，由于环境恶劣，导致图像处理难度相对较大，煤岩图像数量少、质量差，受到光照强度、高浓度粉尘和电磁波的干扰。目前，在不同条件下的采煤工作面，无论是红外探测技术还是识别技术，都不能完全适用。所以，利用多种技术的优势进行交叉鉴定，应该是今后煤岩鉴定技术的发展方向。识别系统的发展方向在于改善每一种探测技术的缺陷，解决识别系统受到工作环境影响的问题。1.3 课题研究意义相似理论是阐明自然界和工程学中存在的各种相似现象的理论。在相似理论的指导下，我们形成了一种被称为“相似方法”的新方法，专门用来研究自然界中的各种相似现象，也专门用来研究工程中的各种相似现象。这个方法与我们一百多年来对自然规律的探索相伴而行。类似法是一种科学方法，将个人现象的研究成果普及到一切类似物之中。相似原理具有实际应用意义，能够对模型设计起到指导作用，同时也能对有关实验数据进行加工和推广。此外，相似原理还提供了建立微分方程的指导，在特定的情况下，使用经过处理的数据建立微分方程。模型设计实验的意义是把原型缩小成一定比例的模型，通过观察、分析、研究得出结果，然后在分析、判断的过程中使用原型。我们要在实物的性能操作上有一定的性能限制，所以我们要建立一个产品模型，通过对综台设计的易于分析研究，通过模型的制作来弥补实物设计性能的不足，从而使设计得到不断的补充和完善，找出设计中的缺点和不足的模型来进行立体的展示效果。这种模型设计训练了自己进行综合分析,提高解决实际问题的能力，以达到巩固、拓展和加深所学知识的目的。原理相似的零件，零件图的绘制训练自己调查研究，熟悉相关技术政策，利用国家标准、规范、手册、图册、参考文献查阅等工具书，对设计计算、资料处理、编制技术文档、资料查阅等进行独立工作能力的计算，使自己树立正确的设计思想。使自己初步掌握了解决本专业工程技术问题的方法和手段，从而在工程师的基础上使自己得到了基础的锻炼。1.4 任务内容本次毕业设计要求我们综合运用所学知识，完成以下内容的设计。采煤机模型设备首先在设计采煤机模型相似结构（截面）的基础上，采用相似原理进行选型设计。其次，测试系统对煤岩界面识别进行了设计。通过以上题目的完成，培养学生对题目的程序、步骤有一个全面的了解，从而完成题目的能力，这就是我们独立解决问题的能力。原型采煤机型号为MGloOo/2500-WD电牵引采煤机，主要技术参数为：装机总功率：2500Kw(IoooKW*2+1500KW*2+45KW+160)滚筒转速：26.4R/分钟截切速度：4.14M/分钟牵引速度。0T5.6-28米/分钟牵引力：980-546KN滚轮直径:3OOO毫米滚轮截深。800mm采煤机型号要求按1：7设计，设计的摇臂能带动滚轮转动(齿轮式变速)，完成切削。设计内容有以下几个方面:查阅和和外文文献,按要求编写毕业设计开题报告,接下来按1:7的几何比例,采用理论力学力学分析方法,设计模型截割部传动系统,校核零件设计。最后是毕业设计使用说明的监控系统设计。第二章模型采煤机的方案设计本章主要进行了模型采煤机的总体方案设计，对模型中的滚筒及传动方式,调高方式，牵引方式进行了分析与选用，并对设计方案进行了评价。1.1 MG100O/2500-WD电牵引采煤机的结构MG1000/2500-WD交流电采煤机是一种新型的无链电牵引采煤机，采用多电机横向布置，采用机载交流变频调速技术。这就是型号MGlOOO/2500TD的意义所在，其中M代表采煤机，G代表滚筒式，1000/2500代表单截马达功率100O千瓦，装机总功率2500千瓦，W代表无。该型号为D-MADA驱动链条，适用于长壁式综采工作面中硬煤层的缓倾斜、长壁面。煤层适用范围3.2米6.2米，适宜采高。可应用于与刮板输送机、液压支架等配套的具有长壁采煤工作面的存在瓦斯、煤尘或其他易燃混合气体的煤矿，使采煤、装运机械化。这台采煤机的可靠性非常高，能够满足作业面的高产高效要求。主要有以下几个部分构成整个机器：截割部于采煤机两端，采用悬挂式较接与机身相连接，并以较接为旋转中心，能够适应采煤机采煤高度变化的升降摇臂，使截面滚筒保持适当的工作状态。为了控制摇臂的运动幅度，调整高油缸的行程。采煤机的工作机构是由两台100O千瓦的交流电动机分别驱动摇臂，驱动滚轮在经过二级直齿减速行星减速后转动，从而完成截取煤块的任务。马达切割采用横向布置，在采空区可以轻松拆卸。采煤机机体包括与电控箱组成采煤机行走机构的左牵引部和牵引部两部分。牵引箱体左右不对称。左牵引部由牵引电动机、泵箱、阀组等部件组成，右牵引部则由水阀等牵引电动机、机械传动系统及辅助元件组成，如：水阀、水阀等这句话已经说得比较清楚了，外挂链轮带动采煤机，通过一级减速机，让它沿着作业面上的运输飞机(TranSPOrt)前进。这套由两台功率150千瓦的交流电动机驱动的机械传动系统，实现了在二级直齿行星减速后的牵引。在采煤机采空侧的左右两端，为了实现充分的交流，都有外拉。双排结构的外牵引装置，通过一级直齿减速机传动，将动力从牵引设备传到链轮上，并在采煤机上与销轨啮合，实现采煤机在采煤面上作业。位于采煤机左侧拖引箱右侧框架内(采空侧)，横向布置抽水站和电动机。泵站的功能是在为行走部的刹车提供控制油的同时，将机械能量转化为摇臂上升的动力。破碎装置分为左右两种配置，是一种设备，专门用来破碎采煤机挖出的碎块和大块的煤炭。该装置与采煤机机身末端相连，能够进行校接操作。在破碎机上有一个可调节高度的油缸，它与破碎机的滚轮和输送机的刮板之间的距离可以控制破碎机摇臂的升降和调节。破碎器使用一台功率为160千瓦的电动机作为驱动器，将动力通过行星减速器I级降低速度并传送到滚筒破碎器上，使其滚筒转动，最终实现破碎煤的工作。采用锥销钱接与牵引传动部相结合的高油缸位于采煤机煤壁侧牵引传动箱上部，通过控制油缸行程来调节滚筒高度以适应采煤高度的变化。2 .2截割部设计对于采煤机来说，它的形式有两种，一种是双滚轮。滚筒采煤机需要进行两个行程,可以截取一个截深,而双滚筒采煤机只需要一个，同时双滚筒类型的复杂的恶劣的工作条件有很好的适应能力。但是对于我们的模型实验来说,双滚筒耗费太多,双滚筒足以完成对数据的采集。所以这个方案更适合用单滚轮。在实际生产中一般有4种截流方式。电动马达一一固定减速箱一一摇臂一一行星档变速一一滚轮电动马达驱动摇臂固定于减速箱，使滚轮旋转。电动马达一一摇臂一一变速的星球齿轮一一滚轮电动机-固定减速箱-滚筒对于这个模型实验,采用的马达的调频方式。变频器一一摇臂一一滚轮是电动机变频器的变频器(TranSformer)的传动方式。利用变频器调节频率，电机的转速可以通过实验的要求来变化，调节速度是很不错的。采煤机调摇臂调机身调高两种,其原理都是通过调来调高,但与机身调高不同,摇臂调高幅度大,而且随时可以调高。故采用摇臂调高。3 .3牵引部设计牵引方式可分为机械式牵引和机械式牵引两种，按牵引部传动设备的不同而定。对于这个模型实验来说,液压牵引的无级调速和变速换向、停机的便捷性更符合实验的需要,所以选择了液压牵引。这个实验中的液压驱动装置是动作是直线运动。牵引方式也有无链有链牵引之分。在模型实验中,无链牵引的采煤机能够比有链牵引的采煤机更稳定地运动,能够确保采煤机的负荷更稳定。同时,无链牵引可以减少采煤机运动时消耗的能源。2. 4总体方案评价本设计方案符合GB/T28001-2011企业安全生产标准化基本规范、中华人民共和国安全生产法等生产相关法律、法规的规定，并在本方案中采用了能够根据工作要求实时改变电机转速的电机FM,从而实现节能的目的。本方案采用的无链牵引，根据企业安全生产标准化基本规范的具体要求，由于对底板起伏等不利工况具有较强的适应性,可以保证相对稳定的工作负荷，减少了极端工况下突发事件的发生。根据中华人民共和国安全生产法的相关要求，采用无链牵引链牵引，避免了施工人员因链断裂而发生伤亡事故，进而保隙了施工人员的人身安全和财产安全。根据职业健康安全管理体系规范的具体要求,本方案中的采煤机无链牵引方式可以有效降低沙尘作业噪声，改善了施工条件。第三章采煤机截割部机械结构设计3.1相似理论概述相似理论是一种将数学解析法与实验方法相结合，既能使实验次数大大减少，又能使实验结果预测更加准确的指导实验的理论。另外，可以将个别现象的实验结果推广到类似的现象中去，在一定程度上可以保证所得到的结果是准确无误的。自然界的很多东西都是在不停地运动、不停地变化的，其变化的过程，其物理性质可能是不一样的。其中，物理特征相似、性质相近的物理现象称为同类现象。而且，可以用同样的等式来形容。如果在不同口径的管道内流动时，边界条件不一样，就可以看成是同一类现象(interprise)。这两种现象的特征表现相似，既有空间点和时间瞬间对应的不同状态在同类现象中的表现，也有表征同类物理量成比例常数的表现。通过这句话我们可以知道，同类的现象不一定是相似的，只有指同类物理量各自成比例常数的现象，它们在空间和时间上所对应的位置和表征现象特性所用的位置才是相似的。只有当两个三角形的对应边相互比例时，才能体现出相似之处，而不是符合这种几何学标准的所有三角形都是如此。我们将根据现象雷同的定义，对雷同现象从以下几个方面进行更深层次的阐述。第二点，雷同准则是指如果两个雷同的现象类似，那么这两个现象的几何特征也应该是差不多的。如果说两对换热现象类似的话，那么在几何形态上肯定也是差不多的。其中也包含了卡路里传输的相似之处。改写为：对流换热是指墙体之间流体流动、热传递的现象。相关物理量在对流换热时会有相似性，包括流体运动和热传递两个方面的相似性，因为涉及流体运动和热交换。还需满足要求的热相似度。三、实验整理包括对实验材料的工作内容进行计算、分析和处理。对于表征某一现象的物理量，可将其整理为若干相似规范，并配以相似理论。方程分析定理指出这些准则之间存在着一定的函数关系-准则方程式(function-COdiCe_type),可以写成指数函数(indexfunCtion)的近距离形式。由于实验是在一定范围内进行的，即各种准则)，根据实验资料整理出的准则方程式也只能应用在同一准则范围内的同类现象中，因此，实验材料中的准则方程式(CodiCetemptemptemptemptemptemptempt有时需要按不同的实验区间分组整理实验数据，因为不同的实验区间之间可能存在不同的准则间的函数关系式。所以在双对数坐标图中，折线是由各直线段的N值不同的多条直线段组成的，需要分段计算。同类学说中的三种定理，都是建立在存在的前提下的。(1)现象相似的定义；(2)存在于自然界所涉及的变化中，受各种客观规律支配，不能任意更改；现象中所涉及物理量的大小是客观存在的，与所选用的计量单位没有任何关系，也不存在物量的大小。利用相似理论，先进行实验，通过建立相关模型来确定其在工程实践中的规律，再在实际设计过程中应用这些规律。可以用较少的物理量纲参数来描述两个量之间的相关性，相对于实际数量而言，这种相关性要小一些。同样的方法，可以用相似的理论来设计模型，在某些工作条件下，它们的实际工作尺寸很小，而且很难测量。弹流理论的研究对象包括起始线接触的齿轮和凸轮等机械件，并对弹性变形和流体润滑机油之间的关系进行了深入的研究，其中包括了凸轮(此表面接触区与润滑膜之间的尺寸较小，实验难以测定，常见于机械中的零件表面。它的模型尺寸可以通过类似的理论加以扩大，从而使碟片的半径达到2米。所以这就造成了相应车型尺寸的增加，同时也使得油膜厚度在接触区变厚。这些研究在弹流理论中的现象，如果没有作为支撑的依据，是很难用实验来验证的。在同一学科中，由于各自无量纲分析问题的侧重点不同，每个研究同一问题的科学家往往使用不同的物理量纲参数。虽然都是用(n-m)的无量纲参数来描述的n定理，但都是用不同的相似数来描述的。例如，国外学者在初步研究和说明接触弹性流体动力润滑现象的润滑理论时，采用了不同的非量纲参数，从而导致了他们在研究中的优势和劣势各有不同。基本给定的(n-m)无纲参数的数纲分析可以有多种不同的组合形式，对各方面的问题都可以用相似的理论进行观察。类似几何中的问题可以用大纲分析法来处理。我们以相似原理为基础，选取材料单轴抗压强度RC、滚筒转速N为基本参数进行分析，并据此确定各参数的相似倍数，以几何相似倍数K=7为基础，在下表中列出。表3-1相似准数与相似倍数1截齿宽度bb/DK2截齿截距tT/DK3切削厚度dd/DK4叶片螺旋角a15滚筒螺旋叶片头数mm16滚筒转速n一-lk7牵引速度Vv/nDk8整机功率NND3Rcnk39抗剪强度Rc110塑性指数LK,“111抗拉强度RrR/Rc112侵入硬度Cicr./Rc113弹性模量EE114截割扭矩MM/D3Rck315油缸压力PaP/Rc116摇臂振动加速度Adn2k3. 2采煤机截割部模型功率的确定任务书给定比例为1：7即k=7任务书给定整机功率为：2500kw(1000kw*2+150kw*2+45kw+160)截割电机功率为100Okw截割部模型功率为p=pk3=1000kw73=2.91kw3.3电动机的选择本次设计中选择：三相笼型异步电动机，封闭式结构，Y系列，3.OKW,1430rmin,Y100L2-4型号电动机。3. 4变频器的选择3.4.1变频器的原理根据电机学理论，交流异步电动机的转速公式为n=(I-S)60fp用符号n表示电机转速，用符号P表示定子极点，用符号f表示定子供电频率，用符号S表示转差率。按此式子可发现，若在保持P、S不变的情况下，F的变化是均匀的，那么马达的同步转速就能变得很平滑。为了满足生产要求，为了使电机在低速状态下保持机械特性，需要将定子电压调整到调频电机中，从而产生不同的变频调速模式。由整流器和逆变器两部分组成的交直交变频调速装置。它能使交流电先经过一个可控制的整流器，使其变为具有可变幅值的直流电电压。利用变频器产生的交流电源，通过使用逆变器将直流电转换成可调频率的交流输出，达到控制电动机转速的目的。2.变频器工作原理变频器装置主要由几部分组成变频器装置，包括整流器，逆变器，制动斩波器，控制单元，电动机控制板，主回路接口板。变频器主回路的来源是牵引变压器供电。主电源为AC3300V,经过变频器和专用变压器的变换后输出AC400V,成为U1、VI、WI的变频器输入端。与三相桥式全控整流器电路相比，大功率二极管和晶闸管组成的输入整流部分控制起来更为简便，也更为经济。串接三相半波可控整流回路共阴极接法与三相半波不可控整流回路共阳极接法，可使回路既有可控性，又有不可控性。两组整流电压波形相加，得到输出的整流电压波形。共阴极组的导通角度只要改变就可以产生一个可调节的直流电电压。而且马达的转速和频率是成正比关系的。本文所指的电机交流马达，目前工业上使用的马达多为此类马达。在电动机的极数和频率上大致确定了感应式交流电动机（后简称马达）的转动速度。固定变化在电动机中的特性是由电动机的工作原理决定的。因为极值不是连续的（为2的倍数，如2,4,6）,马达的转速一般是不能通过变换这个数值来调节的。另外，通过改变频率来控制电动机的转速，在对电动机进行外部调节后即可实现。因此，变频器是为了达到控制频率的目的而作为电动机的调速装置使用的。电机最好的控制方式是频率、电压的变换。如果只改变电压而不改变，会使电动机在频率降低的情况下脱离过激（过激），造成烧坏的可能。所以变频器必须在调频的同时调换电压。当输出频率达到一定频率时，电压不能再继续升高，最大只能达到电动机的额定电压，而电动机的额定电压则不能再继续升高。3.4.2变频器的选型根据电动机的功率，选择变频器。本次设计中选择PI89系列，93系列，9302输出额定功率2hp=2*745.5w输出额定电流4A输出电压380±10%V频率50-65H输出电压380V输出频率0-125H频率精度0.5%3.5联轴器的选择联轴器分为刚性联轴器和挠性联轴器。挠性联轴器又分为无弹性元件的弹性元件和非金属原件，后两者统称为弹性联轴器（FIeXibIeCOnneCto弹性联轴器适用于工作过程中不允许有相对位移的场合，要求两轴严格对齐；而挠性联轴器则适用于偏移或相对位移可能发生在工作中。联轴器在设计和选型时，既要考虑两轴相对位置的变化，又要考虑动力机的工作特点，还要考虑工作机的工作特点。因此，刚性联轴器的选择建议是在需要保持平稳负载、稳定转速、良好同轴且不产生相对位移的条件下进行；并且要选择挠性联轴器，有相对位移时要保证没有弹性元件。建议采用固定刚度弹性联轴器，如果负荷或速度变化不容易控制；但若负荷或转速变化幅度较大时，为了起到缓冲和减震的作用，最好选用可变刚度弹性联轴器。对于负载较高的机器来说，最好选择联轴器，因为联轴器体积轻，转动惯量小，所以联轴器是最好的选择。采煤机的滚筒转速：26.4rmin模型滚筒转速:n=26.4/(1/7)=184.8rmin在这个设计里进行取舍；如下表所示，弹性柱销齿联轴器LX2：表3-2弹性柱销齿式联轴器型号许用转矩Tn许用转速n轴孔直径dY型LLX2560N*M6300rmin28mm62mm3.6齿轮的设计与校核小齿轮选用40cr,调质处理，齿轮硬度280HBW。惰轮选用45号钢，调质处理，齿轮硬度280HBK大齿轮选用45号钢，调质处理，齿轮硬度240HBW.模数m=3减速比i=l：1.2齿宽系数0d取0.8小齿轮zl=30dl=90mm大齿轮z4=36d4=108mm惰轮z2(3)=31d2(3)=93mm中心距a=285mm齿宽b-0d*dl=O.8*90-72mm齿高h=2.25*m=6.75mm齿轮速度V-dn-O.871ms60*1000Ft=三=3.314×103N3.7轴的设计计算与校核轴选用45调制钢初步计算轴径:最小轴直径d=½3%A 查表得 111.28d=12. 496mm输入轴的最小直径处安装联轴器，电机轴直径28mm,故最小轴直径取28mm初步设计轴：输入轴设计校核:图3-3输入轴结构图3-4轴受力图RavRbvRbhFr=tana*Ft=1206.35N图3-5h方向受力图FtRahRbh水平反力危H二黑二1680.56N的H二普1633.87N图3-6V方向受力图FrRavRbv垂直反力危V二署（二611.67NAbV红手=594.67N12+13图3-7Mh图117639.2N图3-8Mv图42816.9N125188NWm=71569.432。=2.15<60MPAw输出轴设计校核:图3-12输出轴结构图圆周力：Ft=丝丝二1159.16NaFr=tana*Ft=421.89N图3-13轴受力图Rbh=63*"=533.04N137图3-14h方向受力图RahFtFtRbh74×Fr垂直反力：Rav=227.88N137RbV二决出二194.OIN137图3-15V方向受力图FrRavFrRbvM=Vh2+Mv2图3-16Mh图Me=M2+ar2=53665.68图3-18M图图3-19T图3. 8轴承的选择轴承型号选择时，应考虑最小直径的轴心，为保证加工精度，可一次打出轴孔，在一根轴心上选用相同规格的轴承。轴承的工作负荷、转速等使用要求必须在选择滚动轴承类型时加以考虑。下面是滚动轴承的选择原则：1、在对转动精度要求较高的转速负荷较小的情况下，选择球轴承；在转速负荷较大或有冲击负荷的情况下，选用滚子轴承。2、角接触球轴承滚子轴承一般是在轴承上同时受径向和轴向联合载荷的情况下选用的；深沟球轴承可选择向负荷小的径向负荷轴；但推力角接触轴承可以在当轴向负荷较大、径向负荷较小的情况下进行。设计选用深沟球轴承160073. 9键的选择与校核齿轮上平键尺寸b×h=12×8联轴器上平键尺寸b×h=8×7齿轮：。"xl"二8MPa<。pKID一空包L.7MPagKlD滚筒：。p-2.OMPa<p=0.8MPa<所以强度符合。第四章煤岩界面识别系统设计3.1 煤岩界面识别的基本原理当采煤机对岩石进行截取时，滚动传动轴释放出的矩形会使汽缸压力升高，从而引起摇臂震动，从而使截取温度发生变化，产生噪音。通过寻找这些信号随采煤机截断状态变化的规律，采煤机截断的情况可以通过对信号的间接测量来确定。通过观察和总结可以发现，在以下几个方面可以反映出切削状态的变化：1、转矩信号来自于滚筒轴；2、电机电流截断；3、滚轮截音；4、将油缸压力调高；5.手臂晃动的震动状态。3.2 传感器的选用原则现代传感器的原理和结构都不一样，所以如何在传感器的选择上进行合理是首要问题，比如测量特定的环境。一旦确定了传感器，也就确定了与之相匹配的测量设备。传感器的选择在很大程度上是有依据的，衡量结果的成败也就在情理之中了。要进行具体的测量工作，首先要对采用何种原理传感器进行测量的多个方面因素进行分析。需视具体条件而定。以下几个具体问题需要根据传感器的实际使用情况来考虑：测量范围的大小等相关因素。传感器的体积一定要与所测位置的要求相适应；以接触法为计量方式；可采用有线或非接触式测量的方法，将信号导出。SenSor的来源可能是国内的产品，价格比较亲民，也可能是我们自己研发出来的。在感测器的线性范围内，一般都希望感测器的感光度越高，因为只有感光度高的时候，对应被测变化的数值才比较大，对信号处理是有好处的。感应器具有更高的灵敏度，使得不相关的杂音很容易混杂在一起放大，从而对测量精度造成影响。所以要求感应器本身的讯号与杂讯比要高，才能减少讯号受到外界干扰所造成的冲击。感应器的灵敏度是有方向性的，如果需要测量单向量，对方向性要求更高的话，就应该选择其他方向的感应器，这些方向的感应性要小一些。如果测量的是多维度向量，那么传感器的crossover灵敏度就要求越高。传感器的频响特性决定了被测量的频率范围，必须保持在允许的频率范围内不失真的测量条件，实际上传感器的反应总是有-固定延迟(SenSOiresponse),希望越延迟越好(SenSorreSPOnSe)O传感器的高频响应范围很广，可以侦测到频率更高的讯号，而机械系统只能侦测到频率更低的讯号，因为它的结构特性会造成更大的惯性。所以要满足需求就需要使用低频传感器。在动态测量中，为了避免错误判断或超出限制的情况发生，应根据信号的特性(包括稳态、瞬态、随机等)做出恰当的反应。SenSOr的线性范围是指可测量的量程，其输出和输入是成正比的。从理论上讲，敏感程度在这个范围内是不变的。并且感应器的线性范围越宽，量程也就越大，所以能够保证测量的精确度是一定的。在选择传感器时，首先要检查它的量程是否达到要求，一旦确定了传感器的类别。但其实绝对线性也是相对的，不是随便用个感应器就能保证的。非线性误差较小的感测器，可以近似地视为在某一范围内的线性，在要求相对较低的测量精度时，会为测量带来很大的便利。稳定性是指使用一段时间后，传感器的性能可以保持原状。除了传感器结构本身以外，影响传感器长期稳定性的因素主要是使用环境。因此，要保证良好的稳定性，传感器必须具备较强的环境适应性。要调查它的使用环境，然后再选择传感器。选择合适的传感器或者根据特定的使用环境采取适当的措施来降低环境的冲击。当SenSOr定量指标超过使用期限时，为了确定性能是否下降，应对SenSor进行重新标定。要求其稳定性更为严格，必须能够经受长时间的考验，在一些需要传感器长期使用且不能轻易更换或校准的场合。对于整个测量精度有着至关重要的影响，传感器的精度是一个极其重要的性能指标。只要传感器的准确度符合整个测量系统的要求，由于精度较高的传感器价格较贵，因此，选择高精度的传感器并不一定。这样做可以选择成本更低、更简单的传感器，但这些传感器必须能够达成同样的测量目标(SUrVey)。若以定性分析为测量目的，可选用重复精度较高的传感器，不宜选用精度绝对量值较高的传感器；如果是为了进行定量分析，必须要得到精确的量值，那么就需要选择传感器，这些传感器可以满足要求。如果在某些特殊场合需要应用而不能选用合适的传感器，那么传感器的设计和制造就需要自己动手了。做出来的感应器性能一定要符合使用者的要求。4. 3应变式扭矩传感器应变式扭力传感器的工作原理是利用扭力轴将转矩转化为扭力，再转化为与转矩有一定关系的传感器。测量电桥是通过使用弹性轴和添加应变测量计来构造的，其微小的电桥电阻值会在弹性轴受到力矩的作用后发生改变，进而改变电信号，从而达到测量力矩的目的。这次的设计我们选用了JN338传感器。这样的方法既简单又可靠，以测量扭矩的数值。我们测量传感器扭矩数值采用应变电测原理。应变轴体受扭力作用时发生微小变形，应变计贴在上面的阻值随之改变。我们将应变测量仪组成测量桥，以求测量扭力数值。此法简便易行，信得过。应变电阻计具有应变电阻值，与应变电阻值成正比，可将应变电阻值的变化转换成电压讯号，以备测量。图4-1扭矩测量原理图1 .埔入能源耦合器2 .稳压电路3 .应变桥4 .放大器5 .WF变换器6 .摘出信号耦合器7 .信号输出电路电源经过处理后送，经耦合将能源送到应变轴上，由变成稳定电压供给应变轴上各电子器件，将应变轴的微小变形转换成电信号，经过放大送到，经输出，通过整形后输出调频方波信号。技术参数：转矩准确度：0.5%FS过载能力：150%FS工作温度：-2060信号输出：频率信号，幅值为5v外型结构:图4-2外型图t-I传感器*I叫U”型测量传感器的轴径和中心高度首先需要进行安装工作。然后，在动力设备和负载之间可以使用两组联轴器来安装传感器。中心高度和同轴高度都需要对动力装置、载重轮和传感器进行调整，以保证在0.05亳米以下的同轴高度。之后要固定好它们，并紧扣起来，才能保证它的牢靠，不会有松垮的情况发生。当使用较小范围或较高转速的感测器时，若可能导致测量误差及感测器损坏，所连接的中心高度及同轴度必须得到严格的保证。连接时可选用刚性联轴器，也可选用弹性联轴器。如果有较大的振动或同轴度达不到安装要求（0.05mm以上、0.2mm以下），我们推荐选用弹性联轴器。同轴大于0.2毫米时禁止使用。底部台面要保证其安装的稳定性，这样才能避免太大的震动，需要有足够的强度。强度不够，就有可能造成测量数据不稳定，从而对测量精度造成影响。联轴器在传感器两端必须与轴肩完全贴合。建议在使用感应器时，由于感应器不能承受过大的轴向力或弯矩，因此在水平安装时应慎重考虑其他安装角度，否则可能会影响其正常使用。传感器连接方式：图4-3传感器接线方式in：地,色）4.：L,灰色）2W：÷12V（，色）599：转也信号修出臼色）3第I：12V（侏色）4.4电流传感器电流传感器可以测量各种类型的电流电传感器，利用半导体材料的霍尔效应。霍尔效应（HaIIEffeCt）是指当电流I流过负荷流体时，如果负荷流体被置于磁场B中，就会产生作用。在电流与磁场平行的载流体中，会产生一个大小与电流、磁场大小成正比的电动势，作用于与电流、磁场平行的两个表层之间。通常由几个部分组成，如：原边电路，聚磁环，霍尔元件，放大电路。本次设计选用AHBC-LTA型传感器。技术指标：工作温度:-25±70响应时间:<lug测量频率：DdOOkHz准确度：0.5级额定输出：200MA供电电压：±15V图4-4外型图传感器连接方式：图4-5接线方式 "去负载+ 15Vi-15VM * IL-11亩尔（闭环）电流传学罂辅助电源梗拟W输出仪人仪表人负郭 正峨马里旁先建»注意：模拟量输出地需要和电源地连接。请选择正确的电流流入方向。声音传感器(S。UndSenSor)是一种装置，能够将声音信号转换成电信信号，并将其转换成声音信号。目前一般使用的声音感应器，大多装有对声音十分敏感的电容式驻极体麦克风，在声电转换部份分为上下两段。其中，驻极体振动膜被看作是声电转换部件中至关重要的一环。麦克风内的极板薄膜开始受到声波的影响而震动，从而改变了的电容值，产生了微小的电压。然后转换为0-5V电压，再由数据采集器接受A/D的转换，最后再将其传送至计算机。设计选用了AnalogSoundSensorvl.1声音传感器。图4-6传感器外型图产品参数PRODUCTPARAMETERSM3定位孔M3定位孔 防插反接头接口标识：S:信号 +:VCC -:GND信号标识：D表示数字 A表示模拟W O1产品名称符号标识,»1 ct. OAn