CN109139098A - 一种无极绳牵引单轨吊系统 - Google Patents

一种无极绳牵引单轨吊系统 Download PDF

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周树志
吴国栋
南锦玉
刘刚
张全川
李强
魏建文
闫家正
李振标
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Abstract

本发明公开了一种无极绳牵引单轨吊系统，绳牵引单轨吊采用成熟的无极绳连续牵引车动力系统通过钢丝绳牵引运输车列沿空中悬挂的专用轨道系统区间内往返运输，可实现人员、设备及材料等的运输。结合自主研发的电控系统可实现跟车司机独立操控整套系统，系统本质安全不掉道。

Description

一种无极绳牵引单轨吊系统
技术领域
本发明涉及煤矿设备技术领域，具体涉及一种煤矿井下无极绳牵引单轨吊系统。
背景技术
目前，传统煤矿井下作业的辅助运输仍依赖地轨的运输方式，多以小绞车接力运输为主，这种运输方式设备安装使用复杂，运输环节和岗位辅助人员多，加大了运输过程中的安全危害，同时，机车排放物可能导致机车掉轨，有些运输还会受到矿井地板结构的影响，有些煤矿的地鼓严重，从而增加了运输难度，降低了矿井效益。
发明内容
本发明的一个技术任务，即提供一种无极绳牵引单轨吊系统，绳牵引单轨吊采用成熟的无极绳连续牵引车动力系统，通过钢丝绳牵引运输车列沿空中悬挂的专用轨道系统区间内往返运输，可实现人员、设备及材料等的运输，结合自主研发的电控系统可实现跟车司机独立操控整套系统，系统本质安全不掉道。
为了实现上述目的，本发明采取的技术方案是：一种无极绳牵引单轨吊系统，由轨道系统、牵引制动车、起吊梁、可移动式尾部系统、绞车液压系统、遥控自驾系统及沿途轮组构成，其中：
前述轨道系统采用I140E轨道，前述I140E轨道在平直段轨道长度选用3m直轨，在坡道段为保证悬挂的安全性，前述I140E轨道采用2m短直轨铺设，悬挂方式均为单链双锚杆或单链双锚索固定；
前述牵引制动车布置在前述无极绳牵引单轨吊系统运行车列的两端，前述牵引制动车具有钢丝绳绳端固定、余绳存储、速度采集与判断、超速制动功能，前述牵引制动车具备司机座舱，可实现紧急状况下的手动制动；
前述起吊梁分为气动起吊梁以及手动起吊梁，前述气动起吊梁以及手动起吊梁利用起吊梁承载梁体直接安装气动环链葫芦或手动环链葫芦实现吊点的提升或下降，从而实现相对设备及材料的起吊和运输。
进一步地，前述牵引制动车的制动执行装置由制动小车及制动承载部两部分组成，前述牵引制动车核心取速判断装置位于前述制动小车上，手动控制阀位于前述司机座舱内，前述牵引制动车采用″多点制动技术″将系统紧急制动力分配至车列中前述制动小车及前述制动承载部上。
进一步地，前述可移动式尾部系统直接利用前述无极绳牵引单轨吊系统轨道安装，前述可移动式尾部系统末端采用锚杆或锚索固定，前述可移动式尾部系统具备系统紧绳功能。
进一步地，前述绞车液压系统包括闭式驱动主回路、电液比例调速回路、紧急失效安全制动回路、湿式驻车制动回路、张紧控制回路、冷却回路，前述绞车液压系统通过电比例手柄调节比例减压阀出口压力以控制绞车运行速度，前述绞车液压系统配置压力、温度、液位、转速传感器实施参数监控及通过PLC控制相应防爆电磁阀的动作。
进一步地，前述所述绞车液压系统的绞车部分由液压马达、减速器、滚筒、末级制动闸及底座组成，液压泵站输出压力油驱动前述液压马达，前述液压马达带动前述减速器以拖动前述滚筒产生大扭矩，前述液压泵站另外供给湿式驻车制动及紧急失效制动起闸压力，正常操作停车或遇故障时制动闸实施抱闸制动。
进一步地，前述遥控自驾系统包括无线遥控台、接收终端、辅助运输用隔爆兼本安型可编程控制箱，前述无线遥控台嵌入到移动车厢内，前述无线遥控台具有使得牵引车前进、后退、加减速运行的控制功能，同时前述无线遥控台面板上还能够显示牵引车的当前速度、位置，前述接收终端具有多路控制信号输出功能，利用无线技术实现本地数据传输到前述无线遥控台上。
进一步地，为适应起伏变化坡道，前述无极绳牵引单轨吊系统沿途配置有轮组，前述沿途轮组对前述无极绳牵引单轨吊系统钢丝绳起强制导向作用，使前述无极绳牵引单轨吊系统在预定范围内运行，前述沿途轮组分为托绳轮组、弯道轮组、导绳轮组。
进一步地，前述遥控自驾系统具有″前进″、″后退″、″停车″、″增速″、″减速″、″复位″、″急停″、等多个控制功能，通过不同的操作及接口的传输实现对无极绳绞车的控制：
前进------控制牵引设备向机尾方向行车；
后退------控制牵引设备向机头方向行车；
增速------控制牵引设备增加运行速度；
减速------控制牵引设备减慢运行速度；
停车------控制牵引设备停车；
急停------控制牵引设备紧急停车；
复位------控制牵引设备实现故障复位。
进一步地，前述遥控自驾系统的无线遥控台工作流程如下：
a)遥控台向接收终端发送命令；
b)接收终端收到后反馈信号到遥控台；
c)遥控台收到反馈信号后给接收终端一个确认信号；
d)接收终端收到确认信号后，处理遥控台所发的命令指示；
e)遥控台收到处理完成信号后给出自己所发命令处理结果指示。本发明的技术效果：
首先，无极绳连续牵引车动力系统提供动力，通过可移动式尾部系统张紧钢丝绳，钢丝绳拉动牵引车沿单轨行走，牵引车通过拉杆拉动葫芦车架以及负载车行走，因此实现了载物箱和运人车的行走，钢丝绳通过回绳轮返回到无极绳绞车。
其次，单轨吊车轨道采用吊轨组件与巷道顶面固定，脱离地面轨道，降低了对地面的要求，有效解决了地鼓严重巷道的辅助运输，并且，本发明无极绳牵引单轨吊系统能够实现区段内直达运输，无需转载，减少人力倒车次数，减轻了作业人员的劳动强度。
最后，本发明无极绳牵引单轨吊系统结合自主研发的电控系统，最大限度上优化了巷道内的安装工作，还解决了巷道内无提升轨道的运输难题。
附图说明
图1：本发明无极绳牵引单轨吊系统整体示意图；
图2：无极绳牵引单轨吊系统在巷道内运行的前视图；
图3：无极绳牵引单轨吊系统的可移动式尾部系统示意图；
图4：无极绳牵引单轨吊系统的绞车液压系统原理图；
图5：无极绳牵引单轨吊系统的绞车液压系统示意图；
图6：绞车液压系统用液压泵站示意图；
图7：无极绳牵引单轨吊系统的遥控自驾系统原理图；
图中：1、巷道顶部，2、牵引制动车，3、气动起吊梁，4、手动起吊梁，5、手动葫芦，6、尾部滑车，7、电机，8、液压马达，9、减速器，10、滚筒，11、底座，12、末级制动阀，13、传感器，14、油箱组件，15、防爆电机，16、液压泵，17、散热器。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用与限定本发明。
实施例
某煤矿井下巷道概况为巷道全长1200米，坡度0～2°(巷道基本无坡度，单轨吊轨道铺设存在误差)，巷道高度2.3m，宽度3.6m，采用单道双向运输的无极绳牵引系统，最大运物重量10吨(不超过12吨)，支架高度900mm，巷道基本为直线巷道，局部有小的弯曲。
绞车牵引力的计算公式按
F＝(G+G0)(0.02cosβmax+sinβmax)g+2μqRgL
式中：G0-运输最大重量12T；
βmax-运行线路最大坡度2°；
μ-钢丝绳摩擦阻力系数0.25；
qR-单位长度钢丝绳的重量1.74kg/m(钢丝绳)；
L-运输距离1200m；
G-重力加速度；
巷道无极绳牵引单轨吊系统按图1所示，
其中，
系统车列总重为：G＝8.8吨
牵引制动车重量：1.9吨×2(含制动车)
1套12吨手动起吊梁与2套6吨气动起吊梁共计重量：5吨
得出得出极限工况需要的最大牵引力：
F＝(12+8.8)×1000×9.8×(0.02×cos 2°+sin 2°)+2×0.25×1.74×9.8×1200≈20(kN)
即系统如需在给定工况下，完成重载运输任务，需提供大于20KN牵引力无极绳驱动系统一套，在此，无极绳钢丝绳初步选型为：22NAT6×19S+FC1670ZS266型钢丝绳。
巷道高度计算，如图2所示，
H≥h1+h2+h3+h4
H＝巷道高度2.3m，
h1＝吊轨底面至巷道顶部的距离580mm，
h2＝起吊梁高度630mm，
h4＝离地间隙100mm，
h3为运输载荷高度，可运输最大件高度计算为：990mm。
至此，我们可以得出本实施例所需无极绳牵引单轨吊系统的大致参数设定，工况范围以及系统选材。下面，对本发明无极绳牵引单轨吊系统做进一步说明。
基于本实施例，无极绳牵引单轨吊系统的轨道系统我们采用I140E轨道，I140E轨道在平直段轨道长度选用3m直轨，在坡道段为保证悬挂的安全性，I140E轨道采用2m短直轨铺设，悬挂方式均为单链双锚杆或单链双锚索固定，可达到左右错位小、相邻轨道相互扭转角度小、不易出现轨道扭曲等优点。
如图1所示，牵引制动车(2)布置在无极绳牵引单轨吊系统运行车列的两端，采用钢丝绳绳端固定、具有余绳存储、速度采集与判断、超速制动功能，还具备司机座舱，可实现紧急状况下的手动制动。并且，牵引制动车(2)的制动执行装置由前端的制动小车及后端的制动承载部两部分组成，牵引制动车(2)的核心取速判断装置位于前端制动小车上，手动控制阀位于司机座舱内，牵引制动车(2)采用″多点制动技术″将系统紧急制动力分配至车列中前端制动小车及后端制动承载部上。
无极绳牵引单轨吊系统的起吊梁分为气动起吊梁(3)以及手动起吊梁(4)，气动起吊梁(3)以及手动起吊梁(4)利用起吊梁承载梁体直接安装气动环链葫芦或手动环链葫芦实现吊点的提升或下降，并实现相对设备及材料的起吊和运输。重载运输时采用双气动起吊梁组合提升，起吊梁承载部共8只，承载点多，且跨轨长度长，锚杆(索)受力较小，安全系数高。
如图3所示，无极绳牵引单轨吊系统可移动式尾部系统直接利用系统轨道安装，可移动式尾部系统末端通过尾部滑车(6)采用锚杆或锚索固定，并通过手动葫芦(5)使其具备系统紧绳功能。为适应起伏变化坡道，无极绳牵引单轨吊系统沿途配置有轮组，沿途轮组对无极绳牵引单轨吊系统钢丝绳起强制导向作用，使无极绳牵引单轨吊系统在预定范围内运行，沿途轮组分为托绳轮组、弯道轮组、导绳轮组。托绳轮组可按沿途布置10～15米/组，弯道轮组可在轨道系统中出现弯道时使用。
如图4、图5、图6所示，无极绳牵引单轨吊系统的绞车液压系统包括闭式驱动主回路，由电机(7)实施驱动；电液比例调速回路、紧急失效安全制动回路、湿式驻车制动回路、张紧控制回路、冷却回路，由液压马达(8)、减速器(9)通过PLC进行控制。绞车液压系统的绞车部分由液压马达(8)、减速器(9)、滚筒(10)、末级制动闸(12)及底座(11)组成。液压泵站由传感器(13)，油箱组件(14)，防爆电机(15)，液压泵(16)，散热器(17)等组成，液压泵站通过输出压力油驱动液压马达(8)，液压马达(8)带动减速器以拖动滚筒(10)产生大扭矩，液压泵站另外供给湿式驻车制动及紧急失效制动起闸压力，正常操作停车或遇故障时制动闸实施抱闸制动。此外，绞车液压系统通过电比例手柄调节比例减压阀出口压力以控制绞车运行速度，绞车液压系统配置压力、温度、液位、转速传感器实施参数监控及通过PLC控制相应防爆电磁阀的动作。
此外，无极绳牵引单轨吊系统还配备遥控自驾系统，遥控自驾系统包括无线遥控台、接收终端、辅助运输用隔爆兼本安型可编程控制箱，无线遥控台嵌入到移动车厢内，无线遥控台具有使得牵引车前进、后退、加减速运行的控制功能，同时无线遥控台面板上还能够显示牵引车的当前速度、位置，接收终端具有多路控制信号输出功能，利用无线技术实现本地数据传输到无线遥控台上。遥控自驾系统具有的″前进″、″后退″、″停车″、″增速″、″减速″、″复位″、″急停″、等多个控制功能：
前进------控制牵引设备向机尾方向行车；
后退------控制牵引设备向机头方向行车；
增速------控制牵引设备增加运行速度；
减速------控制牵引设备减慢运行速度；
停车------控制牵引设备停车；
急停------控制牵引设备紧急停车；
复位------控制牵引设备实现故障复位；
均通过不同的操作及接口的传输实现对无极绳绞车的控制。
结合图7所示，遥控自驾系统的无线遥控台工作流程如下：
a)遥控台向接收终端发送命令；
b)接收终端收到后反馈信号到遥控台；
c)遥控台收到反馈信号后给接收终端一个确认信号；
d)接收终端收到确认信号后，处理遥控台所发的命令指示；
e)遥控台收到处理完成信号后给出自己所发命令处理结果指示。通过上述遥控台电控系统，可安全实现跟车司机独立操控整套系统，保证系统本质安全不掉道。
与现有技术相比，本发明的技术方案至少具有以下技术效果：
首先，无极绳连续牵引车动力系统提供动力，通过可移动式尾部系统张紧钢丝绳，钢丝绳拉动牵引车沿单轨行走，牵引车通过拉杆拉动葫芦车架以及负载车行走，因此实现了载物箱和运人车的行走，钢丝绳通过回绳轮返回到无极绳绞车。
其次，单轨吊车轨道采用吊轨组件与巷道顶面固定，脱离地面轨道，降低了对地面的要求，有效解决了地鼓严重巷道的辅助运输，并且，本发明无极绳牵引单轨吊系统能够实现区段内直达运输，无需转载，减少人力倒车次数，减轻了作业人员的劳动强度。
最后，本发明无极绳牵引单轨吊系统结合自主研发的电控系统，最大限度上优化了巷道内的安装工作，还解决了巷道内无提升轨道的运输难题。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内做做的任何修改、等同替换和改进等，均包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种无极绳牵引单轨吊系统，由轨道系统、牵引制动车、起吊梁、可移动式尾部系统、绞车液压系统、遥控自驾系统及沿途轮组构成，其特征在于：
所述轨道系统采用I140E轨道，所述I140E轨道在平直段轨道长度选用3m直轨，在坡道段为保证悬挂的安全性，所述I140E轨道采用2m短直轨铺设，悬挂方式均为单链双锚杆或单链双锚索固定；
所述牵引制动车布置在所述无极绳牵引单轨吊系统运行车列的两端，所述牵引制动车具有钢丝绳绳端固定、余绳存储、速度采集与判断、超速制动功能，所述牵引制动车具备司机座舱，可实现紧急状况下的手动制动；
所述起吊梁分为气动起吊梁以及手动起吊梁，所述气动起吊梁以及手动起吊梁利用起吊梁承载梁体直接安装气动环链葫芦或手动环链葫芦实现吊点的提升或下降，从而实现相对设备及材料的起吊和运输。
2.根据权利要求1所述的一种无极绳牵引单轨吊系统，其特征在于：所述牵引制动车的制动执行装置由制动小车及制动承载部两部分组成，所述牵引制动车核心取速判断装置位于所述制动小车上，手动控制阀位于所述司机座舱内，所述牵引制动车采用″多点制动技术″将系统紧急制动力分配至车列中所述制动小车及所述制动承载部上。
3.根据权利要求1所述的一种无极绳牵引单轨吊系统，其特征在于：所述可移动式尾部系统直接利用所述无极绳牵引单轨吊系统轨道安装，所述可移动式尾部系统末端采用锚杆或锚索固定，所述可移动式尾部系统具备系统紧绳功能。
4.根据权利要求1所述的一种无极绳牵引单轨吊系统，其特征在于：所述绞车液压系统包括闭式驱动主回路、电液比例调速回路、紧急失效安全制动回路、湿式驻车制动回路、张紧控制回路、冷却回路，所述绞车液压系统通过电比例手柄调节比例减压阀出口压力以控制绞车运行速度，所述绞车液压系统配置压力、温度、液位、转速传感器实施参数监控及通过PLC控制相应防爆电磁阀的动作。
5.根据权利要求4所述的一种无极绳牵引单轨吊系统，其特征在于：所述绞车液压系统的绞车部分由液压马达、减速器、滚筒、末级制动闸及底座组成，液压泵站输出压力油驱动所述液压马达，所述液压马达带动所述减速器以拖动所述滚筒产生大扭矩，所述液压泵站另外供给湿式驻车制动及紧急失效制动起闸压力，正常操作停车或遇故障时制动闸实施抱闸制动。
6.根据权利要求1所述的一种无极绳牵引单轨吊系统，其特征在于：所述遥控自驾系统包括无线遥控台、接收终端、辅助运输用隔爆兼本安型可编程控制箱，所述无线遥控台嵌入到移动车厢内，所述无线遥控台具有使得牵引车前进、后退、加减速运行的控制功能，同时所述无线遥控台面板上还能够显示牵引车的当前速度、位置，所述接收终端具有多路控制信号输出功能，利用无线技术实现本地数据传输到所述无线遥控台上。
7.根据权利要求1所述的一种无极绳牵引单轨吊系统，其特征在于：为适应起伏变化坡道，所述无极绳牵引单轨吊系统沿途配置有轮组，所述沿途轮组对所述无极绳牵引单轨吊系统钢丝绳起强制导向作用，使所述无极绳牵引单轨吊系统在预定范围内运行，所述沿途轮组分为托绳轮组、弯道轮组、导绳轮组。
8.根据权利要求6所述的一种无极绳牵引单轨吊系统，其特征在于，所述遥控自驾系统具有″前进″、″后退″、″停车″、″增速″、″减速″、″复位″、″急停″、等多个控制功能，通过不同的操作及接口的传输实现对无极绳绞车的控制：
前进------控制牵引设备向机尾方向行车；
后退------控制牵引设备向机头方向行车；
增速------控制牵引设备增加运行速度；
减速------控制牵引设备减慢运行速度；
停车------控制牵引设备停车；
急停------控制牵引设备紧急停车；
复位------控制牵引设备实现故障复位。
9.根据权利要求6所述的一种无极绳牵引单轨吊系统，其特征在于，所述遥控自驾系统的无线遥控台工作流程如下：
a)遥控台向接收终端发送命令；
b)接收终端收到后反馈信号到遥控台；
c)遥控台收到反馈信号后给接收终端一个确认信号；
d)接收终端收到确认信号后，处理遥控台所发的命令指示；
e)遥控台收到处理完成信号后给出自己所发命令处理结果指示。
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