CN109704170A - 一种智能矿用刚性导轨变形调节装置 - Google Patents

Abstract

一种智能矿用刚性导轨变形调节装置，连接块B的中心设有轴向空腔，轴向空腔由上销孔腔和弹簧腔组成；连接块B在上销孔腔以下部分的外侧开设有导向滑槽；端块A的上部具有导向滑轨；导向滑轨滑动插装于导向滑槽中以实现端块A和连接块B之间的纵向滑动配合；端块A的中心设置有下销孔腔；端块A的一侧面固定连接有开设有螺栓孔的连接板；弹簧腔内安装有测力元件和弹簧，弹簧的两端分别与测力元件和端块A的上端面相抵接；限位中轴穿设在弹簧腔中，且上下两端分别由上销孔腔和下销孔腔穿过再分别与限位块和圆螺母连接，在连接块B的一侧面上设置有接线端口和数据传输模块。该装置能实现刚性导轨与其支座的协同变形，保证提升容器的高速、安全运行。

Description

一种智能矿用刚性导轨变形调节装置

技术领域

本发明涉及一种智能矿用刚性导轨变形调节装置，尤其适用于矿山立井或竖井提升容器的刚性导轨，也适用于地面结构筑物中提升容器的刚性导轨。

背景技术

矿山立井或竖井内，为保证提升容器的平稳运行需要设置导向装置，该导向装置一般采用冷弯方钢制作，按材料性质及功能分类属于矿用刚性导轨，它通过沿井筒纵向(深度方向或竖向)间隔设置的水平梁或支座固定在井筒内。实际工程中，特别是矿山立井或竖井井壁受力复杂，井壁出现变形或破裂现象众多，且难以预见和根治。井壁变形或其它原因引起的支座竖向位置变化将直接导致刚性导轨的变形，造成高速运行的提升容器摆动严重或发生卡住事故，威胁提升安全。为保证提升容器运行所需的刚性导轨垂直度，往往需要停止提升工作，对变形的刚性导轨(包括水平梁或支座)进行切割、调节或更换，这种传统维修方法费时、费力、且反复出现，时间和经济成本大。鉴于此，本发明提供一种智能矿用刚性导轨变形调节装置，在保证刚性导轨连续性的前提下使其能自动适应井壁及支座变形，具备导轨变形量和受力的输出功能，解决刚性导轨变形反复切割问题的同时，促进矿井装备智能化的发展。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种智能矿用刚性导轨变形自动调节装置，该装置能实现刚性轨道与其支座的协同变形，具备导轨变形量和受力的输出功能，且能保证提升容器安全高效的正常运行。

为了实现上述目的，本发明提供一种智能智能矿用刚性导轨变形调节装置，包括上下相对设置的连接块B和端块A，还包括限位中轴；连接块B和端块A的横截面尺寸与方钢导轨的横截面尺寸相适配；

连接块B的中心设置有纵向贯穿的轴向空腔，轴向空腔由位于上端的上销孔腔和位于上销孔腔下部的弹簧腔组成；上销孔腔和弹簧腔同轴心地设置，且上销孔腔的内径小于弹簧腔的内径，弹簧腔内安装有弹簧；连接块B在上销孔腔以下部分的外侧开设有纵向延伸的导向滑槽；

端块A的上部在对应导向滑槽的位置具有纵向延伸的导向滑轨；端块A的中心对应上销孔腔地设置有下销孔腔；端块A的前侧面固定连接有连接板；

限位中轴具有位于上端的限位块和位于限位块下部的螺杆，限位块的外径的尺寸与方钢导轨内径的尺寸相适配；

导向滑轨滑动插装于导向滑槽中以实现端块A和连接块B之间的纵向滑动配合；弹簧的下端延伸出轴向空腔并抵接在端块A的上端面；螺杆依次穿过上销孔腔、弹簧腔和下销孔腔后与位于端块A下部的圆螺母连接。

为了能方便地实时监测刚性导轨沿井筒纵深的受力和变形情况，还包括设置在弹簧腔中的环形的测力元件、设置在连接块B外表面的接线端口和设置在连接块B内部的数据传输模块，测力元件固定安装在弹簧腔的顶端，且套设在螺杆的外部，测力元件的下端面与弹簧的上端相抵接配合；测力元件通过导线与数据传输模块连接，数据传输模块通过导线与接线端口连接。

在该技术方案中，在纵向滑动配合的端块A和连接块B之间设置的弹簧，并通过限位中轴使弹簧一直处于压缩状态，即能够保持该装置始终处于伸长状态，继而能使该装置随外界压力条件变化时，端块A与连接块B距离能自动地缩短或恢复，进而能实现导轨长度能适应性的与井筒变形状态相一致的进行变化，使刚性轨道与井壁的协同变形。该装置与方钢导轨组装完成后的外形和尺寸上与传统矿用方钢导轨一致，且使用安装简单，具有广泛的应用价值。同时，该装置提供了轨道受力和变形量测数据接口，与匹配的量测设备连接即可实时监测刚性导轨沿井筒纵深的受力和变形情况，能提高矿井提升装备的智能化程度，有效保障矿井提升安全，促进我国智慧矿山建设的进一步发展。该装置在调节变形的同时实现变形量和导轨竖向受力的量测和反馈。

进一步，为了保证圆螺母不占用端块A以外的安装空间，端块A的下部开设有与下销孔腔同轴心的盲孔，所述圆螺母设置于盲孔中。

进一步，为了保证端块A和连接块B之间纵向滑动过程中的稳定性和可靠性，所述导向滑槽包括相对地设置在连接块B左右两侧面的一对第一滑槽、设置在连接块B后侧面左右两端的一对第二滑槽、设置在连接块B前侧面左右两端的一对第三滑槽、设置在连接块B前侧面且位于一对第三滑槽之间的第四滑槽；

所述导向滑轨包括相对地设置在端块A左右两侧面的一对第一滑轨、设置在端块A后侧面左右两端的一对第二滑轨、设置在端块A前侧面左右两端的一对第三滑轨、设置在端块A前侧面且位于一对第三滑轨之间的第四滑轨；

其中，一对第一滑轨滑动插装于一对第一滑槽中、一对第二滑轨滑动插装于一对第二滑槽中、一对第三滑轨滑动插装于一对第三滑槽中、第四滑轨滑动插装于第四滑槽中。

在该技术方案中，导向滑轨由设置在端块A外部四周的多个导轨组成，导向滑槽由设置在连接块B外部四周的多个滑槽组成，通过多个导轨与多个滑槽滑动插接连接，能使导向滑轨与导向滑槽之间形成机械式的凹凸啮合连接，这种连接方式强度高、稳定性好、水平偏移量小，能有效控制罐道在水平面上的偏移量，能保证在水平各方向上不产生晃动的情况。在纵向上利用插接的方式连续过渡，在水平面方向利用凹凸咬合来保持刚性导轨具有原有的垂直度和刚度，从而达到保护提升容器沿罐道的正常运行的目的。在井壁变形或外力导致的刚性导轨支座产生竖向位移时，具有这种调节装置的刚性导轨可以自适应地随之变形，进而刚性导轨的连续性、垂直度和平行度均不会改变，保证了提升容器的安全运行。

作为一种优选，为了进一步保证端块A和连接块B之间纵向滑动过程中的稳定性和可靠性，一对第一滑轨和一对第一滑槽的横截面均呈燕尾形，且大端靠近限位中轴地设置；一对第二滑轨和一对第二滑槽的横截面均呈长方形；一对第三滑轨和一对第三滑槽的横截面均呈不规则四边形；第四滑轨和第四滑槽的横截面均呈梯形，且短边靠近限位中轴地设置。

进一步，为了方便与井筒内水平梁连接，连接板上开设有螺栓孔。

本发明能实现传统矿用刚性导轨与其支座的协同变形，与匹配的测试设备连接后，可智能感知刚性导轨沿井筒纵深的受力与变形情况，进而能保证矿井提升工作安全，是矿井提升装备智能化发展的重要组成。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是图1中B-B向的剖视图；

图3是图1中A-A向的剖视图。

图中：1、方钢导轨，2、限位中轴，3、接线端口，4、测力元件，5、焊缝一，6、数据传输模块，7、连接块B，8、弹簧，9、圆螺母，10、端块A，11、螺栓孔，12、连接板，13、导向轮，14、焊缝二，15、导向滑槽，16、导向滑轨，17、上销孔腔，18、弹簧腔，19、下销孔腔，20、限位块，22、盲孔，23、第一滑槽，24、第二滑槽，25、第三滑槽，26、第四滑槽，27、第一滑轨，28、第二滑轨，29、第三滑轨，30、第四滑轨。

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所示，一种智能矿用刚性导轨变形调节装置，包括上下相对设置的连接块B7和端块A10、限位中轴2、弹簧8、环状的测力元件4、数据传输模块6和接线端口3；连接块B7和端块A10的横截面尺寸与方钢导轨1的横截面尺寸相适配；

连接块B7的中心设置有纵向贯穿的轴向空腔，轴向空腔由位于上端的上销孔腔17和位于上销孔腔17下部的弹簧腔18组成；上销孔腔17和弹簧腔18同轴心地设置，且上销孔腔17的内径小于弹簧腔18的内径；连接块B7在上销孔腔17以下部分的外侧开设有纵向延伸的导向滑槽15；

端块A10的上部在对应导向滑槽15的位置具有纵向延伸的导向滑轨16，导向滑轨16滑动插装于导向滑槽15中以实现端块A10和连接块B7之间的纵向滑动配合；端块A10的中心对应上销孔腔17地设置有下销孔腔19；端块A10在背离提升容器的一侧面固定连接有连接板12；作为一种优选，连接板12垂直限位中轴2的横向延伸，且连接板12在端块A10的左侧部分和右侧部分均设置有螺栓孔11；作为一种优选，端块A10后侧面的两端分别通过两个焊缝二14与连接板12进行焊接。

所述限位中轴2穿设于弹簧腔18中，其上端和下端分别由上销孔腔17和下销孔腔19中穿出，限位中轴2的上端与轴向滑动地设置在方钢导轨1内腔中的限位块20固定连接，限位块20的外径的尺寸与方钢导轨1内径的尺寸相适配，限位中轴2的下端通过螺纹配合与位于端块A10下部的圆螺母9连接；

所述测力元件4和弹簧8上下分布地设置在弹簧腔18内部，且均套设在限位中轴2的外部，测力元件4安装在弹簧腔18的顶端，弹簧8的两端分别与测力元件4和端块A10的上端面相抵接；

所述数据传输模块6安装在连接块B7的内部，作为一种优选，数据传输模块6安装在连接块B7背离提升容器的一侧面，接线端口3开设在连接块B7一侧的端面上，作为一种优选，接线端口3开设在连接块B7背离提升容器的一侧面；测力元件4通过导线与接线端口3连接，接线端口3通过导线和数据传输模块6连接。

通过测力元件4的设置能实时监测刚性导轨的竖向受力和变形情况。

为了保证圆螺母不占用端块A以外的安装空间，端块A10的下部开设有与下销孔腔19同轴心的盲孔22，所述圆螺母9设置于盲孔22中。

为了保证端块A和连接块B之间纵向滑动过程中的稳定性和可靠性，所述导向滑槽15包括相对地设置在连接块B7左右两侧面的一对第一滑槽23、设置在连接块B7后侧面左右两端的一对第二滑槽24、设置在连接块B7前侧面左右两端的一对第三滑槽25、设置在连接块B7前侧面且位于一对第三滑槽25之间的第四滑槽26；

所述导向滑轨16包括相对地设置在端块A10左右两侧面的一对第一滑轨27、设置在端块A10后侧面左右两端的一对第二滑轨28、设置在端块A10前侧面左右两端的一对第三滑轨29、设置在端块A10前侧面且位于一对第三滑轨29之间的第四滑轨30；

其中，一对第一滑轨27滑动插装于一对第一滑槽23中、一对第二滑轨28滑动插装于一对第二滑槽24中、一对第三滑轨29滑动插装于一对第三滑槽25中、第四滑轨30滑动插装于第四滑槽26中。

为了进一步保证端块A和连接块B之间纵向滑动过程中的稳定性和可靠性，一对第一滑轨27和一对第一滑槽23的横截面均呈燕尾形，且大端靠近限位中轴2地设置；一对第二滑轨28和一对第二滑槽24的横截面均呈长方形；一对第三滑轨29和一对第三滑槽25的横截面均呈不规则四边形；第四滑轨30和第四滑槽26的横截面均呈梯形，且短边靠近限位中轴2地设置。

在使用时，将传统的矿用方钢导轨1的下端与连接块B7的上端进行焊接，图1示出了矿用方钢导轨1通过焊缝一5与连接块B7的上端进行焊接的示意图，作为优选，采用焊接的方式进行固定连接，并使限位中轴2顶部的限位块20滑动插装于方钢导轨1的内腔中，限位块20的形状与方钢导轨1的内腔相适配，仅能相对于方钢导轨1做纵向移动，而不能相对于方钢导轨1发生水平方向上的旋转运动。同时，将连接板12通过穿过螺栓孔11的连接螺栓与井筒内水平梁进行固定连接。在端块A10和连接块B7之间设置的弹簧8，能够保持该装置始终处于伸长状态(弹簧一直处于压缩状态)，进而随外界压力条件变化，端块A10与连接块B10距离缩短或恢复，进而能实现方钢导轨的导轨长度与井筒变形状态相一致。在连接块内，设置的测力元件4，能量测弹簧8不同压缩状态下的作用力F，根据标定的弹簧刚度系数K，进而获得弹簧变形量△L＝F/K。测力元件4可以采用油压或应变式测力传感原理按规格进行定制，也可以直接采用已有的压力传感器，数据通过屏蔽导线与设置在连接块B7上的接线端口4和数据传输模块6连接，采用有线或无线量测设备可以采集到相应数据。

如图2和图3所示，提升容器的导向轮13在通过该装置时，可以得到有效的支撑，使提升容器平稳通过。

使用方法：需根据实际工程条件进行相应评估后制定具体使用方案：

1、潜在变形危险区域(风化基岩、表土与基岩交界层、开采水平附近或地层条件复杂区域)：在每根或间隔1根传统矿用方刚导轨1设置一个层位的变形微动自调节装置。

2、潜在变形区域(仅受一般采动影响区域)：间隔2～3根传统矿用方刚导轨1设置一个层位的变形微动自调节装置。

3、变形安全区域(地表浅部)：间隔4～5根传统矿用方刚导轨1设置一个层位的变形微动自调节装置，以预防为主或适应地震等特殊荷载下井壁变形对井筒装备的可能影响。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种智能矿用刚性导轨变形调节装置，包括上下相对设置的连接块B(7)和端块A(10)，其特征在于，还包括限位中轴(2)、弹簧(8)、环状的测力元件(4)、数据传输模块(6)和接线端口(3)；连接块B(7)和端块A(10)的横截面尺寸与方钢导轨(1)的横截面尺寸相适配；

连接块B(7)的中心设置有纵向贯穿的轴向空腔，轴向空腔由位于上端的上销孔腔(17)和位于上销孔腔(17)下部的弹簧腔(18)组成；上销孔腔(17)和弹簧腔(18)同轴心地设置，且上销孔腔(17)的内径小于弹簧腔(18)的内径；连接块B(7)在上销孔腔(17)以下部分的外侧开设有纵向延伸的导向滑槽(15)；

端块A(10)的上部在对应导向滑槽(15)的位置具有纵向延伸的导向滑轨(16)，导向滑轨(16)滑动插装于导向滑槽(15)中以实现端块A(10)和连接块B(7)之间的纵向滑动配合；端块A(10)的中心对应上销孔腔(17)地设置有下销孔腔(19)；端块A(10)在背离提升容器的一侧面固定连接有连接板(12)；

所述限位中轴(2)穿设于弹簧腔(18)中，其上端和下端分别由上销孔腔(17)和下销孔腔(19)中穿出，且其上端与轴向滑动地设置在方钢导轨(1)内腔中的限位块(20)固定连接，其下端通过螺纹配合与位于端块A(10)下部的圆螺母(9)连接；

所述测力元件(4)和弹簧(8)上下分布地设置在弹簧腔(18)内部，且均套设在限位中轴(2)的外部，测力元件(4)安装在弹簧腔(18)的顶端，弹簧(8)的两端分别与测力元件(4)和端块A(10)的上端面相抵接；

所述数据传输模块(6)安装在连接块B(7)的内部，接线端口(3)开设在连接块B(7)一侧的端面上；测力元件(4)通过导线与接线端口(3)连接，接线端口(3)通过导线和数据传输模块(6)连接。

2.根据权利要求1所述的一种智能矿用刚性导轨变形调节装置，其特征在于，端块A(10)的下部开设有与下销孔腔(19)同轴心的盲孔(22)，所述圆螺母(9)设置于盲孔(22)中。

3.根据权利要求1或2所述的一种智能矿用刚性导轨变形调节装置，其特征在于，所述导向滑槽(15)包括相对地设置在连接块B(7)左右两侧面的一对第一滑槽(23)、设置在连接块B(7)后侧面左右两端的一对第二滑槽(24)、设置在连接块B(7)前侧面左右两端的一对第三滑槽(25)、设置在连接块B(7)前侧面且位于一对第三滑槽(25)之间的第四滑槽(26)；

所述导向滑轨(16)包括相对地设置在端块A(10)左右两侧面的一对第一滑轨(27)、设置在端块A(10)后侧面左右两端的一对第二滑轨(28)、设置在端块A(10)前侧面左右两端的一对第三滑轨(29)、设置在端块A(10)前侧面且位于一对第三滑轨(29)之间的第四滑轨(30)；

其中，一对第一滑轨(27)滑动插装于一对第一滑槽(23)中、一对第二滑轨(28)滑动插装于一对第二滑槽(24)中、一对第三滑轨(29)滑动插装于一对第三滑槽(25)中、第四滑轨(30)滑动插装于第四滑槽(26)中。

4.根据权利要求3所述的一种智能矿用刚性导轨变形调节装置，其特征在于，一对第一滑轨(27)和一对第一滑槽(23)的横截面均呈燕尾形，且大端靠近限位中轴(2)地设置；一对第二滑轨(28)和一对第二滑槽(24)的横截面均呈长方形；一对第三滑轨(29)和一对第三滑槽(25)的横截面均呈不规则四边形；第四滑轨(30)和第四滑槽(26)的横截面均呈梯形，且短边靠近限位中轴(2)的设置。

5.根据权利要求4所述的一种智能矿用刚性导轨变形调节装置，其特征在于，所述连接板(12)上开设有螺栓孔(11)。