光纖光柵傾角測量技術(shù)的研究.pdf

1、搖臂是滾筒式采煤機(jī)工作、受力承載的關(guān)鍵工作部件，同時又是采煤機(jī)截割部重要的一環(huán)，截割部的傳動系統(tǒng)就安裝在采煤機(jī)的搖臂上，同時搖臂還支撐著采煤機(jī)的截割滾筒，可以調(diào)節(jié)滾筒的采煤高度，一旦搖臂出現(xiàn)問題，將會影響到整個采煤機(jī)的工作運行情況。采煤機(jī)在采煤的工作過程當(dāng)中，搖臂會受到來自截割滾筒上的截割阻力以及牽引阻力，搖臂會在這種強(qiáng)烈波動的動載荷下發(fā)生結(jié)構(gòu)振動，如果當(dāng)搖臂的某階模態(tài)頻率足夠接近激振力中的某個主要頻率成分，搖臂就會產(chǎn)生共振反應(yīng)，輕則會

2、影響采煤機(jī)的正常運行工作，重則有可能導(dǎo)致?lián)u臂的斷裂以及其它部位零件的破壞。正是由于采煤機(jī)工作環(huán)境的復(fù)雜性，所以對采煤機(jī)運行姿態(tài)的監(jiān)測就顯得尤為重要，搖臂與水平面之間的夾角就是采煤機(jī)運行姿態(tài)中重要參數(shù)之一，使其夾角處于安全的工作范圍之內(nèi)能夠很好的保證采煤機(jī)的運行安全;同時該角度參數(shù)也能為采煤機(jī)搖臂的采高提供相應(yīng)的理論數(shù)據(jù)支持?，F(xiàn)在大功率采煤機(jī)被廣泛使用，因此對采煤機(jī)搖臂的安全監(jiān)測也顯得尤為重要。
　　 由于采煤機(jī)的工作環(huán)境較為惡劣

3、，煤礦井下環(huán)境極端復(fù)雜，空間狹小，陰暗潮濕，工作面充滿煤塵，采煤機(jī)運行時隨時可能遭受機(jī)械碰撞等多種沖擊，因此，其運行姿態(tài)監(jiān)測裝置和系統(tǒng)必須滿足防爆、防水、防潮、防碰砸、防腐蝕、防電磁干擾等特殊要求，現(xiàn)有的許多適用于地面和靜止設(shè)備的監(jiān)測和故障診斷方法無法移用到采煤機(jī)上。光纖傳感技術(shù)卻能同時滿足安全、實時在線檢測、不受被測環(huán)境干擾的要求，并且，還具有體積小、重量輕、柔韌性好，還能抗化學(xué)腐蝕和惡劣的環(huán)境溫度、無電磁干擾等，適合于煤礦特殊環(huán)境和

4、采煤機(jī)極端惡劣的工作條件。因此利用光纖光柵傳感器對采煤機(jī)的姿態(tài)運行狀態(tài)監(jiān)測成為可能。本文主要進(jìn)行了以下幾個方面的工作:
　　 1、著重研究了光纖光柵加速度傳感器以及動態(tài)傾角測量技術(shù)的國內(nèi)外發(fā)展動態(tài)和發(fā)展現(xiàn)狀，針對目前監(jiān)測手段的不足以及對采煤機(jī)及其運行姿態(tài)的系統(tǒng)研究，提出了利用光纖Bragg光柵傳感器作為采煤機(jī)搖臂傾角的監(jiān)測工具。
　　 2、對光纖光柵傳感器的基本理論以及加速度傳感器測量角度的基本原理進(jìn)行深入的研究，由于搖

5、臂的結(jié)構(gòu)及工作環(huán)境的復(fù)雜性，對搖臂的動態(tài)特性作了系統(tǒng)的分析，為后續(xù)加速度傳感器設(shè)計奠定基礎(chǔ)。
　　 3、針對現(xiàn)有的加速度傳感器結(jié)構(gòu)，設(shè)計一種新型的加速度傳感器，并對該傳感器結(jié)構(gòu)進(jìn)行靜態(tài)和動態(tài)分析，該傳感器理論上能夠很好滿足采煤機(jī)搖臂的復(fù)雜工作環(huán)境。
　　 4、對設(shè)計出來的新型加速度傳感器進(jìn)行振動及角度等一系列實驗，并通過實驗數(shù)據(jù)分析得到的結(jié)果與理論分析進(jìn)行對照，對其結(jié)果誤差進(jìn)行系統(tǒng)分析，并提出改進(jìn)的方法以及本論文的后續(xù)研