CN110844756B - 立井提升机圆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圆尾绳摆动控制装置，采用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，又能在收回时归于罐道梁侧面，采用齿轮组直角传动使限位轴进行180°回转从圆尾绳两侧逐步夹持限位，能在尾绳动态摆动过程中进行逐步限位，采用带衬垫托辊可以对圆尾绳进行自由导向，容许圆尾绳的纵向窜动以及多圆尾绳之间伸长变形的差异，采用限位轴顶端设置配重，能在紧急工况下，使摆动控制装置在重力作用下回转到罐道梁侧面，避免干扰容器本体运行，从而对悬垂段圆尾绳摆动进行多点导向控制，从根源上较大程度限制圆尾绳摆动，实用可靠，保障了立井提升圆尾绳配重平衡系统的安全运行。

Description

立井提升机圆尾绳摆动控制装置及方法

技术领域

本发明涉及矿井提升装备技术领域，具体涉及一种适用于立井提升机的圆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。圆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，容器本体易于在导轨中横向摆动，而圆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中易于发生碰摩、扭结，从而导致圆尾绳出现磨损、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，针对圆尾绳摆动控制，现有研究主要分为：第一，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ZL200920306269.7、ZL201621197738.2公开的尾绳隔离保护装置，专利申请号为CN201610644294.0、CN201520836739.6公开的的尾绳防扭装置；第二，在井筒底部设置导绳轮对尾绳进行导向或张紧，如专利授权号为ZL201621470629.3公开的的尾绳防摩擦装置，专利授权号为ZL201820383146.2公开的尾绳张紧装置。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圆尾绳扭结，并没有从根源上限制圆尾绳摆动，特别是随着开采深度的不断加大，高速重载提升导致圆尾绳大摆动，使占绝大比例的悬垂段圆尾绳之间存在碰摩问题，导致圆尾绳寿命减少；第二，在井筒底部安装导绳轮，利用深绳槽、顶压张紧等方式，可以直接限制弯曲段圆尾绳摆动，但多根圆尾绳伸长变形之间存在差异性，导致导绳轮难以对多根圆尾绳同步导向和张紧，致使圆尾绳与导绳轮之间产生蠕动摩擦，反而加剧圆尾绳磨损，并且井底积水和矿石洒落堆积，也严重干扰导绳轮的平稳运行；第三，针对常规圆尾绳，在循环提升过程中，由于一侧圆尾绳的长度和重量周期变化产生一定的扭转力，导致发生圆尾绳易于产生自旋，现有的圆尾绳悬挂装置通过推力轴承回转可以容许圆尾绳自旋，而如果井筒底部安装张紧导绳轮则不能容许圆尾绳自旋，导致圆尾绳在悬挂点处易于产生交变扭力，导致圆尾绳易于损坏。因而，有必要研究一种圆尾绳摆动控制装置，针对占绝大比例的悬垂段圆尾绳摆动进行多点导向控制，从根源上较大程度限制尾绳摆动，适用窄长井筒且不干扰配重系统的正常运行，能够容许圆尾绳伸长变形的差异以及自旋，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，兼具可靠性和实用性的立井提升机圆尾绳摆动控制装置及方法。

技术方案：为实现上述目的，本发明的立井提升机圆尾绳摆动控制装置悬臂水平纵向固定在钢丝绳罐道中部的罐道梁上，所述的圆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、纵向齿轮、横向齿轮、齿轮轴、限位轴、扭簧、带衬垫托辊和配重，所述的支座沿水平纵向布置，支座沿竖直方向上侧设有与水平纵向罐道梁相固定的左右两个夹板和螺栓，支座沿竖直方向下侧设有左右两个支撑轴支座，所述支撑电机安装于支座上，支撑电机和支撑轴同轴布置于左右两个支撑轴支座上，所述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，干涉抑摆支架沿水平横向和水平纵向分别设有通孔，限位电机、纵向齿轮、扭簧和齿轮轴沿水平纵向的通孔同轴布置，所述纵向齿轮和横向齿轮分别为两个，对称设置，两个纵向齿轮和两个横向齿轮构成两个直角传动齿轮组，所述扭簧位于两个纵向齿轮的中部，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，两个横向齿轮的限位轴结构相同，呈“Z”字形相对布置，限位轴一端沿水平横向的通孔同轴固定横向齿轮，另一端设有配重，限位轴靠近配重一侧设有两个能框住圆尾绳的带衬垫托辊。

使用上述立井提升机圆尾绳摆动控制装置的控制方法，包括如下步骤：

（a）将圆尾绳摆动控制装置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，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，两个纵向齿轮和两个横向齿轮组成两个直角传动齿轮组，将带衬垫托辊和复位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圆尾绳摆动控制装置；

（c）在初始阶段，限位轴处于松开态，此时限位轴沿水平纵向远离圆尾绳，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；

（d）当需要对圆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横向展开，限位电机通过齿轮轴带动纵向齿轮回转，扭簧压缩，通过两个直角传动齿轮组带动两横向齿轮回转，进而带动两个限位轴进行180°相向回转，使限位轴由松开态变为限位态，限位轴从圆尾绳两侧逐步夹持限位，最终沿井筒径向对圆尾绳进行限位，此时圆尾绳在带衬垫托辊围定的范围内有限摆动，当圆尾绳碰触到带衬垫托辊时，由于带衬垫托辊均是自由滚动，因而能对圆尾绳进行自由导向，并能容许圆尾绳沿竖直方向的纵向窜动以及多圆尾绳之间伸长变形的差异；

（e）当容器本体接近，需要将圆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，进而带动两个限位轴进行180°反向回转，使限位轴由限位态变为松开态，最终限位轴沿水平纵向远离圆尾绳，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；

（f）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会自由摆动，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纵向远离圆尾绳，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。

所述在竖直井筒中布置的多个圆尾绳摆动控制装置为2~6个。

有益效果：由于采用了上述技术方案，本发明应用于钢丝绳罐道，通过扁平化摆动控制装置进行90°回转既可以在展开时沿径向对圆尾绳进行限位，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；采用齿轮组直角传动使限位轴进行180°回转从圆尾绳两侧逐步夹持限位，可以在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可以对圆尾绳进行自由导向，容许圆尾绳的纵向窜动以及多圆尾绳之间伸长变形的差异，又可以减轻圆尾绳的磨损；采用限位轴顶端设置复位配重，可以在断电等紧急工况下，使摆动控制装置在重力作用下回转到罐道梁侧面，避免干扰容器本体运行，从而对悬垂段圆尾绳摆动进行多点导向控制，从根源上较大程度限制圆尾绳摆动，结构新颖，简单实用，经济性良好，可以保障立井提升圆尾绳配重平衡系统的安全运行。其结构简单，操作方便，稳定性强，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结构示意图。

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—钢丝绳罐道，3—圆尾绳悬挂装置，4—圆尾绳摆动控制装置，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—纵向齿轮，4-j—横向齿轮，4-k—齿轮轴，4-l—限位轴，4-m—扭簧，4-n—带衬垫托辊，4-o—配重，5—罐道梁，6—圆尾绳。

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：

本发明的一种立井提升机圆尾绳摆动控制装置，所述的圆尾绳摆动控制装置4悬臂水平纵向固定在钢丝绳罐道2中部的罐道梁5上，所述的圆尾绳摆动控制装置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、纵向齿轮4-i、横向齿轮4-j、齿轮轴4-k、限位轴4-l、扭簧4-m、带衬垫托辊4-n和配重4-o，所述的支座4-b沿水平纵向布置，支座4-b沿竖直方向上侧设有左右两个与水平纵向罐道梁5相固定的夹板4-c和螺栓4-d，支座4-b沿竖直方向下侧设有左右两个支撑轴支座4-e，所述支撑电机4-a安装于支座4-b上，支撑电机4-a和支撑轴4-f同轴布置于左右两个支撑轴支座4-e上，所述干涉抑摆支架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沿水平横向和水平纵向分别设有通孔，限位电机4-g、纵向齿轮4-i、扭簧4-m和齿轮轴4-k沿水平纵向的通孔同轴布置，所述纵向齿轮4-i和横向齿轮4-j分别为两个，对称设置，两个纵向齿轮4-i和两个横向齿轮4-j构成两个直角传动齿轮组，所述扭簧4-m位于两个纵向齿轮4-i的中部，扭簧4-m的一端固定于齿轮轴4-k上，扭簧4-m的另一端固定于干涉抑摆支架4-h横梁上，两个横向齿轮4-j的限位轴4-l结构相同，呈“Z”字形相对布置，限位轴4-l一端沿水平横向的通孔同轴固定横向齿轮4-j，另一端设有配重4-o，限位轴4-l靠近配重4-o一侧设有两个能框住圆尾绳6的带衬垫托辊4-n。

使用上述立井提升机圆尾绳摆动控制装置的控制方法，具体步骤如下：

（a）将圆尾绳摆动控制装置4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，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-m和纵向齿轮4-i同轴安装，将扭簧4-m的一端固定于齿轮轴4-k上，扭簧4-m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-l和横向齿轮4-j同轴安装，两个纵向齿轮4-i和两个横向齿轮4-j组成两个直角传动齿轮组，将带衬垫托辊4-n和复位配重4-o依次安装于限位轴4-l的另一端；

（b）依据井筒的深度H和提升速度V，在竖直井筒中布置2~6个圆尾绳摆动控制装置4；

（c）在初始阶段，限位轴4-l处于松开态，此时限位轴4-l沿水平纵向远离圆尾绳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；

（d）当需要对圆尾绳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沿水平横向展开，限位电机4-g通过齿轮轴4-k带动纵向齿轮4-i回转，扭簧4-m压缩，通过两个直角传动齿轮组带动两横向齿轮4-j回转，进而带动两个限位轴4-l进行180°相向回转，使限位轴4-l由松开态变为限位态，限位轴4-l从圆尾绳6两侧逐步夹持限位，最终沿井筒径向对圆尾绳6进行限位，此时圆尾绳6在带衬垫托辊4-n围定的范围内有限摆动，当圆尾绳6碰触到带衬垫托辊4-n时，由于带衬垫托辊4-n均是自由滚动，因而能对圆尾绳6进行自由导向，并能容许圆尾绳6沿竖直方向的纵向窜动以及多圆尾绳6之间伸长变形的差异；

（e）当容器本体1接近，需要将圆尾绳摆动控制装置4收回时，限位电机4-g通过齿轮轴4-k带动纵向齿轮4-i回转，扭簧4-m舒展，通过直角传动齿轮组带动横向齿轮4-j回转，进而带动两个限位轴4-l进行180°反向回转，使限位轴4-l由限位态变为松开态，最终限位轴4-l沿水平纵向远离圆尾绳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；

（f）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无电会自由摆动，扭簧4-m舒展，齿轮轴4-k在扭簧4-m扭转力的作用下回转，带动限位轴4-l回转，使限位轴4-l恢复到松开态，同时，支撑轴4-f将在配重4-o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-l在扭簧4-m的作用下沿水平纵向远离圆尾绳6，干涉抑摆支架4-h在配重4-o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 (3)

1.一种立井提升机圆尾绳摆动控制装置，其特征在于：所述的圆尾绳摆动控制装置（4）悬臂水平纵向固定在钢丝绳罐道（2）中部的罐道梁（5）上，所述的圆尾绳摆动控制装置（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）、纵向齿轮（4-i）、横向齿轮（4-j）、齿轮轴（4-k）、限位轴（4-l）、扭簧（4-m）、带衬垫托辊（4-n）和配重（4-o），所述的支座（4-b）沿水平纵向布置，支座（4-b）沿竖直方向上侧设有与水平纵向罐道梁（5）相固定的左右两个夹板（4-c）和螺栓（4-d），支座（4-b）沿竖直方向下侧设有左右两个支撑轴支座（4-e），所述支撑电机（4-a）安装于支座（4-b）上，支撑电机（4-a）和支撑轴（4-f）同轴布置于左右两个支撑轴支座（4-e）上，所述干涉抑摆支架（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）沿水平横向和水平纵向分别设有通孔，限位电机（4-g）、纵向齿轮（4-i）、扭簧（4-m）和齿轮轴（4-k）沿水平纵向的通孔同轴布置，所述纵向齿轮（4-i）和横向齿轮（4-j）分别为两个，对称设置，两个纵向齿轮（4-i）和两个横向齿轮（4-j）构成两个直角传动齿轮组，所述扭簧（4-m）位于两个纵向齿轮（4-i）的中部，扭簧（4-m）的一端固定于齿轮轴（4-k）上，扭簧（4-m）的另一端固定于干涉抑摆支架（4-h）横梁上，两个横向齿轮（4-j）的限位轴（4-l）结构相同，呈“Z”字形相对布置，限位轴（4-l）一端沿水平横向的通孔同轴固定横向齿轮（4-j），另一端设有配重（4-o），限位轴（4-l）靠近配重（4-o）一侧设有两个能框住圆尾绳（6）的带衬垫托辊（4-n）。

2.一种使用权利要求1所述立井提升机圆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）将圆尾绳摆动控制装置（4）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，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-m）和纵向齿轮（4-i）同轴安装，将扭簧（4-m）的一端固定于齿轮轴（4-k）上，扭簧（4-m）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-l）和横向齿轮（4-j）同轴安装，两个纵向齿轮（4-i）和两个横向齿轮（4-j）组成两个直角传动齿轮组，将带衬垫托辊（4-n）和复位配重（4-o）依次安装于限位轴（4-l）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圆尾绳摆动控制装置（4）；

（c）在初始阶段，限位轴（4-l）处于松开态，此时限位轴（4-l）沿水平纵向远离圆尾绳（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；

（d）当需要对圆尾绳（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）沿水平横向展开，限位电机（4-g）通过齿轮轴（4-k）带动纵向齿轮（4-i）回转，扭簧（4-m）压缩，通过两个直角传动齿轮组带动两横向齿轮（4-j）回转，进而带动两个限位轴（4-l）进行180°相向回转，使限位轴（4-l）由松开态变为限位态，限位轴（4-l）从圆尾绳（6）两侧逐步夹持限位，最终沿井筒径向对圆尾绳（6）进行限位，此时圆尾绳（6）在带衬垫托辊（4-n）围定的范围内有限摆动，当圆尾绳（6）碰触到带衬垫托辊（4-n）时，由于带衬垫托辊（4-n）均是自由滚动，因而能对圆尾绳（6）进行自由导向，并能容许圆尾绳（6）沿竖直方向的纵向窜动以及多圆尾绳（6）之间伸长变形的差异；

（e）当容器本体（1）接近，需要将圆尾绳摆动控制装置（4）收回时，限位电机（4-g）通过齿轮轴（4-k）带动纵向齿轮（4-i）回转，扭簧（4-m）舒展，通过直角传动齿轮组带动横向齿轮（4-j）回转，进而带动两个限位轴（4-l）进行180°反向回转，使限位轴（4-l）由限位态变为松开态，最终限位轴（4-l）沿水平纵向远离圆尾绳（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；

（f）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）无电会自由摆动，扭簧（4-m）舒展，齿轮轴（4-k）在扭簧（4-m）扭转力的作用下回转，带动限位轴（4-l）回转，使限位轴（4-l）恢复到松开态，同时，支撑轴（4-f）将在配重（4-o）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-l）在扭簧（4-m）的作用下沿水平纵向远离圆尾绳（6），干涉抑摆支架（4-h）在配重（4-o）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。

3.根据权利要求2所述的控制方法，其特征在于：所述在竖直井筒中布置的多个圆尾绳摆动控制装置（4）为2~6个。

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