贾 斌

（宁夏天地奔牛实业集团有限公司，宁夏石嘴山 753000）

0 引言

综采刮板输送机是综采工作面的主要支撑设备之一。刮板链是刮板输送机的主要部件和工作结构。在国内综采工作面生产中，刮板输送机链条的实际监控一般是根据经验调整链条的松紧度。数字显示便携式链条张力测试仪的开发可以对刮板链条张力进行实时检测和显示，作为精确链条切割的基础。

1 数字显示便携式链条张力测试仪的必要性

综采工作面生产中刮板输送机链条的实际监控一般是基于经验，观察刮板链条运行中的张力，刮板与溜槽之间的摩擦面积以及链条的后链和头架下方链条的悬垂定性得出结论，并指导链条进行紧调。经验监控是定性和直观的，并且由于人类经验的差异，刮板链的预紧程度有限，而非定量控制。当刮板链条磨损并张紧时，预紧力减小。当再次执行预紧时，合理数量的链条被切断一次，并且在连接环之后的刮板链的预紧力不合适。因此，刮板输送机刮板链在现场的实际监控是刮板输送机的维护和修理的依据，实现紧链切割工作，提高工作可靠性，避免并减少故障路径。

2 设计思路

数显便携式链条张力测试仪可以实现刮板链张力的计算和实际监测显示，及时调整使链子始终保持合适的张力状态下运行。测试仪采用独立电源，可安装或搁置在输送机机尾部的液控阀附近，采集安装在液控阀上压力传感器的压力信号，单片机对采集到数据进行内部处理，把压力值转换为张力值，并做实时显示，其值可作为截链的参考依据。

本装置程序设计依据为：力=压力×作用面积

油缸进程时：作用面积=π/4×缸径2

油缸回程时：作用面积=π/4×（缸径2-杆径2）

内部运算后显示油缸推力：XX kN

3 数显便携式链条张力测试仪的选型要求

张力测试仪应便于携带，适合简单而快速测试的自动测试模式，测试拥有高精度、高安全性和操作简便的特点。

4 数显便携式链条张力测试仪组件选择

4.1 压力传感器

预先选择的GYD60-Y2-KC（0～60 MPa）矿用本安型压力传感器（图1）。压力传感器使用CYB-10S 压力传感器将膜片作为敏感组件进行溅射，并将电子电路制成集成结构，并且输出为标准4～20 mA 电流信号。该系列传感器全部为不锈钢圆柱结构，体积小巧，易于安装和使用，适合采矿应用。

4.1.1 技术特点

采用数字芯片电路。

（1）满量程误差：±0.5%FS（在25±2 ℃条件下）。

（2）被测介质：气体、液体及蒸汽。

（3）测量范围：0～60 MPa（可选择）。

（4）供电电压：DC10～30 V。

（5）输出信号：4～20 mA（模拟，二线制）。

4.1.2 工作环境

（1）使用温度：0～40 ℃。

（2）相对湿度：≤95%RH。

（3）大气压强：86～116 kPa。

4.1.3 使用场所

可在具有甲烷、煤尘等爆炸混合物的危险场所使用。

4.1.4 其他因素

（1）介质温度：-20～80 ℃。

（2）位置影响：安装位置不受影响。

（3）压力接头：M20×1.5，快插KJ 型。

（4）外壳：整体为不锈钢圆柱结构。

（5）引导方式：采矿推入式连接器。

4.2 显示屏

图1 矿用本安型压力传感器

表1 ATPad 液晶屏的配置

显示屏预选用集成工业智能液晶显示屏ATPad（表1）。屏幕为5～8 英寸高集成度真彩屏。此屏的特点为：内置丰富的硬件/软件资源；内置GUI（用户图形界面），可灵活设计；内置ARM9 处理器，可完全替换单片机及PLC 系统，做到显示处理一体化。通用I/O，多路AD，U 盘读写等。

ATPad 液晶屏的开发：提供PC 仿真开发环境（VC），可直接在PC 上开发调试，PC 上开发完成后直接编译下载即可。同时提供C 语言版级开发包（ADS 编译），可直接板级调试。其架构如图2、图3 所示。ATPad 液晶屏的优越性见表2。

4.3 电源

基于压力传感器及ATPad 智能液晶屏供电电压（DC24 V）的要求，选用电源输出应有DC24 V（±30%），输出电流≥800 mA。同时还应具有高电压、高能量、放电平稳、循环寿命长等特点。表3可充分反映出充电式锂电池完全符合数显便携式链条张力测试仪的应用要求。

4.4 测试仪箱体材质选择

基于方便携带的原理，钢被用作盒子的成型材料，并使用采矿工程塑料。工程塑料的优势：

图2 ATPad 智能液晶面板前架构图

图3 ATPad 智能液晶面板后架构图

表2 ATPad 液晶屏的优越性

表3 几种电源比较表

（1）机械强度高，韧性好，使用寿命长。

（2）应用范围广，抗干裂耐潮湿，特别适合矿井淋水大，腐蚀性恶劣环境及井下条件使用。

（3）比重轻、不吸水；相同体积大小，重量轻便。

4.5 工程塑料选型要求

（1）热稳定性，通过最高环境温度下测试。

（2）外壳静电电荷，在环境温度（23±2）℃、相对湿度（50±5）%的条件下，测得表面绝缘电阻不应超过1 GΩ。

（3）外壳应具有阻燃抗静电性能。

（4）外壳应通过耐寒、耐热试验。

（5）光老化试验。

（6）耐化学试剂试验。

（7）机械试验：（冲击、跌落试验）。

5 测试仪部件确定及实用功能

（1）整体结构设计成本质安全型。

（2）ATPad 液晶屏，其集成工业智能液晶显示屏（5～8 英寸彩屏）；内置单片机ARM9 处理器。事先将程序写入，单片机对采集到压力传感器的压力信号进行数据内部处理，把压力值转换为张力值，并做实时显示。

（3）SDRAM，128 M FLASH 通用I/O，12/16 位AD 采样。

（4）外壳采用工程塑料结构，经机加工加工成型，符合防爆要求。

（5）内置充电式锂 电 电 池，12.6 V，1400 mAh。

图4 快插电缆

（6）外壳上加装电缆快插座WKJ16-B，连接快插电缆MHYVP4/Xm（图4），这样就可将压力传感器的信号值采集到。

6 结束语

数显式便携式链条张力测试仪可以准确测试刮板链条的牵引张力，不仅可以确保刮板输送机处于良性运输状态，还可以减少刮板输送机的磨损，减少无用的电力消耗，提高传输效率，减少事故发生。