CN106124235A - 一种柔性导轨导向的提升模拟系统及模拟方法 - Google Patents

Abstract

一种柔性导轨导向的提升模拟系统及模拟方法，适用于提升系统的柔性导轨导向的模拟。模拟系统包括驱动组件、上部间距调整组件、张力调整组件、柔性导轨、下部间距调整组件、提升容器和导向天轮，驱动组件对提升容器提升且由柔性导轨导向时，提升容器的稳定性不高，通过控制电机驱动上部间距调整组件和下部间距调整组件的丝杠，进而带动滑块运动，从而改变柔性导轨的间距，置于提升容器内的倾角传感器可实时采集提升容器的位姿数据，以此可实现研究此种工况条件下的提升稳定性问题。同时，张力调节组件可通过丝杠改变柔性导轨的张力，以此来模拟不同张力的工作情况。其结构简单，精度较高，可实现自动控制，可实现实时微量调节。

Description

一种柔性导轨导向的提升模拟系统及模拟方法

技术领域

本发明涉及一种柔性导轨导向的提升模拟系统及模拟方法，尤其适用于模拟柔性导轨导向时导轨两端间距改变的工况模拟及柔性导轨张力改变的工况模拟。

背景技术

深井缠绕式提升机构中，常需使用柔性导轨对提升容器进行导向。柔性导轨是提升容器在立井井筒中上下运动的一种导向装置。在深井中柔性导轨具有节约钢材、安装工期短、少占井筒空间、允许运行速度高、运行维护简单、经济性好等优点。但在施工或检修时需要对罐道张紧装置加载以满足拉紧的要求。长期以来已多次由于对钢丝绳张紧力数值掌握不准而造成罐笼摇摆导致安全事故的例子，可见张紧力的准确施加和载荷监测对安全生产极为重要。同时，使用柔性导轨时，稳定性仍不够理想，需进一步解决。

现有的柔性导轨的模拟实验方法中，仅可实现柔性导轨张紧力的变化，但无法模拟柔性导轨两端间距变化的工作情况。

发明内容

技术问题：

本发明的目的是针对现有技术中存在的问题，提供一种结构简单紧凑、安全可靠、占用空间小、可自动改变柔性导轨间距及张紧力大小的柔性导轨导向的提升模拟系统及模拟方法。

技术方案：

本发明的柔性导轨导向的提升模拟系统，包括依次设在井口机架上的驱动组件、上部间距调整组件、张力调整组件、导向天轮和设在井底的下部间距调整组件；所述的张力调整组件与下部间距调整组件之间对称设有固定于井中提升容器两侧的柔性导轨；驱动组件上设有与提升容器相连的柔索，柔索经过导向天轮后连于提升容器上；

所述的驱动组件包括驱动电机、联轴器、轴、轴承、轴承座和卷筒；所述驱动电机经联轴器与轴相连，轴经轴承、轴承座与卷筒相连；

所述上部间距调整组件包括结构相同称对设置的上部左侧间距调整组件和上部右侧间距调整组件，其中左侧间距调整组件包括平行设置的丝杠一和导轨一、滑台一、电机一、张力调整组件连接板，滑台一与由丝杠一驱动的螺母相连，并由导轨一导向；丝杠一通过联轴器与电机一相连，通过电机一驱动丝杠一带动螺母运动，进而带动滑台一运动；张力调整组件连接板固定在滑台一上；

所述张力调整组件包括结构相同称对设置的左侧张力调整组件和右侧张力调整组件，其中左侧张力调整组件包括平行设置的丝杠二和导轨二、滑台二、吊钩一、电机二、张力调整组件固定板，滑台二与丝杠二驱动的螺母相连，并由导轨二导向，滑台二上固定有吊钩一，左侧张力调整组件和右侧张力调整组件均通过张力调整组件固定板分别与上部左侧间距调整组件和上部右侧间距调整组件连接的张力调整组件连接板相连接；

所述下部间距调整组件包括结构相同称对设置的下部左侧间距调整组件和下部右侧间距调整组件，其中左侧间距调整组件包括平行设置的丝杠三和导轨三、滑台三、张力传感器、吊钩二、电机三，滑台三与由丝杠三驱动的螺母相连，并由导轨三导向；丝杠三通过联轴器与电机三相连，通过电机三驱动丝杠三带动螺母运动，进而带动滑台三运动；张力传感器固定在滑台三上，张力传感器上装有吊钩二。

所述固定于井中提升容器两侧的柔性导轨为两根或四根。

使用上述系统的柔性导轨导向的提升模拟方法：驱动组件对提升容器提升时：通过设在提升容器内部放置的张力传感器实时监测提升容器的姿态；提升容器由柔性导轨导向时，当提升容器发生不稳定现象，倾角传感器即刻将位姿变化信号传输至导轨自动调节控制系统，经导轨自动调节控制系统信号分析处理后，将控制信号传输给上部间距调节组件的电机一和下部间距调整组件的电机三，进而带动丝杠一转动和下部间距调节组件的丝杠三转动，从而改变柔性导轨的间距；当调整柔性导轨张力大小时，通过导轨自动调节控制系统给予张力调整组件的电机二控制信号，进而带动丝杠二转动调节柔性导轨的张力大小，以此模拟柔性导轨间距和张力不同的工况提升容器工作情况的稳定性。

有益效果：由于采用了上述技术方案，本发明与现有技术相比具有以下优点：

(1)实现驱动组件在提升过程中柔性导轨两端间距的改变：通过采取上部间距改变装置和下部间距改变装置的丝杠驱动滑台移动，进而可以带动固定在滑台上的柔性导轨两端的间距变化，解决了现有技术无法实时改变柔性导轨两端间距的缺陷；

(2)可实现实时微量调节：采用伺服电机驱动丝杠调节柔性导轨两端间距和柔性导轨张力大小，伺服电机可实现高精度转速控制，可配合减速箱实现微量调节。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明的上部间距调整组件的俯视结构图。

图3是本发明的张力调整组件的结构图。

图4是本发明的下部间距调整组件的俯视结构图。

图5是本发明的张力调整组件安装立体结构示意图。

图6是本发明的柔性导轨间距改变情况示意图。

图7是本发明的驱动组件局部剖视示意图。

图中：1-驱动组件；2-上部间距调整组件；3-张力调整组件；4-下部间距调整组件；5-柔性导轨；6-提升容器；7-导向天轮；1-1-电机；1-2-联轴器；1-3-轴；1-4-轴承；1-5-轴承座；1-6-卷筒；2-1-上部左侧间距调整组件；2-2-上部右侧间距调整组件；2-3-丝杠一；2-4-导轨一；2-5-滑台一；2-6-电机一；2-7-张力调整组件连接板；3-1-左侧张力调整组件；3-2-右侧张力调整组件；3-3-丝杠二；3-4-导轨二；3-5-滑台二；3-6-吊钩一；3-7-电机二；3-8-张力调整组件固定板；4-1-下部左侧调整组件；4-2-下部右侧调整组件；4-3-丝杠三；4-4-导轨三；4-5-滑台三；4-6-张力传感器；4-7-电机三；4-8-吊钩二。

具体实施方式：

下面结合附图对本发明的一个实施例作进一步的描述：

本发明的柔性导轨导向的提升模拟系统，主要由驱动组件1、上部间距调整组件2、张力调整组件3、柔性导轨5、下部间距调整组件4、提升容器6、导向天轮7构成。所述张力调整组件3固定在上部间距调整组件2的张力调整组件连接板2-7上，上部间距调整组件2设在框架上部，下部间距调整组件设在底部，两根柔性导轨5均一端固定于张力调整组件3的吊钩一3-6，另一端固定于下部间距调整组件4的吊钩二4-7上；驱动组件1通过柔索对提升容器6进行提升，其中柔索一端连接于驱动组件1的卷筒1-5上，经固定在顶端的导向天轮7导向后连于提升容器6上；同时提升容器6由两根柔性导轨5导向。

所述上部间距调整组件2为对称结构，包括上部左侧间距调整组件2-1、上部右侧间距调整组件2-2，其中左侧间距调整组件2-1包括平行设置的丝杠一2-3和导轨一2-4、滑台一2-5、电机一2-6、张力调整组件连接板2-7，滑台一2-5与由丝杠一2-3驱动的螺母相连，并由导轨一2-4导向；丝杠一2-3通过联轴器与电机一2-6相连，通过电机一2-6驱动丝杠一2-3带动螺母运动，进而带动滑台一2-5运动；张力调整组件连接板2-7固定在滑台一2-5上。

所述张力调整组件3包括左侧张力调整组件3-1和右侧张力调整组件3-2，左侧张力调整组件3-1和右侧张力调整组件3-2结构上对称，其中左侧张力调整组件3-1包括平行设置的丝杠二3-3和导轨二3-4、滑台二3-5、吊钩一3-6、电机二3-7、张力调整组件固定板3-8，滑台二3-5与丝杠二3-3驱动的螺母相连，并由导轨二3-4导向，滑台二3-5上固定有吊钩一3-6，左侧张力调整组件3-1和右侧张力调整组件3-2均通过张力调整组件固定板3-8分别与上部左侧间距调整组件(2-1)和上部右侧间距调整组件2-2连接的张力调整组件连接板2-7相连接。

所述下部间距调整组件4为左右对称结构，包括下部左侧间距调整组件4-1和下部右侧间距调整组件4-2，其中左侧间距调整组件4-1包括平行设置的丝杠三4-3和导轨三4-4、滑台三4-5、张力传感器4-6、吊钩二4-7、电机三4-8，滑台三4-5与由丝杠三4-3驱动的螺母相连，并由导轨三4-4导向；丝杠三4-3通过联轴器与电机三4-8相连，通过电机三4-8驱动丝杠三4-3带动螺母运动，进而带动滑台三4-5运动；张力传感器4-6固定在滑台三4-5上，张力传感器4-6上装有吊钩二4-7。

所述的驱动组件1包括驱动电机1-1、联轴器1-2、轴1-3、轴承1-4、轴承座1-5和卷筒1-6。

本发明柔性导轨导向的提升模拟系统的模拟方法：驱动组件1对提升容器6提升时：通过设在提升容器内部放置的倾角传感器实时监测提升容器6的姿态；提升容器6由柔性导轨5导向时，当提升容器6发生不稳定现象，倾角传感器即刻将位姿变化信号传输至导轨自动调节控制系统，经导轨自动调节控制系统信号分析处理后，将控制信号传输给上部间距调节组件2此时通过控制器控制上部间距调节组件2的伺服电机2-6，伺服电机2-6通过联轴器来驱动丝杠一2-3转动，丝杠2-3驱动与滑台一2-5相连接的螺母，进而带动滑台一2-5作直线运动；滑台一2-5由导轨一2-4导向，进而可由导轨一2-4承受负载，从而带动固定在滑台一2-5上的两根柔性导轨5上端固定点间距改变。同时，通过控制器控制下部间距调节组件4的伺服电机4-8，伺服电机4-8通过联轴器来驱动丝杠三4-3转动，丝杠4-3驱动与滑台三4-5相连接的螺母，进而带动滑台三4-5作直线运动；滑台三4-5由导轨三4-4导向，进而可由导轨三4-4承受负载，从而带动固定在滑台三4-5上的两根柔性导轨5下端固定点间距改变，从而改变柔性导轨5的间距。当调整柔性导轨5张力大小时，通过导轨自动调节控制系统给予张力调整组件3的电机二3-7控制信号，进而带动丝杠二3-3转动调节柔性导轨5的张力大小，下部间距调节组件固定柔性导轨的吊钩二4-7安装在张力传感器4-6上，可实时采集柔性导轨张力，实现精确调节柔性导轨5的张力大小。以此模拟柔性导轨5间距和张力不同的工况提升容器6的工作情况。

Claims (3)

1.一种柔性导轨导向的提升模拟系统，其特征于：它包括依次设在井口机架上的驱动组件(1)、上部间距调整组件(2)、张力调整组件(3)、导向天轮(7)和设在井底的下部间距调整组件(4)；所述的张力调整组件(3)与下部间距调整组件(4)之间对称设有固定于井中提升容器(6)两侧的柔性导轨(5)；驱动组件(1)上设有与提升容器相连的柔索，柔索经过导向天轮(7)后连于提升容器(6)上；

所述的驱动组件(1)包括驱动电机(1-1)、联轴器(1-2)、轴(1-3)、轴承(1-4)、轴承座(1-5)和卷筒(1-6)；所述驱动电机(1-1)经联轴器(1-2)与轴(1-3)相连，轴(1-3)经轴承(1-4)、轴承座(1-5)与卷筒(1-6)相连；

所述上部间距调整组件(2)包括结构相同称对设置的上部左侧间距调整组件(2-1)和上部右侧间距调整组件(2-2)，其中左侧间距调整组件(2-1)包括平行设置的丝杠一(2-3)和导轨一(2-4)、滑台一(2-5)、电机一(2-6)、张力调整组件连接板(2-7)，滑台一(2-5)与由丝杠一(2-3)驱动的螺母相连，并由导轨一(2-4)导向；丝杠一(2-3)通过联轴器与电机一(2-6)相连，通过电机一(2-6)驱动丝杠一(2-3)带动螺母运动，进而带动滑台一(2-5)运动；张力调整组件连接板(2-7)固定在滑台一(2-5)上；

所述张力调整组件(3)包括结构相同称对设置的左侧张力调整组件(3-1)和右侧张力调整组件(3-2)，其中左侧张力调整组件(3-1)包括平行设置的丝杠二(3-3)和导轨二(3-4)、滑台二(3-5)、吊钩一(3-6)、电机二(3-7)、张力调整组件固定板(3-8)，滑台二(3-5)与丝杠二(3-3)驱动的螺母相连，并由导轨二(3-4)导向，滑台二(3-5)上固定有吊钩一(3-6)，左侧张力调整组件(3-1)和右侧张力调整组件(3-2)均通过张力调整组件固定板(3-8)分别与上部左侧间距调整组件(2-1)和上部右侧间距调整组件(2-2)连接的张力调整组件连接板(2-7)相连接；

所述下部间距调整组件(4)包括结构相同称对设置的下部左侧间距调整组件(4-1)和下部右侧间距调整组件(4-2)，其中左侧间距调整组件(4-1)包括平行设置的丝杠三(4-3)和导轨三(4-4)、滑台三(4-5)、张力传感器(4-6)、吊钩二(4-7)、电机三(4-8)，滑台三(4-5)与由丝杠三(4-3)驱动的螺母相连，并由导轨三(4-4)导向；丝杠三(4-3)通过联轴器与电机三(4-8)相连，通过电机三(4-8)驱动丝杠三(4-3)带动螺母运动，进而带动滑台三(4-5)运动；张力传感器(4-6)固定在滑台三(4-5)上，张力传感器(4-6)上装有吊钩二(4-7)。

2.根据权利要求1所述的柔性导轨导向的提升模拟系统，其特征在于：所述固定于井中提升容器(6)两侧的柔性导轨(5)为两根或四根。

3.一种使用权利要求1中所述系统的柔性导轨导向的提升模拟方法，其特征在于：驱动组件(1)对提升容器(6)提升时：通过设在提升容器内部放置的倾角传感器实时监测提升容器(6)的姿态；提升容器(6)由柔性导轨(5)导向时，当提升容器(6)发生不稳定现象，内部放置的倾角传感器即刻将位姿变化信号传输至导轨自动调节控制系统，经导轨自动调节控制系统信号分析处理后，将控制信号传输给上部间距调节组件(2)的电机一(2-6)和下部间距调整组件(4)的电机三(4-8)，进而带动丝杠一(2-3)转动和下部间距调节组件的丝杠三(4-3)转动，从而改变柔性导轨(5)的间距；当调整柔性导轨(5)张力大小时，通过导轨自动调节控制系统给予张力调整组件(3)的电机二(3-7)控制信号，进而带动丝杠二(3-3)转动调节柔性导轨(5)的张力大小，以此模拟柔性导轨(5)间距和张力不同的工况提升容器(6)的工作情况的稳定性。