一种用于调整和模拟刮板输送机中部槽空间位姿的装置及其工作方法

—— CN201911340590.1

摘要

本发明提供一种用于调整和模拟刮板输送机中部槽空间位姿的装置及其工作方法,属于煤矿机械领域,包括底座、支撑板、六个球铰链、六个液压缸和PLC控制器,支撑板为由水平底板和竖直侧板构成的L形板,中部槽放置于水平底板上;一号至四号液压缸底部均固定于底座上,其活塞杆分别与对应编号的球铰链一端连接,一号至四号球铰链的另一端固定于L形板的水平底板的四个角处;五、六号液压缸的底部固定于L形板的竖直侧板上,其活塞杆分别与对应编号的球铰链一端连接;一号至六号液压缸均与PLC控制器连接,并通过PLC控制器控制其活塞杆的伸缩。本发明可以调整和模拟中部槽在不同的复杂地质地形条件下以及液压支架推溜工作过程的空间位姿。

权利要求书

1.一种用于调整和模拟刮板输送机中部槽空间位姿的装置,其特征在于,包括底座、支撑板、多个球铰链、多个液压缸和PLC控制器;
所述支撑板为由水平底板和竖直侧板构成的L形板,刮板输送机中部槽放置于L形板的水平底板上;
所述球铰链的数量为六个,分别为一号球铰链、二号球铰链、三号球铰链、四号球铰链、五号球铰链和六号球铰链,所述液压缸的数量也为六个,分别为一号液压缸、二号液压缸、三号液压缸、四号液压缸、五号液压缸和六号液压缸,并与球铰链一一对应设置,所述一号液压缸、二号液压缸、三号液压缸和四号液压缸的底部均固定于底座上,其活塞杆分别与对应编号的球铰链一端连接,一号球铰链、二号球铰链、三号球铰链、四号球铰链的另一端固定于L形板的水平底板的四个角处;
所述五号液压缸和六号液压缸的底部均固定于L形板的竖直侧板上,其活塞杆分别与对应编号的球铰链一端连接,五号球铰链和六号球铰链的另一端均固定于中部槽靠近L形板竖直侧板的一侧端面上;
所述一号液压缸、二号液压缸、三号液压缸、四号液压缸、五号液压缸和六号液压缸均与PLC控制器连接,并通过PLC控制器控制其活塞杆的伸缩。

2.根据权利要求1所述的用于调整和模拟刮板输送机中部槽空间位姿的装置,其特征在于,L形板为钢板,其厚度为5-10mm。

3.根据权利要求1所述的用于调整和模拟刮板输送机中部槽空间位姿的装置,其特征在于,所述球铰链包括球头、与球头固定连接的连接杆和用于容纳球头的铰链底座,所述连接杆与相应液压缸的活塞杆连接,铰链底座固定于水平底板的四个角处或中部槽靠近L形板竖直侧板的一侧端面上。

4.根据权利要求1所述的用于调整和模拟刮板输送机中部槽空间位姿的装置,其特征在于,所述液压缸由液压驱动回路驱动,液压驱动回路包括电动机、液压泵、油箱、节流阀、液控单向阀和电磁换向阀。

5.根据权利要求4所述的用于调整和模拟刮板输送机中部槽空间位姿的装置,其特征在于,每个液压缸中均内置有磁致伸缩位移传感器,每个磁致伸缩位移传感器均与PLC控制器连接,并向PLC控制器反馈液压缸伸缩杆的伸缩量,所述PLC控制器与每个液压驱动回路的电磁换向阀连接,通过控制电磁换向阀的得点和失电,控制液压缸伸缩杆的伸缩量。

6.根据权利要求5所述的用于调整和模拟刮板输送机中部槽空间位姿的装置,其特征在于,PLC控制器为Panasonic FP2-DM型号的可编程控制器;
磁致伸缩位移传感器为Germanjet 174Series型号液压缸专用传感器。

7.根据权利要求1所述的用于调整和模拟刮板输送机中部槽空间位姿的装置,其特征在于,所述底座为厚5-10mm的方钢板。

8.根据权利要求7所述的用于调整和模拟刮板输送机中部槽空间位姿的装置,其特征在于,所述一号液压缸的中心轴线和二号液压缸的中心轴线所构成的平面垂直于底座且平行于底座的长边,所述三号液压缸的中心轴线和四号液压缸的中心轴线所构成的平面垂直于底座且平行于底座的长边;
所述一号液压缸的中心轴线与四号液压缸的中心轴线所构成的平面平行于底座的短边,所述二号液压缸的中心轴线与三号液压缸的中心轴线所构成的平面平行于底座的短边;
所述五号液压缸的中心轴线与六号液压缸的中心轴线与水平底板的竖直距离相等。

9.一种权利要求6所述的用于调整和模拟刮板输送机中部槽空间位姿的装置的工作方法,其特征在于,本发明能够实现刮板输送机中部槽五个自由度的调整,具体为:
以任一点作为原点o,刮板链方向为x方向,刮板链所在水平面垂直于刮板链方向为y方向,竖直平面内垂直于刮板链方向为z方向,建立o-xyz空间直角坐标轴;
当一号液压缸、二号液压缸、三号液压缸和四号液压缸的伸缩杆伸缩位移相同时,支撑板及其上的中部槽沿z轴平移;
当一号液压缸和二号液压缸的伸缩杆伸缩位移相同,均为A,三号液压缸和四号液压缸的伸缩杆伸缩位移相同,均为B,但伸缩位移A与伸缩位移B不同时,支撑板及其上的中部槽能够绕y轴旋转;
当一号液压缸和四号液压缸伸缩杆的伸缩位移相同,均为C,二号液压缸和三号液压缸伸缩杆的伸缩位移相同,均为D,但伸缩位移C与伸缩位移D不同时,支撑板及其上的中部槽能够绕x轴旋转;
当五号液压缸和六号液压缸伸缩杆的伸缩位移相同时,中部槽能够沿y轴平移;
当五号液压缸和六号液压缸伸缩杆的伸缩位移不同时,中部槽能够绕z轴转动。

10.根据权利要求9所述的用于调整和模拟刮板输送机中部槽空间位姿的装置的工作方法,其特征在于,使用装置前先对刮板输送机进行调直,根据需要模拟的复杂地质地形条件每个中部槽的空间位姿计算各液压缸需要的伸缩量,PLC控制器根据液压缸内置的磁致伸缩位移传感器反馈的液压缸当前位移量控制相应液压缸伸缩动作,当磁致伸缩位移传感器反馈的液压缸当前位移量等于模拟所需位移量时,PLC控制液压缸停止动作,当所有液压缸位移量达到模拟所需位移量时,装置完成对复杂地质地形条件的模拟。


说明书

技术领域

本发明涉及一种用于调整和模拟刮板输送机中部槽空间位姿的装置及其工作方法,属于煤矿机械技术领域。

背景技术

刮板输送机是目前煤矿井下采煤工作面重要的运输设备,不仅是采煤机的运行轨道,还为采煤机提供牵引和导向,并同时为液压支架提供连接点,从而实现液压支架沿着采煤面推进方向不断推移。但是由于煤矿井下地质地形条件复杂,刮板输送机中部槽的空间位姿复杂多变,对刮板输送机的工作性能产生了很大的影响。为了在考虑复杂的地形条件下对中部槽和刮板输送机进行空间姿态研究并解决一些技术上的问题,需要一种可以调整和模拟刮板输送机中部槽更多自由度的装置。

发明内容

针对现有技术的不足,本发明提供一种用于调整和模拟刮板输送机中部槽空间位姿的装置及其使用方法,可以调整和模拟中部槽在不同的复杂地质地形条件下以及液压支架推溜工作过程的空间位姿。

本发明采用以下技术方案:

一种用于调整和模拟刮板输送机中部槽空间位姿的装置,包括底座、支撑板、多个球铰链、多个液压缸和PLC控制器,底座优选放置于地面上;

所述支撑板为由水平底板和竖直侧板构成的L形板,刮板输送机中部槽放置于L形板的水平底板上;

所述球铰链的数量为六个,分别为一号球铰链、二号球铰链、三号球铰链、四号球铰链、五号球铰链和六号球铰链,所述液压缸的数量也为六个,分别为一号液压缸、二号液压缸、三号液压缸、四号液压缸、五号液压缸和六号液压缸,并与球铰链一一对应设置,所述一号液压缸、二号液压缸、三号液压缸和四号液压缸的底部均固定于底座上,优选为螺栓固定,可以极大的提高了装置的稳定性和整体性,方便对装置进行移动,其活塞杆分别与对应编号的球铰链一端连接,一号球铰链、二号球铰链、三号球铰链、四号球铰链的另一端固定于L形板的水平底板的四个角处;

所述五号液压缸和六号液压缸的底部均固定于L形板的竖直侧板上,其活塞杆分别与对应编号的球铰链一端连接,五号球铰链和六号球铰链的另一端均固定于中部槽靠近L形板竖直侧板的一侧端面上;

所述一号液压缸、二号液压缸、三号液压缸、四号液压缸、五号液压缸和六号液压缸均与PLC控制器连接,并通过PLC控制器控制其活塞杆的伸缩。

通过六个液压缸配合球铰链调整和模拟刮板输送机中部槽空间位姿,实现刮板输送机中部槽5自由度调整。

一到四号液压缸配合球铰链可以实现中部槽升降、倾斜等动作,可以调整和模拟中部槽在不同地质地形条件下的空间位姿;五、六号液压缸配合球铰链在调整和模拟中部槽在不同地质地形条件下的空间位姿的同时也可以模拟液压支架推溜工作过程,推溜即使用推溜油缸将刮板输送机向前面推进,本发明中,五号液压缸、六号液压缸活的塞杆同时伸出可以模拟推溜油缸活塞杆伸出,即模拟液压支架推溜工作过程。

优选的,L形板为钢板,其厚度为5-10mm。

优选的,所述球铰链包括球头、与球头固定连接的连接杆和用于容纳球头的铰链底座,所述连接杆与相应液压缸的活塞杆连接,铰链底座固定于水平底板的四个角处或中部槽靠近L形板竖直侧板的一侧端面上。球铰链即球型连接铰链是用于自动控制中执行器和调节机构的连接附件,采用球型轴承结构,本质上是一种空间连接铰,主要部件为球头和容纳球头的铰链底座,该铰只允许两部件绕公共的球心相对转动,具有控制灵活、准确、扭转角度大的优点,可以采用现有产品,选用球铰链使中部槽具有更多的自由度,大大提升了装置的调整和模拟能力。

优选的,所述液压缸由液压驱动回路驱动,用于驱动液压缸动作,推动活塞伸缩;

液压驱动回路包括电动机、液压泵、油箱、节流阀、液控单向阀和电磁换向阀,电动机带动液压泵从油箱吸油,油液通过管道经节流阀、电磁换向阀和液控单向阀进入液压缸其中的一腔体,推动液压缸活塞运动,液压缸另一腔体排出的油液经过液控单向阀和电磁换向阀流回油箱;电磁换向阀换向之后可以实现液压缸活塞杆反向移动,改变节流阀的开口可调节液压缸的运动速度。

优选的,每个液压缸中均内置有磁致伸缩位移传感器,每个磁致伸缩位移传感器均与PLC控制器连接,并向PLC控制器反馈液压缸伸缩杆的伸缩量,所述PLC控制器与每个液压驱动回路的电磁换向阀连接,通过控制电磁换向阀的得点和失电,控制液压缸伸缩杆的伸缩量。

优选的,PLC控制器优选为Panasonic FP2-DM型号的可编程控制器;

磁致伸缩位移传感器优选为Germanjet 174Series型号液压缸专用传感器。

进一步优选的,所述底座为厚5-10mm的方钢板。

进一步优选的,所述一号液压缸的中心轴线和二号液压缸的中心轴线所构成的平面垂直于底座且平行于底座的长边,所述三号液压缸的中心轴线和四号液压缸的中心轴线所构成的平面垂直于底座且平行于底座的长边;

所述一号液压缸的中心轴线与四号液压缸的中心轴线所构成的平面平行于底座的短边,所述二号液压缸的中心轴线与三号液压缸的中心轴线所构成的平面平行于底座的短边;

所述五号液压缸的中心轴线与六号液压缸的中心轴线与水平底板的竖直距离相等。

本发明所提到的中心轴线均指沿长度方向的中心轴线。

一种用于调整和模拟刮板输送机中部槽空间位姿的装置的工作方法,能够实现刮板输送机中部槽五个自由度的调整,具体为:

以任一点作为原点o,刮板链方向为x方向,刮板链所在水平面垂直于刮板链方向为y方向,竖直平面内垂直于刮板链方向为z方向,建立o-xyz空间直角坐标轴;

当一号液压缸、二号液压缸、三号液压缸和四号液压缸的伸缩杆伸缩位移相同时,支撑板及其上的中部槽沿z轴平移;

当一号液压缸和二号液压缸的伸缩杆伸缩位移相同,均为A,三号液压缸和四号液压缸的伸缩杆伸缩位移相同,均为B,但伸缩位移A与伸缩位移B不同时,支撑板及其上的中部槽能够绕y轴旋转;

当一号液压缸和四号液压缸伸缩杆的伸缩位移相同,均为C,二号液压缸和三号液压缸伸缩杆的伸缩位移相同,均为D,但伸缩位移C与伸缩位移D不同时,支撑板及其上的中部槽能够绕x轴旋转;

当五号液压缸和六号液压缸伸缩杆的伸缩位移相同时,中部槽能够沿y轴平移;

当五号液压缸和六号液压缸伸缩杆的伸缩位移不同时,中部槽能够绕z轴转动。

根据一到四号液压缸不同的伸缩动作,刮板输送机中部槽具有沿z轴平移、绕x轴转动、绕y轴转动3个自由度;根据五、六号液压缸不同的伸缩动作,刮板输送机中部槽具有沿y轴平移和绕z轴转动两个自由度。

优选的,当本发明装置用于刮板输送机在复杂地质地形条件工作的模拟实验装置时,本发明的装置数量需要与该刮板输送机中部槽的数量相同,为了保持刮板输送机的整体性,L形支撑板的宽度需要略小于中部槽的宽度,底座的宽度小于等于中部槽的宽度,控制宽度的目的在于避免调整装置对中部槽两两相接造成影响,进而对模拟刮板输送机的运行造成干扰;

在此模拟实验装置中,PLC控制器控制所有液压缸的伸缩,为了达到模拟某些特定地形下刮板输送机中部槽空间位姿的目的,需要对液压缸的伸缩量进行精确控制,液压缸需要由液压驱动回路中的电磁换向阀来控制,因此需要PLC控制器连接电磁换向阀,用开关信号控制电磁换向阀的得电和失电,进而选择液压缸的进出油回路,达到控制液压缸伸缩的目的。

本发明的装置用于仿真实验中,每个中部槽均设置上述的六个液压缸和六个球铰链,仿真实验前使用激光水平仪或其他方式对刮板输送机进行调直、调平,根据需要模拟的复杂地质地形条件下每个中部槽的空间位姿计算各液压缸需要的伸缩量,PLC控制器根据液压缸内置的磁致伸缩位移传感器反馈的液压缸当前位移量控制相应液压缸伸缩动作,当磁致伸缩位移传感器反馈的液压缸当前位移量等于模拟所需位移量时,PLC控制液压缸停止动作,当所有液压缸位移量达到模拟所需位移量时,装置完成对复杂地质地形条件的模拟。

上述刮板输送机模拟实验中,因为中部槽是刚性物体且多个中部槽之间通过哑铃销连接,故相邻液压缸伸缩动作存在一定的联系,为了避免调整时装置损坏,调整时PLC控制器最好同时控制多个存在动作联系的液压缸同时伸缩,此处并非本发明的重点,可参见现有技术。

本发明主要用于仿真实验中,未详尽之处,均可采用现有技术进行。

本发明的有益效果为:

1)本发明实现了刮板输送机5自由度的调整,并且在支撑板的隔离下,一到四号液压缸对不同的复杂地质地形的调整和模拟并不影响五、六号液压缸对液压支架推溜工作过程的模拟,所以该装置可以调整和模拟煤矿井下任意工作位置和工作状态的刮板输送机中部槽空间位姿。

2)通过六个液压缸配合球铰链,本发明装置可以调整和模拟刮板输送机中部槽空间位姿,实现中部槽5自由度调整。

3)调节球铰链的固定位置,本发明可适用于调整和模拟不同复杂地质地形条件的中部槽空间位姿,适用性广。

4)本发明根据中部槽的型号可更换不同宽度的支撑板,可以用于调整和模拟不同型号刮板输送机中部槽的空间位姿,适用范围广。

5)本发明可通过减小支撑板的宽度和底座的宽度至不影响中部槽连接时,可同时应用多个进行模拟或者调整整个刮板输送机的空间位姿,可以用于测试刮板输送机在真实工况下的工作性能,防止因为复杂工况出现卡链、断链等影响生产的意外事故。

6)本发明可以在调整和模拟刮板输送机中部槽在复杂地质地形条件下空间位姿的同时,模仿液压支架推溜工作过程,极大方便了对煤矿井下工作的仿真工作。

附图说明

图1为本发明的用于调整和模拟刮板输送机中部槽空间位姿的装置结构示意图;

图2为本发明装置调整和模拟单个刮板输送机中部槽空间位姿的结构示意图一;

图3为本发明装置调整和模拟单个刮板输送机中部槽空间位姿的结构示意图二;

图4为本发明装置调整和模拟单个刮板输送机中部槽空间位姿的结构示意图三;

图5为本发明装置用于刮板输送机在复杂地质地形条件工作的模拟实验装置结构示意图;

图6为图5虚线框区域放大图;

其中,1-刮板输送机中部槽,2-五号球铰链,3-五号液压缸,4-支撑板,5-一号球铰链,6-一号液压缸,7-二号球铰链,8-二号液压缸,9-三号球铰链,10-三号液压缸,11-四号球铰链,12-四号液压缸,13-六号球铰链,14-六号液压缸,15-底座,16-刮板输送机,17-长边,18-短边,19-刮板链。

具体实施方式:

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图及具体实施例进行详细描述,但不仅限于此,本发明未详尽说明的,均按本领域常规技术。

实施例1:

一种用于调整和模拟刮板输送机中部槽空间位姿的装置,如图1-4所示,包括底座15、支撑板4、多个球铰链、多个液压缸和PLC控制器,底座15放置于地面上;

支撑板4为由水平底板和竖直侧板构成的L形板,刮板输送机中部槽1放置于L形板的水平底板上;

球铰链的数量为六个,分别为一号球铰链5、二号球铰链7、三号球铰链9、四号球铰链11、五号球铰链2和六号球铰链13,液压缸的数量也为六个,分别为一号液压缸6、二号液压缸8、三号液压缸10、四号液压缸12、五号液压缸3和六号液压缸14,并与球铰链一一对应设置,一号液压缸6、二号液压缸8、三号液压缸10和四号液压缸12的底部均螺栓固定于底座15上,可以极大的提高了装置的稳定性和整体性,方便对装置进行移动,其活塞杆分别与对应编号的球铰链一端连接,一号球铰链5、二号球铰链7、三号球铰链9、四号球铰链11的另一端固定于L形板的水平底板的四个角处;

五号液压缸3和六号液压缸14的底部均固定于L形板的竖直侧板上,其活塞杆分别与对应编号的球铰链一端连接,五号球铰链2和六号球铰链13的另一端均固定于中部槽靠近L形板竖直侧板的一侧端面上;

一号液压缸6、二号液压缸8、三号液压缸10、四号液压缸12、五号液压缸3和六号液压缸14均与PLC控制器连接,并通过PLC控制器控制其活塞杆的伸缩。

通过六个液压缸配合球铰链调整和模拟刮板输送机中部槽空间位姿,实现刮板输送机中部槽5自由度调整。

一到四号液压缸配合球铰链可以实现中部槽升降、倾斜等动作,可以调整和模拟中部槽在不同地质地形条件下的空间位姿;五、六号液压缸配合球铰链在调整和模拟中部槽在不同地质地形条件下的空间位姿的同时也可以模拟液压支架推溜工作过程,推溜即使用推溜油缸将刮板输送机向前面推进,本发明中,五号液压缸、六号液压缸活的塞杆同时伸出可以模拟推溜油缸活塞杆伸出,即模拟液压支架推溜工作过程。

实施例2:

一种用于调整和模拟刮板输送机中部槽空间位姿的装置,如实施例1所述,所不同的是,L形板为钢板,其厚度为5-10mm。

实施例3:

一种用于调整和模拟刮板输送机中部槽空间位姿的装置,如实施例1所述,所不同的是,球铰链包括球头、与球头固定连接的连接杆和用于容纳球头的铰链底座,连接杆与相应液压缸的活塞杆连接,铰链底座固定于水平底板的四个角处或中部槽靠近L形板竖直侧板的一侧端面上。

实施例4:

一种用于调整和模拟刮板输送机中部槽空间位姿的装置,如实施例1所述,所不同的是,液压缸由液压驱动回路驱动,用于驱动液压缸动作,推动活塞伸缩;

液压驱动回路包括电动机、液压泵、油箱、节流阀、液控单向阀和电磁换向阀,电动机带动液压泵从油箱吸油,油液通过管道经节流阀、电磁换向阀和液控单向阀进入液压缸其中的一腔体,推动液压缸活塞运动,液压缸另一腔体排出的油液经过液控单向阀和电磁换向阀流回油箱;电磁换向阀换向之后可以实现液压缸活塞杆反向移动,改变节流阀的开口可调节液压缸的运动速度。

实施例5:

一种用于调整和模拟刮板输送机中部槽空间位姿的装置,如实施例4所述,所不同的是,每个液压缸中均内置有磁致伸缩位移传感器,每个磁致伸缩位移传感器均与PLC控制器连接,并向PLC控制器反馈液压缸伸缩杆的伸缩量,所述PLC控制器与每个液压驱动回路的电磁换向阀连接,通过控制电磁换向阀的得点和失电,控制液压缸伸缩杆的伸缩量;

PLC控制器优选为Panasonic FP2-DM型号的可编程控制器;

磁致伸缩位移传感器优选为Germanjet 174Series型号液压缸专用传感器。

实施例6:

一种用于调整和模拟刮板输送机中部槽空间位姿的装置,如实施例5所述,所不同的是,所述底座为厚5-10mm的方钢板。

实施例7:

一种用于调整和模拟刮板输送机中部槽空间位姿的装置,如实施例6所述,所不同的是,一号液压缸6的中心轴线和二号液压缸8的中心轴线所构成的平面垂直于底座15且平行于底座15的长边17,三号液压缸10的中心轴线和四号液压缸12的中心轴线所构成的平面垂直于底座15且平行于底座的长边17;

一号液压缸6的中心轴线与四号液压缸12的中心轴线所构成的平面平行于底座15的短边18,二号液压缸6的中心轴线与三号液压缸10的中心轴线所构成的平面平行于底座15的短边18;

五号液压缸3的中心轴线与六号液压缸14的中心轴线与水平底板的竖直距离相等。

本发明所提到的中心轴线均指沿长度方向的中心轴线。

实施例8:

一种用于调整和模拟刮板输送机中部槽空间位姿的装置的工作方法,能够实现刮板输送机中部槽五个自由度的调整,具体为:

如图4所示,以任一点作为原点o,刮板链19方向为x方向(如图5、图6所示),刮板链所在水平面垂直于刮板链方向为y方向,竖直平面内垂直于刮板链方向为z方向,建立o-xyz空间直角坐标轴;

当一号液压缸6、二号液压缸8、三号液压缸10和四号液压缸12的伸缩杆伸缩位移相同时,支撑板4及其上的中部槽沿z轴平移;

当一号液压缸6和二号液压缸8的伸缩杆伸缩位移相同,均为A,三号液压缸10和四号液压缸12的伸缩杆伸缩位移相同,均为B,但伸缩位移A与伸缩位移B不同时,支撑板4及其上的中部槽能够绕y轴旋转;

当一号液压缸6和四号液压缸12伸缩杆的伸缩位移相同,均为C,二号液压缸8和三号液压缸10伸缩杆的伸缩位移相同,均为D,但伸缩位移C与伸缩位移D不同时,支撑板4及其上的中部槽能够绕x轴旋转;

当五号液压缸3和六号液压缸14伸缩杆的伸缩位移相同时,中部槽能够沿y轴平移;

当五号液压缸3和六号液压缸14伸缩杆的伸缩位移不同时,中部槽能够绕z轴转动。

根据一到四号液压缸不同的伸缩动作,刮板输送机中部槽具有沿z轴平移、绕x轴转动、绕y轴转动3个自由度;根据五、六号液压缸不同的伸缩动作,刮板输送机中部槽具有沿y轴平移和绕z轴转动两个自由度。

实施例9:

一种用于调整和模拟刮板输送机中部槽空间位姿的装置的工作方法,当本发明装置用于刮板输送机16在复杂地质地形条件工作的模拟实验装置时,本发明的装置数量需要与该刮板输送机中部槽的数量相同,为了保持刮板输送机16的整体性,L形支撑板的宽度需要略小于中部槽的宽度,底座15的宽度小于等于中部槽的宽度,控制宽度的目的在于避免调整装置对中部槽两两相接造成影响,进而对模拟刮板输送机的运行造成干扰;

在此模拟实验装置中,PLC控制器控制所有液压缸的伸缩,为了达到模拟某些特定地形下刮板输送机中部槽空间位姿的目的,需要对液压缸的伸缩量进行精确控制,液压缸需要由液压驱动回路中的电磁换向阀来控制,因此需要PLC控制器连接电磁换向阀,用开关信号控制电磁换向阀的得电和失电,进而选择液压缸的进出油回路,达到控制液压缸伸缩的目的。

本发明的装置用于仿真实验中,每个中部槽均设置上述的六个液压缸和六个球铰链,仿真实验前前使用激光水平仪或其他方式对刮板输送机进行调直、调平,根据需要模拟的复杂地质地形条件下每个中部槽的空间位姿计算各液压缸需要的伸缩量,PLC控制器根据液压缸内置的磁致伸缩位移传感器反馈的液压缸当前位移量控制相应液压缸伸缩动作,当磁致伸缩位移传感器反馈的液压缸当前位移量等于模拟所需位移量时,PLC控制液压缸停止动作,当所有液压缸位移量达到模拟所需位移量时,装置完成对复杂地质地形条件的模拟。

上述刮板输送机模拟实验中,因为中部槽是刚性物体且多个中部槽之间通过哑铃销连接,故相邻液压缸伸缩动作存在一定的联系,为了避免调整时装置损坏,调整时PLC控制器最好同时控制多个存在动作联系的液压缸同时伸缩,此处并非本发明的重点,可参见现有技术。

上述模拟实验装置可以模拟刮板输送机在某一倾角下、或者更加复杂的地形中的运行,通过模拟运行,对研究、发现并解决刮板输送机在复杂工况下出现的问题有极大的应用前景。

以上所述是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明所述原理的前提下,还可以作出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

"},"instr":"

技术领域

本发明涉及一种用于调整和模拟刮板输送机中部槽空间位姿的装置及其工作方法,属于煤矿机械技术领域。

背景技术

刮板输送机是目前煤矿井下采煤工作面重要的运输设备,不仅是采煤机的运行轨道,还为采煤机提供牵引和导向,并同时为液压支架提供连接点,从而实现液压支架沿着采煤面推进方向不断推移。但是由于煤矿井下地质地形条件复杂,刮板输送机中部槽的空间位姿复杂多变,对刮板输送机的工作性能产生了很大的影响。为了在考虑复杂的地形条件下对中部槽和刮板输送机进行空间姿态研究并解决一些技术上的问题,需要一种可以调整和模拟刮板输送机中部槽更多自由度的装置。

发明内容

针对现有技术的不足,本发明提供一种用于调整和模拟刮板输送机中部槽空间位姿的装置及其使用方法,可以调整和模拟中部槽在不同的复杂地质地形条件下以及液压支架推溜工作过程的空间位姿。

本发明采用以下技术方案:

一种用于调整和模拟刮板输送机中部槽空间位姿的装置,包括底座、支撑板、多个球铰链、多个液压缸和PLC控制器,底座优选放置于地面上;

所述支撑板为由水平底板和竖直侧板构成的L形板,刮板输送机中部槽放置于L形板的水平底板上;

所述球铰链的数量为六个,分别为一号球铰链、二号球铰链、三号球铰链、四号球铰链、五号球铰链和六号球铰链,所述液压缸的数量也为六个,分别为一号液压缸、二号液压缸、三号液压缸、四号液压缸、五号液压缸和六号液压缸,并与球铰链一一对应设置,所述一号液压缸、二号液压缸、三号液压缸和四号液压缸的底部均固定于底座上,优选为螺栓固定,可以极大的提高了装置的稳定性和整体性,方便对装置进行移动,其活塞杆分别与对应编号的球铰链一端连接,一号球铰链、二号球铰链、三号球铰链、四号球铰链的另一端固定于L形板的水平底板的四个角处;

所述五号液压缸和六号液压缸的底部均固定于L形板的竖直侧板上,其活塞杆分别与对应编号的球铰链一端连接,五号球铰链和六号球铰链的另一端均固定于中部槽靠近L形板竖直侧板的一侧端面上;

所述一号液压缸、二号液压缸、三号液压缸、四号液压缸、五号液压缸和六号液压缸均与PLC控制器连接,并通过PLC控制器控制其活塞杆的伸缩。

通过六个液压缸配合球铰链调整和模拟刮板输送机中部槽空间位姿,实现刮板输送机中部槽5自由度调整。

一到四号液压缸配合球铰链可以实现中部槽升降、倾斜等动作,可以调整和模拟中部槽在不同地质地形条件下的空间位姿;五、六号液压缸配合球铰链在调整和模拟中部槽在不同地质地形条件下的空间位姿的同时也可以模拟液压支架推溜工作过程,推溜即使用推溜油缸将刮板输送机向前面推进,本发明中,五号液压缸、六号液压缸活的塞杆同时伸出可以模拟推溜油缸活塞杆伸出,即模拟液压支架推溜工作过程。

优选的,L形板为钢板,其厚度为5-10mm。

优选的,所述球铰链包括球头、与球头固定连接的连接杆和用于容纳球头的铰链底座,所述连接杆与相应液压缸的活塞杆连接,铰链底座固定于水平底板的四个角处或中部槽靠近L形板竖直侧板的一侧端面上。球铰链即球型连接铰链是用于自动控制中执行器和调节机构的连接附件,采用球型轴承结构,本质上是一种空间连接铰,主要部件为球头和容纳球头的铰链底座,该铰只允许两部件绕公共的球心相对转动,具有控制灵活、准确、扭转角度大的优点,可以采用现有产品,选用球铰链使中部槽具有更多的自由度,大大提升了装置的调整和模拟能力。

优选的,所述液压缸由液压驱动回路驱动,用于驱动液压缸动作,推动活塞伸缩;

液压驱动回路包括电动机、液压泵、油箱、节流阀、液控单向阀和电磁换向阀,电动机带动液压泵从油箱吸油,油液通过管道经节流阀、电磁换向阀和液控单向阀进入液压缸其中的一腔体,推动液压缸活塞运动,液压缸另一腔体排出的油液经过液控单向阀和电磁换向阀流回油箱;电磁换向阀换向之后可以实现液压缸活塞杆反向移动,改变节流阀的开口可调节液压缸的运动速度。

优选的,每个液压缸中均内置有磁致伸缩位移传感器,每个磁致伸缩位移传感器均与PLC控制器连接,并向PLC控制器反馈液压缸伸缩杆的伸缩量,所述PLC控制器与每个液压驱动回路的电磁换向阀连接,通过控制电磁换向阀的得点和失电,控制液压缸伸缩杆的伸缩量。

优选的,PLC控制器优选为Panasonic FP2-DM型号的可编程控制器;

磁致伸缩位移传感器优选为Germanjet 174Series型号液压缸专用传感器。

进一步优选的,所述底座为厚5-10mm的方钢板。

进一步优选的,所述一号液压缸的中心轴线和二号液压缸的中心轴线所构成的平面垂直于底座且平行于底座的长边,所述三号液压缸的中心轴线和四号液压缸的中心轴线所构成的平面垂直于底座且平行于底座的长边;

所述一号液压缸的中心轴线与四号液压缸的中心轴线所构成的平面平行于底座的短边,所述二号液压缸的中心轴线与三号液压缸的中心轴线所构成的平面平行于底座的短边;

所述五号液压缸的中心轴线与六号液压缸的中心轴线与水平底板的竖直距离相等。

本发明所提到的中心轴线均指沿长度方向的中心轴线。

一种用于调整和模拟刮板输送机中部槽空间位姿的装置的工作方法,能够实现刮板输送机中部槽五个自由度的调整,具体为:

以任一点作为原点o,刮板链方向为x方向,刮板链所在水平面垂直于刮板链方向为y方向,竖直平面内垂直于刮板链方向为z方向,建立o-xyz空间直角坐标轴;

当一号液压缸、二号液压缸、三号液压缸和四号液压缸的伸缩杆伸缩位移相同时,支撑板及其上的中部槽沿z轴平移;

当一号液压缸和二号液压缸的伸缩杆伸缩位移相同,均为A,三号液压缸和四号液压缸的伸缩杆伸缩位移相同,均为B,但伸缩位移A与伸缩位移B不同时,支撑板及其上的中部槽能够绕y轴旋转;

当一号液压缸和四号液压缸伸缩杆的伸缩位移相同,均为C,二号液压缸和三号液压缸伸缩杆的伸缩位移相同,均为D,但伸缩位移C与伸缩位移D不同时,支撑板及其上的中部槽能够绕x轴旋转;

当五号液压缸和六号液压缸伸缩杆的伸缩位移相同时,中部槽能够沿y轴平移;

当五号液压缸和六号液压缸伸缩杆的伸缩位移不同时,中部槽能够绕z轴转动。

根据一到四号液压缸不同的伸缩动作,刮板输送机中部槽具有沿z轴平移、绕x轴转动、绕y轴转动3个自由度;根据五、六号液压缸不同的伸缩动作,刮板输送机中部槽具有沿y轴平移和绕z轴转动两个自由度。

优选的,当本发明装置用于刮板输送机在复杂地质地形条件工作的模拟实验装置时,本发明的装置数量需要与该刮板输送机中部槽的数量相同,为了保持刮板输送机的整体性,L形支撑板的宽度需要略小于中部槽的宽度,底座的宽度小于等于中部槽的宽度,控制宽度的目的在于避免调整装置对中部槽两两相接造成影响,进而对模拟刮板输送机的运行造成干扰;

在此模拟实验装置中,PLC控制器控制所有液压缸的伸缩,为了达到模拟某些特定地形下刮板输送机中部槽空间位姿的目的,需要对液压缸的伸缩量进行精确控制,液压缸需要由液压驱动回路中的电磁换向阀来控制,因此需要PLC控制器连接电磁换向阀,用开关信号控制电磁换向阀的得电和失电,进而选择液压缸的进出油回路,达到控制液压缸伸缩的目的。

本发明的装置用于仿真实验中,每个中部槽均设置上述的六个液压缸和六个球铰链,仿真实验前使用激光水平仪或其他方式对刮板输送机进行调直、调平,根据需要模拟的复杂地质地形条件下每个中部槽的空间位姿计算各液压缸需要的伸缩量,PLC控制器根据液压缸内置的磁致伸缩位移传感器反馈的液压缸当前位移量控制相应液压缸伸缩动作,当磁致伸缩位移传感器反馈的液压缸当前位移量等于模拟所需位移量时,PLC控制液压缸停止动作,当所有液压缸位移量达到模拟所需位移量时,装置完成对复杂地质地形条件的模拟。

上述刮板输送机模拟实验中,因为中部槽是刚性物体且多个中部槽之间通过哑铃销连接,故相邻液压缸伸缩动作存在一定的联系,为了避免调整时装置损坏,调整时PLC控制器最好同时控制多个存在动作联系的液压缸同时伸缩,此处并非本发明的重点,可参见现有技术。

本发明主要用于仿真实验中,未详尽之处,均可采用现有技术进行。

本发明的有益效果为:

1)本发明实现了刮板输送机5自由度的调整,并且在支撑板的隔离下,一到四号液压缸对不同的复杂地质地形的调整和模拟并不影响五、六号液压缸对液压支架推溜工作过程的模拟,所以该装置可以调整和模拟煤矿井下任意工作位置和工作状态的刮板输送机中部槽空间位姿。

2)通过六个液压缸配合球铰链,本发明装置可以调整和模拟刮板输送机中部槽空间位姿,实现中部槽5自由度调整。

3)调节球铰链的固定位置,本发明可适用于调整和模拟不同复杂地质地形条件的中部槽空间位姿,适用性广。

4)本发明根据中部槽的型号可更换不同宽度的支撑板,可以用于调整和模拟不同型号刮板输送机中部槽的空间位姿,适用范围广。

5)本发明可通过减小支撑板的宽度和底座的宽度至不影响中部槽连接时,可同时应用多个进行模拟或者调整整个刮板输送机的空间位姿,可以用于测试刮板输送机在真实工况下的工作性能,防止因为复杂工况出现卡链、断链等影响生产的意外事故。

6)本发明可以在调整和模拟刮板输送机中部槽在复杂地质地形条件下空间位姿的同时,模仿液压支架推溜工作过程,极大方便了对煤矿井下工作的仿真工作。

附图说明

图1为本发明的用于调整和模拟刮板输送机中部槽空间位姿的装置结构示意图;

图2为本发明装置调整和模拟单个刮板输送机中部槽空间位姿的结构示意图一;

图3为本发明装置调整和模拟单个刮板输送机中部槽空间位姿的结构示意图二;

图4为本发明装置调整和模拟单个刮板输送机中部槽空间位姿的结构示意图三;

图5为本发明装置用于刮板输送机在复杂地质地形条件工作的模拟实验装置结构示意图;

图6为图5虚线框区域放大图;

其中,1-刮板输送机中部槽,2-五号球铰链,3-五号液压缸,4-支撑板,5-一号球铰链,6-一号液压缸,7-二号球铰链,8-二号液压缸,9-三号球铰链,10-三号液压缸,11-四号球铰链,12-四号液压缸,13-六号球铰链,14-六号液压缸,15-底座,16-刮板输送机,17-长边,18-短边,19-刮板链。

具体实施方式:

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图及具体实施例进行详细描述,但不仅限于此,本发明未详尽说明的,均按本领域常规技术。

实施例1:

一种用于调整和模拟刮板输送机中部槽空间位姿的装置,如图1-4所示,包括底座15、支撑板4、多个球铰链、多个液压缸和PLC控制器,底座15放置于地面上;

支撑板4为由水平底板和竖直侧板构成的L形板,刮板输送机中部槽1放置于L形板的水平底板上;

球铰链的数量为六个,分别为一号球铰链5、二号球铰链7、三号球铰链9、四号球铰链11、五号球铰链2和六号球铰链13,液压缸的数量也为六个,分别为一号液压缸6、二号液压缸8、三号液压缸10、四号液压缸12、五号液压缸3和六号液压缸14,并与球铰链一一对应设置,一号液压缸6、二号液压缸8、三号液压缸10和四号液压缸12的底部均螺栓固定于底座15上,可以极大的提高了装置的稳定性和整体性,方便对装置进行移动,其活塞杆分别与对应编号的球铰链一端连接,一号球铰链5、二号球铰链7、三号球铰链9、四号球铰链11的另一端固定于L形板的水平底板的四个角处;

五号液压缸3和六号液压缸14的底部均固定于L形板的竖直侧板上,其活塞杆分别与对应编号的球铰链一端连接,五号球铰链2和六号球铰链13的另一端均固定于中部槽靠近L形板竖直侧板的一侧端面上;

一号液压缸6、二号液压缸8、三号液压缸10、四号液压缸12、五号液压缸3和六号液压缸14均与PLC控制器连接,并通过PLC控制器控制其活塞杆的伸缩。

通过六个液压缸配合球铰链调整和模拟刮板输送机中部槽空间位姿,实现刮板输送机中部槽5自由度调整。

一到四号液压缸配合球铰链可以实现中部槽升降、倾斜等动作,可以调整和模拟中部槽在不同地质地形条件下的空间位姿;五、六号液压缸配合球铰链在调整和模拟中部槽在不同地质地形条件下的空间位姿的同时也可以模拟液压支架推溜工作过程,推溜即使用推溜油缸将刮板输送机向前面推进,本发明中,五号液压缸、六号液压缸活的塞杆同时伸出可以模拟推溜油缸活塞杆伸出,即模拟液压支架推溜工作过程。

实施例2:

一种用于调整和模拟刮板输送机中部槽空间位姿的装置,如实施例1所述,所不同的是,L形板为钢板,其厚度为5-10mm。

实施例3:

一种用于调整和模拟刮板输送机中部槽空间位姿的装置,如实施例1所述,所不同的是,球铰链包括球头、与球头固定连接的连接杆和用于容纳球头的铰链底座,连接杆与相应液压缸的活塞杆连接,铰链底座固定于水平底板的四个角处或中部槽靠近L形板竖直侧板的一侧端面上。

实施例4:

一种用于调整和模拟刮板输送机中部槽空间位姿的装置,如实施例1所述,所不同的是,液压缸由液压驱动回路驱动,用于驱动液压缸动作,推动活塞伸缩;

液压驱动回路包括电动机、液压泵、油箱、节流阀、液控单向阀和电磁换向阀,电动机带动液压泵从油箱吸油,油液通过管道经节流阀、电磁换向阀和液控单向阀进入液压缸其中的一腔体,推动液压缸活塞运动,液压缸另一腔体排出的油液经过液控单向阀和电磁换向阀流回油箱;电磁换向阀换向之后可以实现液压缸活塞杆反向移动,改变节流阀的开口可调节液压缸的运动速度。

实施例5:

一种用于调整和模拟刮板输送机中部槽空间位姿的装置,如实施例4所述,所不同的是,每个液压缸中均内置有磁致伸缩位移传感器,每个磁致伸缩位移传感器均与PLC控制器连接,并向PLC控制器反馈液压缸伸缩杆的伸缩量,所述PLC控制器与每个液压驱动回路的电磁换向阀连接,通过控制电磁换向阀的得点和失电,控制液压缸伸缩杆的伸缩量;

PLC控制器优选为Panasonic FP2-DM型号的可编程控制器;

磁致伸缩位移传感器优选为Germanjet 174Series型号液压缸专用传感器。

实施例6:

一种用于调整和模拟刮板输送机中部槽空间位姿的装置,如实施例5所述,所不同的是,所述底座为厚5-10mm的方钢板。

实施例7:

一种用于调整和模拟刮板输送机中部槽空间位姿的装置,如实施例6所述,所不同的是,一号液压缸6的中心轴线和二号液压缸8的中心轴线所构成的平面垂直于底座15且平行于底座15的长边17,三号液压缸10的中心轴线和四号液压缸12的中心轴线所构成的平面垂直于底座15且平行于底座的长边17;

一号液压缸6的中心轴线与四号液压缸12的中心轴线所构成的平面平行于底座15的短边18,二号液压缸6的中心轴线与三号液压缸10的中心轴线所构成的平面平行于底座15的短边18;

五号液压缸3的中心轴线与六号液压缸14的中心轴线与水平底板的竖直距离相等。

本发明所提到的中心轴线均指沿长度方向的中心轴线。

实施例8:

一种用于调整和模拟刮板输送机中部槽空间位姿的装置的工作方法,能够实现刮板输送机中部槽五个自由度的调整,具体为:

如图4所示,以任一点作为原点o,刮板链19方向为x方向(如图5、图6所示),刮板链所在水平面垂直于刮板链方向为y方向,竖直平面内垂直于刮板链方向为z方向,建立o-xyz空间直角坐标轴;

当一号液压缸6、二号液压缸8、三号液压缸10和四号液压缸12的伸缩杆伸缩位移相同时,支撑板4及其上的中部槽沿z轴平移;

当一号液压缸6和二号液压缸8的伸缩杆伸缩位移相同,均为A,三号液压缸10和四号液压缸12的伸缩杆伸缩位移相同,均为B,但伸缩位移A与伸缩位移B不同时,支撑板4及其上的中部槽能够绕y轴旋转;

当一号液压缸6和四号液压缸12伸缩杆的伸缩位移相同,均为C,二号液压缸8和三号液压缸10伸缩杆的伸缩位移相同,均为D,但伸缩位移C与伸缩位移D不同时,支撑板4及其上的中部槽能够绕x轴旋转;

当五号液压缸3和六号液压缸14伸缩杆的伸缩位移相同时,中部槽能够沿y轴平移;

当五号液压缸3和六号液压缸14伸缩杆的伸缩位移不同时,中部槽能够绕z轴转动。

根据一到四号液压缸不同的伸缩动作,刮板输送机中部槽具有沿z轴平移、绕x轴转动、绕y轴转动3个自由度;根据五、六号液压缸不同的伸缩动作,刮板输送机中部槽具有沿y轴平移和绕z轴转动两个自由度。

实施例9:

一种用于调整和模拟刮板输送机中部槽空间位姿的装置的工作方法,当本发明装置用于刮板输送机16在复杂地质地形条件工作的模拟实验装置时,本发明的装置数量需要与该刮板输送机中部槽的数量相同,为了保持刮板输送机16的整体性,L形支撑板的宽度需要略小于中部槽的宽度,底座15的宽度小于等于中部槽的宽度,控制宽度的目的在于避免调整装置对中部槽两两相接造成影响,进而对模拟刮板输送机的运行造成干扰;

在此模拟实验装置中,PLC控制器控制所有液压缸的伸缩,为了达到模拟某些特定地形下刮板输送机中部槽空间位姿的目的,需要对液压缸的伸缩量进行精确控制,液压缸需要由液压驱动回路中的电磁换向阀来控制,因此需要PLC控制器连接电磁换向阀,用开关信号控制电磁换向阀的得电和失电,进而选择液压缸的进出油回路,达到控制液压缸伸缩的目的。

本发明的装置用于仿真实验中,每个中部槽均设置上述的六个液压缸和六个球铰链,仿真实验前前使用激光水平仪或其他方式对刮板输送机进行调直、调平,根据需要模拟的复杂地质地形条件下每个中部槽的空间位姿计算各液压缸需要的伸缩量,PLC控制器根据液压缸内置的磁致伸缩位移传感器反馈的液压缸当前位移量控制相应液压缸伸缩动作,当磁致伸缩位移传感器反馈的液压缸当前位移量等于模拟所需位移量时,PLC控制液压缸停止动作,当所有液压缸位移量达到模拟所需位移量时,装置完成对复杂地质地形条件的模拟。

上述刮板输送机模拟实验中,因为中部槽是刚性物体且多个中部槽之间通过哑铃销连接,故相邻液压缸伸缩动作存在一定的联系,为了避免调整时装置损坏,调整时PLC控制器最好同时控制多个存在动作联系的液压缸同时伸缩,此处并非本发明的重点,可参见现有技术。

上述模拟实验装置可以模拟刮板输送机在某一倾角下、或者更加复杂的地形中的运行,通过模拟运行,对研究、发现并解决刮板输送机在复杂工况下出现的问题有极大的应用前景。

以上所述是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明所述原理的前提下,还可以作出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

  • 标题:一种用于调整和模拟刮板输送机中部槽空间位姿的装置及其工作方法
  • 申请人:山东科技大学
  • 发明人:江守波, 吕瑞波, 曾庆良, 万丽荣, 张鑫, 王成龙, 王亮, 高魁东
  • 申请号:CN201911340590.1
  • 申请日:2019-12-23
  • 公开号:CN110930852A
  • 公开日:2020-03-27
  • 优先权号:
  • 代理人:赵龙群
  • 代理机构:37219济南金迪知识产权代理有限公司
  • 申请人地址:山东省青岛市黄岛区前湾港路579号
  • 是否有效:审中
  • 标签:刮板,输送机,中部,装置,及其