红外感温反馈磨损失效的截齿制造技术

本发明专利技术公开了一种红外感温反馈磨损失效的截齿，应用于在矿下截割煤岩过程中利用红外感温原理测量截齿硬质合金头部位温度，该截割头主要由嵌有硬质合金头的齿体、嵌于固定螺栓中心孔内的红外传感器、固定于保护壳内的环境温度传感器、信号处理与无线发射电路单元组成；齿体内部开有一个直通硬质合金头的中心孔，主要用于传递硬质合金头散发的红外热量，此外，为了减小温度对电路单元的影响，在齿体中心孔内壁、与固定螺栓连接处、保护壳与螺栓之间嵌有隔温材料。利用红外效应，将截齿合金头的红外热量转换为电信号，由无线发射单元节点将数据传输给位于驾驶室内的无线网关，上位机软件通过监测各截齿节点温度的变化趋势可以判断截齿是否磨损失效，从而可以避免截割头过早报废。

Cutters with Wear Failure by Infrared Temperature Feedback

The invention discloses an infrared temperature sensing feedback wear failure pick, which is used to measure the temperature of the cemented carbide head of the pick in the process of cutting coal and rock under the mine by using the infrared temperature sensing principle. The cutting head is mainly composed of the tooth body embedded with the cemented carbide head, the infrared sensor embedded in the central hole of the fixed bolt, the environmental temperature sensor fixed in the protective shell, signal processing and wireless transmission. In addition, in order to reduce the influence of temperature on the circuit unit, the insulation material is embedded in the inner wall of the central hole of the tooth body, the connection with the fixed bolt, the protective shell and the bolt. Using infrared effect, the infrared heat of the pick alloy head is converted into electrical signal, and the data is transmitted to the wireless gateway located in the cab by the wireless transmitting unit node. The upper computer software can judge whether the pick is worn out or not by monitoring the changing trend of the temperature of each pick node, thus avoiding the premature scrapping of the cutting head.

【技术实现步骤摘要】
红外感温反馈磨损失效的截齿
本专利技术涉及掘进机
，具体为一种通过红外感温技术测量硬质合金钻头温度并反馈硬质合金头磨损失效的截齿。
技术介绍
目前，掘进机上大部分使用的都是普通镐型截齿，在采掘煤岩的过程中，截齿与煤岩不断摩擦，会产生大量的热，截齿硬质合金头部位的温度始终处于较高的状态，如果截齿长期处于这种状态且由于煤岩内部与井下条件恶劣，就会导致截齿的磨损量不断增大，若无法及时发现截齿磨损失效就会导致与截齿呈间隙配合的齿座也会被磨损，最终会引起整个截割头过早报废，因此急需一种能够在截割头工作过程中在线监测是否有截齿发生磨损失效的技术方案。
技术实现思路
为了解决在截割头工作过程中可靠监测是否有截齿发生磨损失效的问题，本专利技术提供了一种红外感温反馈磨损失效的截齿。本专利技术是采用如下技术方案实现的：一种红外感温反馈磨损失效的截齿，包括安装于齿座上的齿体，所述齿体尾部与齿座之间具有弹性垫片，所述齿体前端安装截齿硬质合金头；所述齿体中心贯穿设有齿体中心孔，所述齿体中心孔内壁设有齿体中心孔隔温材料，所述齿体底面安装有可旋动螺栓，所述可旋动螺栓中心设有螺栓中心孔，所述螺栓中心孔内壁设有螺栓中心孔隔温材料，所述螺栓中心孔与齿体中心孔对应连通，所述螺栓中心孔内安装红外温度传感器；所述可旋动螺栓外表面通过螺钉安装电路保护盒，所述可旋动螺栓与电路保护盒之间设有保护壳隔温材料，所述电路保护盒内设有环境温度传感器、无线发射电路单元、信号处理电路单元，所述红外温度传感器和环境温度传感器均通过传感器信号线与信号处理电路单元输入端连接，所述信号处理电路单元输出端与无线发射电路单元连接。通过在截齿齿体中心部位开有一通向硬质合金头的中心孔，中心孔内壁填充有一层隔温材料，截齿的底部具有一可旋动的螺栓，可旋动螺栓内部也开有一中心孔，用于安装红外温度传感器，且该中心孔内壁也填充有隔温材料。可旋动螺栓与电路单元保护盒相连接，保护盒内安装有信号处理电路单元、无线发射电路单元以及室外温度传感器，红外温度信号与室外温度信号通过导线传递给保护盒内的信号处理电路单元，该信号处理电路单元通过无线发射单元将温度信号传递给位于驾驶室内的无线网关。可旋动螺栓与电路单元保护盒之间的隔温材料开有导线孔，用于红外传感器与信号处理单元相连接。由于硬质合金头、齿体与煤岩作用过程中产生的温度不同，在持续的掘进过程中，通过监测硬质合金头温度测量过程中出现的温度变化趋势判断截齿是否发生失效，所以，齿体内部开有一个直通硬质合金头的中心孔，主要用于传递硬质合金头散发的红外热量，此外，为了减小温度对电路单元的影响，在齿体中心孔内壁、与固定螺栓连接处、保护壳与螺栓之间嵌有隔温材料。利用红外效应，将截齿合金头的红外热量转换为电信号，由无线发射单元节点将数据传输给位于驾驶室内的无线网关，上位机软件通过监测各截齿节点温度的变化趋势可以判断截齿是否磨损失效，从而可避免由于截齿损坏导致齿座磨损。本专利技术所述的红外感温反馈磨损失效的截齿，主要是根据掘进机在持续的掘进过程中，当截齿的硬质合金头磨损失效后，与合金头连接的齿体将继续磨损，由于截齿的硬质合金头、齿体与煤岩摩擦产生的温度不同，通过硬质合金头的温度变化趋势实时监测截齿的磨损失效状况，硬质合金头高温状态下辐射的红外热量通过齿体中心孔被红外温度传感器转换为电信号，为了消除外部环境温度的影响，在保护盒内安装有外部温度传感器，两个电信号通过信号处理电路、无线发射电路单元以无线传输的方式传输给驾驶室内的无线网关，上位机软件根据各截齿节点温度信号的变化趋势判断截齿是否磨损失效，避免了因为无法及时发现截齿失效而导致齿座损坏，进而引起截割头过早报废。附图说明图1表示红外感温反馈磨损失效的截齿的结构示意图。图2表示可拆卸无线感温测量装置。图3表示红外传感器与外部温度传感器的示意图。图4表示保护盒内信号处理电路单元与无线发射电路单元示意图。图5表示截割筒上所有截齿节点温度信号接收示意图。图中：1-截齿硬质合金头，2-齿体，3-齿体中心孔，4-齿体中心孔隔温材料，5-齿座，6-弹性垫片，7-保护壳隔温材料，8-电路保护盒，9-可旋动螺栓，10-螺栓中心孔，11-螺栓中心孔隔温材料，12-（室外）环境温度传感器，13-无线发射电路单元，14-信号处理电路单元，15-传感器信号线，16-红外温度传感器。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的具体实施例进行详细说明。一种红外感温反馈磨损失效的截齿，如图1、2所示，包括安装于齿座5上的齿体2，齿体2尾部与齿座5之间具有弹性垫片6，齿体2前端安装截齿硬质合金头1；齿体2中心贯穿设有齿体中心孔3，齿体中心孔3内壁设有齿体中心孔隔温材料4，齿体2底面安装有可旋动螺栓9，可旋动螺栓9与齿体2底面连接处之间也设有隔温材料，可旋动螺栓8中心设有螺栓中心孔10，螺栓中心孔10内壁设有螺栓中心孔隔温材料11，螺栓中心孔10与齿体中心孔3对应连通，螺栓中心孔10内安装红外温度传感器16；可旋动螺栓9外表面通过螺钉安装电路保护盒8（如图2所示），可旋动螺栓9与电路保护盒8之间设有保护壳隔温材料7，电路保护盒8内设有环境温度传感器12、无线发射电路单元13、信号处理电路单元14，红外温度传感器16和环境温度传感器12均通过传感器信号线15与信号处理电路单元14输入端连接，信号处理电路单元14输出端与无线发射电路单元13连接。红外温度信号与室外温度信号分别通过导线传递给保护盒内的电路单元，该电路单元节点将温度数据无线传递给位于驾驶室内的无线网关，如图5所示。为了解决截齿磨损失效在线监测的问题，防止截齿磨损失效导致齿座磨损，进而引起截割头过早报废，该红外感温反馈磨损失效的截齿，主要包括齿体2、嵌于固定螺栓中心孔内的红外传感器16与固定于保护壳内的信号处理电路单元14、无线发射电路单元13与环境温度传感器12；可旋动螺栓9内部有一中心孔，用于安装红外温度传感器16，且中心孔内壁填充有隔温材料11；可旋动螺栓9与截齿底部连接处、可旋动螺栓9与电路单元保护盒8连接处均覆有隔温材料；电路保护盒8内安装有外部温度传感器；可旋动螺栓9与电路单元保护盒8之间的隔温材料开有导线孔。此外，为了减小温度对电路单元的影响，在齿体中心孔内壁、与可旋动螺栓连接处、保护壳与可旋动螺栓之间嵌有三层隔温材料。硬质合金头1高温状态下辐射的红外热量通过齿体中心孔3被红外温度传感器16转换为电信号，为了减小环境温度的影响，在保护盒8内的信号处理电路单元14与无线发射电路单元13上配置有环境温度传感器12，红外温度传感器16与环境温度传感器12由信号线传至信号处理电路单元14与无线发射电路单元13，考虑到掘进机工况的复杂性以及有线信号传输的局限性，利用无线信号传输的方式对采集的温度电压信号进行处理，由于整个截割头包含有几十个截齿，对于每个截齿的无线温度信号均需要采集，需要设置一个无线网关对多个截齿发射的无线信号进行采集，最后通过USB线传至计算机的上位机软件，掘进机在持续的掘进过程中，当截齿的硬质合金头磨损失效后，与合金头连接的齿体将继续磨损，由于截齿的硬质合金头、齿体与煤岩摩擦产生的温度不同，上位机软件根据硬质合金头的温度变化趋势实时监测截齿的磨损失效状况。尽管本专利技术的实施方案已公本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种红外感温反馈磨损失效的截齿，包括安装于齿座（5）上的齿体（2），所述齿体（2）前端安装截齿硬质合金头（1）；其特征在于：所述齿体（2）尾部与齿座（5）之间具有弹性垫片（6），所述齿体（2）中心贯穿设有齿体中心孔（3），所述齿体中心孔（3）内壁设有齿体中心孔隔温材料（4），所述齿体（2）底面安装有可旋动螺栓（9），所述可旋动螺栓（9）与齿体（2）底面连接处之间设有隔温材料，所述可旋动螺栓（8）中心设有螺栓中心孔（10），所述螺栓中心孔（10）内壁设有螺栓中心孔隔温材料（11），所述螺栓中心孔（10）与齿体中心孔（3）对应连通，所述螺栓中心孔（10）内安装红外温度传感器（16）；所述可旋动螺栓（9）外表面通过螺钉安装电路保护盒（8），所述可旋动螺栓（9）与电路保护盒（8）之间设有保护壳隔温材料（7），所述电路保护盒（8）内设有环境温度传感器（12）、无线发射电路单元（13）、信号处理电路单元（14），所述红外温度传感器（16）和环境温度传感器（12）均通过传感器信号线（15）与信号处理电路单元（14）输入端连接，所述信号处理电路单元（14）输出端与无线发射电路单元（13）连接。

【技术特征摘要】
1.一种红外感温反馈磨损失效的截齿，包括安装于齿座（5）上的齿体（2），所述齿体（2）前端安装截齿硬质合金头（1）；其特征在于：所述齿体（2）尾部与齿座（5）之间具有弹性垫片（6），所述齿体（2）中心贯穿设有齿体中心孔（3），所述齿体中心孔（3）内壁设有齿体中心孔隔温材料（4），所述齿体（2）底面安装有可旋动螺栓（9），所述可旋动螺栓（9）与齿体（2）底面连接处之间设有隔温材料，所述可旋动螺栓（8）中心设有螺栓中心孔（10），所述螺栓中心孔（10）内壁设有螺栓中心孔隔温材料（11），所述螺栓中...

【专利技术属性】
技术研发人员：庞新宇，张瑞亮，王山明，谷丰收，
申请(专利权)人：太原理工大学，
类型：发明
国别省市：山西,14