顶板动态仪校准装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种顶板动态仪校准装置，为解决顶板动态仪校准问题，其包括安装在支架上的步进电机和竖向精密丝杠，步进电机的输出轴通过传动机构连接精密丝杠，精密丝杠配有精密内丝扣型滑块式测量压头，支架下部配装有与夹口平行于测量轴线的顶板动态仪夹具；步进电机连接步进电机驱动板，电机驱动板再连接ＰＣ机。其具有重复性好，性能稳定，可靠性高，自动化程度高，实现了矿山顶板沉降变形的数值自动模拟，在提高顶板事故隐患监测能力、确保安全生产的同时，又节约了企业盲目更换带来的资金浪费的优点。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
本技术涉及一种位移检测仪的校准设备，特别是涉及一种顶板动态仪校准装置。
技术介绍
顶板动态仪是用于煤矿井下测量顶底板移近量、移近速度，进行采场来压预报，检 测支承压力高峰位置等，是采场矿压观测的基本工具。近年来，国家非常重视安全生产问题。煤矿安全更是其中的重中之重。根据二〇〇 六年四月国家安全生产监督管理总局、国家煤矿安全监察局《煤矿安全生产“十一五”规划 (草案)》数据，我国煤矿顶板条件差异较大。多数大中型煤矿顶板属于II (局部不平)类、 III (裂隙比较发育)类；I类(平整)顶板约占11%，主要分布在义马、郑州、潞安、阳泉、大 同等矿区；IV类、V类(破碎、松软)顶板约占5%，主要集中在淮南、淮北、焦作等矿区。近 几年来，顶板事故的起数和由于顶板事故造成的死亡人数所占的比例都是煤矿各类事故中 最高的，其中乡镇煤矿顶板事故尤为突出，乡镇煤矿顶板事故起数和死亡人数均占到所有 顶板事故的70%以上。根据有关资料统计，顶板事故是煤矿生产过程中常见和多发的事故， 虽然不象瓦斯煤尘爆炸和水灾事故那么单体事故死亡人数多，但死亡人数累积起来仍占相 当大的比重。国家煤矿安全监察局调度中心的资料显示，2006年，煤矿发生顶板事故1633 起、死亡率902人，事故起数、死亡人数分别居各类事故的第一位。在采矿生产活动中，顶板 事故是最常见的事故，因此，多年来，煤矿十分注重强化顶板管理工作。顶板事故可以采用 简易方法和仪器进行检查与观测，常用的简易方法有木楔法、标记法、听音判断法、震动法 等。还可以采用顶板报警仪、机械测力计、钢弦测压仪、地音仪等观测顶板及地压活动。目前，为解决顶板监测问题，国内专家研制生产了顶板动态仪这种计量仪器，广大 煤矿生产企业和建筑行业开始大量使用顶板动态仪来捕捉顶板断裂出现的“反弹”及“压力 高峰转移”等重要信息，为预报顶板来压及推断支承压力高峰位置提供依据，为安全生产提 供技术支持。据统计，煤矿使用顶板动态仪数量达几十万支。但是这种承载着安全预报功能的顶板动态仪，却因为没有相应的校准设备，致使 顶板动态仪虽大量应用于安全生产监测，但是没有校准依据计量性能没有进行量值溯源， 因而其主要计量性能没有确定下来，为安全生产埋下了另一种隐患。
技术实现思路
本技术目的在于克服现有技术的上述缺陷，提供一种顶板动态仪校准装置。本专利技术人对现有顶板动态仪进行了长期的调查研究，发现目前顶板动态仪溯源存 在以下问题1)现有的国家检定系统表不包括此类顶板动态仪，因此也没有相应的国家计量检 定规程或者校准规范。计量技术机构因没有相关的技术规范，不能提供充分、可靠的技术支持。2)生产企业只重视生产，虽然强调安全生产但是忽视了测量仪器设备量值溯源的 重要性。即使重视安全仪器的溯源问题，使用者不知道怎样进行，为安全起见只好规定一个 报废期限，给企业造成很大浪费，同时又是一个安全隐患。3)没有专用的校准设备，出具的相关数据不规范。目前使用的顶板动态仪的传递原理大多采用齿条带动齿轮回转，指针指示，有毫 米刻度尺，弹性元件作为测量力。其结构示意图和原理图如图2-3所示。其包括测杆8。 其传动部分包括弹性元件80、表盘81、指针82、中心齿轮83、齿条84。可以看出，顶板动态仪是用机械方法来实现被测量的变换和放大的计量器具，属 于机械式计量器具。本专利技术人总结出影响其计量特性的主要因素有1)齿轮齿条的传动这是该仪器主要的量值产生的部件，齿条齿距产生的位移通 过中心齿轮细分，带动指针产生角位移，主要误差产生在此处。齿条齿距的精度直接影响示 值误差；由于齿条和齿轮配合会有间隙，能产生示值误差和回程误差。2)弹性元件产生的测量力当外力施加于测量杆时，弹性元件产生的测量力能够 抵销部分外界位移，外界位移已存在，但顶板动态仪却没有响应。因此，测力需要控制在一 个合理范围内。3)各部位相互作用由于顶板动态仪各部位之间存在紧密地联系，任何一个部位 功能不正常，将会给整个装置带来误差，如测杆(带有齿条)与装夹套筒的磨擦、齿条与齿 轮配合失常、指针固定的松动等。4)刻度间距毫米刻度尺或圆刻度盘上两相邻刻线中心之间的距离或圆弧长度。 刻度间距太小，会影响估读精度，太大则会加大读数装置的轮廓尺寸。为适于人眼观察，刻 度间距一般为0. 75 2. 5mm。5)指针与表盘刻线及游标与毫米刻度尺刻线的相互位置6)示值变动性示值变动性反映了顶板动态仪重复测量时的稳定性。在相同条件 下，对同一被测量物进行多次(一般为5 10次)重复测量时，计量器具测量结果的最大差值。环境条件对示值的影响根据调查，顶板动态仪通常使用在煤矿井下，环境温度一 般在0°C 40°C范围内，湿度≤90RH范围内。由于钢制量具存在热膨胀系数，测量时，温度 的偏差会引起长度测量误差。为实现上述目的，本技术顶板动态仪校准装置包括安装在支架上的步进电机 和竖向精密丝杠，步进电机的输出轴通过传动机构连接精密丝杠，精密丝杠配有精密内丝 扣型滑块式测量压头，支架下部配装有与夹口平行于测量轴线的顶板动态仪夹具；步进电 机连接步进电机驱动板，电机驱动板再连接PC机。其利用步进电机带动精密丝杠旋转，使 位于丝杠上的滑块(测量压头)沿丝杠轴线产生线性位移；滑块(测量压头)的移动使顶 板动态仪产生位移，使仪器的刻度上产生的位移量达到预定位置L，此时丝杠产生位移量为 L，两者之差即为该设定位置的误差。如此设计，该校准装置重复性好，性能稳定，可靠性高， 在大大降低事故、确保企业的安全生产的同时，又可以节约企业由于盲目更换所带来的资 金浪费，在矿山安全生产中具有重要的经济和社会效益。作为优化，所述PC机主板上安装有专用控制卡。如此设计，方便操作，可靠性强。作为优化，所述专用控制卡为步进电机控制卡。如此设计，有利于提高控制精度。作为优化，所述PC机硬盘中安装有专用控制检测软件。如此设计，可操作性强。作为优化，所述顶板动态仪夹具为配有微调机构的夹口平行于测量轴线的刚性夹 具。如此设计，装夹位置就能保证被测仪器在测量过程不移位，并保证平行于测量轴线。所 述微调机构优选为上下位移微调机构，通过该机构可以对顶板动态仪进行对零。作为优化，所述传动机构是固装在步进电机输出轴上的主动轮通过正时皮带与固 装在精密丝杠上端的从动轮相连。如此设计，采取硬连接或齿轮连接很难做到同轴，齿轮连 接误差较大。采用正时皮带连接，精密丝杠响应步进电机角位移好于前两者。作为优化，所述支架底部固装有底座式工作台，所述支架顶部固装有顶梁，顶梁配 装步进电机，精密丝杠上部和下端分别通过轴承配装在顶梁和工作台上。如此设计，结构简 单，方便使用，可靠性强。作为优化，所述支架固装有竖向滑配道，滑块式测量压头与竖向滑配道竖向滑配 配合。如此设计，能保证滑块上下行轨迹，始终与顶板动态仪的轴线一致，保证检测精确性。作为优化，所述竖向滑配道为竖向滑配轴，滑块式测量压头通过其配装的铜轴套 与竖向滑配轴竖向滑配。如此设计，结构简单，可靠性强，方便维护使用。作为优化，所述PC机还进一步连接有用于配装在顶板动态仪表盘上的自动仪表 读数器。如此设计，有利于减少人为因素，提高工作效率。其工作原理为顶板动态仪校准装置主要有电脑(PC)机、专用控制卡、步进电机 驱动板、专用本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种顶板动态仪校准装置，其特征在于包括安装在支架上的步进电机和竖向精密丝杠，步进电机的输出轴通过传动机构连接精密丝杠，精密丝杠配有精密内丝扣型滑块式测量压头，支架下部配装有与夹口平行于测量轴线的顶板动态仪夹具；步进电机连接步进电机驱动板，电机驱动板再连接ＰＣ机。

【技术特征摘要】
1.一种顶板动态仪校准装置，其特征在于包括安装在支架上的步进电机和竖向精密丝 杠，步进电机的输出轴通过传动机构连接精密丝杠，精密丝杠配有精密内丝扣型滑块式测 量压头，支架下部配装有与夹口平行于测量轴线的顶板动态仪夹具；步进电机连接步进电 机驱动板，电机驱动板再连接PC机。2.根据权利要求1所述顶板动态仪校准装置，其特征在于所述PC机主板上安装有专用 控制卡。3 根据权利要求2所述顶板动态仪校准装置，其特征在于所述专用控制卡为步进电机 控制卡。4.根据权利要求1所述顶板动态仪校准装置，其特征在于所述PC机硬盘中安装有专用 控制检测软件。5.根据权利要求1所述顶板动态仪校准装置，其特征在于所述顶板动态仪夹具为配有 微调机构的夹口平行于测量轴线的刚性夹具。6.根据权利要求1所述顶板动态仪校准装置...

【专利技术属性】
技术研发人员：焉峰，宋新权，王瑞金，王建昆，姜义滨，赵文龙，
申请(专利权)人：泰安市计量测试所，
类型：实用新型
国别省市：37[中国|山东]