CN110775793B - 立井提升机分体式扁尾绳摆动控制装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种立井提升机分体式扁尾绳摆动控制装置，包括支撑电机、支座、夹板、螺栓、支撑轴支座、支撑轴、限位电机、干涉抑摆支架、扭簧、纵向齿轮、齿轮轴、横向齿轮、限位轴、带衬垫托辊、挡轮、挡轮衬垫和配重，采用扁平化摆动控制装置进行90°回转既可以在展开时沿井筒径向对扁尾绳进行限位，又可以在收回时归于罐道梁侧面，采用分体式布置可以解决刚性罐道对罐道梁侧面空间的切割问题，采用齿轮组直角传动使限位轴进行180°回转，使限位轴从扁尾绳两侧逐步夹持限位，从而对悬垂段扁尾绳摆动进行安全可靠地多点导向控制，从根源上较大程度限制扁尾绳摆动，结构新颖，简单实用，能保障立井提升机扁尾绳配重平衡系统的安全运行。

Description

立井提升机分体式扁尾绳摆动控制装置及方法

技术领域

本发明涉及矿山提升装备技术领域，具体涉及一种适用于立井提升机的分体式扁尾绳摆动控制装置及方法。

背景技术

立井提升机作为矿井提升装备，主要由电动机、主轴装置、钢丝绳、提升容器、尾绳和导轨构成，担负着提升矿石、下放材料、升降人员和设备的重要任务，是矿山井下与地面的连接枢纽。尾绳作为立井提升机的配重，其两端通过悬挂装置安装于两个提升容器底部，在立井循环的提升和下放过程中起着关键的配重平衡作用。

尾绳分为圆尾绳和扁尾绳两大类。扁尾绳一般设置为两根，其悬挂点可以沿悬挂装置销轴轴心自由摆动。当重载提升容器在窄长井筒中高速运行时，容器本体易于在井筒中横向摆动，而扁尾绳作为安装在提升容器底部的配重，跟随提升容器横向摆动，导致两尾绳在容器本体提升下放过程易于发生碰摩、扭结，从而导致扁尾绳出现磨损、断丝、断股甚至拉断，严重威胁配重系统的安全性。《煤矿安全规程》规定，尾绳每周必须检查1次，断丝超10％报废，或者当断丝数突然增加或者伸长突然加快时，须立即更换，一般报废标准为4年。为保障配重尾绳安全并延长使用寿命，针对扁尾绳摆动控制，目前有研究主要在井筒底部设置单层或双层由横纵向滚筒构成的框架限位装置控制尾绳摆动，如专利授权号为ZL201820982001.4、ZL200920306269.7的尾绳隔离保护装置。但是，现有研究尚存在以下问题：第一，在井筒底部安装框架限位装置，主要利用分绳原理避免弯曲段扁尾绳扭结，并没有从根源上限制扁尾绳摆动，特别是随着开采深度的不断加大，高速重载提升导致扁尾绳大摆动，使占绝大比例的悬垂段扁尾绳之间存在碰摩问题，导致扁尾绳寿命减少；第二，扁尾绳的编织形式也决定了其难以采用导向轮进行同步导向和张紧。因而，有必要研究一种扁尾绳摆动控制装置，针对占绝大比例的悬垂段扁尾绳摆动进行多点导向控制，从根源上较大程度限制扁尾绳摆动，适用窄长井筒且不干扰配重系统的正常运行，并能够容许扁尾绳伸长变形的差异以及纵向窜动，从而保障立井提升配重平衡系统的安全运行，而目前缺乏相应的控制装置。

发明内容

技术问题：本发明的目的是克服已有技术中的不足之处，提供一种结构简单、操作方便、可靠性高、控制性强的立井提升机分体式扁尾绳摆动控制装置及方法。

技术方案：为实现上述目的，本发明立井提升机分体式扁尾绳摆动控制装置整体上呈分体式对称布置，两分体结构相同，悬臂对称固定在刚性罐道两侧的罐道梁上；所述的分体式扁尾绳摆动控制装置包括支撑电机、支座、夹板、螺栓、支撑轴支座、支撑轴、限位电机、干涉抑摆支架、扭簧、纵向齿轮、齿轮轴、横向齿轮、限位轴、带衬垫托辊、挡轮、挡轮衬垫和配重；所述的支座沿水平纵向布置，支座上沿竖直方向一侧设有夹板和螺栓，另一侧设有支撑轴支座，支撑电机安装于支座上，且支撑电机和支撑轴同轴布置于支撑轴支座上，所述的干涉抑摆支架固定于支撑轴上，随支撑轴一同摆动，干涉抑摆支架呈“日”字形，干涉抑摆支架上沿水平横向和水平纵向分别设有通孔，所述的限位电机、齿轮轴、扭簧和纵向齿轮沿水平纵向的通孔同轴布置，纵向齿轮和横向齿轮构成直角传动齿轮组，扭簧的一端固定于齿轮轴上，扭簧的另一端固定于干涉抑摆支架的横梁上，所述的限位轴呈“Z”字形，限位轴一端沿水平横向的通孔同轴固定于横向齿轮上，另一端设有配重，限位轴靠近配重一侧设有两个位于扁尾绳扁侧面的带衬垫托辊，两个带衬垫托辊之间夹持有挡轮，挡轮外侧设有挡轮衬垫。

使用上述的立井提升机分体式扁尾绳摆动控制装置的控制方法，包括如下步骤：

(a)将分体式扁尾绳摆动控制装置两分体结构中的支座沿水平纵向通过夹板夹持安装于罐道梁上，并通过螺栓固定，两分体结构中的支座呈对称布置在刚性罐道的两侧，支撑电机和支撑轴同轴安装在支撑轴支座上，并将支撑电机固定在支座上，经干涉抑摆支架沿水平纵向的通孔将限位电机、齿轮轴、扭簧和纵向齿轮同轴安装，将扭簧的一端固定于齿轮轴上，扭簧的另一端固定于干涉抑摆支架横梁上，经干涉抑摆支架沿水平横向的通孔将限位轴和横向齿轮同轴安装，纵向齿轮和横向齿轮组成直角传动齿轮组，将挡轮衬垫安装于挡轮外侧，带衬垫托辊、挡轮和配重依次安装于限位轴的另一端；

(b)依据井筒的深度和提升速度，在竖直井筒中布置多个分体式扁尾绳摆动控制装置(4)；

(c)在初始阶段，限位轴处于松开态，此时限位轴沿水平方向远离扁尾绳，干涉抑摆支架处于收回态，此时干涉抑摆支架沿竖直方向归于罐道梁侧面；

(e)当需要对扁尾绳进行摆动控制时，支撑电机通过支撑轴带动干涉抑摆支架进行90°回转，使干涉抑摆支架由收回态变为展开态，此时干涉抑摆支架沿水平方向，限位电机通过齿轮轴带动纵向齿轮回转，扭簧压缩，通过直角传动齿轮组带动横向齿轮回转，进而带动限位轴进行180°回转，使限位轴由松开态变为限位态，限位轴从扁尾绳两侧逐步夹持限位，最终沿井筒径向对扁尾绳进行限位，此时扁尾绳在带衬垫托辊和挡轮围定的范围内有限摆动，当扁尾绳碰触到带衬垫托辊或挡轮时，由于带衬垫托辊或挡轮均是自由滚动体，因而能对扁尾绳进行自由导向，并能容许扁尾绳沿竖直方向的纵向窜动以及多扁尾绳之间伸长变形的差异；

(f)当容器本体接近，需要将分体式扁尾绳摆动控制装置收回时，限位电机通过齿轮轴带动纵向齿轮回转，扭簧舒展，通过直角传动齿轮组带动横向齿轮回转，进而带动限位轴进行180°回转，使限位轴由限位态变为松开态，最终限位轴沿水平方向远离扁尾绳，支撑电机通过支撑轴带动干涉抑摆支架进行90°回转，使干涉抑摆支架由展开态变为收回状态，此时，干涉抑摆支架沿竖直方向归于罐道梁侧面，容器本体沿竖直方向自由提升或下放；

(g)当出现断电紧急工况时，如果此时干涉抑摆支架处于收回态，干涉抑摆支架将不展开，如果干涉抑摆支架处于展开态或展开过程，支撑电机和限位电机无电产生自由摆动时，扭簧舒展，齿轮轴在扭簧扭转力的作用下回转，带动限位轴回转，使限位轴恢复到松开态，同时，支撑轴将在配重的重力作用下回转，干涉抑摆支架将恢复到收回态，此时，限位轴在扭簧的作用下沿水平方向远离扁尾绳，干涉抑摆支架在配重的作用下沿竖直方向归于罐道梁侧面，容器本体沿竖直方向自由提升或下放。

有益效果：由于采用了上述技术，本发明通过扁平化摆动控制装置进行90°回转既能在展开时沿井筒径向对扁尾绳进行限位，增强限位效果，又可以在收回时归于罐道梁侧面，不干扰容器本体的正常运行；采用分体式布置解决了刚性罐道对罐道梁侧面空间的切割问题；采用齿轮组直角传动使限位轴进行180°回转，使限位轴从扁尾绳两侧逐步夹持限位，能在扁尾绳动态摆动过程中进行逐步限位；限位轴上设置带衬垫托辊既能对扁尾绳进行自由导向，容许扁尾绳的纵向窜动以及多尾绳之间伸长变形的差异，又能减轻扁尾绳的磨损；采用齿轮轴设置扭簧，限位轴顶端设置配重，能在断电紧急工况下，使限位轴在扭簧扭力作用下回转到松开态，支撑轴在配重重力作用下回转到罐道梁侧面，避免干扰容器本体运行，从而对悬垂段扁尾绳摆动进行安全可靠地多点导向控制，从根源上较大程度限制扁尾绳摆动，结构新颖，可靠实用，保障了立井提升机扁尾绳配重平衡系统的安全运行。其结构简单，操作方便，可靠性高，控制性强，使用效果好，在本技术领域内具有广泛的实用性。

附图说明

图1是本发明装置的结构示意图。

图2是本发明装置的安装示意图。

图3是干涉抑摆支架展开与收回动作结构示意图。

图4是限位轴限位与松开动作结构示意图。

图中：1—容器本体，2—刚性罐道，3—扁尾绳悬挂装置，4—分体式扁尾绳摆动控制装置，4-a—支撑电机，4-b—支座，4-c—夹板，4-d—螺栓，4-e—支撑轴支座，4-f—支撑轴，4-g—限位电机，4-h—干涉抑摆支架，4-i—扭簧，4-j—纵向齿轮，4-k—齿轮轴，4-l—横向齿轮，4-m—限位轴，4-n—带衬垫托辊，4-o—挡轮，4-p—挡轮衬垫，4-q—配重，5—罐道梁，6-扁尾绳。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的一个实施例作进一步的描述：

本发明的立井提升机分体式扁尾绳摆动控制装置，所述分体式扁尾绳摆动控制装置4整体上呈分体式对称布置，两分体结构相同，悬臂对称固定在刚性罐道2两侧的罐道梁5上；所述的分体式扁尾绳摆动控制装置4包括支撑电机4-a、支座4-b、夹板4-c、螺栓4-d、支撑轴支座4-e、支撑轴4-f、限位电机4-g、干涉抑摆支架4-h、扭簧4-i、纵向齿轮4-j、齿轮轴4-k、横向齿轮4-l、限位轴4-m、带衬垫托辊4-n、挡轮4-o、挡轮衬垫4-p和配重4-q；所述的支座4-b沿水平纵向布置，支座4-b上沿竖直方向一侧设有夹板4-c和螺栓4-d，另一侧设有支撑轴支座4-e，支撑电机4-a安装于支座4-b上，且支撑电机4-a和支撑轴4-f同轴布置于支撑轴支座4-e上，所述的干涉抑摆支架4-h固定于支撑轴4-f上，随支撑轴4-f一同摆动，干涉抑摆支架4-h呈“日”字形，干涉抑摆支架4-h上沿水平横向和水平纵向分别设有通孔，所述的限位电机4-g、齿轮轴4-k、扭簧4-i和纵向齿轮4-j沿水平纵向的通孔同轴布置，纵向齿轮4-j和横向齿轮4-l构成直角传动齿轮组，扭簧4-i的一端固定于齿轮轴4-k上，扭簧4-i的另一端固定于干涉抑摆支架4-h的横梁上，所述的限位轴4-m呈“Z”字形，限位轴4-m一端沿水平横向的通孔同轴固定于横向齿轮4-l上，另一端设有配重4-q，限位轴4-m靠近配重4-q一侧设有两个位于扁尾绳6扁侧面的带衬垫托辊4-n，两个带衬垫托辊4-n之间夹持有挡轮4-o，挡轮4-o外侧设有挡轮衬垫4-p。

使用上述的立井提升机分体式扁尾绳摆动控制装置的控制方法，具体步骤如下：

a将分体式扁尾绳摆动控制装置4两分体结构中的支座4-b沿水平纵向通过夹板4-c夹持安装于罐道梁5上，并通过螺栓4-d固定，两分体结构中的支座4-b呈对称布置在刚性罐道2的两侧，支撑电机4-a和支撑轴4-f同轴安装在支撑轴支座4-e上，并将支撑电机4-a固定在支座4-b上，经干涉抑摆支架4-h沿水平纵向的通孔将限位电机4-g、齿轮轴4-k、扭簧4-i和纵向齿轮4-j同轴安装，将扭簧4-i的一端固定于齿轮轴4-k上，扭簧4-i的另一端固定于干涉抑摆支架4-h横梁上，经干涉抑摆支架4-h沿水平横向的通孔将限位轴4-m和横向齿轮4-l同轴安装，纵向齿轮4-j和横向齿轮4-l组成直角传动齿轮组，将挡轮衬垫4-p安装于挡轮4-o外侧，带衬垫托辊4-n、挡轮4-o和配重4-q依次安装于限位轴4-m的另一端；

(b)依据井筒的深度和提升速度，在竖直井筒中布置2～6个分体式扁尾绳摆动控制装置(4)；

(c)在初始阶段，限位轴4-m处于松开态，此时限位轴4-m沿水平方向远离扁尾绳6，干涉抑摆支架4-h处于收回态，此时干涉抑摆支架4-h沿竖直方向归于罐道梁5侧面；

(e)当需要对扁尾绳6进行摆动控制时，支撑电机4-a通过支撑轴4-f带动干涉抑摆支架4-h进行90°回转，使干涉抑摆支架4-h由收回态变为展开态，此时干涉抑摆支架4-h沿水平方向，限位电机4-g通过齿轮轴4-k带动纵向齿轮4-j回转，扭簧4-i压缩，通过直角传动齿轮组带动横向齿轮4-l回转，进而带动限位轴4-m进行180°回转，使限位轴4-m由松开态变为限位态，限位轴4-m从扁尾绳6两侧逐步夹持限位，最终沿井筒径向对扁尾绳6进行限位，此时扁尾绳6在带衬垫托辊4-n和挡轮4-o围定的范围内有限摆动，当扁尾绳6碰触到带衬垫托辊4-n或挡轮4-o时，由于带衬垫托辊4-n或挡轮4-o均是自由滚动体，因而能对扁尾绳6进行自由导向，并能容许扁尾绳6沿竖直方向的纵向窜动以及多扁尾绳6之间伸长变形的差异；

(f)当容器本体1接近，需要将分体式扁尾绳摆动控制装置4收回时，限位电机4-g通过齿轮轴4-k带动纵向齿轮4-j回转，扭簧4-i舒展，通过直角传动齿轮组带动横向齿轮4-l回转，进而带动限位轴4-m进行180°回转，使限位轴4-m由限位态变为松开态，最终限位轴4-m沿水平方向远离扁尾绳6，支撑电机4-a通过支撑轴4-f带动干涉抑摆支架4-h进行90°回转，使干涉抑摆支架4-h由展开态变为收回状态，此时，干涉抑摆支架4-h沿竖直方向归于罐道梁5侧面，容器本体1沿竖直方向自由提升或下放；

(g)当出现断电紧急工况时，如果此时干涉抑摆支架4-h处于收回态，干涉抑摆支架4-h将不展开，如果干涉抑摆支架4-h处于展开态或展开过程，支撑电机4-a和限位电机4-g无电产生自由摆动时，扭簧4-i舒展，齿轮轴4-k在扭簧4-i扭转力的作用下回转，带动限位轴4-m回转，使限位轴4-m恢复到松开态，同时，支撑轴4-f将在配重4-q的重力作用下回转，干涉抑摆支架4-h将恢复到收回态，此时，限位轴4-m在扭簧4-i的作用下沿水平方向远离扁尾绳6，干涉抑摆支架4-h在配重4-q的作用下沿竖直方向归于罐道梁5侧面，容器本体1沿竖直方向自由提升或下放。

Claims (2)

1.一种立井提升机分体式扁尾绳摆动控制装置，其特征在于：所述分体式扁尾绳摆动控制装置(4)整体上呈分体式对称布置，两分体结构相同，悬臂对称固定在刚性罐道(2)两侧的罐道梁(5)上；所述的分体式扁尾绳摆动控制装置(4)包括支撑电机(4-a)、支座(4-b)、夹板(4-c)、螺栓(4-d)、支撑轴支座(4-e)、支撑轴(4-f)、限位电机(4-g)、干涉抑摆支架(4-h)、扭簧(4-i)、纵向齿轮(4-j)、齿轮轴(4-k)、横向齿轮(4-l)、限位轴(4-m)、带衬垫托辊(4-n)、挡轮(4-o)、挡轮衬垫(4-p)和配重(4-q)；所述的支座(4-b)沿水平纵向布置，支座(4-b)上沿竖直方向一侧设有夹板(4-c)和螺栓(4-d)，另一侧设有支撑轴支座(4-e)，支撑电机(4-a)安装于支座(4-b)上，且支撑电机(4-a)和支撑轴(4-f)同轴布置于支撑轴支座(4-e)上，所述的干涉抑摆支架(4-h)固定于支撑轴(4-f)上，随支撑轴(4-f)一同摆动，干涉抑摆支架(4-h)呈“日”字形，干涉抑摆支架(4-h)上沿水平横向和水平纵向分别设有通孔，所述的限位电机(4-g)、齿轮轴(4-k)、扭簧(4-i)和纵向齿轮(4-j)沿水平纵向的通孔同轴布置，纵向齿轮(4-j)和横向齿轮(4-l)构成直角传动齿轮组，扭簧(4-i)的一端固定于齿轮轴(4-k)上，扭簧(4-i)的另一端固定于干涉抑摆支架(4-h)的横梁上，所述的限位轴(4-m)呈“Z”字形，限位轴(4-m)一端沿水平横向的通孔同轴固定于横向齿轮(4-l)上，另一端设有配重(4-q)，限位轴(4-m)靠近配重(4-q)一侧设有两个位于扁尾绳(6)扁侧面的带衬垫托辊(4-n)，两个带衬垫托辊(4-n)之间夹持有挡轮(4-o)，挡轮(4-o)外侧设有挡轮衬垫(4-p)。

2.一种使用权利要求1所述的立井提升机分体式扁尾绳摆动控制装置的控制方法，其特征在于包括如下步骤：

(a)将分体式扁尾绳摆动控制装置(4)两分体结构中的支座(4-b)沿水平纵向通过夹板(4-c)夹持安装于罐道梁(5)上，并通过螺栓(4-d)固定，两分体结构中的支座(4-b)呈对称布置在刚性罐道(2)的两侧，支撑电机(4-a)和支撑轴(4-f)同轴安装在支撑轴支座(4-e)上，并将支撑电机(4-a)固定在支座(4-b)上，经干涉抑摆支架(4-h)沿水平纵向的通孔将限位电机(4-g)、齿轮轴(4-k)、扭簧(4-i)和纵向齿轮(4-j)同轴安装，将扭簧(4-i)的一端固定于齿轮轴(4-k)上，扭簧(4-i)的另一端固定于干涉抑摆支架(4-h)横梁上，经干涉抑摆支架(4-h)沿水平横向的通孔将限位轴(4-m)和横向齿轮(4-l)同轴安装，纵向齿轮(4-j)和横向齿轮(4-l)组成直角传动齿轮组，将挡轮衬垫(4-p)安装于挡轮(4-o)外侧，带衬垫托辊(4-n)、挡轮(4-o)和配重(4-q)依次安装于限位轴(4-m)的另一端；

(b)依据井筒的深度和提升速度，在竖直井筒中布置2～6个分体式扁尾绳摆动控制装置(4)；

(c)在初始阶段，限位轴(4-m)处于松开态，此时限位轴(4-m)沿水平方向远离扁尾绳(6)，干涉抑摆支架(4-h)处于收回态，此时干涉抑摆支架(4-h)沿竖直方向归于罐道梁(5)侧面；

(e)当需要对扁尾绳(6)进行摆动控制时，支撑电机(4-a)通过支撑轴(4-f)带动干涉抑摆支架(4-h)进行90°回转，使干涉抑摆支架(4-h)由收回态变为展开态，此时干涉抑摆支架(4-h)沿水平方向，限位电机(4-g)通过齿轮轴(4-k)带动纵向齿轮(4-j)回转，扭簧(4-i)压缩，通过直角传动齿轮组带动横向齿轮(4-l)回转，进而带动限位轴(4-m)进行180°回转，使限位轴(4-m)由松开态变为限位态，限位轴(4-m)从扁尾绳(6)两侧逐步夹持限位，最终沿井筒径向对扁尾绳(6)进行限位，此时扁尾绳(6)在带衬垫托辊(4-n)和挡轮(4-o)围定的范围内有限摆动，当扁尾绳(6)碰触到带衬垫托辊(4-n)或挡轮(4-o)时，由于带衬垫托辊(4-n)或挡轮(4-o)均是自由滚动体，因而能对扁尾绳(6)进行自由导向，并能容许扁尾绳(6)沿竖直方向的纵向窜动以及多扁尾绳(6)之间伸长变形的差异；

(f)当容器本体(1)接近，需要将分体式扁尾绳摆动控制装置(4)收回时，限位电机(4-g)通过齿轮轴(4-k)带动纵向齿轮(4-j)回转，扭簧(4-i)舒展，通过直角传动齿轮组带动横向齿轮(4-l)回转，进而带动限位轴(4-m)进行180°回转，使限位轴(4-m)由限位态变为松开态，最终限位轴(4-m)沿水平方向远离扁尾绳(6)，支撑电机(4-a)通过支撑轴(4-f)带动干涉抑摆支架(4-h)进行90°回转，使干涉抑摆支架(4-h)由展开态变为收回状态，此时，干涉抑摆支架(4-h)沿竖直方向归于罐道梁(5)侧面，容器本体(1)沿竖直方向自由提升或下放；

(g)当出现断电紧急工况时，如果此时干涉抑摆支架(4-h)处于收回态，干涉抑摆支架(4-h)将不展开，如果干涉抑摆支架(4-h)处于展开态或展开过程，支撑电机(4-a)和限位电机(4-g)无电产生自由摆动时，扭簧(4-i)舒展，齿轮轴(4-k)在扭簧(4-i)扭转力的作用下回转，带动限位轴(4-m)回转，使限位轴(4-m)恢复到松开态，同时，支撑轴(4-f)将在配重(4-q)的重力作用下回转，干涉抑摆支架(4-h)将恢复到收回态，此时，限位轴(4-m)在扭簧(4-i)的作用下沿水平方向远离扁尾绳(6)，干涉抑摆支架(4-h)在配重(4-q)的作用下沿竖直方向归于罐道梁(5)侧面，容器本体(1)沿竖直方向自由提升或下放。

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