煤炭三維截割力傳感器的設(shè)計(jì)與解耦分析.pdf

1、設(shè)計(jì)了一種煤炭三維截割力傳感器，通過傳感器可以準(zhǔn)確獲得采煤機(jī)截齒在截割過程中的受力信息，從而為深入研究煤炭截割機(jī)理、定量評(píng)價(jià)煤炭截割特性、合理選擇和使用采煤機(jī)和截齒提供依據(jù)。該傳感器是采用電阻應(yīng)變式的測(cè)量原理，通過黏貼在彈性體上應(yīng)變片的受力變形測(cè)出三維力信號(hào)。
　　 傳感器由彈性體、連接件和保護(hù)罩組成，彈性體是傳感器的核心部分。本文設(shè)計(jì)的彈性體是一個(gè)圓環(huán)結(jié)構(gòu)，在圓環(huán)的上下兩層各開4個(gè)槽孔，槽孔是對(duì)稱分布的，相位相差45°。上下層

2、槽孔間和同層槽孔間的薄壁區(qū)為剪切應(yīng)力敏感區(qū)，不同的剪切應(yīng)變區(qū)對(duì)應(yīng)測(cè)量由不同方向的力產(chǎn)生的應(yīng)變。彈性體的結(jié)構(gòu)尺寸通過正交試驗(yàn)方法進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)得到。
　　 其次，采用有限元軟件Ansys對(duì)傳感器進(jìn)行了靜態(tài)分析、模態(tài)分析、諧響應(yīng)分析和瞬態(tài)響應(yīng)分析，得到了傳感器在靜態(tài)載荷作用下的應(yīng)變變化規(guī)律，從而確定了應(yīng)變片的貼片位置。同時(shí)得出了傳感器的固有頻率、振型和頻響特性。
　　 再次，對(duì)彈性體進(jìn)行貼片，通過合理的組橋方式，從理論上消除維