CN108861963A - 一种矿用多绳摩擦式提升机钢丝绳张力监测方法及监测传感器 - Google Patents
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Abstract
一种矿用多绳摩擦式提升机钢丝绳张力监测方法及监测传感器，包括液压油缸、压力传感器、传感器安装座、中间滑板和两侧挡板，在传感器安装座与中间滑板之间安装压力传感器，压力传感器与传感器安装座的结构相似。当提升载荷时，压力传感器受到与钢丝绳相连的中间滑板的拉力和传感器安装座对其向下剂压形成的剪切力，传感器直接测得钢丝绳张力值，传感器的侧面设有监测油缸是否到位的干簧管，大大提高了监测的安全可靠性。本发明测力精度高、测力方法简单高效可靠，不仅能够实现液压油缸工作在正常工作位值时数据采集的准确性，更实现了液压油缸工作在上下限位置时的数据采集的准确性。其结构简单，操作方便，测力精度高、监测安全可靠。
Description
技术领域
本发明涉及一种多绳摩擦式提升机钢丝绳张力监测方法及监测传感器，尤其是一种适用于装有平衡装置的多绳摩擦式提升机钢丝绳张力监测。
背景技术
矿用提升机广泛应用于煤炭、有色金属等矿山开采提升设备中，在矿山开采中具有重要作用。多绳摩擦式提升机作为煤矿的主要提升设备，在保障煤矿安全运行中具有重要地位，钢丝绳作为矿井提升系统中的重要组成部分，直接承受物料及罐笼的重量，当钢丝绳拉力大于钢丝绳承受的拉力峰值时，即提升机钢丝绳产生载荷过载，会发生钢丝绳断裂、罐笼卡罐或阻罐现象以及钢丝绳在长时间工作过程中出现张力不平衡现象，给实际生产过程中带来极大的人员危害和经济损失，因此钢丝绳张力的监测对提升机的可靠性起着重要作用。
在现有技术中，对于多绳摩擦式提升机钢丝绳张力监测的方法，多采用在钢丝绳平衡装置的油缸部位或是平衡装置的传感器安装座部位安装压力传感器，通过测量油缸对压力传感器的压力来测量钢丝绳的张力。正常情况下，油缸会自动调整平衡，传感器安装座位于中间位置。由于提升装置存在加工误差，导致4根钢丝绳每次运动的位移不一致。在连续运动情况下，会导致传感器安装座伸到下限位或上升到上限位。
当油缸工作在下限位置时，以传感器安装座为中心进行受力分析：传感器安装座受到中间滑板对其向上的拉力、两侧挡板对其向上的支撑力和油缸推杆对其向下的压力。传感器安装座受到油缸的压力值等于中间滑板向上的拉力与两侧挡板向上的支撑力之和，两侧挡板向上的支撑力时大于等于零，则传感器安装座上部受力大于等于钢丝绳张力值，即出现了钢丝绳张力监测不准现象。
当油缸工作在上限位置时，以传感器安装座为中心进行受力分析：传感器安装座受到中间滑板对其向上的拉力、两侧挡板对其向下的支撑力和油缸推杆对其向下的压力。传感器安装座受到油缸的压力与两侧挡板向下的支撑力之和等于中间滑板向上的拉力。两侧挡板向上的支撑力时大于等于零，则传感器安装座上部受力小于等于钢丝绳张力值，即出现了钢丝绳张力监测不准现象。
目前存在的应力测量方法均是测量传感器安装座上部压力值，因此不可避免会存在传感器安装座到达上下限位时候，测量不准确的问题。同理，通过测量平衡装置油压的方法也会遇到此问题，原理上难以解决。
此外，当平衡装置到达上线限位时，意味着需要调整钢丝绳长度。当前都是通过独立的到位传感器进行测量，使用的电缆较多，存在狭窄空间内安装布局不便捷等问题。
发明内容
技术问题：本发明的目的是为了克服上述现有技术的不足，提供一种测力精度高、测力方法简单高效可靠的钢丝绳张力监测方法及一体化压力传感器。
技术方案：本发明的一种矿用多绳摩擦式提升机钢丝绳张力监测传感器，包括液压油缸、压力传感器、传感器安装座、与提升钢丝绳相连的中间滑板、设在中间滑板前后两侧的侧挡板，中间滑板和两侧挡板中部对称开有相连通的方形透孔，方形透孔的底边设有定位斜角面，所述的两侧挡板的下部开有多个固定于罐笼上的销孔，所述的中间滑板和两侧挡板中部的透孔中依次设置液压油缸、传感器安装座和压力传感器，所述的压力传感器呈工字形，与传感器安装座的结构相似，压力传感器的两侧边块的宽度与两侧挡板和传感器安装座的两侧边块宽度相同，压力传感器的两侧边块的中间凹槽底面设有与中间滑板底边相接触的凸台，中间凹槽上面设有限制传感器安装座滑动的定位块，压力传感器的内部设有传递受力信号的应变片。
所述的压力传感器的一侧面上安装有监测油缸是否到位的干簧管，与干簧管相对应的一侧挡板上设有磁块。
所述压力传感器中间凹槽底面与中间滑板底边相接触的凸台为圆形、或方形。
所述的定位块为方形、或圆形。
所述的定位块表面高出压力传感器两侧边块表面2-5cm。
一种使用上述矿用多绳摩擦式提升机钢丝绳张力监测传感器的监测方法：当钢丝绳提升载荷时，提升机钢丝绳的张力牵引中间滑板向上拉动，压力传感器两侧边块的中间凹槽底面的凸台与中间滑板直接接触，同时液压油缸推杆向下的作用力施加在传感器安装座上，传感器安装座受力后，将力传给与压力传感器相对应的两侧边块上，压力传感器受到中间滑板对其向上的拉力和传感器安装座对其向下的压力形成剪切力，此时，通过压力传感器将受力信号经传输线传送至计算机，经计算机数据处理显示钢丝绳张力值数据，从而实现钢丝绳张力的实时监测。
若液压油缸到达极限位置，设在压力传感器上的干簧管与设在两侧挡板上下限位置处的磁块接近进时，干簧管立即动作，开关闭合，发出油缸到位警告；当干簧管远离磁块时，开关断开，显示油缸未到达极限位置。
钢丝绳提升载荷过程中：
a.当传感器安装座顶靠在两侧挡板上部位置时，以压力传感器为中心的受力状态：
1)中间滑板对压力传感器向上的拉力为F拉，压力传感器采集输出钢丝绳的张力信号；
2)传感器安装座对压力传感器向下的挤压力为F挤压；
静态下，压力传感器保持平衡，F拉＝F挤压，压力传感器采集输出钢丝绳的张力值；
b.当传感器安装座位于两侧挡板中部位置时，以压力传感器为中心的受力状态：
1)中间滑板对压力传感器向上的拉力F拉，压力传感器采集输出钢丝绳的张力信号；
2)传感器安装座对压力传感器向下的挤压力F挤压；
静态下，F拉＝F挤压，压力传感器采集直接输出钢丝绳的张力值；
c.当传感器安装座位于两侧挡板底部时，以压力传感器为中心的受力状态：
1)中间滑板对压力传感器有向上的拉力F拉，压力传感器采集输出钢丝绳的张力；
2)两侧挡板对压力传感器有向上的支撑力F支撑；
3)传感器安装座对压力传感器有向下的挤压力F挤压；
静态下，传感器安装座向下的挤压力F挤压＝两侧挡板的支撑力F支撑+钢丝绳的张力F拉；
当钢丝绳有载荷时，压力传感器受到中间滑板对其向上的拉力，即拉力F拉，则F拉＝F挤压-F支撑；
当钢丝绳无载荷时，压力传感器与中间滑板工作在极限位置，压力传感器与钢丝绳刚好接触但没有压力，压力传感器受到中间滑板对其向上的拉力，即钢丝绳张力F拉＝0，F拉＝0即为钢丝绳张力，均为直接测量值。
有效益是：由于采用了上述技术方案，本发明能用于多绳摩擦式提升机钢丝绳张力监测，实现压力传感器直接测力，不仅能够准确测量油缸工作在正常工作位时钢丝绳张力监测，而且解决了油缸工作在上下限位置时钢丝绳张力监测不准确问题。本发明采用的压力传感器具有集成监测到位功能，采用的干簧管能够监测油缸是否到位，提高了监测的精度，也提高了监测的可靠性和安全性。此外，压力传感器不仅实现了自身的测力功能，还具有原传感器安装座的支撑功能。其结构简单，操作方便，监测精度高，能实时监测，具有广泛的实用性。
附图说明
图1为本发明的多绳摩擦式提升机钢丝绳张力监测方法的结构示意图；
图2为本发明的监测传感器结构示意图；
图3为本发明油缸工作在下限位时的受力分析图。
图中：1-液压油缸，2-压力传感器，3-传感器安装座，4-两侧挡板，5-中间滑板，6-干簧管，7-磁块。
具体实施方式
下面结合附图中的实施例对本发明作进一步的说明：
本发明的矿用多绳摩擦式提升机钢丝绳张力监测传感器，主要由液压油缸1、压力传感器2、传感器安装座3、与提升钢丝绳相连的中间滑板5、设在中间滑板5前后两侧的侧挡板4构成，中间滑板5和两侧挡板中部对称开有相连通的方形透孔，方形透孔的底边设有定位斜角面，所述的两侧挡板的下部开有多个固定于罐笼上的销孔，所述的中间滑板5和两侧挡板中部的透孔中依次设置液压油缸1、传感器安装座3和压力传感器2，所述的压力传感器2呈工字形，与传感器安装座3的结构相似，压力传感器2的两侧边块的宽度与两侧挡板和传感器安装座3的两侧边块宽度相同，压力传感器2的两侧边块的中间凹槽底面设有与中间滑板5底边相接触的凸台，凸台为圆形、或方形。中间凹槽上面设有限制传感器安装座3滑动的定位块，所述的定位块为方形、或圆形，定位块表面高出压力传感器2两侧边块表面2-5cm。压力传感器2的内部设有传递受力信号的应变片。所述的压力传感器2的一侧面上安装有监测油缸是否到位的干簧管6，与干簧管6相对应的一侧挡板4上设有磁块7，磁块7为两块，位于侧挡板上下限位置处。
本发明的矿用多绳摩擦式提升机钢丝绳张力监测方法，通过在传感器安装座3与中间滑板5之间安装压力传感器2，当提升机提升载荷工作时，压力传感器2受到中间滑板5对其向上的拉力(即钢丝绳张力)和传感器安装座3对其向下的压力，压力传感器即可直接测得钢丝绳张力值，数据采集系统将采集压力传感器数值发送至上位机，完成钢丝绳张力监测。具体过程如下：
当钢丝绳提升载荷时，提升机钢丝绳的张力牵引中间滑板5向上拉动，压力传感器2两侧边块的中间凹槽底面的凸台与中间滑板5直接接触，同时液压油缸1推杆向下的作用力施加在传感器安装座3上，传感器安装座3受力后，将力传给与压力传感器2相对应的两侧边块上，压力传感器2受到中间滑板5对其向上的拉力和传感器安装座3对其向下的压力形成剪切力，此时，通过压力传感器2将受力信号经传输线传送至计算机，经计算机数据处理显示钢丝绳张力值数据，从而实现钢丝绳张力的实时监测。
若液压油缸1到达极限位置，设在压力传感器2上的干簧管6与设在两侧挡板4上下限位置处的磁块7接近进时，干簧管6立即动作，开关闭合，发出油缸到位警告；当干簧管6远离磁块7时，开关断开，显示油缸未到达极限位置。
钢丝绳提升载荷过程中：
a.当传感器安装座3顶靠在两侧挡板4上部位置时，以压力传感器2为中心的受力状态：
1)中间滑板5对压力传感器2向上的拉力为F拉，压力传感器2采集输出钢丝绳的张力信号；
2)传感器安装座3对压力传感器2向下的挤压力为F挤压；
静态下，压力传感器2保持平衡，F拉＝F挤压，压力传感器2采集输出钢丝绳的张力值；
b.当传感器安装座3位于两侧挡板4中部位置时，以压力传感器2为中心的受力状态：
1)中间滑板5对压力传感器2向上的拉力F拉，压力传感器采集输出钢丝绳的张力信号；
2)传感器安装座3对压力传感器2向下的挤压力F挤压；
静态下，F拉＝F挤压，压力传感器2采集直接输出钢丝绳的张力值；
c.当传感器安装座3位于两侧挡板4底部时，以压力传感器2为中心的受力状态：
1)中间滑板对压力传感器2有向上的拉力F拉，压力传感器2采集输出钢丝绳的张力；
2)两侧挡板4对压力传感器2有向上的支撑力F支撑；
3)传感器安装座3对压力传感器2有向下的挤压力F挤压；
静态下，传感器安装座3向下的挤压力F挤压＝两侧挡板4的支撑力F支撑+钢丝绳的张力F拉；
当钢丝绳有载荷时，压力传感器2受到中间滑板5对其向上的拉力，即拉力F拉，则F拉＝F挤压-F支撑；
当钢丝绳无载荷时，压力传感器2与中间滑板5工作在极限位置，压力传感器2与钢丝绳刚好接触但没有压力，压力传感器2受到中间滑板4对其向上的拉力，即钢丝绳张力F拉＝0，F拉＝0即为钢丝绳张力，均为直接测量值。
本发明的监测传感器是一种一体化压力传感器，在压力传感器侧方装有干簧管。若油缸到位，压力传感器上的干簧管6与位于侧挡板上下限位置处的磁块7近但不接触，干簧管立即动作，开关闭合，发出油缸到位警告。当远离磁体时，开关断开，显示油缸未到位。
Claims (8)
1.一种矿用多绳摩擦式提升机钢丝绳张力监测传感器，包括液压油缸(1)、压力传感器(2)、传感器安装座(3)、与提升钢丝绳相连的中间滑板(5)、设在中间滑板(5)前后两侧的侧挡板(4)，中间滑板(5)和两侧挡板中部对称开有相连通的方形透孔，方形透孔的底边设有定位斜角面，所述的两侧挡板的下部开有多个固定于罐笼上的销孔，其特征在于：所述的中间滑板(5)和两侧挡板中部的透孔中依次设置液压油缸(1)、传感器安装座(3)和压力传感器(2)，所述的压力传感器(2)呈工字形，与传感器安装座(3)的结构相似，压力传感器(2)的两侧边块的宽度与两侧挡板和传感器安装座(3)的两侧边块宽度相同，压力传感器(2)的两侧边块的中间凹槽底面设有与中间滑板(5)底边相接触的凸台，中间凹槽上面设有限制传感器安装座(3)滑动的定位块，压力传感器(2)的内部设有传递受力信号的应变片。
2.根据权利要求1所述的一种矿用多绳摩擦式提升机钢丝绳张力监测传感器，其特征在于：所述的压力传感器(2)的一侧面上安装有监测油缸是否到位的干簧管(6)，与干簧管(6)相对应的一侧挡板(4)上设有磁块(7)。
3.根据权利要求1所述的一种矿用多绳摩擦式提升机钢丝绳张力监测传感器，其特征在于：所述压力传感器(2)中间凹槽底面与中间滑板(5)底边相接触的凸台为圆形、或方形。
4.根据权利要求1所述的一种矿用多绳摩擦式提升机钢丝绳张力监测传感器，其特征在于：所述的定位块为方形、或圆形。
5.根据权利要求1所述的一种矿用多绳摩擦式提升机钢丝绳张力监测传感器，其特征在于：所述的定位块表面高出压力传感器(2)两侧边块表面2-5cm。
6.一种使用权利要求1或2所述矿用多绳摩擦式提升机钢丝绳张力监测传感器的监测方法，其特征在于：当钢丝绳提升载荷时，提升机钢丝绳的张力牵引中间滑板(5)向上拉动，压力传感器(2)两侧边块的中间凹槽底面的凸台与中间滑板(5)直接接触，同时液压油缸(1)推杆向下的作用力施加在传感器安装座(3)上，传感器安装座(3)受力后，将力传给与压力传感器(2)相对应的两侧边块上，压力传感器(2)受到中间滑板(5)对其向上的拉力和传感器安装座(3)对其向下的压力形成剪切力，此时，通过压力传感器(2)将受力信号经传输线传送至计算机，经计算机数据处理显示钢丝绳张力值数据，从而实现钢丝绳张力的实时监测。
7.根据权利要求6所述矿用多绳摩擦式提升机钢丝绳张力监测方法，其特征在于：若液压油缸(1)到达极限位置，设在压力传感器(2)上的干簧管(6)与设在两侧挡板(4)上下限位置处的磁块(7)接近进时，干簧管(6)立即动作，开关闭合，发出油缸到位警告；当干簧管(6)远离磁块(7)时，开关断开，显示油缸未到达极限位置。
8.根据权利要求6所述矿用多绳摩擦式提升机钢丝绳张力监测方法，其特征在于：钢丝绳提升载荷过程中：
a.当传感器安装座(3)顶靠在两侧挡板(4)上部位置时，以压力传感器(2)为中心的受力状态：
1)中间滑板(5)对压力传感器(2)向上的拉力为F拉，压力传感器(2)采集输出钢丝绳的张力信号；
2)传感器安装座(3)对压力传感器(2)向下的挤压力为F挤压；
静态下，压力传感器(2)保持平衡，F拉＝F挤压，压力传感器(2)采集输出钢丝绳的张力值；
b.当传感器安装座(3)位于两侧挡板(4)中部位置时，以压力传感器(2)为中心的受力状态：
1)中间滑板(5)对压力传感器(2)向上的拉力F拉，压力传感器采集输出钢丝绳的张力信号；
2)传感器安装座(3)对压力传感器(2)向下的挤压力F挤压；
静态下，F拉＝F挤压，压力传感器(2)采集直接输出钢丝绳的张力值；
c.当传感器安装座(3)位于两侧挡板(4)底部时，以压力传感器(2)为中心的受力状态：
1)中间滑板对压力传感器(2)有向上的拉力F拉，压力传感器(2)采集输出钢丝绳的张力；
2)两侧挡板(4)对压力传感器(2)有向上的支撑力F支撑；
3)传感器安装座(3)对压力传感器(2)有向下的挤压力F挤压；
静态下，传感器安装座(3)向下的挤压力F挤压＝两侧挡板(4)的支撑力F支撑+钢丝绳的张力F拉；
当钢丝绳有载荷时，压力传感器(2)受到中间滑板(5)对其向上的拉力，即拉力F拉，则F拉＝F挤压-F支撑；
当钢丝绳无载荷时，压力传感器(2)与中间滑板(5)工作在极限位置，压力传感器(2)与钢丝绳刚好接触但没有压力，压力传感器(2)受到中间滑板(4)对其向上的拉力，即钢丝绳张力F拉＝0，F拉＝0即为钢丝绳张力，均为直接测量值。
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