CN106348092B - 一种带排绳功能的矿用钢丝绳自动收绳装置 - Google Patents

Abstract

一种带排绳功能的矿用钢丝绳自动收绳装置，其特征是防爆电机动力经过减速器减速后输出，同时安装有扭矩传感器，动力传递到驱动轴实现绳盘的回卷动作；采用平行四连杆机构来固定支撑轴，通过平行四连杆机构的转动实现支撑轴的快速移动，给绳盘的拆卸提供空间；采用自动排绳装置，该装置还加装有钢丝绳扭力释放组件，实现钢丝绳的有序排放，以及割断时钢丝绳扭力的释放；配备有电控柜，通过转速传感器以及扭矩传感器的信号回馈，实现自动调速以及恒扭矩回收钢丝绳，解决了人工回收钢丝绳效率低、劳动力投入大、安全性差的问题。

Description

一种带排绳功能的矿用钢丝绳自动收绳装置

技术领域

本发明涉及一种煤矿提升机钢丝绳更换回收装置，尤其是一种用于矿井多绳摩擦提升机首绳更换过程中实时回收钢丝绳的装置。

背景技术

矿用钢丝绳在煤矿与设备提升运输方面起着很重要的作用。由于钢丝绳工作环境潮湿，载荷多变，在使用期限内发生断丝、直径缩小等情况，要进行提升钢丝绳更换以防安全事故的发生。

由于提升钢丝绳较粗且多为单层股，一次更换整条长度的钢丝绳，在以往的旧绳的回收过程中，多采用人工逐段割断回收钢丝绳。此方法其一人工回收劳动力投入巨大，而且容易影响新绳的更换进程；其二，由于钢丝绳自身螺旋结构的因素，钢丝绳从井口下放的过程中，内部积聚一定的扭力，逐段割绳时会发生剧烈的扭转抖动，对工作人员的人生安全构成威胁。

如公开号为CN202754625U公开的一种《钢丝绳收绳装置》，该装置采用通轴穿过绳盘，用电动机将动力经减速机传递到通轴上，从而带动绳盘回收钢丝绳。但是矿用钢丝绳特点是较粗，弹性差，在回收的过程中仅仅依靠绳盘的回卷动作，容易出现钢丝绳的乱圈以及互相缠绕，未能实现矿用钢丝绳的顺利回收。而且在绳盘的拆卸过程中要将绳盘从整根轴上拆卸下来，所需拆卸空间大，费时费力。

因此，设计一种能够回收矿用钢丝绳，结构合理，并且能实现钢丝绳的有序缠绕以及断绳时钢丝绳扭力释放功能的自动回收装置显得尤为重要。

发明内容

基于上述现有技术方案存在的具体问题，本发明提供一种带排绳功能的矿用钢丝绳自动收绳装置。具体技术方案如下：

一种带排绳功能的矿用钢丝绳自动收绳装置，包括有防爆电机，电控柜，驱动轴，支撑轴，底座，平行四连杆支撑架及排绳器总成；其特征在于：所述防爆电机及其减速器安装于电机支架上，并在所述减速器和所述驱动轴之间安装有中间轴；所述支撑轴位于所述平行四连杆支撑架上，且平行四连杆支撑架和液压缸分别铰接于底座上；所述底座上安装有电机支架、电控柜、驱动支撑架和平行四连杆支撑架。

所述中间轴上安装有扭矩传感器，两端由用相同的联轴器Ⅱ分别与减速器和驱动轴连接；所述驱动轴上安装有带测速距离块的测速转盘，所述驱动轴通过两个带座轴承Ⅰ安装在驱动支撑架上；扭矩传感器安装在电机支架上。

在上述技术方案中，所述驱动轴上的动力通过拨杆传递到绳盘上；拨杆通过键连接到驱动轴，拨杆通过与绳盘的偏心孔配合实现动力的传递。

在上述技术方案中，所述支撑轴通过两个轴承座Ⅱ安装在平行四连杆支撑架上，支撑轴上安装有压紧板。

在上述技术方案中，同步电机通过联轴器Ⅲ与排绳丝杠相连，排绳器总成安装在排绳丝杠和排绳光杠上，排绳丝杠右端安装有编码器，整套排绳装置通过排绳底座与底座相连接。

在上述技术方案中，所述排绳器总成是由传动箱体和止动器体焊接而成；传动箱体设有丝杠孔、光杠孔；扭力释放组件包括：止动器体、止动器转壳、止动器转壳挡边、摩擦片、刹车盘、闩锁板、绳半卡上绳半卡下；两个绳半卡通过固定销和活动销装配在一起；上下绳半卡套装在止动器转壳内孔里，止动器转壳套装在止动器体的内孔里；刹车盘上固定有摩擦片。

在上述技术方案中，两根刹车螺柱安装在止动器体上，一端与刹车转臂连接；两个刹车转臂通过刹车连杆连接在一起；拉环将刹车转臂）和刹车连杆连接在一起，并且拉环上设置有刹车线；通过螺母将刹车盘安装在刹车螺柱上；通过弹簧将拉环柔性连接在刹车线定柱上。

本发明上述所提供的一种带排绳功能的矿用钢丝绳自动收绳装置，该自动收绳装置是防爆电机动力经过减速器减速后输出，同时安装有扭矩传感器，动力传递到驱动轴，驱动轴驱动拨杆然后带动绳盘实现回收钢丝绳，并采用平行四连杆机构来固定支撑轴，通过平行四连杆机构的转动实现支撑轴的快速移动，给绳盘的拆卸提供空间；采用自动排绳装置，并加装有钢丝绳扭力释放组件，实现钢丝绳的有序排放，以及割断时钢丝绳扭力的释放；配备有电控柜，通过转速传感器以及扭矩传感器的信号回馈，实现自动调速以及恒扭矩回收钢丝绳。

所设电控柜是通过采集距离传感器的信号计算得到绳盘转速，然后控制同步电机的转速，严格保证绳盘转一圈，同步电机驱动丝杠使得排绳机构移动一个钢丝绳直径的距离；同时扭矩传感器把负载扭矩传递到电控柜，通过电控柜的微型计算机来匹配防爆电机相适应的转速。扭矩传感器测到的扭矩变大，说明回收动作超前过快，就应该降低回收转速，相应同步电机转速降低；扭矩变小，说明回收动作偏慢，可以加快回收，这样来实现随实际工况自适应回收矿用钢丝绳。

所设自动排绳装置是将排绳机构和钢丝绳扭力释放组件组合成一体的，下部传动箱体起到排绳作用，上部分是扭力释放组件，当回收进程结束后，切断钢丝绳，利用钢丝绳扭力释放组件进行钢丝绳内扭力的安全释放。绳卡和钢丝绳利用紧定螺钉紧固一体，然后钢丝绳带动绳卡以及止动器转壳在止动器体内孔内旋转，释放钢丝绳内部扭力。释放内力过程中，可以通过手闸控制摩擦片与止动器转壳的摩擦力大小，从而实现缓慢可控制的钢丝绳内力释放。

所设液压缸回缩时会带动平行四连杆机构移动，支撑轴退出绳盘右孔。相比通轴支撑方式，这样可以更快捷方便实现绳盘的拆卸。

本发明矿用钢丝绳自动收绳装置，在矿用钢丝绳的回收过程中，可以保证钢丝绳的有序排放回收，以及动态自适应调整钢丝绳回收速度，而且还配备有钢丝绳扭力的释放组件，解决了以往矿用钢丝绳回收费力费时又不安全的问题。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图。

图2是本发明的动力驱动各部分结构图。

图3是本发明的尾座支撑部分结构图。

图4是本发明的绳盘主视结构示意图。

图5是本发明的绳盘左视结构示意图。

图6是本发明的排绳装置的总体示意图。

图7是本发明的排绳器总成正向等轴测图。

图8是本发明的排绳器总成反向等轴测图。

图9是本发明的钢丝绳扭力释放组件主视图。

图10是本发明的排绳机构安装示意图。

图11是本发明的夹绳机构示意图。

图12是本发明的钢丝绳扭力释放组件A-A面剖视图。

图中：1：防爆电机；2：电控柜；3：联轴器Ⅰ；4：减速箱；5：扭矩传感器；6：中间轴；7：测速距离块；8：带座轴承Ⅰ；9：驱动轴；10：拨杆；11：绳盘；12：压紧板；13：支撑轴；14：液压缸；15：平行四连杆支撑架；16：编码器；17：排绳器总成；18：同步电机；19：驱动支撑架；20：手闸；21：距离传感器；22：底座；23：电机支架；24：键；25:联轴器Ⅱ；26：测速转盘； 27：绳盘偏心孔；28：带座轴承Ⅱ；29：排绳丝杠；30：排绳光杠；31：钢丝绳；32：弹簧；33：刹车线；34：刹车线定柱；35：刹车螺柱；36：止动器体；37：刹车盘；38：摩擦片；39：止动器转壳；40：止动器转壳挡边；41：长紧定螺钉；42：闩锁板；43：挡边螺钉；44：刹车转臂；45：丝杠孔；46：光杠孔；47：刹车连杆；48：传动箱体；49：绳半卡下；50：固定销；51：活动销；52：短紧定螺钉；53：拉环；54：排绳底座； 55：联轴器Ⅲ；56：螺母；57：绳半卡上；58：螺钉孔；59：闩板轴。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作出进一步的说明。

如附图1、附图2和附图3所示，实施一种带排绳功能的矿用钢丝绳自动收绳装置，该装置是防爆电机1动力经过减速器4减速后输出到中间轴6上，轴6上安装有扭矩传感器5。轴6通过联轴器Ⅱ25与驱动轴9连接，驱动轴9通过轴承座8安装在驱动支撑架19上。拨杆10通过键24安装在驱动轴9上，这样动力就通过键24传递到拨杆10上。中间轴6上安装有测速转盘26，转盘上均布有12个测速距离块7，通过距离传感器21把采集到的信号传到电控柜2。防爆电机1、减速器4、扭矩传感器5均固定连接在电机支架23上，电机支架23安装在底座22上。电控柜2位于电机支架23下方，直接安装在底座22上。

尾部支撑部分采用平行四连杆支撑架15来固定支撑轴13。支撑轴13通过轴承座Ⅱ28安装在平行四连杆支撑架15上。液压缸14可以伸长或回缩，与平行四连杆支撑架15铰接，组成连杆机构，可以通过控制液压缸14的长短实现支撑轴13的快速移动，拆卸时给绳盘11预留充足的拆卸空间；支撑轴13上安装有压紧板12，工作时液压缸伸出，压紧板12可以压紧绳盘11，限制绳盘11的轴向移动。此方案比一根通轴安装的绳盘更便于安装拆卸，更换新绳盘、拆卸满绳绳盘省时省力。

如附图4所示，绳盘11上有偏心孔27，拨杆10通过与偏心孔27的配合，把动力传递到绳盘11上。绳盘11安装在驱动轴9和支撑轴13上。

如附图1和附图5所示，整套排绳装置通过排绳底座54与底座22相连。排绳丝杠29和排绳光杠30安装在排绳底座54上，其上安装有排绳器总成17。同步电机18通过联轴器Ⅲ55与排绳丝杠29相连，排绳丝杠29右端安装有编码器16。电控柜2可以控制同步电机18的转速，使得绳盘11转动一圈，排绳器总成17轴向移动一个钢丝绳直径的距离。

如附图6、附图7和附图9所示，排绳器总成17下部是传动箱体48，其上有丝杠孔45、光杠孔46，分别与排绳丝杠29、排绳光杠30配合。排绳丝杠29为传动箱体48提供移动动力，并控制移动距离；排绳光杠30为传动箱体48提供支撑导向功能。上部分是扭力释放组件，包括：止动器体36、刹车盘37、摩擦片38、止动器转壳39。止动器体36固结在传动箱体48上，其上螺纹连接安装有两根刹车螺柱35。止动器体36上有一个大的缺口孔，止动器转壳39套装在此孔内，然后在另一端通过止动器转壳挡边40与其连接，实现止动器转壳39在止动器体36孔内的轴向位移限制。止动器转壳挡边40上有三个螺钉孔58，利用螺钉可以把止动器转壳挡边40稳固的连接在止动器转壳39上。止动器转壳39缺口处利用闩板轴59安装有闩锁板42，闩锁板42只可以向止动器转壳39孔内拨动，这样向内拨动闩锁板42，钢丝绳31便可进入止动器转壳39内；由于闩锁板42不可以向孔外方向拨动，这样可以防止钢丝绳31在传动箱体48来回移动排绳时脱出止动器转壳39。

刹车盘37套在刹车螺柱35上，并用螺母56来固定。摩擦片38固定在刹车盘37上。螺柱35另一端安装有刹车转臂44，刹车转臂44和刹车连杆47铰接。弹簧32把拉环53柔性连接在刹车线定柱34上，拉环53铰接刹车连杆47，通过手闸20控制刹车线33长短，拉动拉环53，从而带动刹车螺柱35转动。由于刹车螺柱35和止动器体36螺纹连接，刹车螺柱35转动会导致刹车盘37向靠近止动器体36方向移动。

在回收矿用钢丝绳的过程中，电控柜2通过采集距离传感器21的信号计算得到绳盘11转速，然后控制同步电机18的转速，严格保证绳盘11转一圈，同步电机18驱动丝杠29转动，使得排绳器总成17沿光杠30移动一个钢丝绳直径的距离；当回收满一层钢丝绳后，同步电机18反转，反向驱动丝杠29转动；同时扭矩传感器5把负载扭矩传递到电控柜2，通过电控柜2的微型计算机来匹配防爆电机1相适应的转速。如果扭矩传感器5测到的扭矩变大，说明回收动作超前过快，就应该降低回收转速，相应同步电机18转速应该降低；若扭矩变小，说明回收动作偏慢，可以加快回收，这样来实现随实际工况自适应回收矿用钢丝绳。此方法只需要在电控柜2的控制器里设置绳盘11转速和同步电机18转速比，即可实现绳盘11转一圈，排绳器总成17沿光杠30移动一个钢丝绳直径的距离。相比采用机械式的链条传动或齿轮传动保证绳盘转速和丝杠转速的速比更便捷，可控性强，调节方便，对于不同直径的矿用钢丝绳具有广泛的适应性。

由于矿用钢丝绳较粗且多为单层股，且由于钢丝绳自身螺旋结构因素，在回收完毕整条钢丝绳后，钢丝绳内部积聚一定的扭力，直接切断钢丝绳会造成内部扭力急速释放，安全性差，容易造成人身伤害。如附图8、附图10和附图11所示：在割断钢丝绳之前，首先把绳半卡上57、绳半卡下49用固定销50装配起来，然后把钢丝绳31放入上下绳半卡内部，扣上绳半卡，穿入活动销51。钢丝绳31在绳半卡内部，利用三颗紧定螺钉，其中两颗短紧定螺钉52，一颗长紧定螺钉41，来定心夹紧钢丝绳31，而且可以实现不同直径钢丝绳的夹紧操作。然后把上下绳半卡穿入止动器转壳39的开口孔内，穿过闩锁板42，再拧上挡边螺钉43。闩锁板42相对止动器转壳39轴向固定，利用挡边螺钉43和长紧定螺钉41实现对上下绳半卡在止动器转壳39内的轴向移动约束。当钢丝绳带动上下绳半卡在止动器转壳39内转动时，长紧定螺钉41会通过和止动器转壳39缺口处的接触，把扭转力作用到止动器转壳39上，这样止动器转壳39和上下绳半卡一起在止动器体36的开口孔内部旋转。

控制手闸20从而带动刹车螺柱35转动，带动刹车盘37移动，由于摩擦片38固定在刹车盘37上，因此摩擦片38开始挤压止动器转壳39，从而给止动器转壳39的转动造成一个很大反向的摩擦力矩。这样可以避免钢丝绳31带动止动器转壳39急速飞转，通过手闸20控制摩擦片38对止动器转壳39的挤压力，缓慢释放掉钢丝绳31内部的扭力，安全性得到很好的保证。

此发明在回收矿用钢丝绳过程中，可以实现钢丝绳的有序排放，适用直径范围大，尤其矿用钢丝绳都较粗。在回收结束的最后阶段利用钢丝绳扭力释放组件，实现钢丝绳呢里的缓慢释放，安全性高。而且整盘绳在拆卸时比通轴安装绳盘的拆卸工序简单，只需把液压缸回缩，带动支撑轴后退，给绳盘的拆卸让出空间。

Claims (3)

1.一种带排绳功能的矿用钢丝绳自动收绳装置，包括有防爆电机（1），电控柜（2），驱动轴（9），支撑轴（13），底座（22），平行四连杆支撑架（15）及排绳器总成（17）；其特征在于：所述防爆电机（1）及其减速器（4）安装于电机支架（23）上，并在所述减速器（4）和所述驱动轴（9）之间安装有中间轴（6）；所述支撑轴（13）位于所述平行四连杆支撑架（15）上，且平行四连杆支撑架（15）和液压缸（14）分别铰接于底座（22）上；所述底座（22）上安装有电机支架（23）、电控柜（2）、驱动支撑架（19）和平行四连杆支撑架（15）；

所述中间轴（6）上安装有扭矩传感器（5），两端由用相同的联轴器Ⅱ（25）分别与减速器（4）和驱动轴（9）连接；所述驱动轴（9）上安装有带测速距离块（7）的测速转盘（26），所述驱动轴（9）通过两个带座轴承Ⅰ（8）安装在驱动支撑架（19）上；扭矩传感器（5）安装在电机支架（23）上；

所述驱动轴（9）上的动力通过拨杆（10）传递到绳盘（11）上；拨杆（10）通过键（24）连接到驱动轴（9），并与绳盘的偏心孔（27）配合实现动力的传递；

所述支撑轴（13）通过两个轴承座Ⅱ（28）安装在平行四连杆支撑架（15）上，支撑轴（13）上安装有压紧板（12）；

所述排绳器总成（17）是由传动箱体（48）和止动器体（36）焊接而成；传动箱体（48）设有丝杠孔（45）、光杠孔（46）；扭力释放组件包括：止动器体（36）、止动器转壳（39）、止动器转壳挡边（40）、摩擦片（38）、刹车盘（37）、闩锁板（42）、绳半卡上（57）、绳半卡下（49）；两个绳半卡通过固定销（50）和活动销（51）装配在一起；上下绳半卡套装在止动器转壳（39）内孔里，止动器转壳（39）套装在止动器体（36）的内孔里；刹车盘（37）上固定有摩擦片（38）。

2.根据权利要求1所述的带排绳功能的矿用钢丝绳自动收绳装置，其特征在于：设置有同步电机（18）通过联轴器Ⅲ（55）与排绳丝杠（29）相连，排绳器总成（17）安装在排绳丝杠（29）和排绳光杠（30）上，排绳丝杠（29）右端安装有编码器（16），整套排绳装置通过排绳底座（54）与底座（22）相连接。

3.根据权利要求1所述的带排绳功能的矿用钢丝绳自动收绳装置，其特征在于：设置有两根刹车螺柱（35）安装在止动器体（36）上，一端与刹车转臂（44）连接；两个刹车转臂通过刹车连杆（47）连接在一起；拉环（53）将刹车转臂（44）和刹车连杆（47）连接在一起，并且拉环上设置有刹车线（33）；通过螺母（56）将刹车盘（37）安装在刹车螺柱（35）上；通过弹簧（32）将拉环（53）柔性连接在刹车线定柱（34）上。