一种液压缸伸缩行程测量装置与方法
阅读说明：本技术 一种液压缸伸缩行程测量装置与方法 (Hydraulic cylinder telescopic stroke measuring device and method ) 是由 庞义辉 王泓博 柴海龙 魏文胜 张科学 于 2021-09-21 设计创作，主要内容包括：本发明提出一种液压缸伸缩行程测量装置与方法,测量装置包括固定套、伸缩阻尼器、测距滚轮,其中固定套主要包括承载套、柔性密封套、连接固定耳板、滚轮限位耳板,测距滚轮主要包括弹性接触套、轴编码器、限位连接轴；由两个所述固定套、八个所述伸缩阻尼器、四个所述测距滚轮可以组装成一个液压缸伸缩行程测量装置。液压缸伸缩时,由液压缸的伸缩段带动四个测距滚轮的轴编码器转动,利用轴编码器的转动圈数与方向可以计算得出液压缸的伸缩行程。本发明大幅降低了液压缸行程测量成本,具有测量尺寸小巧、精度高、稳定可靠、成本低等明显优势。(The invention provides a device and a method for measuring the telescopic stroke of a hydraulic cylinder, wherein the measuring device comprises a fixed sleeve, a telescopic damper and a distance measuring roller, the fixed sleeve mainly comprises a bearing sleeve, a flexible sealing sleeve, a connecting and fixing lug plate and a roller limiting lug plate, and the distance measuring roller mainly comprises an elastic contact sleeve, a shaft encoder and a limiting connecting shaft; the hydraulic cylinder telescopic stroke measuring device can be assembled by two fixed sleeves, eight telescopic dampers and four distance measuring rollers. When the pneumatic cylinder is flexible, the shaft encoder who drives four range finding gyro wheels by the flexible section of pneumatic cylinder rotates, utilizes the rotation number of turns and the direction of shaft encoder can calculate the flexible stroke that reachs the pneumatic cylinder. The invention greatly reduces the measuring cost of the hydraulic cylinder stroke and has the obvious advantages of small measuring size, high precision, stability, reliability, low cost and the like.)
技术领域
本发明属于煤矿智能化开采技术装备领域，尤其涉及一种适用于采煤工作面液压支架的液压缸伸缩行程测量装置以及测量方法。
背景技术
液压支架是综采工作面支护顶板、防护煤壁、隔离采空区冒落矸石的主要支护设备，液压支架对围岩的自适应支护是实现工作面智能化开采的关键。如何实现对液压支架的液压缸（立柱、平衡千斤顶、伸缩千斤顶、推移千斤顶等）的伸缩行程进行精准、可靠测量，是实现液压支架自适应支护的关键一环。
目前，主要通过在液压支架的液压缸内安装行程传感器来对液压缸的行程进行监测，但由于液压支架的液压缸内压力较大（40MPa以上），现有行程传感器的精度、可靠性均较差，难以满足对液压缸的行程进行精准测量。发明专利CN111470446A公开了一种千斤顶及其行程测量方法，通过在活塞杆与缸体内设置拉绳传感器，通过测量拉绳长度的变化，实现对千斤顶行程的测量。这种方法虽然可以实现对千斤顶的行程进行测量，但由于拉绳传感器布置在液压缸内部，若传感器损坏则液压缸将会报废，而且这种传感器的布设需要对传统液压缸的内部结构进行重新设计。另外，部分研究机构采用在液压缸的外部布设拉线传感器，实现对液压缸行程的测量，但外部布设的拉线传感器难以适应煤矿井下复杂的环境，极易发生断绳、损坏等现象。部分厂家采用红外测距的方法对液压支架的液压缸行程进行测量，但红外测距方法需要在液压支架的两端安装红外线发射与接收装置，且二者之间不能有障碍物阻挡，由于煤矿井下的液压支架结构紧凑，难以在井下狭小空间内的液压支架上安装红外发射与接收装置，并且红外发射与接收装置之间非常容易受到障碍物的阻挡。
综合上述分析可知，现有煤矿井下液压支架的液压缸行程监测方法难以实现对液压缸行程的可靠、高精度测量，国内外尚无高效、可靠、低成本的解决方案。
发明内容
针对现有液压缸行程测量装置存在的不足，本发明的目的是提供一种液压缸伸缩行程测量装置与方法，解决现有液压缸行程测量方法存在的可靠性差、适应性差、难以维护等问题，为煤矿井下液压支架液压缸行程的高效、高可靠性测量提供测量装置与方法。
本发明提出一种液压缸伸缩行程测量装置，包括：固定套、伸缩阻尼器、测距滚轮；
所述固定套主要包括承载套、柔性密封套、连接固定耳板、滚轮限位耳板；
所述伸缩阻尼器固定在承载套的内表面，且位于滚轮限位耳板的外侧；
所述测距滚轮主要包括弹性接触套、轴编码器、限位连接轴；
所述测距滚轮置于两个滚轮限位耳板中间，并且限位连接轴与滚轮限位耳板外侧的伸缩阻尼器接触，可以通过伸缩阻尼器对测距滚轮的位置进行调整；
由两个所述固定套、八个所述伸缩阻尼器、四个所述测距滚轮可以组装成一个液压缸伸缩行程测量装置，其中两个所述固定套通过连接固定耳板进行连接固定。
进一步的，所述固定套设有四个滚轮限位耳板，每个滚轮限位耳板设有椭圆长孔，椭圆长孔的长轴方向为水平方向，相互平行的两个滚轮限位耳板为一组，每组滚轮限位耳板中间安装一个测距滚轮。
更进一步的，所述柔性密封套采用具有弹性的树脂材料，并利用黏贴剂与承载套的下半部分进行连接固定。
再进一步的，所述测距滚轮通过限位连接轴与滚轮限位耳板连接，两个正对的测距滚轮之间的距离为被测量的液压缸伸缩段外部直径的0.8倍。
再进一步的，所述弹性接触套采用具有一定弹性与摩擦系数的柔性树脂材料，并通过黏贴剂与轴编码器进行固定，液压缸的伸缩段伸出或收回时，将带动弹性接触套、轴编码器围绕限位连接轴转动，通过轴编码器记录测距滚轮的转动方向与转动圈数，便可以计算得出液压缸伸缩段伸出或收缩的行程。
本发明技术方案还提供利用上述液压缸伸缩行程测量装置对液压缸的伸缩行程进行测量的方法，其特征在于，包括如下步骤：
S001，将四个测距滚轮安装在两个固定套上；
S002，通过连接固定耳板将两个固定套固定在被测量的液压缸上，并使固定套的柔性密封套一端与液压缸固定段接触，同时使测距滚轮与液压缸伸缩段接触；
S003，将液压缸伸缩段降至最低位置，对四个测距滚轮的轴编码器进行校对，统一四个轴编码器的初始值；
S004，当液压缸伸缩段伸出时，则带动四个测距滚轮的轴编码器转动，利用轴编码器的转动圈数可以计算得出液压缸伸缩段的伸出行程；
S005，当液压缸伸缩段收回时，则带动四个测距滚轮的轴编码器绕反方向转动，利用轴编码器的转动圈数与初始值之差可以计算得出液压缸此时的伸缩行程；
S006，若四个测距滚轮的测量值相差不大，则取四个测距滚轮测量值的平均值为最终测量值；若四个测距滚轮的测量值相差较大，则取测量值中的最大值作为最终测量值，并对四个测距滚轮重新进行维护校对。
附图说明
图1是本发明一个实施例提供的液压缸伸缩行程测量装置的结构图；
图2是本发明一个实施例提供的固定套与伸缩阻尼器的安装结构图；
图3是本发明一个实施例提供的测距滚轮的结构图；
图4是本发明一个实施例提供的固定套、伸缩阻尼器、测距滚轮的安装结构图；
图5是本发明一个实施例提供的液压缸伸缩行程测量装置与液压缸的安装结构图；
图6是本发明一个实施例提供的液压缸伸缩行程测量装置与液压缸的安装俯视图；
图7是本发明一个实施例提供的对液压缸伸缩行程进行测量的流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细的说明。在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明的简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或组件必需具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
本实施例提供一种液压缸伸缩行程测量装置，如图1-6所示，主要包括：固定套1、伸缩阻尼器2、测距滚轮3；
所述固定套1主要包括承载套11、柔性密封套12、连接固定耳板13、滚轮限位耳板14，如图2所示；
所述伸缩阻尼器2固定在承载套11的内表面，且位于滚轮限位耳板14的外侧，如图2所示；
所述测距滚轮3主要包括弹性接触套31、轴编码器32、限位连接轴33，如图3所示；
所述测距滚轮3置于两个滚轮限位耳板14中间，并且限位连接轴33与滚轮限位耳板14外侧的伸缩阻尼器2接触，可以通过伸缩阻尼器2对测距滚轮3的位置进行调整；
由两个所述固定套1、八个所述伸缩阻尼器2、四个所述测距滚轮3便可以组装成一个液压缸伸缩行程测量装置，其中两个所述固定套1通过连接固定耳板13进行连接固定。
所述固定套1设有四个滚轮限位耳板14，每个滚轮限位耳板14设有椭圆长孔，且椭圆长孔的长轴方向为水平方向，如图2所示，相互平行的两个滚轮限位耳板14为一组，每组滚轮限位耳板14中间安装一个测距滚轮3。
所述柔性密封套12采用具有弹性的树脂材料，并利用黏贴剂与承载套11的下半部分进行连接固定；
具体的，在安装过程中，通过连接固定耳板13将两个固定套1固定在液压缸上，并且使固定套1的柔性密封套12的一侧与液压缸的固定段进行紧密接触，如图5所示，由于柔性密封套12采用具有一定弹性的树脂材料，可以使固定套1与液压缸固定段进行紧密固定。
所述伸缩阻尼器2的数量与滚轮限位耳板14的数量相同，伸缩阻尼器2设置在滚轮限位耳板14的外侧，并且一端固定在承载套11的内表面，如图2所示。
所述测距滚轮3通过限位连接轴33与滚轮限位耳板14连接，两个正对的测距滚轮3之间的距离应为被测量的液压缸伸缩段外部直径的0.8倍；
具体的，由于两个正对的测距滚轮3之间的距离小于被测量的液压缸伸缩段的外部直径，则安装过程中被测量的液压缸伸缩段会对测距滚轮3产生挤压力，此时，限位连接轴33向伸缩阻尼器2施加压力，使测距滚轮3沿滚轮限位耳板14的椭圆长孔长轴方向运动，使两个正对的测距滚轮3之间的距离等于被测量的液压缸伸缩段的外部直径；伸缩阻尼器2压缩后将向限位连接轴33施加反向作用力，使弹性接触套31与液压缸更好的接触，见图4所示。
所述弹性接触套31采用具有一定弹性与摩擦系数的柔性树脂材料，并通过黏贴剂与轴编码器32进行固定，液压缸的伸缩段伸出或收回时，将带动弹性接触套31、轴编码器32围绕限位连接轴33转动，通过轴编码器记录测距滚轮3的转动方向与转动圈数，便可以得出液压缸伸缩段伸出或收缩的行程；
具体的，在安装过程中，将测距滚轮3安装在一组平行的滚轮限位耳板14中间，通过连接固定耳板13将两个固定套1固定在液压缸上，使固定套1的柔性密封套12的一侧与液压缸的固定段进行紧密接触，使固定套1上安装的测距滚轮3的一侧与液压缸的伸缩段进行紧密接触，由于两个正对的测距滚轮3之间的距离小于液压缸伸缩段的外部直径，则在伸缩阻尼器2的作用下，弹性接触套31将会与液压缸伸缩段紧密接触，由于弹性接触套31采用具有一定弹性与摩擦系数的柔性树脂材料，不仅可以增加弹性接触套31与液压缸伸缩段外表面的接触面积，而且还可以避免弹性接触套31对液压缸伸缩段的外表面造成损伤；由于液压缸在伸出、收回过程中一般不会造成测距滚轮3空转，但有可能由于弹性接触套31打滑而导致测距滚轮3的转动距离小于液压缸的伸出、收回行程，因此，同时采用四个测距滚轮3对液压缸的伸出、收回行程进行测量，首先对比四个测距滚轮3的测量值，若四个测距滚轮3的测量值相差不大，则取四个测距滚轮3测量值的平均值为最终测量值（可以有效降低因轴编码器误差导致测量误差）；若四个测距滚轮3的测量值相差较大，则取测量值中的最大值作为最终测量值，并对四个测距滚轮3进行维护校对调整。
本发明实施例安装在液压缸的外部，通过四个测距滚轮3对一个液压缸的伸出、收回行程进行测量，大幅提高了测量精度，而且尺寸小巧，便于维修更换，还可以在不同液压支架的液压缸上重复利用，大大降低了测量成本，具有测量尺寸小巧、精度高、稳定可靠、成本低等明显优势。
本实施例还提供一种采用上述液压缸伸缩行程测量装置对液压缸的伸缩行程进行测量的方法，见图5-7所示，具体包括以下步骤：
S001，将四个测距滚轮3安装在两个固定套1上；
S002，通过连接固定耳板13将两个固定套1固定在被测量的液压缸上，并使固定套1的柔性密封套12一端与液压缸固定段接触，同时使测距滚轮3与液压缸伸缩段接触，见图5、图6所示；
S003，将液压缸伸缩段降至最低位置，对四个测距滚轮3的轴编码器32进行校对，统一四个轴编码器32的初始值；
S004，当液压缸伸缩段伸出时，则带动四个测距滚轮3的轴编码器32转动，利用轴编码器的转动圈数可以测出液压缸伸缩段的伸出行程；
S005，当液压缸伸缩段收回时，则带动四个测距滚轮3的轴编码器32绕反方向转动，利用轴编码器的转动圈数与初始值之差可以测出液压缸此时的伸缩行程；
S006，若四个测距滚轮3的测量值相差不大，则取四个测距滚轮3测量值的平均值为最终测量值（可以有效降低因轴编码器误差导致测量误差）；若四个测距滚轮3的测量值相差较大，则取测量值中的最大值作为最终测量值，并对四个测距滚轮3重新进行维护校对。
以上所述的仅是本发明的原理和较佳的实施例。应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在本发明原理的基础上，还可以做出若干其它变型，也应视为本发明的保护范围。