CN104340811A - 超深井双绳缠绕式提升机 - Google Patents

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皮阳军
王骥
胡玉梅
龚宪生
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Chongqing University
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Chongqing University
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66B—ELEVATORS; ESCALATORS OR MOVING WALKWAYS
    • B66B7/00—Other common features of elevators
    • B66B7/06—Arrangements of ropes or cables
    • B66B7/10—Arrangements of ropes or cables for equalising rope or cable tension
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66B—ELEVATORS; ESCALATORS OR MOVING WALKWAYS
    • B66B15/00—Main component parts of mining-hoist winding devices
    • B66B15/08—Driving gear

Abstract

本发明公开了一种超深井双绳缠绕式提升机，两根钢丝绳的其中一端缠绕在滚筒的不同缠绕区域内，再绕过各自对应的固定天轮后，连接在同一罐笼的顶部，张紧轮作用在固定天轮与滚筒之间的钢丝绳上，使作用点两侧的钢丝绳夹角小于180°，两个张力传感器用于测量各自对应钢丝绳的张力，再与同一放大器的两个输入端电连接，放大器的输出端与其中一个电液伺服阀电连接，放大器的输出端经反相器反相后与另一电液伺服阀电连接，电液伺服阀通过控制液压缸活塞杆的运动，从而调整张紧轮的位置。该装置具有张力自平衡功能，以及执行器负载小、动态性能好、调节范围广、安全可靠等特点。

Description

超深井双绳缠绕式提升机
技术领域
本发明涉及矿井提升设备，尤其是涉及一种超深井双绳缠绕式提升设备。
背景技术
近些年，我国浅层矿产资源消耗量大，深层矿产资源成为今后主要的开采目标。然而，目前的深井提升设备无法满足超深井(1500—2000米)作业的需求。传统的单绳提升设备需要大直径的滚筒以及较粗的钢丝绳,钢丝绳本身的重量可能已经超过货物的重量，经济性较差、负载能力较低；新型双绳缠绕式提升设备难以避免由制造、装配误差所带来的两根钢丝绳长度不一致的问题，这会造成货物的倾斜以及两根钢丝绳张力不一致，当张力差较大时，其中一根钢丝绳很可能因受力过大而断裂。如何解决双绳缠绕式提升设备张力平衡问题成为实现超深井提升所面临的一个难题。现有的矿井提升机张力平衡装置以被动调整为主,主要是预先测量提升设备工作过程中钢丝绳之间的张力差,通过修剪绳索或调整滚筒直径的方法来补偿张力差。该方法操作过程繁琐,效率低，适应性不强，且效果随着时间的推移而弱化，需要定期调整。目前应用最普遍的张力自平衡装置是连接于罐笼和钢丝绳之间的无源液压式调节器，但是由于执行器负载较大以及液压缸行程的局限，使得该调节系统调节范围小，动态特性较差，安全性不足，一旦油管或阀门爆裂，会造成严重后果。
发明内容
本发明旨在提供一种带张力自平衡功能的超深井双绳缠绕式提升机，具有执行器负载小、动态性能好、调节范围广且安全可靠的特点。
为此，所采用的技术方案是：一种超深井双绳缠绕式提升机，包括带有两个缠绕区域的滚筒、两根钢丝绳、两个固定天轮和一个罐笼，两根钢丝绳的其中一端缠绕在滚筒的不同缠绕区域内，再绕过各自对应的固定天轮后，最终连接在同一罐笼的顶部，其特征在于：每根钢丝绳对应设置有一个张紧轮和一个张力传感器，所述张紧轮作用在固定天轮与滚筒之间的钢丝绳上，使作用点两侧的钢丝绳夹角小于180°，每个张紧轮对应设置有一个液压缸，每个液压缸对应设置有一个电液伺服阀，两个张力传感器用于测量各自对应钢丝绳的张力，再与同一放大器的两个输入端电连接，放大器的输出端与其中一个电液伺服阀电连接，放大器的输出端经反相器反相后与另一电液伺服阀电连接，电液伺服阀通过控制液压缸活塞杆的运动，从而调整张紧轮的位置。
本发明的工作原理：利用张力传感器获得表征两根钢丝绳张力大小的电压信号u1、u2，当两根钢丝绳张力不一致时，u1与u2的差值Δu经过放大器放大，控制电液伺服阀的移动来调整液压缸中活塞杆的运动，从而调整张紧轮的位置，实现两根钢丝绳的张力自动平衡。如钢丝绳A张力大于钢丝绳B张力时，Δu为正值，电液伺服阀A左移，活塞杆A及张紧轮A往回缩，钢丝绳A张力减小；同时电液伺服阀B右移，活塞杆B及张紧轮B向外伸，钢丝绳B张力增大。当两根钢丝绳的张力相等时，Δu＝0，两个电液伺服阀处于零位，没有流量输出，活塞杆及张紧轮停止运动，使两根钢丝绳的张力保持相等的状态。通过主动控制张紧轮的位置，达到了自动平衡两根钢丝绳张力，减小张力差的目的。
作为上述方案的优选，所述张紧轮布置在固定天轮和滚筒之间的钢丝绳的内侧。一方面，三者在钢丝绳的同侧布置，避免钢丝绳两次反向弯折，从而引起钢丝绳疲劳断裂；另一方面，张紧轮对钢丝绳起到了一定的支撑作用，分担了此段绳索的自重，并能减小绳索的横向振动。
另外，所述张力传感器布置在钢丝绳靠近罐笼的端头位置处。该位置处的钢丝绳在使用过程中始终处于直线运动，且不会接触固定天轮或张紧轮，最适合布置张力传感器。
本发明的有益效果是：与传统的保持张紧力的张紧轮不同，并不是将张力维持在某一值，而是根据各钢丝绳不同的负载特性，通过电液伺服控制系统主动调整对应张紧轮的位置，自动平衡各钢丝绳之间的张力，减小钢丝绳之间的张力差。由于张紧轮两侧钢丝绳夹角大，即张紧轮负载力f1、f2夹角大，因此具有执行器(即张紧轮)负载小、动态性能好、调节范围广、安全可靠等优点。
附图说明
图1是本发明的正视图。
图2是图1的右视图。
具体实施方式
下面通过实施例并结合附图，对本发明作进一步说明：
结合图1、图2所示，一种超深井双绳缠绕式提升机，由一个滚筒1、两根钢丝绳2、两个固定天轮3、一个罐笼4、两个张紧轮5、两个张力传感器6、液压缸7、两个电液伺服阀8、一个放大器9、一个反相器10等组成。
滚筒1带有两个缠绕区域，每个缠绕区域缠绕一根钢丝绳，滚筒1由电机11驱动而转动。两根钢丝绳2平行布置，两根钢丝绳2的其中一端缠绕在滚筒1的不同缠绕区域内，钢丝绳2绕过各自对应的固定天轮3后，最终连接在同一罐笼4的顶部。每根钢丝绳2对应设置有一个张紧轮5和一个张力传感器6，张紧轮5作用在固定天轮3与滚筒1之间的钢丝绳2上，使作用点两侧的钢丝绳2夹角小于180°，用于将钢丝绳2张紧。每个张紧轮5对应设置有一个液压缸7，液压缸7作为动力用于推动张紧轮5移动。每个液压缸7对应设置有一个电液伺服阀8，用于控制液压缸7中活塞杆的运动。
两个张力传感器6用于测量各自对应钢丝绳2的张力，张力传感器6最好布置在钢丝绳2靠近罐笼4的端头位置处。两个张力传感器6与同一放大器9的两个输入端电连接，放大器9的输出端与其中一个电液伺服阀8电连接，放大器9的输出端经反相器10反相后与另一电液伺服阀8电连接，电液伺服阀8通过控制液压缸7活塞杆的运动，从而调整张紧轮5的位置。
最好是，将张紧轮5布置在固定天轮3和滚筒1之间的钢丝绳2的内侧，让张紧轮5支撑此段钢丝绳2，分担钢丝绳2重量。当然，也可以将张紧轮5布置在固定天轮3和滚筒1之间的钢丝绳2的外侧，但这种布置方式会让钢丝绳2产生两次反向折弯，降低钢丝绳2的寿命。
工作时，两个张力传感器分别获得表征两根钢丝绳张力大小的电压信号u1、u2，当两根钢丝绳张力不一致时，u1与u2的差值Δu经过放大器放大，如钢丝绳A张力大于钢丝绳B张力时，Δu为正值，电液伺服阀A左移，活塞杆A及张紧轮A往回缩，钢丝绳A张力减小；同时在反相器的作用下，电液伺服阀B右移，活塞杆B及张紧轮B向外伸，钢丝绳B张力增大。当两根钢丝绳的张力相等时，Δu＝0，两个电液伺服阀处于零位，没有流量输出，活塞杆及张紧轮停止运动，使两根钢丝绳的张力保持相等的状态。

Claims (3)

1.一种超深井双绳缠绕式提升机，包括带有两个缠绕区域的滚筒(1)、两根钢丝绳(2)、两个固定天轮(3)和一个罐笼(4)，两根钢丝绳(2)的其中一端缠绕在滚筒(1)的不同缠绕区域内，再绕过各自对应的固定天轮(3)后，最终连接在同一罐笼(4)的顶部，其特征在于：每根钢丝绳(2)对应设置有一个张紧轮(5)和一个张力传感器(6)，所述张紧轮(5)作用在固定天轮(3)与滚筒(1)之间的钢丝绳(2)上，使作用点两侧的钢丝绳(2)夹角小于180°，每个张紧轮(5)对应设置有一个液压缸(7)，每个液压缸(7)对应设置有一个电液伺服阀(8)，两个张力传感器(6)用于测量各自对应钢丝绳(2)的张力，再与同一放大器(9)的两个输入端电连接，放大器(9)的输出端与其中一个电液伺服阀(8)电连接，放大器(9)的输出端经反相器(10)反相后与另一电液伺服阀(8)电连接，电液伺服阀(8)通过控制液压缸(7)活塞杆的运动，从而调整张紧轮(5)的位置。
2.按照权利要求1所述的超深井双绳缠绕式提升机，其特征在于：所述张紧轮(5)布置在固定天轮(3)和滚筒(1)之间的钢丝绳(2)的内侧。
3.按照权利要求1或2所述的超深井双绳缠绕式提升机，其特征在于：所述张力传感器(6)布置在钢丝绳(2)靠近罐笼(4)的端头位置处。
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