CN107311061B - 自锁绞盘智能牵引系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种自锁绞盘智能牵引系统，其特征在于：包括设置在铁轨端侧的由起重电机，二级减速机组成的驱动机构，通过联轴器与二级减速机连接的自锁绞盘，立式导绳轮、卧式导向轮，牵引钢绳，液压制动器，车绳锁具和步入式牵引车。本发明替代了内燃机或电动机的动力源，使得在物料装卸装运过程中，实现快速高效精准的自动化对位，提高了装车效率，实现了装车自动化控制，减少了由于对位不精确而引起的偏重、端重的事故，而且能耗低，污染小，维护成本低。

Description

自锁绞盘智能牵引系统

技术领域

本发明属于牵引卷扬设备技术领域，特别是自锁绞盘智能牵引系统。

背景技术

目前，矿山破碎生产线、烧结厂和球团厂的产品装卸转运，一般是先将物料储存在底部设有卸料漏斗的料仓里，在此卸料闸门的下方均设有转运运输设备（机车）的行走通道。装车、卸料时，拉开卸料闸门的插板，直接将矿料卸到机车的货厢内。由于铁路局要求装车卸料不能出现偏重、端重的要求，因此卸料时机车牵引的局车位置必须在可控范围。机车的对位过程一般是操作人员通过目视机车牵引的局车运行情况，凭经验对内燃机车或电机车的司机发出指令，以控制局车车厢停止在规定卸料位置。但是机车车厢之间连接挂钩是有间隙的，刹车时惯性导致很难精准的控制机车停止位置，而且操作人员的经验和状态，操作人员和机车司机的沟通，都会影响对位的精度，增加装车卸料总时长。此外，频繁的开车、刹车、怠速会造成能源的巨大浪费，内燃机车还会造成环境污染。因此，依靠内燃机或电机车自身对位的传统方法，不能满足现代化企业对于高效、环保、低能耗、自动化控制的要求。

另外，目前，大型矿山物料转载牵引设备以及索道运输卷扬设备牵引钢绳的驱动轮大部分是传统意义上的驱动绞盘，其牵引原理是依靠驱动轮上的摩擦衬套和钢丝绳之间的摩擦力实现载荷牵引，其正常工作是以钢绳在驱动绞盘上不打滑为前提，但是实际上由于工作环境和防滑设计很难实现不打滑，且为了增加钢绳和驱动绞盘之间的摩擦力而增加钢绳的股数，会带来钢绳的侧滑，滑动摩擦会影响钢绳和绞盘衬套的使用寿命，钢绳断裂甚至会导致事故的发生。此外，传统驱动绞盘结构由于无法提供给钢绳较大的正压力，根据摩擦力计算公式，所能提供的摩擦力即最大的牵引力有限，在牵引设计载荷很大的条件下，不得不将驱动绞盘直径、钢绳直径增大而增加接触面积，因此设备的体积和重量也随之增加，不利于控制制造成本和后期设备维护。

发明内容

本发明的目的是提供一种自锁绞盘智能牵引系统，来替代内燃机或电动机的动力源，使得在物料装卸装运过程中，实现快速高效精准对位，提高了装车效率，实现了装车自动化控制，减少了由于对位不精确而引起的偏重、端重的事故，而且能耗低，污染小，维护成本低。

本发明的目的是通过下述技术方案来实现的：

本发明一种自锁绞盘智能牵引系统，其特征在于：包括设置在铁轨端侧的由起重电机，二级减速机组成的驱动机构，通过联轴器与二级减速机连接的自锁绞盘，立式导绳轮，卧式导向轮，牵引钢绳，液压制动器，车绳锁具和步入式牵引车，所述的液压制动器设置在铁轨的两侧，步入式牵引车设置在铁轨上，所述的立式导绳轮由设置在铁轨下部中心头部的两个立式导绳轮Ⅰ、设置在铁轨下部中心尾部的两个立式导绳轮Ⅱ和设置在铁轨外侧的水平两个立式导绳轮Ⅲ所组成，所述的卧式导向轮由两个头部卧式导向轮和两个尾部卧式导向轮所组成，两个头部卧式导向轮固定在牵引系统的头部，靠近自锁绞盘，其中一个固定在铁轨内，另外一个固定在铁轨外，尾部两个卧式导向轮设置与头部卧式导向一致；

所述的车绳锁具设置在步入式牵引车的下部，且与牵引钢绳的两端连接，步入式牵引车的上部通过牵引钩与火车相连接，底部通过牵引车轮与铁轨滚动连接；

所述的牵引钢绳的一端绕过铁轨下部中心头部的两个立式导绳轮和一个头部卧式导向轮将钢绳在铁轨下面从铁轨内侧转向铁轨外侧，再绕过外侧的水平立式导绳轮进到自锁绞盘，绕经自锁绞盘后经一个水平立式导绳轮和一个卧式导向轮转向铁路外侧，牵引钢绳的另一端经尾部的两个立式导绳轮和两个尾部卧式导向轮，与步入式牵引车和铁轨外侧牵引钢绳连成环形传动；所述的驱动机构和液压制动器分别与PLC自控系统相连接。

进一步地，所述的自锁绞盘由绞盘支架、绞盘主轴轴承座、绞盘主轴、铸造绞盘、压轮轨、夹块轴、夹座、夹块弹簧、压轮座、压轮座螺栓、压轮轴、滚针轴承、压轮、夹块轴承和夹块所组成，所述的绞盘支架固定在地面上，绞盘主轴轴承座设置在绞盘支架上部，绞盘主轴设置在绞盘主轴轴承座上，并通过联轴器与二级减速机的低速轴相连接，绞盘主轴中间与铸造绞盘键连接，压轮轨与绞盘支架固定连接；在铸造绞盘的圆周上平均分布20个铣槽，每个铣槽与一对夹座过盈连接，每对夹座之间夹有两个夹块，两个夹块通过夹块轴和夹块轴承与夹座相连接，所述的夹块弹簧一端与夹座相连接、另一端与夹块相连接；压轮座通过压轮座螺栓与夹块相连接，压轮通过压轮轴、滚针轴承固定在压轮座上，牵引钢绳与铸造绞盘圆周分布的夹块接触。

进一步地，所述的液压制动器包括油缸耳座销轴、液压油缸、左夹体、火车车轮、夹体钢轨、右夹体、右夹体限位块、左夹体滑动基架、右夹体滑动基架、基架加强筋、夹体紧固板、铁轨、左夹体限位块、基架固定螺栓、夹体紧固螺栓和夹体钢轨固定螺栓，左夹体滑动基架和右夹体滑动基架通过基架固定螺栓固定在地面上；右夹体下部在轨道右侧与右夹体滑动基架接触且可以沿其表面滑动，在铁轨左侧与左夹体滑动基架接触且可以沿其表面滑动；左夹体下部与右夹体、左夹体滑动基架接触且可以沿其表面滑动；液压油缸一端通过油缸耳座销轴固定在右夹体上，另一端通过油缸耳座销轴固定在左夹体上；夹体钢轨下部分别与左夹体和右夹体接触，上部与夹体紧固板接触，通过夹体钢轨固定螺栓固定连接，侧面与火车车轮接触提供制动力，夹体紧固板通过夹体紧固螺栓分别与左夹体、右夹体连接，基架加强筋固定在左夹体滑动基架、右夹体滑动基架上，左夹体限位块固定在左夹体滑动基架上，右夹体限位块固定在右夹体滑动基架上。

进一步地，所述的车绳锁具包括锁具连接板、磁力锁具、锁具扳手、锁具底板、锁具扣板和内六角螺栓，锁具连接板顶部与步入式牵引车连接，下部与磁力锁具连接，磁力锁具下部与锁具底板磁性连接，通过磁力扳手控制磁性，锁具扣板通过内六角螺栓与锁具底板固定，同时锁具底板与锁具扣板将牵引钢绳固定。

本发明具有以下优点：

1)本发明应用于矿山破碎生产线、烧结厂和球团厂的产品装卸转运，替代了传统内燃机或电机车驱动牵引，实现了节能减排，降本增效，保护了周边的空气环境；

2)本发明采用PLC自控系统实时监控，整个牵引、对位全过程实行自动化管理，节省人力，而且操作简单，使用方便，提高牵引装车效率；

3)本发明自锁绞盘改变了传统牵引卷扬用的绞盘结构，大大降低了绞盘和钢绳之间的滑动摩擦，提高了钢绳的使用寿命，也减少了绞盘的磨损，降低了设备的维护成本；

4)本发明的液压制动器解决了以往靠人和经验去对位的问题，实现了对位的自动化、精确化、高效化、安全化。

附图说明

图1为本发明的自锁绞盘智能牵引系统结构示意图。

图2为图1的侧视图。

图3为本发明自锁绞盘的结构示意图。

图4为图3的侧视图。

图5为图4的A-A剖视图。

图6为图5的B部放大图。

图7为液压制动器的结构示意图。

图8为图7的俯视图。

图9为图7的A-A剖视图。

图10为图7的B-B剖视图。

图11为车绳锁具的结构示意图。

图12为图11的A部剖视图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

如图1-图2所示，本发明一种自锁绞盘智能牵引系统，其特征在于：包括设置在铁轨10端侧的由起重电机1，二级减速机2组成的驱动机构，通过联轴器与二级减速机2连接的自锁绞盘3，立式导绳轮4、卧式导向轮5，牵引钢绳9，液压制动器6，车绳锁具7和步入式牵引车8，所述的液压制动器6设置在铁轨10的两侧，步入式牵引车8设置在铁轨10上，所述的立式导绳轮4由设置在铁轨下部中心头部的两个立式导绳轮4Ⅰ、设置在铁轨下部中心尾部的两个立式导绳轮4Ⅱ和设置在铁轨外侧的两个水平立式导绳轮4Ⅲ所组成，所述的卧式导向轮5由两个头部卧式导向轮和两个尾部卧式导向轮所组成，两个头部卧式导向轮固定在牵引系统的头部，靠近自锁绞盘，其中一个固定在铁轨内，另外一个固定在铁轨外，尾部两个卧式导向轮设置与头部卧式导向一致；

所述的车绳锁具7设置在步入式牵引车8的下部，且与牵引钢绳9的两端连接，步入式牵引车8的上部通过牵引钩与火车相连接，底部通过牵引车轮12与铁轨10滚动连接；

所述的牵引钢绳9的一端绕过铁轨下部中心头部的两个立式导绳轮4Ⅰ和一个头部卧式导向轮5将钢绳在铁轨下面从铁轨内侧转向铁轨外侧，再绕过外侧的水平立式导绳轮4Ⅲ进到自锁绞盘3，绕经自锁绞盘3后经外侧的水平立式导绳轮4Ⅲ和一个卧式导向轮5转向铁路外侧，牵引钢绳9的另一端经尾部的两个立式导绳轮4Ⅱ以及和两个尾部卧式导向轮5，与步入式牵引车8和铁轨外侧牵引钢绳9连成环形传动；所述的驱动机构和液压制动器6分别与PLC自控系统相连接。

本发明起重电机1为该牵引系统提供动力，作业环境为正反转频繁起动，选择十级低转速三相异步电机。

两级减速机2为齿轮减速机，将电机输出的扭矩增加，转速降低，电机、一级减速机、二级减速机之间通过联轴器连接。

步入式牵引车8的设计，解决了铁路局车（铁路自翻车）与牵引钢绳9无法连接的问题，同时步入式牵引车8与铁路局车（铁路自翻车）连接的挂钩，具有缓冲作用，可以一定程度保护电机。步入式牵引车8的重量和重心设计，可以克服由于牵引钢绳9作用力与铁路局车（铁路自翻车）挂钩产生的反作用力不再同一平面而产生的扭转，防止牵引车脱轨。

如图3-图6所示，本发明所述的自锁绞盘由绞盘支架3-1、绞盘主轴轴承座3-2、绞盘主轴3-3、铸造绞盘本体3-7、压轮轨3-4、夹块轴3-5、夹座3-6、夹块弹簧3-8、压轮座3-9、压轮座螺栓3-10、压轮轴3-11、滚针轴承3-12、压轮3-13、夹块轴承3-14和夹块3-15所组成，所述的绞盘支架3-1固定在地面上，绞盘主轴轴承座3-2设置在绞盘支架3-1上部，绞盘主轴3-3设置在绞盘主轴轴承座3-2上，并通过联轴器与二级减速机2的低速轴相连接，绞盘主轴3-3中间与铸造绞盘本体3-7键连接，压轮轨3-4与绞盘支架3-1固定连接；在铸造绞盘本体3-7的圆周上平均分布20个铣槽，每个铣槽与一对夹座3-6过盈连接，每对夹座3-6之间夹有两个夹块3-15，两个夹块3-15通过夹块轴3-5和夹块轴承3-14与夹座3-6相连接，所述的夹块弹簧3-8一端与夹座3-6相连接、另一端与夹块3-15相连接；压轮座3-9通过压轮座螺栓3-10与夹块3-15相连接，压轮3-13通过压轮轴3-11、滚针轴承3-12固定在压轮座3-9上，牵引钢绳9与铸造绞盘圆周分布的夹块3-15接触。

本发明自锁绞盘的原理是通过夹块3-15与牵引钢丝绳9之间的静摩擦来提供牵引力，当自锁绞盘旋转时，未与牵引钢绳9接触的半圈夹块，在夹块弹簧3-8的作用下处于打开状态；当夹块3-15与牵引钢绳9开始接触的时候，压轮3-13在压轮轨4的作用下，克服夹块弹簧3-8的拉力，推动夹块3-15至闭合状态，夹块3-15闭合提供给牵引钢绳9较大的正压力，实现牵引钢绳9的自锁。

如图7-图10所示，本发明所述的液压制动器包括所述的包括油缸耳座销轴6-1、液压油缸6-2、左夹体6-3、火车车轮6-4、夹体钢轨6-5、右夹体6-6、右夹体限位块6-7、左夹体滑动基架6-8、右夹体滑动基架6-9、基架加强筋6-10、夹体紧固板6-11、局车轨道6-12、左夹体限位块6-13、基架固定螺栓6-14、夹体紧固螺栓6-15和夹体钢轨固定螺栓6-16，左夹体滑动基架6-8和右夹体滑动基架6-9通过基架固定螺栓6-14固定在地面上，右夹体6-6下部在轨道右侧与右夹体滑动基架6-9接触且可以沿其表面滑动，在铁轨左侧与左夹体滑动基架6-8接触且可以沿其表面滑动；左夹体6-3下部与右夹体6-6、左夹体滑动基架6-8接触且可以沿其表面滑动；液压油缸6-2一端通过油缸耳座销轴6-1固定在右夹体6-6上，另一端通过油缸耳座销轴6-1固定在左夹体6-3上；夹体钢轨6-5下部分别与左夹体6-3和右夹体6-6接触，上部与夹体紧固板6-11接触，通过夹体钢轨固定螺栓6-16固定连接，侧面与火车车轮6-4接触提供制动力，夹体紧固板6-11通过夹体紧固螺栓6-15分别与左夹体6-3、右夹体6-6连接，基架加强筋6-10固定在左夹体滑动基架6-8、右夹体滑动基架6-9上，左夹体限位块6-13固定在左夹体滑动基架6-8上，右夹体限位块6-7固定在右夹体滑动基架6-9上。

液压制动器6是为液压系统提供动力，推动刹车轨与铁路局车（铁路自翻车）的车轮摩擦制动。液压制动器6的左夹体滑动基架6-8、右夹体滑动基架6-9通过基架固定螺栓6-14固定在铁路道床边，夹体钢轨6-5固定在左夹体6-3、右夹体6-6上，液压油缸6-2伸出推动可移动的左夹体6-3、右夹体6-6，使得夹体钢轨6-5向内移动，直至与火车车轮6-4接触提供制动，通过PLC控制，能够快速准确的完成刹车制动，实现智能控制，精确有效。

如图11和图12所示，

所述的7-车绳锁具包括锁具连接板7-1、磁力锁具7-2、锁具扳手7-3、锁具底板7-4、锁具扣板7-5和内六角螺栓7-6，锁具7-1连接板顶部与步入式牵引车8连接，下部与磁力锁具7-2连接，磁力锁具7-2下部与锁具底板7-4磁性连接，通过磁力扳手7-3控制磁性，锁具扣板7-5通过内六角螺栓7-6与锁具底板7-4固定，同时锁具底板7-4与锁具扣板7-5将牵引钢绳9固定。

本发明的具体实施过程：

起重电动机1提供牵引所需动力，二级减速机2将电动机输出的高转速降低至牵引所需的转速、将输出的扭矩提高至牵引所需的扭矩，通过联轴器驱动自锁式绞盘3转动。

自锁式绞盘3带动牵引钢绳9的过程为：铸造绞盘本体3-7绕绞盘主轴3-3旋转，当夹块3-15旋转未与牵引钢绳9接触时，在夹块弹簧3-8拉力作用下，夹块3-15左右部分各自绕夹块轴3-5旋转至打开状态，且压轮3-13尚未与压轮轨3-4接触。当夹块3-15旋转至顶端，与牵引钢绳9接触时，压轮3-13受到压轮轨3-4相内的正压力，带动夹块3-15绕夹块轴3-5旋转至闭合状态，使得牵引钢绳9被夹块3-15紧紧压紧，根据摩擦力公式，正压力越大所提供的摩擦力越大，因此钢绳在夹块较大的正压力下，所提供的静摩擦力很大。当夹块3-15旋转至底端时，压轮3-13脱离压轮轨3-4，在夹块弹簧3-8拉力作用下，夹块3-15左右部分绕夹块轴3-5旋转恢复至初始打开状态。

自锁绞盘3牵引钢绳9，在立式导绳轮作用下，牵引钢绳9的一端高度被降低至低于铁路轨道，在卧式导绳轮5作用下，将钢绳导入铁路轨道内，用于牵引火车。另外一端则在铁路轨道外，一直延伸至尾部，同样的结构再被导入铁路轨道内。牵引钢绳9的两端最终与步入式牵引车8相连接，钢绳锁具7处被锁紧固定，行程闭环。

液压自动器6的工作过程为，在初始位置，液压油缸6-2收缩，左夹体6-3在左夹体限位块6-13作用下处在左极限位置，右夹体6-6在右夹体限位6-7块作用下处在右极限位置，夹体钢轨6-5与火车轮6-4脱离，失去制动力。当液压油缸伸出，液压油缸一端推动相连接的左夹体6-3向右移动，直至夹体钢轨6-5与局车轮6-4接触，另一端推动相连接的右夹体6-6向左移动，直至夹体钢轨6-5与火车车轮6-4接触，提供制动力。夹体钢轨6-5属易损件，检修更换时松开夹体6-15禁锢螺栓和夹体钢轨6-16固定螺栓，移除夹体紧固板6-11即可更换零件。

电机的正反转可以操控牵引车向前和向后运动，电机的控制电路与PLC自控系统连接，液压制动器的控制系统与PLC自控系统连接。其PLC自控系统为现有技术，在此不作赘述，两者即可实现对局车牵引实现启停的控制。将料仓放料的控制系统与该牵引系统的PLC自控系统相联控，即可实现放料、牵引联动智能控制，过程为电机工作牵引局车、通过铁路局车标码识码装置，对位传感器发出停止信号、液压制动器制动、放料闸门打开开始放料、放料结束关闭放料闸门、液压制动器松开、电动机工作牵引局车对下一辆局车操作之前过程。

Claims (2)

1.一种自锁绞盘智能牵引系统，其特征在于：包括设置在铁轨端侧的由起重电机，二级减速机组成的驱动机构，通过联轴器与二级减速机连接的自锁绞盘，立式导绳轮，卧式导向轮，牵引钢绳，液压制动器，车绳锁具和步入式牵引车，所述的液压制动器设置在铁轨的两侧，步入式牵引车设置在铁轨上，所述的立式导绳轮由设置在铁轨下部中心的头部的两个立式导绳轮Ⅰ、设置在铁轨下部中心的尾部的两个立式导绳轮Ⅱ和设置在铁轨外侧的两个水平立式导绳轮Ⅲ所组成，所述的卧式导向轮由两个头部卧式导向轮和两个尾部卧式导向轮所组成，两个头部卧式导向轮固定在牵引系统的头部，靠近自锁绞盘，其中一个固定在铁轨内，另外一个固定在铁轨外，尾部两个卧式导向轮设置与头部卧式导向轮一致；

所述的车绳锁具设置在步入式牵引车的下部，且与牵引钢绳的两端连接，步入式牵引车的上部通过牵引钩与火车相连接，底部通过牵引车轮与铁轨滚动连接；

所述的牵引钢绳的一端绕过铁轨下部中心头部的两个立式导绳轮和一个头部卧式导向轮将钢绳从铁轨内侧在铁轨下面转向铁轨外侧，再绕过外侧的水平立式导绳轮进到自锁绞盘，绕经自锁绞盘后经一个水平立式导绳轮和一个卧式导向轮转向铁路外侧，牵引钢绳的另一端经尾部的两个立式导绳轮和两个尾部卧式导向轮，与步入式牵引车和铁轨外侧牵引钢绳连成环形传动；所述的驱动机构和液压制动器分别与PLC自控系统相连接；

所述的自锁绞盘由绞盘支架、绞盘主轴轴承座、绞盘主轴、铸造绞盘、压轮轨、夹块轴、夹座、夹块弹簧、压轮座、压轮座螺栓、压轮轴、滚针轴承、压轮、夹块轴承和夹块所组成，所述的绞盘支架固定在地面上，绞盘主轴轴承座设置在绞盘支架上部，绞盘主轴设置在绞盘主轴轴承座上，并通过联轴器与二级减速机的低速轴相连接，绞盘主轴中间与铸造绞盘键连接，压轮轨与绞盘支架固定连接；在铸造绞盘的圆周上平均分布20个铣槽，每个铣槽与一对夹座过盈连接，每对夹座之间夹有两个夹块，两个夹块通过夹块轴和夹块轴承与夹座相连接，所述的夹块弹簧一端与夹座相连接、另一端与夹块相连接；压轮座通过压轮座螺栓与夹块相连接，压轮通过压轮轴、滚针轴承固定在压轮座上，牵引钢绳与铸造绞盘圆周分布的夹块接触；

所述的液压制动器包括油缸耳座销轴、液压油缸、左夹体、火车车轮、夹体钢轨、右夹体、右夹体限位块、左夹体滑动基架、右夹体滑动基架、基架加强筋、夹体紧固板、铁轨、左夹体限位块、基架固定螺栓、夹体紧固螺栓和夹体钢轨固定螺栓，左夹体滑动基架和右夹体滑动基架通过基架固定螺栓固定在地面上；右夹体下部在轨道右侧与右夹体滑动基架接触且可以沿其表面滑动，在铁轨左侧与左夹体滑动基架接触且可以沿其表面滑动；左夹体下部与右夹体、左夹体滑动基架接触且可以沿其表面滑动；液压油缸一端通过油缸耳座销轴固定在右夹体上，另一端通过油缸耳座销轴固定在左夹体上；夹体钢轨下部分别与左夹体和右夹体接触，上部与夹体紧固板接触，通过夹体钢轨固定螺栓固定连接，侧面与火车车轮接触提供制动力，夹体紧固板通过夹体紧固螺栓分别与左夹体、右夹体连接，基架加强筋固定在左夹体滑动基架、右夹体滑动基架上，左夹体限位块固定在左夹体滑动基架上，右夹体限位块固定在右夹体滑动基架上。

2.根据权利要求1所述的自锁绞盘智能牵引系统，其特征在于：所述的车绳锁具包括锁具连接板、磁力锁具、锁具扳手、锁具底板、锁具扣板和内六角螺栓，锁具连接板顶部与步入式牵引车连接，下部与磁力锁具连接，磁力锁具下部与锁具底板磁性连接，通过磁力扳手控制磁性，锁具扣板通过内六角螺栓与锁具底板固定，同时锁具底板与锁具扣板将牵引钢绳固定。

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