基于刮板机机尾链条摆动量的链条张紧力调整装置及方法与流程

1.本发明涉及刮板输送机技术领域，尤其涉及一种基于刮板机机尾链条摆动量的链条张紧力调整装置及方法。


背景技术：

2.采煤工作面刮板输送机是井工开采煤炭输送必不可少的设备之一，主要功能是通过变频器驱动机头机尾两台电机，带动链条周而复始的运动。在采煤过程中，随着运量的增大，刮板机链条会出现弹性拉伸，且这种拉伸会通过机尾电机运转将链条拉伸量堆积在机尾附近上链，使用机尾链条出现松弛摆动现象。摆动量过大会出现卡链、跳齿甚至断链事故。链条摆动量过小，链条过紧，会导致链条老化，也会加速链轮、中部槽等部件的磨损。
3.目前工作面部分刮板机配套有伸缩机尾，通过机尾油缸的伸缩抵消运量变大导致的链条过送现象。部分刮板输送机配置了自动控制系统，但是均是基于油缸压力或者转矩来进行控制，不能直接检测机尾链条状态，达不到精确调整链条张紧力的目的。


技术实现要素：

4.为解决上述技术中存在的技术问题，鉴于此，有必要提供一种基于刮板机机尾链条摆动量的链条张紧力调整装置。
5.一种基于刮板机机尾链条摆动量的链条张紧力调整装置，包括图像采集模块、计算控制输出模块、位移信息采集模块、液压油缸组件；
6.所述图像采集模块安装在刮板机机尾上，用于采集刮板机机尾链条运行摆动量；
7.所述位移信息采集模块用于获取液压油缸组件的压力及位移信息；
8.所述计算控制输出模块用于依据机尾链条运行摆动量数据信息结合刮板机当前装煤量、液压油缸组件的压力及位移数据信息，判断刮板机链条张紧程度，并控制液压油缸组件伸缩，控制链条的摆动程度。
9.优选的，所述计算控制输出模块包括计算控制模块、信息接收模块、信息输出模块；
10.所述信息接收模块用于接收刮板机机尾链条运行摆动量数据信息、液压油缸组件的压力及位移数据信息；
11.所述计算控制模块用于计算判断刮板机链条张紧程度，并控制液压油缸组件伸缩；
12.所述信息输出模块用于将计算控制模块的控制信号传输给液压油缸组件，来控制链条的摆动程度。
13.还有必要提供一种基于基于刮板机机尾链条摆动量的链条张紧力调整方法。
14.一种基于刮板机机尾链条摆动量的链条张紧力调整方法，该链条张紧力调整方法依托权利要求1至2任意一项所述的基于刮板机机尾链条摆动量的链条张紧力调整装置进行实施，具体步骤如下：
15.s1：确定刮板机空载运行时，读取记录机尾转矩t0、液压油缸组件压力p0、链条运行摆动量s0的基准数值；
16.s2：根据链条规格和刮板机长度参数确定运行链条摆动量δs；
17.s3：将刮板机运量分为5段，确定各段运量对应的摆动量及机尾转矩；
18.s4：通过图像采集模块获取刮板图像，获取链条实时偏移量d；
19.s5：确定不同机尾转矩范围内，链条的实时偏移量范围，以及对应的液压油缸组件压力范围值；
20.s6：依据对应的机尾转矩数值及链条的实时偏移量数值，获取与之对应的液压油缸组件压力数值，依据液压油缸组件压力数值来动态调整液压油缸组件动作，实现链条的动态张紧调整。
21.优选的，所述步骤s3中，各段运量对应摆动量如下：
22.刮板机运量20％运行时，获取机尾转矩t1、摆动量δs1；
23.刮板机运量40％运行时，获取机尾转矩t2、摆动量δs2；
24.刮板机运量60％运行时，获取机尾转矩t3、摆动量δs3；
25.刮板机运量80％运行时，获取机尾转矩t4、摆动量δs4；
26.刮板机运量100％运行时，获取机尾转矩t5、摆动量δs5。
27.优选的，所述步骤s5中，不同机尾转矩范围内，链条的实时偏移量范围，以及对应的液压油缸组件压力范围值如下：
28.机尾转矩0≤t≤t1：油缸压力p0≤p≤1.1p0，链条偏移量d＝0；
29.机尾转矩t1＜t≤t2：油缸压力1.1p0＜p≤1.2p0，链条偏移量0≤d≤δs1；
30.机尾转矩t2＜t≤t3：油缸压力1.2p0＜p≤1.3p0，链条偏移量δs1＜d≤δs2；
31.机尾转矩t3＜t≤t4：油缸压力1.3p0＜p≤1.4p0，链条偏移量δs2＜d≤δs3；
32.机尾转矩t4＜t≤t5：油缸压力1.4p0＜p≤1.5p0，链条偏移量δs3＜d≤δs4；
33.机尾转矩t5＜t：油缸压力1.5p0＜p≤1.6p0，链条偏移量δs4＜d≤δs5。
34.优选的，所述步骤s2中，链条摆动量δs由以下公式计算获得：
35.δs＝f
·
k-1
·
tan(β
×
z+σ)；
36.式中，
37.f
‑‑
链条牵引力；
38.k
‑‑
链条变形性能系数；
39.β、z、σ
‑‑
链条、装备、工况修正参数；
40.δs
‑‑
链条摆动量。
41.优选的，计算链条摆动量δs的公式由如下公式推导获得：
[0042][0043]
w＝f
·v[0044][0045]
式中，
[0046]w‑‑
消耗功率，单位kw；
[0047]
l
‑‑
工作面长度，m；
[0048]v‑‑
刮板链速，m/s；
[0049]q‑‑
运量，t/h；
[0050]
qb‑‑
每米煤重，kn/m；
[0051]
qk‑‑
每米刮板链重，kn/m；
[0052]
α
‑‑
角度，
°
；
[0053]i‑‑
横向倾斜率；
[0054]c‑‑
输送机曲率；
[0055]co
‑‑
上链道阻力系数；
[0056]cu
‑‑
下链道阻力系数；
[0057]ct
‑‑
链条弹性系数；
[0058]d‑‑
链条直径，m；
[0059]a‑‑
传动效率。
[0060]
由上述技术方案可知，本发明提供的基于刮板机机尾链条摆动量的链条张紧力调整装置及方法，通过图像识别方法，结合刮板机转矩及液压油缸组件的压力形成特定的控制方法，达到控制刮板机链条始终处于理想的张紧力，从而减少链条断链事故发生几率，延长链条及链轮轴组的使用寿命。
附图说明
[0061]
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0062]
图1为机尾链条随刮板机运量增加时链条的变动示意图。
[0063]
图2为刮板图像获取的原理示意图。
[0064]
图3为链条偏移量测量示意图。
具体实施方式
[0065]
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
[0066]
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“中”、“外”、“内”、“下”等指示方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的组件或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
[0067]
本发明提供了一种基于刮板机机尾链条摆动量的链条张紧力调整方法，其依托基于刮板机机尾链条摆动量的链条张紧力调整装置实施；
[0068]
其中，基于刮板机机尾链条摆动量的链条张紧力调整装置包括图像采集模块、计算控制输出模块、位移信息采集模块、液压油缸组件；图像采集模块安装在刮板机机尾上，
用于采集刮板机机尾链条运行摆动量；位移信息采集模块用于获取液压油缸组件的压力及位移信息；计算控制输出模块用于依据机尾链条运行摆动量数据信息结合刮板机当前装煤量、液压油缸组件的压力及位移数据信息，判断刮板机链条张紧程度，并控制液压油缸组件伸缩，控制链条的摆动程度。
[0069]
计算控制输出模块包括计算控制模块、信息接收模块、信息输出模块；信息接收模块用于接收刮板机机尾链条运行摆动量数据信息、液压油缸组件的压力及位移数据信息；计算控制模块用于计算判断刮板机链条张紧程度，并控制液压油缸组件伸缩；信息输出模块用于将计算控制模块的控制信号传输给液压油缸组件，来控制链条的摆动程度。
[0070]
基于刮板机机尾链条摆动量的链条张紧力调整方法，以蒙榆矿区，某台铺设长度260米的sgz1000/3
×
1200型刮板输送机为例，具体步骤如下：
[0071]
s1：确定刮板机空载运行时，读取记录机尾转矩t0、液压油缸组件压力p0、链条运行摆动量s0的基准数值；
[0072]
s2：根据链条规格和刮板机长度参数确定运行链条摆动量δs；其中，链条摆动量δs由以下公式计算获得：
[0073][0074]
w＝f
·v[0075][0076]
δs＝f
·
k-1
·
tan(β
×
z+σ)；
[0077]
式中，
[0078]w‑‑
消耗功率，本次取值：3600kw；
[0079]
l
‑‑
工作面长度，本次计算取值：260m；
[0080]v‑‑
刮板链速，本次计算取值：1.8m/s；
[0081]q‑‑
运量，本次计算取值：3500t/h；
[0082]
qb‑‑
每米煤重，本次计算取值：5.29kn/m；
[0083]
qk‑‑
每米刮板链重，本次计算取值：1.51kn/m；
[0084]
α
‑‑
角度，本次取值0
°
；
[0085]i‑‑
横向倾斜率，取值范围(0～2)，本次计算取值：1；
[0086]c‑‑
输送机曲率，取值范围(0～2)，本次计算取值：1.08；
[0087]co
‑‑
上链道阻力系数，取值范围(0～1)，本次计算取值：0.42；
[0088]cu
‑‑
下链道阻力系数，取值范围(0～1)，本次计算取值：0.4；
[0089]ct
‑‑
链条弹性系数，取值范围(10～600)，本次计算取值：350；
[0090]d‑‑
链条直径，本次计算取值：0.048m；
[0091]a‑‑
传动效率，取值范围(0～1)，本次计算取值：0.855；
[0092]f‑‑
链条牵引力；
[0093]k‑‑
链条变形性能系数，取值范围(0～10)，本次计算取值：3；
[0094]
β
‑‑
链条修正参数，取值范围(0～1)，本次计算取值：0.4；
[0095]z‑‑
装备修正参数，取值范围(0～1)，本次计算取值：0.6；
[0096]
σ
‑‑
工况修正参数，取值范围(0～1)，本次计算取值：0.5；
[0097]
δs
‑‑
链条摆动量；
[0098]
由上述取值，计算得出链条牵引力f＝2319.8kn；
[0099]
故，链条摆动量δs＝9.987mm；
[0100]
s3：将刮板机运量分为5段，确定各段运量对应的摆动量及机尾转矩；其中，各段运量对应摆动量如下：
[0101]
在刮板机运量20％运行时，刮板机运量为700t/h，读取记录机尾转矩t1，通过步骤3中的公式计算得到摆动量δs1＝15mm；
[0102]
在刮板机以40％运量运行时，刮板机运量为1400t/h，读取记录机尾转矩t2，通过步骤3中的公式计算得到摆动量δs2＝25mm；
[0103]
在刮板机以60％运量运行时，刮板机运量为2100t/h，读取记录机尾转矩t3，通过步骤3中的公式计算得到摆动量δs3＝40mm；
[0104]
在刮板机以80％运量运行时，刮板机运量为2800t/h，读取记录机尾转矩t4，通过步骤3中的公式计算得到摆动量δs4＝60mm；
[0105]
在刮板机以100％运量运行时，刮板机运量为3500t/h，读取记录机尾转矩t5，通过步骤3中的公式计算得到摆动量δs5＝80mm；
[0106]
s4：通过图像采集模块获取刮板图像，获取链条实时偏移量d；采用红外成像的方法，通过在机尾刮板机上方安装红外光源和工业相机，采用全局曝光镜头和超短曝光模式。通过降低每帧图像曝光时间，降低运动模糊，提高图像清晰度和测量精度，在获取到刮板图像后，通过基于深度学习的目标检测技术分别检测分割出两条刮板链条的图像，利用关键点识别算法识别竖链环端点，按顺序连接形成刮板链骨架，据此计算链条偏移量d；
[0107]
请参看图3，按固定刮板的平环中心为基准，将距两个刮板最近的关键点连接线作为测量基准线，常规状态下，每个竖链环关键点都应位于该连接线两侧固定范围内；发生偏移时，测量每个关键点到测量基准线的距离，去距离最大的距离作为该段链条的偏移量，作为判断链条张紧情况的依据；
[0108]
s5：确定不同机尾转矩范围内，链条的实时偏移量范围，以及对应的液压油缸组件压力范围值；其中，不同机尾转矩范围内，链条的实时偏移量范围，以及对应的液压油缸组件压力范围值如下：
[0109]
机尾转矩0≤t≤t1：油缸压力p0≤p≤1.1p0，链条偏移量d＝0；
[0110]
机尾转矩t1＜t≤t2：油缸压力1.1p0＜p≤1.2p0，链条偏移量0≤d≤δs1；
[0111]
机尾转矩t2＜t≤t3：油缸压力1.2p0＜p≤1.3p0，链条偏移量δs1＜d≤δs2；
[0112]
机尾转矩t3＜t≤t4：油缸压力1.3p0＜p≤1.4p0，链条偏移量δs2＜d≤δs3；
[0113]
机尾转矩t4＜t≤t5：油缸压力1.4p0＜p≤1.5p0，链条偏移量δs3＜d≤δs4；
[0114]
机尾转矩t5＜t：油缸压力1.5p0＜p≤1.6p0，链条偏移量δs4＜d≤δs5；
[0115]
s6：依据对应的机尾转矩数值及链条的实时偏移量数值，获取与之对应的液压油缸组件压力数值，依据液压油缸组件压力数值来动态调整液压油缸组件动作，实现链条的动态张紧调整。
[0116]
以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本发明权利要
求所作的等同变化，仍属于发明所涵盖的范围。

技术特征：
1.一种基于刮板机机尾链条摆动量的链条张紧力调整装置，其特征在于：包括图像采集模块、计算控制输出模块、位移信息采集模块、液压油缸组件；所述图像采集模块安装在刮板机机尾上，用于采集刮板机机尾链条运行摆动量；所述位移信息采集模块用于获取液压油缸组件的压力及位移信息；所述计算控制输出模块用于依据机尾链条运行摆动量数据信息结合刮板机当前装煤量、液压油缸组件的压力及位移数据信息，判断刮板机链条张紧程度，并控制液压油缸组件伸缩，控制链条的摆动程度。2.根据权利要求1所述的基于刮板机机尾链条摆动量的链条张紧力调整装置，其特征在于：所述计算控制输出模块包括计算控制模块、信息接收模块、信息输出模块；所述信息接收模块用于接收刮板机机尾链条运行摆动量数据信息、液压油缸组件的压力及位移数据信息；所述计算控制模块用于计算判断刮板机链条张紧程度，并控制液压油缸组件伸缩；所述信息输出模块用于将计算控制模块的控制信号传输给液压油缸组件，来控制链条的摆动程度。3.一种基于刮板机机尾链条摆动量的链条张紧力调整方法，其特征在于：该链条张紧力调整方法依托权利要求1至2任意一项所述的基于刮板机机尾链条摆动量的链条张紧力调整装置进行实施，具体步骤如下：s1：确定刮板机空载运行时，读取记录机尾转矩t0、液压油缸组件压力p0、链条运行摆动量s0的基准数值；s2：根据链条规格和刮板机长度参数确定运行链条摆动量δs；s3：将刮板机运量分为5段，确定各段运量对应的摆动量及机尾转矩；s4：通过图像采集模块获取刮板图像，获取链条实时偏移量d；s5：确定不同机尾转矩范围内，链条的实时偏移量范围，以及对应的液压油缸组件压力范围值；s6：依据对应的机尾转矩数值及链条的实时偏移量数值，获取与之对应的液压油缸组件压力数值，依据液压油缸组件压力数值来动态调整液压油缸组件动作，实现链条的动态张紧调整。4.根据权利要求3所述的基于刮板机机尾链条摆动量的链条张紧力调整方法，其特征在于：所述步骤s3中，各段运量对应摆动量如下：刮板机运量20％运行时，获取机尾转矩t1、摆动量δs1；刮板机运量40％运行时，获取机尾转矩t2、摆动量δs2；刮板机运量60％运行时，获取机尾转矩t3、摆动量δs3；刮板机运量80％运行时，获取机尾转矩t4、摆动量δs4；刮板机运量100％运行时，获取机尾转矩t5、摆动量δs5。5.根据权利要求4所述的基于刮板机机尾链条摆动量的链条张紧力调整方法，其特征在于：所述步骤s5中，不同机尾转矩范围内，链条的实时偏移量范围，以及对应的液压油缸组件压力范围值如下：机尾转矩0≤t≤t1：油缸压力p0≤p≤1.1p0，链条偏移量d＝0；机尾转矩t1＜t≤t2：油缸压力1.1p0＜p≤1.2p0，链条偏移量0≤d≤δs1；
机尾转矩t2＜t≤t3：油缸压力1.2p0＜p≤1.3p0，链条偏移量δs1＜d≤δs2；机尾转矩t3＜t≤t4：油缸压力1.3p0＜p≤1.4p0，链条偏移量δs2＜d≤δs3；机尾转矩t4＜t≤t5：油缸压力1.4p0＜p≤1.5p0，链条偏移量δs3＜d≤δs4；机尾转矩t5＜t：油缸压力1.5p0＜p≤1.6p0，链条偏移量δs4＜d≤δs5。6.根据权利要求3所述的基于刮板机机尾链条摆动量的链条张紧力调整方法，其特征在于：所述步骤s2中，链条摆动量δs由以下公式计算获得：δs＝f
·
k-1
·
tan(β
×
z+σ)；式中，f
‑‑
链条牵引力；k
‑‑
链条变形性能系数；β、z、σ
‑‑
链条、装备、工况修正参数；δs
‑‑
链条摆动量。7.根据权利要求6所述的基于刮板机机尾链条摆动量的链条张紧力调整方法，其特征在于：计算链条摆动量δs的公式由如下公式推导获得：w＝f
·
v式中，w
‑‑
消耗功率，单位kw；l
‑‑
工作面长度，m；v
‑‑
刮板链速，m/s；q
‑‑
运量，t/h；q
b
‑‑
每米煤重，kn/m；q
k
‑‑
每米刮板链重，kn/m；α
‑‑
角度，
°
；i
‑‑
横向倾斜率；c
‑‑
输送机曲率；c
o
‑‑
上链道阻力系数；c
u
‑‑
下链道阻力系数；c
t
‑‑
链条弹性系数；d
‑‑
链条直径，m；a
‑‑
传动效率。

技术总结
一种基于刮板机机尾链条摆动量的链条张紧力调整装置，包括安装在刮板机机尾上用于采集刮板机机尾链条运行摆动量的图像采集模块、用于获取液压油缸组件的压力及位移信息的位移信息采集模块、用于判断刮板机链条张紧程度、以及控制链条摆动程度的计算控制输出模块。还提供了一种基于刮板机机尾链条摆动量的链条张紧力调整方法，通过图像识别方法，结合刮板机转矩及液压油缸组件的压力形成特定的控制方法，达到控制刮板机链条始终处于理想的张紧力，从而减少链条断链事故发生几率，延长链条及链轮轴组的使用寿命。链条及链轮轴组的使用寿命。


技术研发人员：刘建伟 陈云 沈丰 刘宏飞 王盼 渠婷婷 朱永年 徐魁梧
受保护的技术使用者：宁夏天地奔牛实业集团有限公司
技术研发日：2023.04.26
技术公布日：2023/8/14