第30卷第6期 2017年6月
传感技术学报
CHINESE JOURNAL OF SENSORS AND ACTUATORS
Vol. 30No.6 June2017
Analysis of Parameter Matching of PiezoelectricTransducer
in ShearerWireless MonitoringDevice
PENGJisheng,HEWulin
( School of Mechanical Engineering, liaoning Technical U/nizersily, Liaoning, Faxin Liaoning 123000, China)
Abstract : The geometric parameters of the piezoelectric vibrator in the piezoelectric self powered device directly affect the resonance frequency ,which affects the power generation of the piezoelectric self powered device. Therefore, it is necessary to set the optimal parameters of the piezoelectric vibrator according to the ambient excitation frequency. The wireless monitoring device of shearer based on piezoelectric self power supply is studied. Based on theoretical analy sis,simulation and experimental methods,the generation of different cantilever beams under different external excita-tions is studied. The results show that the larger the mass and the length of cantilever beam,the lower the natural fre-quency of cantilever beam; With the increase of the thickness of the cantilever beam,the natural frequency of the can-tilever piezoelectric structure increases gradually. The best matching piezoelectric structure geometry parameters are selected for different monitoring positions of shearer, and the feasibility of the piezoelectric self powered wireless moni-toring device is verified by the monitoring of the working condition of the shearer.
Key words : coal mining machine ; wireless monitoring device ; self powered piezoelectric ; cantilever beam; piezoelec tric power generation
EEACC:7230S
doi:10.3969/j.issn.10041699.2017.06.009
采煤机无线监测装置压电换能元件参数匹配分析
彭继慎*，何武林
（辽宁工程技术大学机械工程学院，辽宁阜新123000）
摘要：考虑到压电自供电装置中压电振子的几何参数直接影响其共振频率，从面影响压电自供电装置的发电量，因此需要根据环境激励频率设定最佳的压电振子的几何参数，对基于压电自供电的采煤机状态无线监测装置进行研究，通过理论分析、伤真以及实验方法对对不同悬臂梁结构在不同外界激励作用下的发电量进行研究。研究结果表明：悬臂架自由端的质量块质量以及态情架长度越大，慧臂案压电结构的固有频率越低；随者慧降案厚度的增加，悉降案压电结构的固有频率逐渐增大。以此为依据对采煤机不同监测位置的装置选取最佳匹配的压电结构几何参数，并通过采煤机工作状态监测实验验证了本文研究的压电自供电无线监测装置的可行性
关键词：采煤机；无线监测装置；压电自供电；悬臂梁；压电发电
中图分类号：TP122
文献标识码：A
随着煤矿技术的不断发展，人们越来越重视煤矿井下设备运行稳定可靠性，并着力发展了基于计算机信息技术的煤矿井下设备与环境监控网络。采煤机属于煤矿井下开采的关键设备之一，需要通过采煤机运行状态监测系统对其进行实时振动、温度等状态监测[1-2]。
目前采煤机机载运行状态监测系统大多使用有线方式，通过总线方式与远程监控采集中心进行数
文章编号：1004-1699(2017)060855-06
据通信，但是采煤机工作条件恶劣、复杂并且采煤机需要在刮板输送机上往复运行，加上采煤机前后滚简不断转动，不利于有线监测装置的安装、布置与使用，因此有必要对采煤机状态无线监测装置的研发与应用进行深入研究。
文献[3-4]基于无线传感器网络对采煤机采煤机状态监测系统进行了设计与应用；文献[5-6]中使用无线遥控技术实现采煤机的远程遥控；文献
项目来源：辽宁省教育厅创新团队项目（LTJ2011101，LT20100047）
收稿日期：2016-11-24
修改日期：2017-01-05