一种自动换刀的煤矿开采设备及其控制方法与流程

1.本发明涉及煤矿开采设备技术领域，尤其涉及一种自动换刀的煤矿开采设备及其控制方法。


背景技术：

2.井下开采煤炭中与露天开采相比，井下开采技术的难度要高得多，但大多数煤矿都埋藏在地下，故需要井下开采；随着科技的发展井下开采中各个设备大多实现自动化控制，然而对于开采设备中的开采盘中的刀头更换还是需要人工进行辅助，其更换时人工辅助容易造成其危险的情况发生；现有技术中的煤矿开采设备例如：pct/cn2018/080187，其结构辅助，其选用的结构在工作时整体操作，其换刀时需要整体设备停止运行而后进行更换在使用时大量浪费时间降低工作效率，一般采用采煤机，现有技术中的采煤机，在使用时对于其刀头是易损部件，在使用时需要经常进行更换，然而现有技术中对于其刀头的更换一般采用人工进入开采面的后方对其进行更换，这样的方式在使用时工作人员具有一定的安全风险同时降低了工作效率，从而无法满足现有技术所需。


技术实现要素：

3.有鉴于此，本发明的目的在于提出一种自动换刀的煤矿开采设备及其控制方法，以解决现有技术中人工更换刀头时的安全风险以及降低工作效率的问题。
4.基于上述目的，本发明提供了一种自动换刀的煤矿开采设备，包括开采盘、转动杆和动力设备，所述的开采盘中心处开设有外槽，所述的外槽中心处的开采盘处镶嵌有螺纹套，所述的螺纹套中心处的开采盘处开设有限位孔，所述的开采盘通过限位孔、螺纹套和外槽与转动杆固定安装，所述的动力设备与转动杆固定安装。
5.其中，经过开采盘配合动力设备，以及转动杆的设置实现其开采盘的稳定输出动力，并且经过再开采盘上设置限位孔、螺纹套等结构，实现稳定连接的效果，防止其出现转动脱落的情况发生。
6.所述的开采盘内靠近外围处均匀镶嵌有两组电动伸缩杆，两组所述的电动伸缩杆交错排布，每组电动伸缩杆有六根，所述的电动伸缩杆内设有伸缩杆外端，所述的伸缩杆外端外围镶嵌有位置传感器，所述的位置传感器对应开采盘处镶嵌有防护套环，所述的伸缩杆外端一端中心处黏贴有垫片，所述的伸缩杆外端一端处外围均匀黏贴有四个压力传感器，所述的压力传感器一端处固定安装有顶头，所述的顶头与垫片黏贴。
7.经过压力传感器实时监测其压力数据，实现其检测刀头状态的情况，并且经过电动伸缩杆配合其位置传感器实现其对于顶出长度的检测，实现其自动换刀的基本操作，从而避免了人工换刀时的风险，同时避免人工换刀以及设备停运而造成其工作效率降低的情况发生。
8.可选的，所述的伸缩杆外端对应开采盘处开设有刀孔，所述的开采盘外围对应刀
孔处固定安装有外架，所述的外架与刀孔内均套接有架体，所述的架体外围靠近低端两侧处均开设有收纳腔，所述的收纳腔内套接有挡板，所述的收纳腔一侧的架体内镶嵌有强磁铁，所述的外架内侧靠近顶端处对应挡板镶嵌有电磁铁，所述的架体一端处镶嵌有刀头，所述的电磁铁一侧的外架处设有空槽，使冲击时架体有一定自由度。
9.可选的，所述的开采盘还包括：水腔和连接管，所述的开采盘内开设有水腔，所述的水腔之间的开采盘内开设有连接管。
10.可选的，所述的开采盘还包括：液泵和管道，所述的水腔外围一侧的开采盘上镶嵌有管道，所述的管道中部处螺纹安装有液泵。
11.可选的，所述的开采盘还包括：外腔和雾化喷口，所述的管道一端处的开采盘上螺纹安装有雾化喷口，所述的雾化喷口对应开采盘外围处开设有外腔。
12.可选的，所述的开采盘还包括：外支撑架和加水口，所述的外架与开采盘之间焊接有外支撑架，所述的开采盘正面对应水腔加水口。
13.可选的，所述的转动杆还包括：轴承和外环，所述的转动杆外围套接有轴承，所述的轴承外围黏贴有外环。
14.可选的，所述的转动杆还包括：管体和软管，所述的外环上均匀镶嵌有六组管体，所述的管体两段均固定安装有软管，一端的软管与加水口固定安装，另一端的软管与外部水箱连接。
15.可选的，所述的转动杆还包括：定位板、螺纹杆、凹槽和限位端头，所述的转动杆一端外围固定安装有定位板，转动杆一端处中心处焊接有螺纹杆，螺纹杆一端中心处固定安装有限位端头，螺纹杆上下两侧均开设有两个凹槽，其中的两个凹槽之间的螺纹杆上呈光面。
16.其中，经过设置的空槽实现其当故障时转动杆的空槽具有一定自由度，避免其设备整体过载而出现动力设备的故障，降低故障的维修成本。
17.可选的，所述的包括：数据处理模块、数据对比模块、数据存储模块、数据输入模块和控制开关，所述的液泵与控制开关电性连接，所述的控制开关与数据处理模块电性连接，所述的数据处理模块与数据对比模块电性连接，所述的数据处理模块与电磁铁电性连接，所述的数据处理模块与电动伸缩杆电性连接，所述的数据对比模块与数据存储模块电性连接，所述的数据存储模块与数据输入模块电性连接，所述的数据对比模块分别与四个压力传感器电性连接。
18.本发明还提供一种自动换刀的煤矿开采设备的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：s1：设备安装，将架体对应投入到外架内，每个外架内至少投入一个架体，并且将软管一端对应安装到加水口，再将相应数据通过数据输入模块存储在数据存储模块中，数据存储模块内至少存有一组数据，以及对应的电动伸缩杆对应的单次伸缩长度；s2：工作调试，经过控制开关控制设备开启以及液泵的开启，调试冲击强度数据，以及开采盘的转速，转动时的冲击力经过f={m[（2πr）/t]}/t计算得到基础数值，其数值范围设置为基础数值上下百分之15的范围数值设定为冲击力数据的安全范围，当在没有冲击时其数据设定为基础数值的百分之60，每次冲击数据采集的周期为1t-4t的峰值为冲击数据；
其中，f表示其冲击的力，m表示质量，t表示时间，r表示半径，π代表圆周率；s3：工作状态，工作时通水的水箱与转动杆的转速保持一致，工作时电磁铁开启，控制架体位置固定，监测时压力传感器监测每次监测冲击数据后经过数据对比模块分别与数据存储模块中存储的数据进行对比；s4：换刀，将s4中当四个压力传感器中的任意一个数值超出其范围时，数据处理模块控制电磁铁关闭，此时强磁铁开启将挡板吸入，同时电动伸缩杆开启将其后方的架体推出，同时推出后电磁铁开启实现其吸出挡板完成换刀操作。
[0019]
本发明的有益效果：经过四个压力传感器来监测其冲击强度，经过控制电磁铁的关闭其强磁铁吸附挡块，同时电动伸缩杆启动将破损的刀头推出，推出后电磁铁再次启动吸附挡板，实现其换刀的过程，实际操作时大大降低了人工更换刀头的风险，以及避免了其降低工作效率的情况发生。
附图说明
[0020]
为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中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，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。
[0021]
图1为本发明实施例自动换刀的煤矿开采设备的开采盘主视剖面结构示意图；图2为图1中b区域放大结构示意图；图3为图1中a区域放大结构示意图；图4为本发明实施例自动换刀的煤矿开采设备的开采盘主视结构示意图；图5为本发明实施例自动换刀的煤矿开采设备的转动杆俯视结构示意图；图6为本发明实施例自动换刀的煤矿开采设备的开采盘后视结构示意图；图7为本发明实施例自动换刀的煤矿开采设备的元器件连接结构示意图。
[0022]
图中标记为：1、开采盘；11、水腔；12、连接管；13、液泵；14、管道；15、雾化喷口；16、外腔；17、外支撑架；18、螺纹套；19、限位孔；110、加水口；111、外槽；2、电动伸缩杆；21、防护套环；22、位置传感器；23、伸缩杆外端；24、顶头；25、垫片；26、压力传感器；3、刀孔；31、强磁铁；32、收纳腔；33、挡板；34、外架；35、架体；36、电磁铁；37、刀头；4、转动杆；41、轴承；42、外环；43、管体；44、软管；45、定位板；46、螺纹杆；47、凹槽；48、限位端头；5、数据处理模块；51、数据对比模块；52、数据存储模块；53、数据输入模块；54、控制开关。
具体实施方式
[0023]
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，对本发明进一步详细说明。
[0024]
需要说明的是，除非另外定义，本发明使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举
的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
[0025]
本说明书一个或多个实施例提出的一种自动换刀的煤矿开采设备，如图1、图2、图3、图4和图6所示，包括开采盘1、转动杆4和动力设备，所述的开采盘1中心处开设有外槽111，所述的外槽111中心处的开采盘1处镶嵌有螺纹套18，所述的螺纹套18中心处的开采盘1处开设有限位孔19，所述的开采盘1通过限位孔19、螺纹套18和外槽111与转动杆4固定安装，所述的动力设备与转动杆4固定安装；所述的开采盘1内靠近外围处均匀镶嵌有两组电动伸缩杆2，两组所述的电动伸缩杆2交错排布，每组电动伸缩杆2有六根，所述的电动伸缩杆2内设有伸缩杆外端23，所述的伸缩杆外端23外围镶嵌有位置传感器22，所述的位置传感器22对应开采盘1处镶嵌有防护套环21，所述的伸缩杆外端23一端中心处黏贴有垫片25，所述的伸缩杆外端23一端处外围均匀黏贴有四个压力传感器26，所述的压力传感器26一端处固定安装有顶头24，所述的顶头24与垫片25黏贴。
[0026]
其中，经过压力传感器26实时监测其压力数据，实现其检测刀头状态的情况，并且经过电动伸缩杆2配合其位置传感器22实现其对于顶出长度的检测，实现其自动换刀的基本操作。
[0027]
在一些可选的具体实施例中，如图1、图2和图3所示，所述的伸缩杆外端23对应开采盘1处开设有刀孔3，所述的开采盘1外围对应刀孔3处固定安装有外架34，所述的外架34与刀孔3内均套接有架体35，所述的架体35外围靠近低端两侧处均开设有收纳腔32，所述的收纳腔32内套接有挡板33，所述的收纳腔32一侧的架体35内镶嵌有强磁铁31，所述的外架34内侧靠近顶端处对应挡板33镶嵌有电磁铁36，所述的架体35一端处镶嵌有刀头37，所述的电磁铁36一侧的外架34处设有空槽，使冲击时架体35有一定自由度。
[0028]
其中，在使用时经过收纳腔32收纳存储相应的挡板33，并且经过电磁铁36以及强磁铁31实现其收纳与排除的效果，实现其对于架体35的固定与夹持的效果，其中的架体35的两侧与收纳腔32之间设有相互对应的限位机构，其中的伸缩杆外端23与限位机构也一一对应设置。
[0029]
在一些可选的具体实施例中，如图1所示，所述的开采盘1还包括：水腔11和连接管12，所述的开采盘1内开设有水腔11，所述的水腔11之间的开采盘1内开设有连接管12。
[0030]
其中，经过连接管12的设置，在其设备转动工作时保持其内部水压相同，从而保持其旋转的水平状态效果。
[0031]
在一些可选的具体实施例中，如图1所示，所述的开采盘1还包括：液泵13和管道14，所述的水腔11外围一侧的开采盘1上镶嵌有管道14，所述的管道14中部处螺纹安装有液泵13。
[0032]
在一些可选的具体实施例中，如图1所示，所述的开采盘1还包括：外腔16和雾化喷口15，所述的管道14一端处的开采盘1上螺纹安装有雾化喷口15，所述的雾化喷口15对应开采盘1外围处开设有外腔16。
[0033]
其中，在使用时经过雾化喷口15与液泵13的配合方便其进行雾化喷水，对刀头进行降温。
[0034]
在一些可选的具体实施例中，如图4所示，所述的开采盘1还包括：外支撑架17和加水口110，所述的外架34与开采盘1之间焊接有外支撑架17，所述的开采盘1正面对应水腔11加水口110。
[0035]
其中，经过加水口110配合其内部的水腔11，保证其内部水的充足，并且经过外支撑架17的设置，在使用时实现了其外架34的稳定效果，避免其使用时脱落的情况发生。
[0036]
在一些可选的具体实施例中，如图5所示，所述的转动杆4还包括：轴承41和外环42，所述的转动杆4外围套接有轴承41，所述的轴承41外围黏贴有外环42。
[0037]
其中，并且经过其轴承41的设置，防止在搅动时由于转动杆4的搅动而造成管道打结而影响其输送效率。
[0038]
在一些可选的具体实施例中，如图5所示，所述的转动杆4还包括：管体43和软管44，所述的外环42上均匀镶嵌有六组管体43，所述的管体43两段均固定安装有软管44，一端的软管44与加水口110固定安装，另一端的软管44与外部水箱连接。
[0039]
其中，经过软管44配合水箱的设置，实现了其对于整体工件的水冷输送。
[0040]
在一些可选的具体实施例中，如图5所示，所述的转动杆4还包括：定位板45、螺纹杆46、凹槽47和限位端头48，所述的转动杆4一端外围固定安装有定位板45，转动杆4一端处中心处焊接有螺纹杆46，螺纹杆46一端中心处固定安装有限位端头48，螺纹杆46上下两侧均开设有两个凹槽47，其中的两个凹槽47之间的螺纹杆46上呈光面。
[0041]
其中，在使用时经过设置凹槽47在使用时当其开采时遇到过硬的矿石时防止转动杆的损坏实现其一定自由度的空间，避免对其后方的动力设备造成过大的损伤，降低了其故障的成本。
[0042]
在一些可选的具体实施例中，如图7所示，所述的包括：数据处理模块5、数据对比模块51、数据存储模块52、数据输入模块53和控制开关54，所述的液泵13与控制开关54电性连接，所述的控制开关54与数据处理模块5电性连接，所述的数据处理模块5与数据对比模块51电性连接，所述的数据处理模块5与电磁铁36电性连接，所述的数据处理模块5与电动伸缩杆2电性连接，所述的数据对比模块51与数据存储模块52电性连接，所述的数据存储模块52与数据输入模块53电性连接，所述的数据对比模块51分别与四个压力传感器26电性连接。
[0043]
工作原理：经过数据处理模块5来实现其换刀的自动化控制，并且经过压力传感器26来实现其数据的采集，其自动化控制经过控制电磁铁36与电动伸缩杆2的开启与关闭实现其自动换刀的操作，并且其中在使用时经过液泵13对其开采面进行降温，防止刀头摩擦温度过高影响刀头寿命的情况发生，其中具体换刀的控制方法如下。
[0044]
结合以上结构提出一种可行的控制方法实施例采用以下控制方法，具体为一种自动换刀的煤矿开采设备的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：s1：设备安装，将架体35对应投入到外架34内，每个外架34内至少投入一个架体35，并且将软管44一端对应安装到加水口110，再将相应数据通过数据输入模块53存储在数据存储模块52中，数据存储模块52内至少存有一组数据，以及对应的电动伸缩杆2对应的单次伸缩长度。
[0045]
s2：工作调试，经过控制开关54控制设备开启以及液泵的开启，调试冲击强度数据，以及开采盘1的转速，转动时的冲击力经过f={m[（2πr）/t]}/t计算得到基础数值，其数
值范围设置为基础数值上下百分之15的范围数值设定为冲击力数据的安全范围，当在没有冲击时其数据设定为基础数值的百分之60，每次冲击数据采集的周期为1t-4t的峰值为冲击数据。
[0046]
其中，f表示其冲击的力，m表示质量，t表示时间，r表示半径，π代表圆周率；s3：工作状态，工作时通水的水箱与转动杆4的转速保持一致，工作时电磁铁36开启，控制架体35位置固定，监测时压力传感器26监测每次监测冲击数据后经过数据对比模块51分别与数据存储模块52中存储的数据进行对比。
[0047]
s4：换刀，将s3中当四个压力传感器26中的任意一个数值超出其范围时，数据处理模块5控制电磁铁36关闭，此时强磁铁31开启将挡板33吸入，同时电动伸缩杆2开启将其后方的架体35推出，同时推出后电磁铁36开启实现其吸出挡板33完成换刀操作。
[0048]
结合上述设备以及控制方法，在实际使用时大大实现了对于设备的完善的控制以及运行，实现其换刀的自动化操作，避免现有技术中采用人工换刀危险情况，以及现有技术中定时换刀的工件浪费的情况发生。
[0049]
所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本发明的范围（包括权利要求）被限于这些例子；在本发明的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本发明的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。
[0050]
本发明旨在涵盖落入所附权利要求的宽泛范围之内的所有这样的替换、修改和变型。因此，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。