具有张力监测功能的刮板输送机

权利要求书： 1.具有张力监测功能的刮板输送机，包括两个电动机（1）、两个液力耦合器（2）、两个减速器（3）、两个链轮（4）、刮板链（7）、刮板组件（6）、中板（5），其特征在于：所述刮板组件包括刮板（8）和下压板（10），刮板组件通过定位孔（26）和定位螺栓（31）固定在刮板链上，随刮板链一起运动，运行在中板上方的刮板组件为工作刮板组件（18），适于推送物料运动，实现运输物料的作用，运行在中板下方的刮板组件称为回程刮板组件（19），下压板材质为钢；下压板中部加工用于安装张力采集装置的空腔（39）和用于走应变片线的线孔（13），下压板上表面的横链槽（23）中部加工两个线孔（13），将带有应变片槽的横链正确装配至下压板上时，线孔（13）分别位于两个应变片槽的正下方；下压板底部中间加工一个矩形凹槽，凹槽四角加工四个螺纹孔（22），两列螺纹孔之间加工更深的凹槽，形成空腔，应变片的导线经由线孔（13）进入下压板的空腔内，空腔内安装刮板输送机刮板链张力监测系统所必要的电源、信号调理电路、无线发射模块、霍尔传感器模块设备，下压板空腔的密封需用下压板保护罩；

所述下压板保护罩通过螺栓固定在下压板上，其上的信号溢出口和导磁块结构保证无线通信和接近开关正常运行，下压板保护罩由钢板经钻孔、切割工艺制成，钢板尺寸与下压板底部矩形凹槽相等，下压板保护罩主体钢板四角加工螺栓孔（25），为通孔加沉孔结构，适于将其装配在下压板上，在下压板保护罩主体钢板切割的矩形通孔用陶瓷材料填充后即为信号溢出口（27），无线通信所用频率的电磁波通过信号溢出口产生的衰减较小，信号溢出口的设置保证了无线通信的可行性；下压板保护罩主体钢板钻出圆柱通孔，装入陶瓷管（24），陶瓷管的内壁装入导磁块（28）；在水平且垂直于刮板运行方向的方向上，各个部件正确安装时，圆柱通孔的轴线距离中板永磁体上安装槽（9）和中板永磁体下安装槽（20）的轴线距离为零；

所述中板数量根据刮板输送机长度设置，中板铺设在机头链轮和机尾链轮之间，处于上下刮板链之间，中板是货载和刮板、刮板链的支承机构，中板材质为钢，其上表面和下表面分别加工长宽相同、深度不同、在竖直方向重合的矩形凹槽，凹槽四角处加工四个螺纹孔（29），凹槽中部切割矩形通孔，通孔形成的空腔（21）适于安装张力监测系统的数据接收装置，空腔的上下安装中板上、下保护罩，在矩形凹槽的相对刮板运行方向的前后分别在中板的上表面和下表面加工圆柱凹槽，圆柱凹槽开口朝上的为永磁体上安装槽（9），开口朝下的为永磁体下安装槽（20），在其内部安装永磁体，永磁体会产生稳定的、磁场强度足够大的静磁场，当装有张力采集装置的刮板接近这个永磁体时，霍尔传感器就会被触发；

中板上保护罩，由钢板经钻孔、切割工艺制成，钢板尺寸与中板上表面矩形凹槽相同，钢板四角处加工螺栓孔（30），为通孔加沉孔结构，加工位置与中板上的螺纹孔相对应，适于通过螺栓将其固定在中板上；钢板加工矩形通孔用陶瓷块填充形成中板上保护罩信号溢出口（32）；

中板下保护罩由钢板经钻孔、切割工艺制成，钢板尺寸与中板下表面矩形凹槽相同，钢板四角处加工螺纹孔（33），加工位置与中板上的螺纹孔相对应；钢板加工矩形通孔用陶瓷块填充形成中板下保护罩信号溢出口（35），钢板中间加工圆柱通孔（34），适于预留数据线出口以便数据接收装置与上位机通信，加工位置不限定，但开口直径不能过小，应大于USB接口能通过的最小长度。

2.根据权利要求1所述的具有张力监测功能的刮板输送机，其特征在于：所述电动机的功率根据刮板输送机工作效率设置，数量为两个，分别位于机头和机尾，适于为刮板输送机提供动力；所述液力耦合器数量为两个，分别位于机头和机尾，适于将电动机的转矩传递至减速器，所述减速器数量为两个，分别位于机头和机尾，适于带动链轮旋转；所述链轮数量为两个，分别位于机头和机尾，链轮的轮轴通过联轴器与减速器连接，链轮上的轮齿通过啮合刮板链带动刮板链循环运动；所述刮板链数量根据刮板输送机长度设置，刮板链根据安装位置分为横链和立链，刮板链被链轮驱动，做循环运动，固定在刮板组件之间的横链带动刮板组件一起运动，这些横链的圆柱段加工平槽，适于安装应变片。

说明书： 具有张力监测功能的刮板输送机技术领域

本发明属于刮板输送机故障检测技术领域。具体涉及一种可以安装刮板链动态张力检测系统的新型刮板机。

背景技术

综采刮板输送机是综采工作面的主要配套设备之一，其可靠、安全、高效的运行直接影响着煤矿的生产效率。链条的张力状态可以作为评估刮板输送机工作情况的一个重要方面。

刮板输送机刮板链动态张力在线监测系统通过在刮板链上粘贴应变片获取张力信息，应变信息被张力采集装置处理后通过无线方式发送给数据接收装置，数据接收装置再通过有线方式将张力信息发送给上位机。同时，张力采集装置和霍尔传感器相连，霍尔传感器和磁场发生器配合形成接近开关，接近开关的引入可有效降低张力监测系统的功耗。

刮板和刮板链是刮板输送机的运动部件，且工作环境较为恶劣。现有的刮板机结构无法提供足够的空间来安装保护刮板输送机刮板链动态张力在线监测系统。要实时地采集刮板链的动态张力，要求传感器始终跟随刮板链，并持续进行张力采集，因此这些张力信息只能通过无线方式传输到数据接收装置。刮板输送机主要材质为钢，会严重衰减电磁波能量，导致无线通信失败。为了适应安装和保护刮板输送机刮板链动态张力在线监测系统，且保证刮板输送机刮板链动态张力在线监测系统的数据顺利传输，需设计一种具有张力监测功能的刮板机。本发明提出的新型刮板机，具有保护刮板输送机刮板链动态张力在线监测系统不受物料损坏、可实现无线通信的优点，同时也提供了接近开关的安装空间。

发明内容

本发明针对刮板输送机刮板链动态张力在线监测系统安装保护方面所存在的问题和不足，提供一种新型刮板输送机。此刮板输送机可以加装刮板输送机刮板链动态张力在线监测系统，并有效保护刮板输送机刮板链动态张力在线监测系统使其不被物料损坏，且保证刮板输送机刮板链动态张力在线监测系统所有功能正常运行。

为了实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

具有张力监测功能的刮板输送机，包括两个电动机(1)、两个液力耦合器(2)、两个减速器(3)、两个链轮(4)、刮板链(7)、刮板组件(6)、中板(5)，其特征在于：所述刮板组件包括刮板(8)和下压板(10)，刮板组件通过定位孔(26)和定位螺栓(31)固定在刮板链上，随刮板链一起运动，运行在中板上方的刮板组件为工作刮板组件(18)，适于推送物料运动，实现运输物料的作用，运行在中板下方的刮板组件称为回程刮板组件(19)，下压板材质为钢；下压板中部加工用于安装张力采集装置的空腔(39)和用于走应变片线的线孔(13)，下压板上表面的横链槽(23)中部加工两个线孔(13)，将带有应变片槽的横链正确装配至下压板上时，线孔(13)分别位于两个应变片槽的正下方；下压板底部中间加工一个矩形凹槽，凹槽四角加工四个螺纹孔(22)，适于安装固定下压板保护罩。两列螺纹孔之间加工更深的凹槽，形成空腔，应变片的导线可经由线孔(13)进入下压板的空腔内，空腔内可安装刮板输送机刮板链张力监测系统所必要的电源、信号调理电路、无线发射模块、霍尔传感器模块等设备，下压板空腔的密封需用特制的下压板保护罩；

所述下压板保护罩可通过螺栓固定在下压板上，其上的信号溢出口和导磁块等结构可保证无线通信和接近开关正常运行，下压板保护罩由钢板经钻孔、切割等工艺制成，钢板尺寸与下压板底部凹槽相等，下压板保护罩主体钢板四角加工螺栓孔(25)，为通孔加沉孔结构，可安装螺栓，适于将其装配在下压板上，在下压板保护罩主体钢板切割的矩形通孔用陶瓷材料填充后即为信号溢出口(27)，无线通信所用频率的电磁波通过信号溢出口产生的衰减较小，信号溢出口的设置保证了无线通信的可行性；下压板保护罩主体钢板钻出圆柱通孔，装入陶瓷管(24)，陶瓷管的内壁装入导磁块(28)；在水平且垂直于刮板运行方向的方向上，各个部件正确安装时，圆柱通孔的轴线距离中板永磁体上安装槽(9)和中板永磁体下安装槽(20)的轴线距离为零；

所述中板数量根据刮板输送机长度设置，中板铺设在机头链轮和机尾链轮之间，处于上下刮板链之间，中板是货载和刮板、刮板链的支承机构。为适应本刮板输送机的张力监测系统，中板材质为钢，其上表面和下表面分别加工长宽相同、深度不同、在竖直方向重合的矩形凹槽，凹槽四角处加工四个螺纹孔(29)，凹槽中部切割矩形通孔，通孔形成的空腔(21)适于安装张力监测系统的数据接收装置，空腔的上下安装中板上、下保护罩，在矩形凹槽的相对刮板运行方向的前后分别在中板的上表面和下表面加工圆柱凹槽，圆柱凹槽开口朝上的为永磁体上安装槽(9)，开口朝下的为永磁体下安装槽(20)，在其内部安装永磁体，永磁体会产生稳定的、磁场强度足够大的静磁场，当装有张力采集装置的刮板接近这个永磁体时，霍尔传感器就会被触发；所述中板上保护罩，由钢板经钻孔、切割等工艺制成，钢板尺寸与中板上表面矩形凹槽相同，钢板四角处加工螺栓孔(30)，为通孔加沉孔结构，加工位置与中板上的螺纹孔相对应，适于通过螺栓将其固定在中板上；钢板加工矩形通孔用陶瓷块填充形成中板上保护罩信号溢出口(32)；

所述中板下保护罩由钢板经钻孔、切割等工艺制成。钢板尺寸与中板下表面矩形凹槽相同，钢板四角处加工螺纹孔(33)，加工位置与中板上的螺纹孔相对应；钢板加工矩形通孔用陶瓷块填充形成中板下保护罩信号溢出口(35)，钢板中间加工圆柱通孔(34)，适于预留数据线出口以便数据接收装置与上位机通信，加工位置可不限定，但开口直径不能过小，应大于USB接口能通过的最小长度。

所述电动机的功率根据刮板输送机工作效率设置，数量为两个，分别位于机头和机尾，适于为刮板输送机提供动力；所述液力耦合器数量为两个，分别位于机头和机尾，适于将电动机的转矩传递至减速器，所述减速器数量为两个，分别位于机头和机尾，适于带动链轮旋转；所述链轮数量为两个，分别位于机头和机尾，链轮的轮轴通过联轴器与减速器连接，链轮上的轮齿通过啮合刮板链带动刮板链循环运动；所述刮板链数量根据刮板输送机长度设置，刮板链根据安装位置可分为横链和立链。刮板链被链轮驱动，做循环运动，固定在刮板组件之间的横链带动刮板组件一起运动，这些横链的圆柱段加工平槽，适于安装应变片。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

1.所述新型刮板机在不妨碍已有功能的情况下，有充足的空间可安装刮板输送机刮板链动态张力在线监测系统，在实际生产中，可避免监测系统与物料、水等物质的直接接触。

2.安装在所述新型刮板输送机上的张力监测系统可以正常运行。

附图说明

图1为一种刮板输送机外形俯视图；

图2为刮板组件、刮板链、中板装配图；

图3为刮板组件、刮板链、中板装配图全剖图；

图4为所有改造部件的垂直分解图；

图5为刮板输送机运行示意图；

图6为刮板链三维图；

图7为下压板三维图；

图8为下压板保护罩三维图；

图9为中板三维图；

图10为中板上保护罩三维图；

图11为中板下保护罩三维图。

图中：1-电动机；2-液力耦合器；3-减速器；4-链轮；5-中板；6-工作刮板组件；7-刮板链；8-刮板；9-永磁体上安装槽；10-下压板；11-刮板链；12-应变片槽；13-线孔；14-下压板保护罩；15-中板上保护罩；16-中板下保护罩；17-物料；18-工作刮板组件；19-回程刮板组件；20-永磁体下安装槽；21-中板空腔；22-下压板螺纹孔；23-横链槽；24-陶瓷管；25-下压板保护罩螺栓孔；26-定位孔；27-下压板保护罩信号溢出口；28-下压板保护罩导磁块；29-中板螺纹孔；30-中板上保护罩螺栓孔；31-定位螺栓；32-中板上保护罩信号溢出口；33-中板上下保护罩螺栓孔；34-通孔；35-中板下保护罩信号溢出口；36-横链；37-立链；38-立链链窝；39-下压板空腔。

具体实施方式

以下结合附图介绍本发明详细技术方案：

刮板输送机外形如图1所示，其主要组成部分有：电动机1、液力耦合器2、减速器3、链轮4、刮板链7、刮板组件6、中板5。

具有张力监测功能的刮板输送机，包括两个电动机1、两个液力耦合器2、两个减速器3、两个链轮4、刮板链7、刮板组件6、中板5。

所述刮板链，其圆柱段中部下方加工一个凹槽12，此处可粘贴刮板输送机链环张力监测系统的应变片。粘贴应变片的刮板链通过定位孔26和定位螺栓31被固定在刮板组件之间。应变片与张力采集装置通过导线连接，张力采集装置被安装在下压板空腔内。下压板空腔和应变片之间有用于走线的线孔13。

所述刮板组件包括刮板8和下压板10，刮板组件通过定位孔26和定位螺栓31固定在刮板链上，随刮板链一起运动，运行在中板上方的刮板组件为工作刮板组件18，适于推送物料运动，实现运输物料的作用，运行在中板下方的刮板组件称为回程刮板组件19，下压板材质为钢；下压板中部加工用于安装张力采集装置的空腔39和用于走应变片线的线孔13，将带有应变片槽的横链正确装配至下压板上时，线孔13分别位于两个应变片槽的正下方；下压板底部中间加工一个矩形凹槽，凹槽四角加工四个螺纹孔22，适于安装固定下压板保护罩。两列螺纹孔之间加工更深的凹槽，形成空腔，应变片的导线可经由线孔13进入下压板的空腔内，空腔内可安装刮板输送机刮板链张力监测系统所必要的电源、信号调理电路、无线发射模块、霍尔传感器模块等设备，下压板空腔的密封需用特制的下压板保护罩；

所述下压板保护罩可通过螺栓固定在下压板上，其上的信号溢出口和导磁块等结构可保证无线通信和接近开关正常运行，下压板保护罩由钢板经钻孔、切割等工艺制成，钢板尺寸与下压板底部凹槽相等，下压板保护罩主体钢板四角加工螺栓孔25，为通孔加沉孔结构，可安装螺栓，适于将其装配在下压板上，在下压板保护罩主体钢板切割的矩形通孔用陶瓷材料填充后即为信号溢出口27，无线通信所用频率的电磁波通过信号溢出口产生的衰减较小，信号溢出口的设置保证了无线通信的可行性；下压板保护罩主体钢板钻出圆柱通孔，装入陶瓷管24，陶瓷管的内壁装入导磁块28；在水平且垂直于刮板运行方向的方向上，各个部件正确安装时，圆柱通孔的轴线距离中板永磁体上安装槽9和中板永磁体下安装槽20的轴线距离为零；

所述中板数量根据刮板输送机长度设置，中板铺设在机头链轮和机尾链轮之间，处于上下刮板链之间，中板是货载和刮板、刮板链的支承机构。为适应本刮板输送机的张力监测系统，中板材质为钢，其上表面和下表面分别加工长宽相同、深度不同、在竖直方向重合的矩形凹槽，凹槽四角处加工四个螺纹孔29，凹槽中部切割矩形通孔，通孔形成的空腔21适于安装张力监测系统的数据接收装置，空腔的上下安装中板上、下保护罩，在矩形凹槽的相对刮板运行方向的前后分别在中板的上表面和下表面加工圆柱凹槽，圆柱凹槽开口朝上的为永磁体上安装槽9，开口朝下的为永磁体下安装槽20，在其内部安装永磁体，永磁体会产生稳定的、磁场强度足够大的静磁场，当装有张力采集装置的刮板接近这个永磁体时，霍尔传感器就会被触发；

所述中板上保护罩，由钢板经钻孔、切割等工艺制成，钢板尺寸与中板上表面矩形凹槽相同，钢板四角处加工螺栓孔30，为通孔加沉孔结构，加工位置与中板上的螺纹孔相对应，适于通过螺栓将其固定在中板上；钢板加工矩形通孔用陶瓷块填充形成中板上保护罩信号溢出口32；

所述中板下保护罩由钢板经钻孔、切割等工艺制成。钢板尺寸与中板下表面矩形凹槽相同，钢板四角处加工螺纹孔33，加工位置与中板上的螺纹孔相对应；钢板加工矩形通孔用陶瓷块填充形成中板下保护罩信号溢出口35，钢板中间加工圆柱通孔34，适于预留数据线出口以便数据接收装置与上位机通信，加工位置可不限定，但开口直径不能过小，应大于USB接口能通过的最小长度；

所述电动机的功率根据刮板输送机工作效率设置，数量为两个，分别位于机头和机尾，适于为刮板输送机提供动力；所述液力耦合器数量为两个，分别位于机头和机尾，适于将电动机的转矩传递至减速器，所述减速器数量为两个，分别位于机头和机尾，适于带动链轮旋转；所述链轮数量为两个，分别位于机头和机尾，链轮的轮轴通过联轴器与减速器连接，链轮上的轮齿通过啮合刮板链带动刮板链循环运动；所述刮板链数量根据刮板输送机长度设置，刮板链根据安装位置可分为横链和立链。刮板链被链轮驱动，做循环运动，固定在刮板组件之间的横链带动刮板组件一起运动，这些横链的圆柱段加工平槽，适于安装应变片。

刮板输送机的工作原理是，由绕过机头链轮和机尾链轮的无极循环刮板链作为牵引机构，以中板5作为承载机构，电动机1经液力耦合器2、减速器3带动链轮4旋转，从而带动刮板链7连续运转，将装在中板上方的物料从机尾运到机头处卸载转运。中板上表面是刮板输送机的重载工作面，中板下方溜槽是刮板链的回空槽。刮板具体运行示意图如图5所示，运行在中板上方的刮板组件定义为工作刮板组件，工作刮板组件向某一方向运行并推送物料；运行在中板下方刮板组件定义为回程刮板组件，其运行方向于工作刮板组件相反。

现有刮板输送机刮板链动态张力在线监测系统通过在刮板链上粘贴应变片获取应变信息，应变信息被张力采集装置的信号调理电路处理后，被无线发射模块采集，然后发送给数据接收装置，数据接收装置再通过有线方式将张力信息发送给上位机。安装该张力监测系统的具体方法为：

如图6所示，刮板链圆柱段中部下方加工一个凹槽12，此处可粘贴刮板输送机链环张力监测系统的应变片。粘贴应变片的刮板链通过定位孔26和定位螺栓31被固定在刮板组件之间。应变片与张力采集装置通过导线连接，张力采集装置被安装在下压板空腔内。下压板空腔和应变片之间有用于走线的线孔13。

下压板如图7所示，图7为斜向上观察下压板的半剖图。下压板材质为钢；下压板上表面的横链槽23中部加工两个线孔13，将带有应变片槽的横链装配至下压板上时，线孔13分别位于两个应变片槽的正下方，适于将应变片导线引入下压板空腔内与张力采集装置连接。下压板底部中间加工一个矩形凹槽，凹槽四角加工四个螺纹孔22，适于安装固定下压板保护罩。两列螺纹孔之间加工更深的凹槽，形成空腔，空腔内可安装刮板输送机刮板链张力监测系统所必要的电源、信号调理电路、无线发射模块等设备。为了保护张力采集装置不被损坏，需要设计特定的下压板保护罩。

下压板保护罩全剖图如图8所示。下压板保护罩由钢板经钻孔、切割等工艺制成。钢板尺寸与下压板底部凹槽相等。下压板保护罩主体钢板四角加工螺栓孔25，为通孔加沉孔结构，适于通过螺栓将其装配在下压板上。在下压板保护罩主体钢板切割的矩形通孔用陶瓷材料填充后即为信号溢出口27。无线通信所用频率的电磁波通过信号溢出口产生的衰减较小，信号溢出口的设置保证了无线通信的可行性。中板上、下保护罩的信号溢出口的作用同上。3个信号溢出口的加工位置遵循原则1：如图3所示，3个信号溢出口在水平且垂直于刮板运行方向的方向距离为零。这样做的目的是：在刮板组件运行过程中，信号溢出口会最大限度的重合，保障无线通信正常。下压板保护罩主体钢板钻出圆柱通孔，装入陶瓷管24，陶瓷管的内壁装入导磁块28。导磁块材质为钢，为顺磁材料，在磁场的作用下可以被磁化，因此能增强原磁场强度；陶瓷管磁阻远远大于钢，可防止金属的磁屏蔽作用，使磁感线进入下压板空腔内部，到达霍尔传感器所在位置，这样才能使霍尔传感器模块起到接近开关的作用。圆柱通孔的加工位置遵循原则2：如图4所示，在水平且垂直于刮板运行方向的方向上，圆柱通孔的轴线距离中板永磁体上安装槽9和中板永磁体下安装槽20的轴线距离为零。这样做的目的是，在刮板组件运行过程中，尽可能使刮板导磁块有机会完全对准中板永磁体安装槽。

张力监测系统的数据接收装置和磁场发生器安装在中板空腔内。中板结构如图9所示，中板的上表面和下表面分别加工长宽相同、深度不同、在竖直方向重合的矩形凹槽，凹槽四角处加工四个螺纹孔29，凹槽中部切割矩形通孔。在矩形凹槽的相对刮板运行方向的前后分别加工圆柱凹槽，其加工位置遵循原则2，开口朝上的为永磁体上安装槽9，开口朝下的为永磁体下安装槽20。在其内部可安装永磁体，永磁体会产生稳定的、磁场强度足够大的静磁场，当下压板的导磁块接近这个永磁体时，霍尔传感器就会被触发。根据刮板运行方向可知，工作刮板组件先经过永磁体上安装槽9再经过中板内的空腔。回程刮板组件则先经过永磁体下安装槽20再经过中板内的空腔。这意味着，整个系统总是霍尔传感器模块先工作，然后再执行数据采集、无线通信等任务，符合张力监测系统的工作顺序。

为了保护数据接收装置，需要用保护罩将数据接收装置密封。如图10所示，中板上保护罩由钢板经钻孔、切割等工艺制成。钢板尺寸与中板上表面矩形凹槽相同。钢板四角处加工螺栓孔30，为通孔加沉孔结构，加工位置与中板上的螺纹孔相对应，适于通过螺栓将其固定的中板上；钢板加工矩形通孔用陶瓷块填充形成中板上保护罩信号溢出口32，矩形通孔的加工位置参照原则1。

如图11所示，中板下保护罩由钢板经钻孔、切割等工艺制成。钢板尺寸与中板下表面矩形凹槽相同。钢板四角处加工螺纹孔33，加工位置与中板上的螺纹孔相对应，适于通过螺栓将其固定的中板上；钢板加工矩形通孔用陶瓷块填充形成中板下保护罩信号溢出口35，矩形通孔的加工位置参照原则1。钢板中间加工圆柱通孔34，目的是预留数据线出口以便数据接收装置与上位机通信，加工位置可不限定，但开口直径不能过小，应大于USB接口能通过的最小长度。

本发明所述的刮板输送机不仅可以完成普通刮板输送机的工作任务，同时可安装刮板输送机张力监测系统。在刮板输送机工作时，刮板链的张力信息可以被实时监测。