CN103183034A - 一种并联柔索悬吊系统导轨绳偏摆抑制机构及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种适用于超深立井施工的并联柔索悬吊系统导轨绳偏摆抑制机构及方法，该导轨绳偏摆抑制机构包括“T”型安装支座、旋转机架、液压支撑杆和卡头，“T”型安装支座包括纵向支撑杆和横向支撑杆，液压支撑杆包括上液压支撑杆和下液压支撑杆，旋转机架包括上“Y”型支架和下“Y”型支架，卡头包括上卡头和下卡头；该导轨绳偏摆抑制方法将上述机构两个作为一组，在井壁上沿竖直方向至少设置两组。本发明在保证导向架可顺畅滑行的前提下，通过卡头约束导轨绳部分自由度以抑制导轨绳偏摆，提高提升容器运行的稳定性和安全性。

Description

一种并联柔索悬吊系统导轨绳偏摆抑制机构及方法
技术领域
本发明涉及矿山井巷工程施工设备，尤其是一种适用于超深立井施工的并联柔索悬吊系统导轨绳偏摆抑制机构及方法。
背景技术
随着我国浅层、中深层矿藏资源逐渐面临枯竭，开采深部资源已成为保障国民经济持续发展的必然选择，因此超深立井的开凿势在必行，这也对人员物资的安全运输提出了更高的要求。目前，深立井施工导向架大多采用2根悬吊绳兼作导轨绳并依靠导向架自重预紧，属于一种典型的并联柔索悬吊导向系统，主要为提升容器的运动提供导向作用。若悬吊导向系统的导轨绳预紧力过小，则提升容器沿导轨绳运行时会产生严重的偏摆甚至倾覆，威胁了施工工人的生命安全，因此《矿山井巷工程施工及验收规范》规定，采用钢丝绳罐道时，每100m钢丝绳张紧力应不小于1t，同时《煤矿安全规程》规定绳罐道安全系数不得小于6。对于超深立井而言，导轨绳的增长导致预紧力必须增大，但仅靠导向架自重无法满足上述规定，此时提升容器的偏摆会非常严重；即使预紧力能够达到要求，受抗拉强度及安全系数的限制，过大的预紧力使得钢丝绳无法在标准中选型。总之，并联柔索悬吊系统中导轨绳偏摆的难以抑制，对目前超深立井施工的安全产生了巨大威胁。
发明内容
发明目的：本发明的目的是提供一种并联柔索悬吊系统导轨绳偏摆抑制机构及方法，解决现有并联柔索悬吊导向系统在超深立井施工中存在的导轨绳偏摆难以抑制的问题。
为了解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：
一种并联柔索悬吊系统导轨绳偏摆抑制机构，包括“T”型安装支座、旋转机架、液压支撑杆和卡头；所述“T”型安装支座包括纵向支撑杆和横向支撑杆，所述纵向支撑杆固定在井壁上，横向支撑杆的一端与纵向支撑杆中心固定；所述液压支撑杆包括上液压支撑杆和下液压支撑杆，所述上液压支撑杆的一端与纵向支撑杆的上端相铰接，下液压支撑杆的一端与纵向支撑杆的下端相铰接；所述旋转机架包括上“Y”型支架和下“Y”型支架，所述上“Y”型支架的一端与上液压支撑杆的另一端相铰接，下“Y”型支架的一端与下液压支撑杆的另一端相铰接，上“Y”型支架的另一端和下“Y”型支架的另一端固定，并且均与横向支撑杆的另一端相铰接；所述卡头包括上卡头和下卡头，所述上卡头固定在上“Y”型支架的第三端，下卡头固定在下“Y”型支架的第三端；
当旋转机架绕横向支撑杆的另一端转动至下卡头水平时，上卡头向上倾斜，当旋转机架绕横向支撑杆的另一端转动至上卡头水平时，下卡头向下倾斜。
在本发明的导轨绳偏摆抑制机构中，进一步的，所述上“Y”型支架和下“Y”型支架的结构相同，在上“Y”型支架和下“Y”型支架的第三端均设有空心钢，所述空心钢上设有螺栓孔，所述螺栓孔内设置紧固螺栓；所述上卡头和下卡头均包括“V”型卡头和圆钢，所述“V”型卡头上设有可包围导轨绳的卡槽，所述圆钢的一端与“V”型卡头固定，圆钢的另一端伸入空心钢管内并通过紧固螺栓固定。
一种并联柔索悬吊系统导轨绳偏摆抑制方法，该方法是将上述导轨绳偏摆抑制机构两个作为一组，在井壁上沿竖直方向至少设置两组；
提升容器下行时，先将导轨绳偏摆抑制机构中的旋转机架转动至下卡头水平，通过下卡头卡紧导轨绳，此时上卡头处于导向架可通过的倾斜状态，在导向架通过导轨绳偏摆抑制机构时，推动下卡头逐渐回缩并向下偏转，进而带动旋转机架转动至上卡头水平，通过上卡头卡紧导轨绳；
提升容器上行时，先将导轨绳偏摆抑制机构中的旋转机架转动至上卡头水平，通过上卡头卡紧导轨绳，此时下卡头处于导向架可通过的倾斜状态，在导向架通过导轨绳偏摆抑制机构时，推动上卡头逐渐回缩并向上偏转，进而带动旋转机架转动至下卡头水平，通过下卡头卡紧导轨绳。
在本发明的导轨绳偏摆抑制方法中，进一步的，相邻两组导轨绳偏摆抑制机构的间隔为5～20米。
本发明具有以下优点：
（1）采用本发明导轨绳偏摆抑制机构并合理布置于井壁，本发明在保证导向架可顺畅滑行的前提下，通过卡头约束导轨绳部分自由度以抑制导轨绳偏摆，提高提升容器运行的稳定性和安全性；
（2）本发明导轨绳偏摆抑制机构是内动力纯机械结构，无需提供电力和液压驱动，有效节省了电缆和井内布置空间。
（3）卡头仅是半包围导轨绳，可在施工过程中同步安装，无需将吊盘升到地面后再改造，节省了施工时间；
（4）液压支撑杆本身带有阻尼，与单叉头和弹簧提供推力的装置相比，机构状态切换时更平稳，对导轨绳的冲击更小；
（5）本发明导轨绳偏摆抑制机构的结构简单、易加工安装、性能可靠、拆装方便。
附图说明
图1为本发明并联柔索悬吊系统导轨绳偏摆抑制机构的结构示意图；
图2为旋转机架与卡头的连接结构示意图；
图3为本发明并联柔索悬吊系统导轨绳偏摆抑制方法的导轨绳偏摆抑制机构布置方案示意图；
图4为偏摆抑制机构动作过程中阻力矩为负值的状态示意图；
图5为偏摆抑制机构动作过程中阻力矩为零值的状态示意图；
图6为偏摆抑制机构动作过程中阻力矩为正值的状态示意图。
图中：“T”型安装支座-1，旋转机架-2，液压支撑杆-3，卡头-4，导轨绳-5，导向架-6，提升容器-7，井壁-8；上“Y”型支架-2-1，下“Y”型支架-2-2，空心钢-2-3，紧固螺栓-2-4，螺栓孔-2-5；上液压支撑杆-3-1，下液压支撑杆-3-2；上卡头-4-1，下卡头-4-2，“V”型卡头-4-3，圆钢4-4。
具体实施方式：
下面结合附图对本发明做更进一步的解释。
如图1和2所示。本发明的并联柔索悬吊系统导轨绳偏摆抑制机构包括“T”型安装支座1、旋转机架2、液压支撑杆3和卡头4。
“T”型安装支座1包括纵向支撑杆和横向支撑杆，纵向支撑杆固定在井壁8上，横向支撑杆的一端与纵向支撑杆中心固定。液压支撑杆3包括上液压支撑杆3-1和下液压支撑杆3-2，上液压支撑杆3-1的一端与纵向支撑杆的上端（图中A端）相铰接，下液压支撑杆3-2的一端与纵向支撑杆的下端（图中B端）相铰接。旋转机架2包括上“Y”型支架2-1和下“Y”型支架2-2，上“Y”型支架2-1和下“Y”型支架2-2的结构相同。上“Y”型支架2-1的一端（图中C端）与上液压支撑杆3-1的另一端相铰接，下“Y”型支架2-2的一端（图中D端）与下液压支撑杆3-2的另一端相铰接，上“Y”型支架2-1的另一端和下“Y”型支架2-2的另一端固定，并且与横向支撑杆的另一端（图中E端）相铰接，在上“Y”型支架2-1和下“Y”型支架2-2的第三端均设有空心钢2-3，空心钢2-3上设有螺栓孔2-5，螺栓孔2-5内设置紧固螺栓2-4。卡头4包括上卡头4-1和下卡头4-2，上卡头4-1和下卡头4-2均包括“V”型卡头4-3和圆钢4-4，“V”型卡头4-3上设有可包围导轨绳5的卡槽，圆钢4-4的一端与“V”型卡头4-3固定，圆钢4-4的另一端伸入空心钢管2-3内并通过紧固螺栓2-4固定，进而将上卡头4-1和下卡头4-2分别固定在上“Y”型支架2-1和下“Y”型支架2-2的第三端，使旋转机架2与卡头4连接在一起。在使用时，可通过调节圆钢4-4伸入空心钢管2-3的长度来调节上卡头4-1和下卡头4-2的伸长量，以便将导轨绳5卡紧。
如图4，当旋转机架2绕横向支撑杆的另一端转动至下卡头4-2水平时，上卡头4-1向上倾斜。此时，上液压支撑杆3-1和下液压支撑杆3-2均处于最大伸长量，同时由于液压支撑杆3可提供持续恒定的推力，对“T”型安装支座1的横向支撑杆的另一端的阻力矩为负值（规定逆时针为正），因此旋转机架2无法转动，导轨绳偏摆抑制机构处于稳定状态。如图5所示，当旋转机架2绕横向支撑杆的另一端转动至纵向支撑杆的上端、上“Y”型支架2-1的一端和上“Y”型支架2-1的另一端三点共线时，纵向支撑杆的下端、下“Y”型支架2-2的一端和下“Y”型支架2-2的另一端三点也共线，此时液压支撑杆3对“T”型安装支座1的横向支撑杆的另一端的阻力矩为零。如图6，当旋转机架2绕横向支撑杆的另一端转动至上卡头4-1水平时，下卡头4-2向上倾斜。此时，上液压支撑杆3-1和下液压支撑杆3-2均处于最大伸长量，同时由于液压支撑杆3可提供持续恒定的推力，对“T”型安装支座1的横向支撑杆的另一端的阻力矩为正值，因此旋转机架2无法转动，导轨绳偏摆抑制机构处于稳定状态。
如图3所示，本发明的并联柔索悬吊系统导轨绳偏摆抑制方法是：将上述的导轨绳偏摆抑制机构两个作为一组，在井壁8上沿竖直方向至少设置两组。在本实施例中为两组，这两组导轨绳偏摆抑制机构设置在导轨绳5横向刚度较小的中下部（或中部），两组导轨绳偏摆抑制机构之间间隔5～20米。
提升容器7下行时，先将两组导轨绳偏摆抑制机构的旋转机架2转动至下卡头4-2水平，通过两组导轨绳偏摆抑制机构的下卡头4-2卡紧导轨绳5，此时两组导轨绳偏摆抑制机构的上卡头4-1处于导向架6可通过的倾斜状态。
在导向架6向下移动至与第一组导轨绳偏摆抑制机构的下卡头4-2接触时，导向架6通过重力克服第一组导轨绳偏摆抑制机构的液压支撑杆3产生的阻力矩，推动第一组导轨绳偏摆抑制机构的下卡头4-2逐渐回缩并向下偏转，进而带动第一组导轨绳偏摆抑制机构的旋转机架2转动，当导向架6与第一组导轨绳偏摆抑制机构的下卡头4-2分离后，第一组导轨绳偏摆抑制机构的旋转机架2转动至上卡头4-1水平，通过第一组导轨绳偏摆抑制机构的上卡头4-1卡紧导轨绳5。在此过程中，导向架6顺利下行，并通过第一组导轨绳偏摆抑制机构。
在导向架6向下移动至第一组导轨绳偏摆抑制机构与第二组导轨绳偏摆抑制机构之间时，通过第一组导轨绳偏摆抑制机构的上卡头4-1和第二组导轨绳偏摆抑制机构的下卡头4-2卡紧导轨绳5。
在导向架6向下移动至与第二组导轨绳偏摆抑制机构的下卡头4-2接触时，导向架6通过重力克服第二组导轨绳偏摆抑制机构的液压支撑杆3产生的阻力矩，推动第二组导轨绳偏摆抑制机构的下卡头4-2逐渐回缩并向下偏转，进而带动第二组导轨绳偏摆抑制机构的旋转机架2转动，当导向架6与第二组导轨绳偏摆抑制机构的下卡头4-2分离后，第二组导轨绳偏摆抑制机构的旋转机架2转动至上卡头4-1水平，通过第二组导轨绳偏摆抑制机构的上卡头4-1卡紧导轨绳5。在此过程中，导向架6顺利下行，并通过第二组导轨绳偏摆抑制机构。
在导向架6通过第二组导轨绳偏摆抑制机构后，通过两组导轨绳偏摆抑制机构的上卡头4-1卡紧导轨绳5。
同理，提升容器7上行时，先将两组导轨绳偏摆抑制机构的旋转机架2转动至上卡头4-1水平，通过两组导轨绳偏摆抑制机构的上卡头4-1卡紧导轨绳5，此时两组导轨绳偏摆抑制机构的下卡头4-2处于导向架6可通过的倾斜状态。
在导向架6向上移动至与第二组导轨绳偏摆抑制机构的上卡头4-1接触时，导向架6通过提升容器7提供的向上推力克服第二组导轨绳偏摆抑制机构的液压支撑杆3产生的阻力矩，推动第二组导轨绳偏摆抑制机构的上卡头4-1逐渐回缩并向上偏转，进而带动第二组导轨绳偏摆抑制机构的旋转机架2转动，当导向架6与第二组导轨绳偏摆抑制机构的上卡头4-1分离后，第二组导轨绳偏摆抑制机构的旋转机架2转动至下卡头4-2水平，通过第二组导轨绳偏摆抑制机构的下卡头4-2卡紧导轨绳5。在此过程中，导向架6顺利上行，并通过第二组导轨绳偏摆抑制机构。
在导向架6向上移动至第二组导轨绳偏摆抑制机构与第一组导轨绳偏摆抑制机构之间时，通过第二组导轨绳偏摆抑制机构的下卡头4-2和第一组导轨绳偏摆抑制机构的上卡头4-1卡紧导轨绳5。
在导向架6向上移动至与第一组导轨绳偏摆抑制机构的上卡头4-1接触时，导向架6通过提升容器7提供的向上推力克服第一组导轨绳偏摆抑制机构的液压支撑杆3产生的阻力矩，推动第一组导轨绳偏摆抑制机构的上卡头4-1逐渐回缩并向上偏转，进而带动第一组导轨绳偏摆抑制机构的旋转机架2转动，当导向架6与第一组导轨绳偏摆抑制机构的上卡头4-2分离后，第一组导轨绳偏摆抑制机构的旋转机架2转动至下卡头4-2水平，通过第一组导轨绳偏摆抑制机构的下卡头4-2卡紧导轨绳5。在此过程中，导向架6顺利上行，并通过第一组导轨绳偏摆抑制机构。
在导向架6通过第一组导轨绳偏摆抑制机构后，通过两组导轨绳偏摆抑制机构的下卡头4-2卡紧导轨绳5。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种并联柔索悬吊系统导轨绳偏摆抑制机构，其特征在于：包括“T”型安装支座（1）、旋转机架（2）、液压支撑杆（3）和卡头（4）；所述“T”型安装支座（1）包括纵向支撑杆和横向支撑杆，所述纵向支撑杆固定在井壁（8）上，横向支撑杆的一端与纵向支撑杆中心固定；所述液压支撑杆（3）包括上液压支撑杆（3-1）和下液压支撑杆（3-2），所述上液压支撑杆（3-1）的一端与纵向支撑杆的上端相铰接，下液压支撑杆（3-2）的一端与纵向支撑杆的下端相铰接；所述旋转机架（2）包括上“Y”型支架（2-1）和下“Y”型支架（2-2），所述上“Y”型支架（2-1）的一端与上液压支撑杆（3-1）的另一端相铰接，下“Y”型支架（2-2）的一端与下液压支撑杆（3-2）的另一端相铰接，上“Y”型支架（2-1）的另一端和下“Y”型支架（2-2）的另一端固定，并且与横向支撑杆的另一端相铰接；所述卡头（4）包括上卡头（4-1）和下卡头（4-2），所述上卡头（4-1）固定在上“Y”型支架（2-1）的第三端，下卡头（4-2）固定在下“Y”型支架（2-2）的第三端；
当旋转机架（2）绕横向支撑杆的另一端转动至下卡头（4-2）水平时，上卡头（4-1）向上倾斜，当旋转机架（2）绕横向支撑杆的另一端转动至上卡头（4-1）水平时，下卡头（4-2）向下倾斜。
2.根据权利要求1所述的一种并联柔索悬吊系统导轨绳偏摆抑制机构，其特征在于：所述上“Y”型支架（2-1）和下“Y”型支架（2-2）的结构相同，在上“Y”型支架（2-1）和下“Y”型支架（2-2）的第三端均设有空心钢（2-3），所述空心钢（2-3）上设有螺栓孔（2-5），所述螺栓孔（2-5）内设置紧固螺栓（2-4）；所述上卡头（4-1）和下卡头（4-2）均包括“V”型卡头（4-3）和圆钢（4-4），所述“V”型卡头（4-3）上设有可包围导轨绳（5）的卡槽，所述圆钢（4-4）的一端与“V”型卡头（4-3）固定，圆钢（4-4）的另一端伸入空心钢管（2-3）内并通过紧固螺栓（2-4）固定。
3.一种并联柔索悬吊系统导轨绳偏摆抑制方法，其特征在于：将权利要求1或2所述的导轨绳偏摆抑制机构两个作为一组，在井壁（8）上沿竖直方向至少设置两组；
提升容器（7）下行时，先将导轨绳偏摆抑制机构中的旋转机架（2）转动至下卡头（4-2）水平，通过下卡头（4-2）卡紧导轨绳（5），此时上卡头（4-1）处于导向架（6）可通过的倾斜状态，在导向架（6）通过导轨绳偏摆抑制机构时，推动下卡头（4-2）逐渐回缩并向下偏转，进而带动旋转机架（2）转动至上卡头（4-1）水平，通过上卡头（4-1）卡紧导轨绳（5）；
提升容器（7）上行时，先将导轨绳偏摆抑制机构中的旋转机架（2）转动至上卡头（4-1）水平，通过上卡头（4-1）卡紧导轨绳（5），此时下卡头（4-2）处于导向架（6）可通过的倾斜状态，在导向架（6）通过导轨绳偏摆抑制机构时，推动上卡头（4-1）逐渐回缩并向上偏转，进而带动旋转机架（2）转动至下卡头（4-2）水平，通过下卡头（4-2）卡紧导轨绳（5）。
4.根据权利要求3所述的一种并联柔索悬吊系统导轨绳偏摆抑制方法，其特征在于：相邻两组导轨绳偏摆抑制机构的间隔为5～20米。
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