一种螺旋绞钻机的制作方法

1.本实用新型涉及煤炭运输技术领域，具体为一种螺旋绞钻机。


背景技术：

2.煤炭是最主要的固体燃料，煤矿开采出来以后，大批量的煤炭通常需要利用列车运输到指定地点，然后再进行分批、分量的配送，由于列车每一节车皮的运送量较大，而且为防止煤炭在运输时因偏装、偏载造成事故，在装运煤炭时还需要对煤炭车厢部分的散料进行平整、夯实，以在尽可能满载情况下符合铁运管理部门的装运规定要求，在这种情况下车厢底部的煤炭十分容易产生板结的情况，这就造成板结的煤直接堆积在车皮的底部，难以清理；
3.由运输拖斗皮运输到达卸煤地点后，向下卸煤时，多采用直接批量卸煤方式，煤堆积在一起靠其自重煤往往很难落下，卸煤较为困难，需要外部的机械如震动机械辅助搅动进行卸煤，而且现有的外部机械难以对板结的煤进行清理。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于提供一种螺旋绞钻机，以解决上述背景技术中提出的问题。
5.为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
6.一种螺旋绞钻机，包括连接臂、视频监控系统、旋转分离器、应变式传感器、旋转电动机、转速传感器和电动机控制系统，其中：
7.所述连接臂上设置有视频监控系统，用于实时监测旋转分离器前端的整列车皮上的货物板结情况，所述连接臂的前端固定有旋转电动机，所述旋转电动机的转轴上安装有旋转分离器，所述旋转分离器的前端固定有应变式传感器，所述旋转电动机上安装有转速传感器；
8.所述应变式传感器、转速传感器和电动机控制系统电性连接，分别用于监测旋转分离器前端货物受力形变的参数和监测旋转电动机的转速，所述电动机控制系统和旋转电动机电性连接，用于根据应变式传感器、转速传感器所测量的参数控制旋转电动机的转速和扭矩。
9.优选的，所述连接臂包括第一连接臂、第二连接臂、连接耳和液压油缸，所述第一连接臂一端和第二连接臂铰接固定，另一端安装有旋转电动机，所述第一连接臂和第二连接臂铰接处的下端均固定有连接耳，且两个所述连接耳之间通过液压油缸进行铰接连接，所述第二连接臂的另一端和螺旋绞钻机的固定架铰接，且该端的第二连接臂也设置有连接耳，且该连接耳和和螺旋绞钻机的固定架之间也通过液压油缸进行铰接连接。
10.优选的，所述液压油缸和液压电动机相连接，用于推动液压油缸做出不同行程的动作，所述电动机控制系统和液压电动机电性连接，用于根据应变式传感器所测量的参数控制液压电动机工作。
11.优选的，所述电动机控制系统包括arm处理器单元、模数转换模块和电动机驱动电路，所述模数转换模块和应变式传感器和转速传感器电性连接，用于将应变式传感器和转速传感器测量的模拟信号转换为数字信号并发送至arm处理器单元，所述arm处理器单元和模数转换模块、电动机驱动电路电性连接，用于根据模数转换模块所接收的信号进行控制计算后，向电动机驱动电路发出控制信号，所述电动机驱动电路和旋转电动机、液压电动机电性连接，用于驱动旋转电动机、液压电动机工作。
12.优选的，所述电动机驱动电路包括数模转换器、运算放大器和变频电路，所述数模转换器、运算放大器和变频电路依次电性连接，所述数模转换器和arm处理器单元电性连接，用于接收arm处理器单元的控制信号并转换为模拟量信号，所述运算放大器用于放大该模拟信号，所述变频电路和旋转电动机、液压电动机电性连接，用于对旋转电动机、液压电动机进行变频调速。
13.优选的，所述视频监控系统包括微控制器单元、usb接口、摄像头、以太网控制器、以太网模块和监控终端，所述微控制器单元的串口和usb接口电性连接，同于在微控制器单元上扩展出一个usb host接口，所述摄像头和usb接口电性连接，用于将摄像头采集的信息发送至微控制器单元，所述以太网控制器和微控制器单元电性连接，用于在微控制器单元上扩展一个网口，从而让微控制器单元与外部网络进行通信，所述以太网模块和以太网控制器、监控终端电性连接，用于构建以太网让微控制器单元和监控终端之间进行通讯，所述监控终端用于实时显示摄像头采集图像。
14.与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
15.本实用新型通过电动机控制系统驱动旋转电动机转动，从而带动旋转分离器转动，在车皮满载煤的情况下，旋转分离器在煤堆的内部进行转动，从而进行满车煤的搅拌作业使其自重卸煤，视频监控系统能够监控到车皮的底部情况，当车皮的底部发生板结的情况时，电动机控制系统能够根据应变式传感器所测量的数据，控制旋转电动机转动在相应的转速及扭矩的范围内，带动旋转分离器转动，将车皮底部的板结煤块旋转搅碎，方便将板结煤块卸下，提高卸煤的效率。
附图说明
16.图1为本实用新型整体结构示意图；
17.图2为本实用新型中连接臂的结构示意图；
18.图3为本实用新型中旋转分离器的结构示意图；
19.图4为本实用新型中视频监控系统的结构示意图；
20.图5为本实用新型中电动机控制系统的系统结构示意图。
21.图中：1连接臂、101第一连接臂、102第二连接臂、103连接耳、104液压油缸、2视频监控系统、201微控制器单元、202usb接口、203摄像头、204以太网控制器、205以太网模块、206监控终端、3旋转分离器、4应变式传感器、5旋转电动机、6转速传感器、7电动机控制系统、701arm处理器单元、702模数转换模块、703电动机驱动电路、8液压电动机。
具体实施方式
22.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行
清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
23.实施例：
24.请参阅图1至图5，本实用新型提供一种技术方案：
25.一种螺旋绞钻机，包括连接臂1、视频监控系统2、旋转分离器3、应变式传感器4、旋转电动机5、转速传感器6和电动机控制系统7，其中：
26.所述连接臂1包括第一连接臂101、第二连接臂102、连接耳103和液压油缸104，所述第一连接臂101一端和第二连接臂102铰接固定，另一端安装有旋转电动机5，所述第一连接臂101和第二连接臂102铰接处的下端均固定有连接耳103，且两个所述连接耳103之间通过液压油缸104进行铰接连接，该液压油缸104进行伸缩时，能够带动第一连接臂101和第二连接臂102之间的角度发生变化，所述第二连接臂102的另一端和螺旋绞钻机的固定架铰接，且该端的第二连接臂102也设置有连接耳103，且该连接耳103和螺旋绞钻机的固定架之间也通过液压油缸104进行铰接连接，该液压油缸104进行伸缩时能够带动第二连接臂102围绕和螺旋绞钻机固定架的铰接点进行转动，通过两个液压油缸104的伸缩能够带动旋转电动机5进行上下和前后的运动。
27.所述连接臂1上设置有视频监控系统2，用于实时监测旋转分离器3前端的整列车皮上的货物板结情况，所述视频监控系统2包括微控制器单元201、usb接口202、摄像头203、以太网控制器204、以太网模块205和监控终端206，微控制器单元201采用三星的的arm9内核芯片s3c2440中央处理器为核心的控制装置，外部根据需求设置有晶振等相应的外设，并且微控制器单元201的存储单元包括flash和sdram，flash具有掉电保持数据的特性，用于存储bootloader启动程序、linux内核映像、文件系统以及用户应用程序等，sdram数据存取速度大大高于flash存储器，用于为操作系统和应用程序提供运行空间，所述微控制器单元201还包括有jtag接口和rs232接口，jtag接口主要用于s3c2440中央处理器，rs232接口用于输出调试信息。
28.所述微控制器单元201的串口和usb接口202电性连接，同于在微控制器单元201上扩展出一个usb host接口，所述摄像头203和usb接口202电性连接，用于将摄像头203采集的信息发送至微控制器单元201，摄像头203采用现有的带有usb端口的摄像头203，微控制器单元201通过usb host接口连接摄像头203采集图像数据，所述以太网控制器204和微控制器单元201电性连接，用于在微控制器单元201上扩展一个网口，从而让微控制器单元201与外部网络进行通信，所述以太网控制器204采用以太网控制器芯片dm9000为核心，所述以太网模块205和以太网控制器204、监控终端206电性连接，用于构建以太网让微控制器单元201和监控终端206之间进行通讯，所述监控终端206用于实时显示摄像头203采集图像，所述以太网模块205采用以太网交换机构建。
29.所述摄像头203采集车皮底部的情况，并通过usb接口202将数据发送至微控制器单元201，所述微控制器单元201内部设置有基于嵌入式操作系统为linux 2.6.13的软件处理系统，并根据实际需求对内核进行裁剪，配置所需的功能模块，摄像头203采集的图像数据经微控制器单元201压缩并打包成视频流后经以太网控制器204连接到以太网模块205进行传输，监控终端206接收到视频流，解码后即可把视频图像显示出来，此时即可在监控终
端206上查看到监控的数据，监控终端206可设置在螺旋绞钻机的本地端，也可根据需要设置在远端。
30.所述连接臂1的前端固定有旋转电动机5，所述旋转电动机5的转轴上安装有旋转分离器3，所述旋转分离器3的前端固定有应变式传感器4，所述旋转电动机5上安装有转速传感器6，所述液压油缸104和液压电动机8相连接，液压电动机8本质上为一个液压泵，进液和排液端分别和液压油容器和液压油缸104连接，在运动时能够通过调整液压油缸104内部的液压油压强完成控制液压油缸104的伸缩，所述电动机控制系统7包括arm处理器单元701、模数转换模块702和电动机驱动电路703，所述模数转换模块702和应变式传感器4和转速传感器6电性连接，用于将应变式传感器4和转速传感器6测量的模拟信号转换为数字信号并发送至arm处理器单元701，应变式传感器4和转速传感器6分别用于监测旋转分离器3前端货物受力形变的参数和监测旋转电动机5的转速，所述arm处理器单元701和模数转换模块702、电动机驱动电路703电性连接，用于根据模数转换模块702所接收的信号进行控制计算后，向电动机驱动电路703发出控制信号，所述电动机驱动电路703和旋转电动机5、液压电动机8电性连接，用于驱动旋转电动机5、液压电动机8工作，所述arm处理器单元701采用atmel公司的at91sam9261处理器为核心控制器，该芯片扩展和集成了dsp指令集和jazelle java加速器，内部集成有经典控制理论中的模糊闭环控制算法，所述模数转换模块702基于adc0809芯片为核心。
31.所述电动机驱动电路703包括数模转换器、运算放大器和变频电路，所述数模转换器、运算放大器和变频电路依次电性连接，所述数模转换器和arm处理器单元701电性连接，用于接收arm处理器单元701的控制信号并转换为模拟量信号，所述运算放大器用于放大该模拟信号，所述变频电路和旋转电动机5、液压电动机8电性连接，用于对旋转电动机5、液压电动机8进行变频调速，数模转换器基于dac0809芯片为核心，运算放大器采用op07型运算放大器，变频电路采用现有技术中基于智能功率模块pm20csj060的变频电路，arm处理器单元701通过模数转换模块702采集应变式传感器4和转速传感器6的数据，并以此为输入信号，输入信号通过arm处理器单元701处理后，发出对应的是控制信号，电动机驱动电路703arm处理器单元701输出的控制信号为数字量，数模转换器将数字信号转换为模拟量，然后由op07运算放大器对信号进行放大，最后，op07放大的后模拟信号号去驱动变频电路，进而实现对旋转电动机5、液压电动机8转速和扭矩的控制，其中转速传感器6主要是为了实现对旋转电动机5的闭环控制而设置，通过整个系统，电动机控制系统7能够根据应变式传感器4所测量的数据，控制旋转电动机5转动在相应的转速及扭矩的范围内，带动旋转分离器3转动，将车皮底部的板结煤块旋转搅碎，方便将板结煤块卸下，提高卸煤的效率，控制液压电动机8能够调两个液压油缸104的伸缩程度，从而让第一连接臂101、第二连接臂102发生相应的旋转运动，改变旋转分离器3的位置。
32.本实用新型的使用原理：在使用时，将第二连接臂102远离第一连接臂101的一端及其下端的液压油缸104铰接安装在螺旋绞钻机固定架上，车皮满载煤的情况下，卸煤时通过电动机控制系统7带动液压电动机8运动，让液压油缸104带动第一连接臂101和第二连接臂102旋转运动，让旋转分离器3插入到煤堆的内部，然后通过电动机控制系统7带动旋转电动机5转动，在煤堆的内部进行搅动，让煤堆的内部松动，从而进行满车煤的搅拌作业使其自重卸煤；
33.在煤堆卸完以后，通过监控终端206查看车皮底部是否有煤板结，若发现有煤板结，让前端的应变式传感器4与板结的煤进行接触，然后电动机控制系统7能够根据应变式传感器4所测量的数据，同时监控旋转电动机5的转动速度，通过电动机控制系统7内的控制系统，让控制旋转电动机5转动在相应的转速及扭矩的范围内，带动旋转分离器3转动，将车皮底部的板结煤块旋转搅碎，方便将板结煤块卸下，提高卸煤的效率。
34.尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。