液压支架应力检测电路设计

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1、液压支架应力检测电路设计　　摘要：分析了液压支架的受力情况，采用电阻式应变片作为传感器，设计了应力检测电路，对应力集中的部位进行检测。给出了电路的设计方案，并进行了参数计算。该电路的输出信号，可以接入液压支架控制系统或综采控制系统，能够预防预报支架断裂等严重事故，有推广价值。关键词：液压支架应力检测中图分类号：TH237文献标识码：A文章编号：1672-3791（2013）06（b）-0064-02HydraulicSupportStressDetectionCircuitDesignZhangKai（ChinaInnerMongoliaPingZhuangCoalGr

2、oupLTDFengShuiGouCoalMine，ChiFengNeimenggu，024081，China）Abstract：Analyzesthestressofhydraulicsupport，usesresistancestraingaugeassensor，designstressdetectioncircuittodetectthepartsofstressconcentration.Showsthedesignofthecircuit，andcalculatestheparameters.Theoutputofthecircuitcanaccesstoh

3、ydraulicsupportcontrol8systemormechanizedminingcontrolsystem，itcanforecastandpreventofstentfractureandotherseriousaccidents，sohasvaluetoapply.KeyWords：HydraulicSupport；Stress；Detection液压支架是煤矿综合机械化采煤设备的重要组成部分，也是综采工作面装备中数量最大的装备。它通过支撑和控制工作面的顶板，来控制采煤工作面矿山压力，隔离采空区，防止矸石进入回采工作面和推进输送机。液压支架与采煤机配套

4、使用，实现采煤综合机械化，可以进一步改善和提高采煤和运输设备的效能，减轻煤矿工人的劳动强度，最大限度保障煤矿工人的生命安全。液压支架按其结构特点和与围岩的作用关系—般分为三大类支撑式、掩护式、支撑掩护式三类[1]。采面围岩以外载的形式作用在液压支架上，在施工中，重要的是使液压支架的各支承件合力与顶板作用在液压支架上的外载合力在同一直线。本文在分析液压支架受力模型的基础上，结合工程实践经验，确定应力较大的容易发生故障的点，设计检测电路对这些部位进行监测。1液压支架的故障分析8液压支架主要由支撑框架和液压及控制系统组成，承受重载和冲击，工作环境恶劣。实践和有关统计资料表明，

5、在生产过程中，大部分故障是因为各种失效引起的，导致液压支架故障的主要原因有两个：（1）人为因素及地质条件引起；（2）机件失效而引起[1]。其中，由于承载过大或受力不均造成液压支架某些部件断裂，会产生极大危害，应该采取有效的预防措施。底座是液压支架整体结构受力最为复杂和集中的部位，由于外载的变化及地质条件的影响，底座受力情况复杂，在工作的工程中除了支撑力，还往往受到扭转力作用，可能产生裂纹及裂纹扩展。因此，底座常常表现为主筋断裂和球窝碎裂这两种故障。文献[3]用有限元分析法对某型液压支架进行了受力分析，结果表明：顶梁（底座）两端受集中载荷时，中部会有较大的变形，柱窝四周应

6、力较大；顶梁（底座）受扭时，载荷的同侧变形不大，而另一侧会发生很大变形，筋板与盖板连接处应力会很大，在顶梁方垫块处受力最大[3]。根据上述分析，对受力较大的部位进行应力监测。2应力检测电路设计电阻应变计是一种用途广泛的高精度力学传感元件，它能把构件表面的变形量转变为电信号，其工作原理是基于金属导体的电阻-应变效应。8设一根金属电阻丝，其材料的电阻率为ρ，原始长度为L。假设其横截面是直径为D的圆形，面积为A，初始时该电阻丝的电阻值为R：（1）在外力作用下，电阻丝会产生变形。金属丝长度的相对变化即应变，表示为，（2）在常温下，许多金属材料在一定的应变范围内，电阻丝的相对电阻

7、变化与丝的轴向长度的相对变化成正比。即：（3）式中，Ks为单根金属丝的灵敏系数。根据这一规律，即可设计出将应变信号转换为电信号的电阻应变计。应力检测电路采用电桥，如图1所示，其中NI是恒流源，电流I=10mA。缓冲器、电阻应变片RS1、RS2和内部取样电阻RS3、RS4组成电桥。恒流源与模拟多路开关串接后接在桥路的输入端，在取样电阻RS3、RS4前串接缓冲器，作用是内半桥通过缓冲器采用恒压驱动，恒流经过模拟多路开关，再经过导线、应变片RS1、RS2在A、B点产生电压，再由两个缓冲器在D点产生电压，VB、VD送放大器放大、滤波、AD转换等。