智能監(jiān)測和自動調節(jié)截割頭轉速的折臂式掘進的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了智能監(jiān)測和自動調節(jié)截割頭轉速的折臂式掘進機，它包括工作臂、輸送機構（11）、電氣系統(tǒng)（10）、液壓系統(tǒng)（5）、行走機構（8）和車體（7），工作臂包括截割頭（1）、噴霧架（2）和大臂（4），工作臂一端與車體活動相連，截割頭上分別設置有用于瓦斯、粉塵和位移監(jiān)測的傳感器，液壓系統(tǒng)的管路上設置有溫度和壓力傳感器，傳感器通過光纖光纜將傳感器監(jiān)測數(shù)據(jù)傳輸?shù)骄W(wǎng)上，從而實現(xiàn)實時在線監(jiān)測和遠程遙控，自動調整切割頭轉速，減少進刀量，保證掘進機安全掘進作業(yè)；當遇到超出截割硬度時，減少掘進速度，當遇到較松軟的全煤時，自動加大切割頭的轉速并增加進刀量，既能確保掘進效率，降低設備損害，又可確保施工安全。
【專利說明】智能監(jiān)測和自動調節(jié)截割頭轉速的折臂式掘進機
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種懸臂式掘進機，尤其是涉及一種能智能監(jiān)測工作環(huán)境，并自動調節(jié)截割頭轉速和控制進刀量，且工作臂能進行挖掘作業(yè)的折臂式掘進機。
【背景技術】
[0002]在十二五期間，全國煤礦兼并重組步閥加快，從安全出發(fā)，國家已強制推行采煤機械化。掘進機已廣泛用于煤礦、非煤礦山、鐵路隧道、水電工程等巷道的掘進施工。隨著我國煤礦資源整合，煤礦企業(yè)集團化發(fā)展，煤礦采掘規(guī)模擴大，對機械化施工程度越來越高，隨著安全生產越來越嚴，人們對采掘設備智能化、自動化程度要求越來越高，迫切需要在線環(huán)境監(jiān)測預警設備。
[0003]目前使用的懸臂式掘進機，大多是由切割機構(直臂式)、裝運機構、履帶行走機構、液壓系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)和除塵噴霧系統(tǒng)等組成的傳統(tǒng)型。工作時主要是靠操作人員現(xiàn)場操作設備進行巷道的掘進施工，由于礦井的地質條件復雜，而設備上沒有集成在線環(huán)境智能監(jiān)測系統(tǒng)，難以對瓦斯突出、沖擊地壓、頂板脫落、透水等情況進行探測并及時作出快速反應，所以安全事故時有發(fā)生。又由于其工作臂是直臂式結構，操作不靈活，掘進時存在收料不方便等缺陷。因此傳統(tǒng)掘進機存在安全性不高，作業(yè)效率低等缺陷。
[0004]另一方面，截割頭作為掘進機的關鍵部件和主要工作機構，承擔著巷道掘進的主要任務，它消耗的功率占掘進機總裝機功率的60%以上，并且掘進機的生產能力、比能耗、工作時的負載狀況、截齒的受力情況、粉塵量、工作平穩(wěn)性、可靠性等多項重要性能指標都與旋轉截割頭有著密切的關系，其性能好壞決定著掘進機的工作性能和生產效率。同時，掘進機技術水平的高低還體現(xiàn)在控制和監(jiān)測方面，要實現(xiàn)掘進機截割時的精確控制，必須對掘進機旋轉截割頭的截割過程進行監(jiān)測，特別是截割到含有復雜巖體界面(頂?shù)装?、夾矸煤層和含小斷層煤層)時的載荷變化特征。只有了解載荷的變化過程，才能實現(xiàn)對掘進機進行遠程控制，進而實現(xiàn)自動調整以進行有效截割。特別是隨著掘進形勢的多樣化和復雜化，掘進機旋轉截割頭的截割條件也變得更加惡劣，對其截割性能、可靠性提出了更高的要求，只有實現(xiàn)掘進機截割過程的實時監(jiān)測和安全預警，才能實現(xiàn)高效掘進的自動化。
[0005]掘進機在實際使用時，由于缺乏有效的監(jiān)測手段，目前掘進機故障的診斷主要依賴現(xiàn)場經驗。而應用有關理論、先進的測試手段建立起故障與征兆之間的對應關系，對故障機理進行研究和故障溯源是還未解決的難題。

【發(fā)明內容】

[0006]針對上述現(xiàn)有掘進機在掘進施工中存在的技術問題，本發(fā)明提供了一種能智能監(jiān)測和自動調節(jié)截割頭轉速，并控制進刀量的挖掘式掘進機。
[0007]本明要解決的技術問題所采取的技術方案是:所述智能監(jiān)測和自動調節(jié)截割 頭轉速的折臂式掘進機包括工作臂、輸送機構、操作機構、電氣系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、行走機
構和車體，所述輸送機構包括鏟板部，所述工作臂包括截割頭、噴霧架、小臂和大臂，所述工作臂一端與車體活動相連，所述截割頭上分別設置有用于瓦斯、粉塵和位移監(jiān)測的傳感器，所述液壓系統(tǒng)的管路上設置有溫度和壓力傳感器、所述傳感器通過光纖光纜將傳感器監(jiān)測數(shù)據(jù)傳輸?shù)酵ㄓ嵎终荆浻嬎銠C處理后再傳輸?shù)骄W(wǎng)上，從而實現(xiàn)實時在線監(jiān)測和遠程遙控。
[0008]本發(fā)明將工作臂分成二節(jié)并用銷軸鉸接，從而可通過液壓油缸控制工作臂的前端(第一節(jié))伸直和折彎。
[0009]本發(fā)明工作時可對設備的工作環(huán)境進行實時在線監(jiān)測，將探測到的各種工作環(huán)境參數(shù)進行判斷并處理，能實現(xiàn)對掘進機進行遠程控制。如當遇到含有復雜巖體界面(頂?shù)装?、夾矸煤層和含小斷層煤層等)時，截齒的受力加大，截割時的載荷特征變化明顯，監(jiān)測系統(tǒng)會及時將信息傳輸給控制系統(tǒng)，從而自動調整切割頭的轉速，并減少進刀量，以保證掘進機安全地進行掘進作業(yè)；當遇到明顯超出截割硬度時，控制系統(tǒng)會自動減少掘進速度直至停止截割作業(yè)，這樣可保證設備的安全；當遇到較松軟的全煤時，截齒的受力較小，則會自動加大切割頭的轉速，并增加進刀量，這樣掘進機能高效率地進行快速掘進作業(yè)。
[0010]只有了解載荷的變化過程，才能實現(xiàn)對掘進機的遠程控制，進而實現(xiàn)截割頭作業(yè)參數(shù)的自動調整以進行有效截割。隨著掘進形勢的多樣化和復雜化，掘進機旋轉截割頭的截割條件也變得更加惡劣，對其截割性能、可靠性提出了更高的要求，只有實現(xiàn)掘進機截割過程實時監(jiān)測，才能提高掘進效率，并對采集到的危險信號作出安全預警，確保安全生產。
[0011]本發(fā)明所具有的特點:
I)針對截割頭惡劣的工作環(huán)境，采用適用于嚴酷服役環(huán)境的應變、加速度等傳感器或裝置，在截割頭上多點設置，實現(xiàn)包括瓦斯、溫度、壓力、粉塵、位移等環(huán)境參數(shù)信號的實時采集，通過光纖光纜將各種數(shù)據(jù)傳輸?shù)酵ㄓ嵎终荆浻嬎銠C處理后再傳輸?shù)骄W(wǎng)上，實現(xiàn)實時在線監(jiān)測和遠程遙控。所采用的光纖光纜抗干擾能力強，傳送信息量大，且是防爆型的，完全能適合煤礦使用。
[0012]2)為解決旋轉截割頭測量困難的難點，研制適合掘進機的旋轉截割頭多傳感信號的非接觸傳輸裝置，擴大傳感測量范圍和種類，保證長期測量精度和穩(wěn)定性的提高，實現(xiàn)動態(tài)測量、在線測量、長期連續(xù)測量、多信息融合的測量方式，實現(xiàn)截割頭作用力非接觸測量，實現(xiàn)極端工況條件下旋轉截割頭在線監(jiān)測技術的突破，大大提高掘進機的技術水平、工作可靠性及安全性。
[0013]3)至于自動調整截割頭轉速和進刀量，主要是通過將截割頭上采集到的壓力和溫度等信號，經控制系統(tǒng)進行分析處理后，作出加大、減小或關閉截割頭相關控制閥芯開口度的指令，由液壓系統(tǒng)的流量大小對截割頭馬達和工作油缸進行轉速和進刀量的控制。
[0014]4)工作臂是直臂式的掘進機，工作時整個截割機構只能進行上下和左右二個方向的擺動，不能滿足產品在巷道施工時邊掘進邊收集并轉運煤巖的工況。本發(fā)明采用的是折臂式工作臂，即將工作臂分成二節(jié)，用銷軸鉸接連接，通過液壓油缸控制其伸直和折彎，即工作時能進行挖掘式作業(yè)，這樣在工作時可以根據(jù)需要隨時將截割下來的煤巖進行收集到鏟板部上，再通過裝運機構輸送到機器后部并再次轉運，作業(yè)效率會明顯提高。
[0015]本發(fā)明通過工作機構上截割頭上的各種非接觸傳感器，可在工作中實時監(jiān)測到各種工作環(huán)境參數(shù)，
本發(fā)明提供了一種能智能監(jiān)測和自動調節(jié)截割頭轉速，并控制進刀量的挖掘式掘進機。工作時可對設備的工作環(huán)境進行實時在線監(jiān)測，將探測到的各種進行判斷并處理，能實現(xiàn)對掘進機進行遠程控制。如當遇到含有復雜巖體界面(頂?shù)装?、夾矸煤層和含小斷層煤層等)時，截齒的受力加大，截割時的載荷特征變化明顯，監(jiān)測系統(tǒng)會及時將信息傳輸給控制系統(tǒng)，從而自動調整切割頭的轉速，并減少進刀量，以保證掘進機安全地進行掘進作業(yè)；當遇到明顯超出截割硬度時，控制系統(tǒng)會自動減少掘進速度直至停止截割作業(yè)，這樣可保證設備的安全；當遇到較松軟的全煤時，截齒的受力較小，則會自動加大切割頭的轉速，并增加進刀量，這樣掘進機能高效率地進行快速掘進作業(yè)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1是本發(fā)明的折臂式掘進機的主視結構示意圖，
圖2是本發(fā)明的折臂式掘進機的俯視結構示意圖
圖3是本發(fā)明的電器原理圖。
[0017]在圖中，1、截割頭2、噴霧架3、小臂4、大臂5、液壓系統(tǒng)6、鏟板部7、車體8、行走機構9、操縱機構10、電氣系統(tǒng)11、輸送機構12、鉸軸13、交流電機14、磁力啟動電路15、操作控制電路16、電鈴17、燈18、液壓油缸19、鉸板。
【具體實施方式】
[0018]在圖1和圖2中，所述智能監(jiān)測和自動調節(jié)截割頭轉速的折臂式掘進機包括工作臂、輸送機構11、操作機構9、電氣系統(tǒng)10、液壓系統(tǒng)5、行走機構8和車體7,所述輸送機構包括鏟板部6，所述工作臂包括截割頭1、噴霧架2、小臂3和大臂4，所述工作臂一端與車體7活動相連，所述截割頭包括切割部和用于驅動切割頭旋轉工作的動力部，所述動力部上分別設置有用于瓦斯、粉塵和位移監(jiān)測的傳感器，所述用于瓦斯、粉塵和位移監(jiān)測的傳感器為光纖傳感器，所述光纖傳感器通過光纖光纜將傳感器監(jiān)測數(shù)據(jù)傳輸?shù)酵ㄓ嵎终?，經計算機處理后再傳輸?shù)骄W(wǎng)上，從而實現(xiàn)實時在線監(jiān)測和遠程遙控。所述液壓系統(tǒng)的管路上設置有溫度傳感器和壓力傳感器，所述工作臂分成兩節(jié)，兩節(jié)之間用鉸軸12和鉸板19活動相連，從而可通過液壓油缸18控制工作臂的前部(第一節(jié))伸直和折彎，鉸軸通過鉸板19相連，所述鉸板呈圓弧形，鉸板一端與液壓油缸的活塞相連、鉸板另一端與小臂活動相連。
[0019]在圖3中，本發(fā)明的電器原理路為現(xiàn)有技術中常用的電路原理圖，它包括與交流電源13相連的磁力啟動電路14以及操作控制電路15，所述操作控制電路上設置有電鈴16和燈17。
【權利要求】
1.智能監(jiān)測和自動調節(jié)截割頭轉速的折臂式掘進機，它包括工作臂、輸送機構(11)、操作機構(9)、電氣系統(tǒng)(10)、液壓系統(tǒng)(5)、行走機構(8)和車體(7)，所述輸送機構包括鏟板部(6)，所述工作臂包括截割頭(I)、噴霧架(2)、小臂(3)和大臂(4)，所述工作臂一端與車體活動相連，其特征是:所述截割頭上分別設置有用于瓦斯、粉塵和位移監(jiān)測的傳感器，所述液壓系統(tǒng)的管路上設置有溫度傳感器和壓力傳感器、所述傳感器通過光纖光纜將傳感器監(jiān)測數(shù)據(jù)傳輸?shù)酵ㄓ嵎终?，經計算機處理后再傳輸?shù)骄W(wǎng)上，從而實現(xiàn)實時在線監(jiān)測和遠程遙控。
2.根據(jù)權利要求1所述的智能監(jiān)測和自動調節(jié)截割頭轉速的折臂式掘進機，其特征是:所述工作臂分成兩節(jié)并通過鉸軸(12)和鉸板(19)活動相連。
【文檔編號】E21C25/06GK103628872SQ201310649138
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2013年12月5日 優(yōu)先權日:2013年12月5日
【發(fā)明者】李楊, 龔良發(fā), 李凱, 陳振華 申請人:江西華煤重裝有限公司