CN113135485A - 一种矿井用斜井提升机主绳张紧度自动控制装置及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明采矿机械技术领域，具体涉及一种矿井用斜井提升机主绳张紧度自动控制装置及其使用方法；本发明包括提升机和矿车，还包括设置在矿井内壁上的一组无线收发装置，设置在矿井外的检测组件，设置在矿车上的调速组件和控制组件，提升机包括设置在矿井井口处的收绳辊和驱动收绳辊旋转的驱动电机，矿井井口与提升机之间设有天轮，天轮在垂直方向上的高度高于矿井的井口和收绳辊，收绳辊上的牵引绳跨绕过天轮并与矿车之间可拆卸式的固定连接，天轮与矿井井口之间、天轮与提升机之间均设有检测组件，检测组件包括幕板、红外发射器、红外接收器和第一压力传感器；本发明能够有效地解决现有技术存在精度较差和功能单一等问题。

Description

一种矿井用斜井提升机主绳张紧度自动控制装置及其使用 方法

技术领域

本发明涉及采矿机械技术领域，具体涉及一种矿井用斜井提升机主绳张紧度自动控制装置及其使用方法。

背景技术

随着自动化系统的应用，很多矿井提升机电控系统都实现了全自动开车，大大降低了司机的劳动强度。但是斜井串车提升至今无法实现全自动运行。主要原因之一是：串车在地面平车厂，下放运行时，由于没有向后的动力，需要人工推动串车，同时提升机向下运行使提升主绳下放，在这个过程中，由于人工推车的速度高低不定，需要绞车司机根据观察到的主绳松紧情况来调节提升机滚筒转速，以配合工人推车的速度。滚筒转动过快，主绳过松，会触发松绳保护，使系统进行施闸保护；滚筒转动过慢，工人推不动

在申请号为：CN201120557424.X的专利文件中公开了一种矿井提升机松绳报警装置,报警盒安装在提升机房上部窗口，报警盒中装有支座及与支座铰接的横杆；横杆的一端设有配重，横杆的另一端穿入固定在报警盒的限位环后的绝缘尖端与报警电路中的常开开关接触；报警盒的上盖设有敞开缺口，安装时，张紧的提升钢丝绳与横杆的间距为2-8公分。报警电路中的常开开关的一极通过导线串联报警电铃后与电源火线连接。报警电铃安装在报警盒内和矿井提升机司机的旁侧。当出现提升钢丝绳松弛未拉紧时，穿过提升机房上部窗口的提升钢丝绳下坠，下压报警盒内的横杆闭合常开开关或者铜片，接通报警电路，使电铃响起，提示司机应立即停止矿井提升机运转，防止事故隐患扩大，减少损失。

但是，其在实际使用的过程中仍存在以下不足：

第一，精度较差，因为上述对比文件中的装置只能对松弛程度较大的主绳进行检测，而提升机在运行时，其主绳的张紧度存在紧绷、正常和松弛这三种情况，而上述对比文件中的装置只能针对提升机主绳处于松弛状态进行检测，而无法检测到主绳是否处于紧绷状态，紧绷状态下的主绳也是不利于提升机正常安全工作的非正常状态。

第二，功能单一，因为上述对比文件中的装置并不具备对主绳进行松紧调节的能力，只能通过报警提醒司机应立即停止提升机运转。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，解决上述背景技术中提出的问题。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：一种矿井用斜井提升机主绳张紧度自动控制装置，包括提升机和矿车，还包括设置在矿井内壁上的一组无线收发装置，设置在矿井外的检测组件，设置在矿车上的调速组件和控制组件；

所述矿车严格运行在矿井中铺设的轨道上；

所述提升机包括设置在矿井井口处的收绳辊和驱动收绳辊旋转的驱动电机，所述矿井井口与提升机之间设有天轮，所述天轮在垂直方向上的高度高于矿井的井口和收绳辊，所述收绳辊上的主绳跨绕过天轮并与矿车之间可拆卸式的固定连接；

所述检测组件包括幕板、红外发射器、红外接收器和第一压力传感器，所述天轮与矿井井口之间、所述天轮与提升机之间均设有一对幕板，所述轨道一侧的两个幕板的内侧板面上均匀地布满有红外发射器，所述轨道另一侧的两个幕板的内侧板面上均匀地布满有红外接收器，所述天轮所在支架的底部顶角处均设有第一压力传感器；

所述无线收发装置、检测组件、调速组件、控制组件和驱动电机均由外部控制器控制。

更进一步地，所述无线收发装置均具有对应到外部控制器的独立地址编号，并且所述无线收发装置均通过架设在矿井井壁上的电缆与外部控制器电连接。

更进一步地，所述幕板的高度不低于天轮的高度。

更进一步地，所述驱动电机与收绳辊之间还设有离合器变速箱一体装置，所述收绳辊异于设有驱动电机的一端还设有与之配合且由外部控制器控制的驻车组件。

更进一步地，所述驻车组件包括刹车盘和电控刹车夹，所述刹车盘与收绳辊之间可拆卸且同轴式的固定连接，并且所述刹车盘的部分盘体处于电控刹车夹的夹口中。

更进一步地，所述主绳连接端的端部设有挂钩，所述矿车的头、尾两端外壁上均设有与挂钩配合连接体；

所述调速组件包括常开式刹车环、气压伸缩杆和电动气泵，所述矿车的两个车轴上均套接有常开式刹车环，所述气压伸缩杆的自由杆穿过常开式刹车环开口处的两个翼板上的圆孔，所述气压伸缩杆的自由杆端部还设有半径尺寸大于圆孔半径尺寸的止退体，所述气压伸缩杆的固定端固定在矿车的底部，所述气压伸缩杆均由电动气泵驱动伸缩；

所述控制组件包括控制盒、电池仓和称重组件，所述控制盒和电池仓设置在矿车的底部，所述控制盒内部的容置腔中设有PCB板，所述PCB板上设有处理模块、存储模块、无线模块和姿态传感器，所述电池仓中可拆卸式地安装有电源模块，所述称重组件包括活动设置在矿车载物腔底壁上底板和固定设置在底板底部四个顶角处的第二压力传感器；

电动气泵、PCB板和第二压力传感器均由电源模块供电。

更进一步地，所述矿车的车体上还设有指示灯和把手，所述指示灯由电源模块供电且由PCB板控制；

所述电动气泵的输入端还可拆卸式地设有与之匹配的空气过滤装置；

所述电池仓的仓口处通过阻尼铰轴转动连接有与之匹配的仓盖，所述仓盖的自由端端部还设有与电池仓配合的搭扣；

所述矿车的载物腔靠近其底部的内侧壁上固定设有与底板配合的限位环体，所述限位环体与底板之间设有柔性密封膜。

更进一步地，所述仓盖盖合在电池仓的仓口上时，所述电池仓内部处于与外界隔绝的封闭状态；所述电池仓采用同时具备绝缘、导热特性的硬质材料制成，所述矿车底部还设有与电池仓配合的散热组件，所述散热组件由电源模块供电且由PCB板控制。

更进一步地，所述散热组件包括设置在电池仓外部的散热风扇和设置在电池仓内部的温度传感器。

一种矿井用斜井提升机主绳张紧度自动控制装置的使用方法，包括以下步骤：

步骤（1），使用者将矿车移入轨道并将挂钩挂接在连接体上，然后使用者将电源模块放置入电池仓中，此时矿车上的电动气泵和散热风扇均处于待机状态，并且PCB板、温度传感器、第二压力传感器和指示灯均处于工作状态；

步骤（2），使用者启动外部控制器，此时检测组件和无线收发装置均处于工作状态，并且离合器变速箱一体装置、驻车组件和驱动电机均处于待机状态；

步骤（3），使用者推动矿车向矿井内部移动，此时外部控制器通过红外发射器和红外接收器的配合实时检测主绳投影到幕板上的绳体的斜率是否保持一致，通过无线接收器和无线模块的配合实时预估矿车与天轮之间的主绳绳体重量大小，以及通过第一压力传感器和检测组件的配合实时检测主绳对天轮的压力大小，然后通过这三个方面的数据来分析出主绳上的张紧度处于正常、松弛还是紧绷状态，然后根据分析出的结果定量的调节收绳辊的转速和矿车的速度，从而来保证主绳上的张紧度维持在正常范围内，同时外部控制器还将通过姿态传感器实时监测矿车的横向倾斜度，从而进一步调节收绳辊的转速和矿车的速度，从而避免矿车因车速过快而在轨道上侧翻；

步骤（4），当矿车移动至矿井内部指定位置处时，外部控制器指令驱动电机停止工作，指令电控刹车夹夹紧刹车盘，指令电动气泵工作从而使常开式刹车环将矿车车轴抱死；

步骤（5），当矿车在矿井内部装载完货物时，使用者通过外部控制器发出指令，外部控制器指令电动气泵工作从而使常开式刹车环将矿车车轴松开，指令电控刹车夹松开刹车盘，指令驱动电机进入工作，从而通过主绳将矿车从矿井内部拉出；

步骤（6），上述步骤（5）的过程中，外部控制器通过红外发射器和红外接收器的配合实时检测主绳投影到幕板上的绳体的斜率是否保持一致，通过无线接收器和无线模块的配合实时预估矿车与天轮之间的主绳绳体重量大小，以及通过第一压力传感器和检测组件的配合实时检测主绳对天轮的压力大小，然后通过这三个方面的数据来分析出主绳上的张紧度处于正常、松弛还是紧绷状态，然后根据分析出的结果定量的调节收绳辊的转速和矿车的速度，从而来保证主绳上的张紧度维持在正常范围内，同时外部控制器还将通过姿态传感器实时监测矿车的横向倾斜度，从而进一步调节收绳辊的转速和矿车的速度，从而避免矿车因车速过快而在轨道上侧翻。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于，

本发明中通过在矿车设有调速组件和控制组件，在矿井内壁上的一组无线收发装置，在矿井外设有提升机和检测组件，其中调速组件包括常开式刹车环、气压伸缩杆和电动气泵，控制组件包括控制盒、电池仓和称重组件，控制盒内部的容置腔中设有PCB板，PCB板上设有处理模块、存储模块、无线模块和姿态传感器，电池仓中可拆卸式地安装有电源模块，称重组件包括活动设置在矿车载物腔底壁上底板和固定设置在底板底部四个顶角处的第二压力传感器，检测组件包括幕板、红外发射器、红外接收器和第一压力传感器，天轮与矿井井口之间、天轮与提升机之间均设有一对幕板，轨道一侧的两个幕板的内侧板面上均匀地布满有红外发射器，轨道另一侧的两个幕板的内侧板面上均匀地布满有红外接收器，天轮所在支架的底部顶角处均设有第一压力传感器，收绳辊上的主绳跨绕过天轮并与矿车之间可拆卸式的固定连接的设计。

这样当矿车沿着轨道在矿井中移动时，外部控制器可以通过检测组件和无线收发装置的配合来实时检测主绳的张紧度处于正常、松弛或紧绷状态，然后根据检测的结果来定量的调节收绳辊的转速和矿车的速度，从而来保证主绳上的张紧度维持在正常范围内，同时外部控制器还将通过姿态传感器实时监测矿车的横向倾斜度，从而进一步调节收绳辊的转速和矿车的速度，从而避免矿车因车速过快而在轨道上侧翻。

达到有效地提升本发明对提升机主绳张紧度实时检测的精度以及能够及时自主地通过调节提升机转速和矿车的车速的方式来维持主绳处于正常的张紧度的效果。

附图说明

图1为本发明第一视角下的直观图；

图2为本发明第二视角下矿井井口处的部分放大图；

图3为本发明第三视角下矿井经过第一种部分剖视后的直观图；

图4为本发明第四视角下矿井经过第二种部分剖视后的直观图；

图5为本发明第五视角下提升机及其配套的驻车组件的直观图；

图6为本发明第六视角下天轮的直观图；

图7为本发明第七视角下两个幕板内侧板面的直观图；

图8为本发明第八视角下矿车的直观图；

图9为本发明第九视角下矿车、第二压力传感器、限位环体、柔性密封膜和底板的爆炸视图；

图10为本发明第十视角下矿车的直观图；

图11为本发明第十一视角下调速组件与矿车车轴的爆炸视图；

图12为本发明第十二视角下控制盒经过部分剖视后其内部结构直观图；

图13为本发明第十三视角下电池仓仓盖打开时的直观图；

图14为图3中A区域的放大图；

图中的标号分别代表：1-矿车；2-矿井；3-无线收发装置；4-轨道；5-收绳辊；6-驱动电机；7-天轮；8-主绳；9-幕板；10-红外发射器；11-红外接收器；12-第一压力传感器；13-离合器变速箱一体装置；14-刹车盘；15-电控刹车夹；16-挂钩；17-连接体；18-常开式刹车环；19-气压伸缩杆；20-电动气泵；21-圆孔；22-止退体；23-控制盒；24-电池仓；25-PCB板；26-处理模块；27-存储模块；28-无线模块；29-姿态传感器；30-电源模块；31-底板；32-第二压力传感器；33-指示灯；34-把手；35-空气过滤装置；36-阻尼铰轴；37-仓盖；38-搭扣；39-限位环体；40-柔性密封膜；41-散热风扇；42-温度传感器。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明并不限于下面公开说明书的具体实施例的限制。

本实施例的一种矿井用斜井提升机主绳张紧度自动控制装置，参照图1-14：包括提升机和矿车1，还包括设置在矿井2内壁上的一组无线收发装置3，设置在矿井2外的检测组件，设置在矿车1上的调速组件和控制组件。

矿车1严格运行在矿井2中铺设的轨道4上。

提升机包括设置在矿井2井口处的收绳辊5和驱动收绳辊5旋转的驱动电机6，矿井2井口与提升机之间设有天轮7，天轮7在垂直方向上的高度高于矿井2的井口和收绳辊5，收绳辊5上的主绳8跨绕过天轮7并与矿车1之间可拆卸式的固定连接。

检测组件包括幕板9、红外发射器10、红外接收器11和第一压力传感器12，天轮7与矿井2井口之间、天轮7与提升机之间均设有一对幕板9，轨道4一侧的两个幕板9的内侧板面上均匀地布满有红外发射器10，轨道4另一侧的两个幕板9的内侧板面上均匀地布满有红外接收器11，天轮7所在支架的底部顶角处均设有第一压力传感器12。

无线收发装置3、检测组件、调速组件、控制组件和驱动电机6均由外部控制器控制。

值得注意的是，在本实施例中无线收发装置3是等间距的分布在矿井2中，无线收发装置3均具有对应到外部控制器的独立地址编号，这样可以通过无线收发装置3和矿车1上的无线模块28的配合来精确地检测处矿车1处于矿井2中的位置（其工作原理为无线模块28不断发出电磁波信号，矿车1附近的两个无线收发装置3（至少为两个无线收发装置3，因为单个无线收发装置3只能检测出矿车1与之之间的距离，而无法判断出矿车1处于其上端还是下端）接受到该信号后，两个无线收发装置3立即向无线模块28发出反馈信号，无线模块28收到反馈信号立即发出返回信号，外部控制器根据电磁波信号、反馈信号和返回信号之间的时间差从而检测出矿车1中的具体位置，同时也能测得矿车1在矿井2的车速），同时也能较为精确地估算处天轮7与矿车1之间的主绳8长度，从而知晓该段主绳8的重量；无线收发装置3均通过架设在矿井2井壁上的电缆与外部控制器电连接，这样可以提升无线收发装置3与外部控制器之间通讯的及时性、可靠性和稳定性。

幕板9的高度不低于天轮7的高度，在本实施例中幕板9的高度等于天轮7的高度，这样可以确保主绳8能够始终处于幕板9上的红外发射器10和红外接收器11的有效检测范围。

驱动电机6与收绳辊5之间还设有离合器变速箱一体装置13，这样可以使得驱动电机6对收绳辊5的作用过程变得平滑，同时还能提升提升机运行时的安全性、稳定性和可靠性；收绳辊5异于设有驱动电机6的一端还设有与之配合且由外部控制器控制的驻车组件。

驻车组件包括刹车盘14和电控刹车夹15，刹车盘14与收绳辊5之间可拆卸且同轴式的固定连接（这样可以方便使用者后期对刹车盘14进行维护或更换），并且刹车盘14的部分盘体处于电控刹车夹15的夹口中，这样可以根据实际需要通过驻车组件将收绳辊5锁死，从而避免收绳辊5继续放绳造成危险。

主绳8连接端的端部设有挂钩16，矿车1的头、尾两端外壁上均设有与挂钩16配合连接体17，这样可以方便使用者将矿车1移入轨道4上时不需要考虑矿车1的方向。

调速组件包括常开式刹车环18、气压伸缩杆19和电动气泵20，矿车1的两个车轴上均套接有常开式刹车环18，气压伸缩杆19的自由杆穿过常开式刹车环18开口处的两个翼板上的圆孔21，气压伸缩杆19的自由杆端部还设有半径尺寸大于圆孔21半径尺寸的止退体22，气压伸缩杆19的固定端固定在矿车1的底部，气压伸缩杆19均由电动气泵20驱动伸缩。

控制组件包括控制盒23、电池仓24和称重组件，控制盒23和电池仓24设置在矿车1的底部，控制盒23内部的容置腔中设有PCB板25，PCB板25上设有处理模块26（用于执行存储模块27中预存的数据，并且还用于执行来自外部控制器的命令（外部控制器和PCB板25之间的数据传输通过无线收发装置、无线模块的配合来实现））、存储模块27（用于存储相应的控制程序和数据）、无线模块28和姿态传感器29，电池仓24中可拆卸式地安装有电源模块30，在本实施例中，电源模块30采用可充电锂电池制成。

称重组件包括活动设置在矿车1载物腔底壁上底板31和固定设置在底板31底部四个顶角处的第二压力传感器32，这样可以通过称重组件精确地测量出矿车1所载矿物的重量。

其中姿态传感器29在本实施例中采用三维度的陀螺仪，这样外部控制器可以通过姿态传感器29实时的检测矿车1的姿态，并适当降低矿车1的车速来避免矿车1因车速过快而侧翻。

电动气泵20、PCB板25和第二压力传感器32均由电源模块30供电。

矿车1的车体上还设有指示灯33和把手34，指示灯33由电源模块30供电且由PCB板25控制，其中指示灯33用于矿车1在行进过程警示工人注意安全，把手34可以方便工人扶住矿车1。

电动气泵20的输入端还可拆卸式地设有与之匹配的空气过滤装置35（这是因为矿井2中的环境较为脏乱，其空气中含有较多的粉尘），这样可以保证电动气泵20向气压伸缩杆19中输入的空气是洁净的，从而提升气压伸缩杆19的使用安全性和有效使用寿命。

电池仓24的仓口处通过阻尼铰轴36转动连接有与之匹配的仓盖37，仓盖37的自由端端部还设有与电池仓24配合的搭扣38，这样可以保证电源模块30安装在电池仓24中的稳定性和可靠性。

矿车1的载物腔靠近其底部的内侧壁上固定设有与底板31配合的限位环体39，限位环体39与底板31之间设有柔性密封膜40，这样可以保证第二压力传感器32不会受到矿车1中矿物碎屑的影响而发生故障。

仓盖37盖合在电池仓24的仓口上时，电池仓24内部处于与外界隔绝的封闭状态，这样有效地防止电池仓24的中电源模块30收到粉尘污染，从而引起电气接口发生故障，同时也能保护电源模块30不受外界的石子撞击。

电池仓24采用同时具备绝缘、导热特性的硬质材料制成，在本实施例中，电池仓24采用铝合金制成，并且铝合金的表面覆盖有一层导热硅胶片，矿车1底部还设有与电池仓24配合的散热组件（因为矿井2中的环境较为闷热，这使得井中的电器在工作时易发生过热现象，从而易发生危险），散热组件由电源模块30供电且由PCB板25控制。

散热组件包括设置在电池仓24外部的散热风扇41和设置在电池仓24内部的温度传感器42，这样外部控制器便可以通过温度传感器42实时监测电源模块30的温度，从而调节散热风扇41对电源模块30进行降温。

一种矿井用斜井提升机主绳张紧度自动控制装置的使用方法，包括以下步骤：

值得注意的是，矿车1空车时的重量和主绳8的密度是已知的。

步骤（1），使用者将矿车1移入轨道4并将挂钩16挂接在连接体17上，然后使用者将电源模块30放置入电池仓24中，此时矿车1上的电动气泵20和散热风扇41均处于待机状态，并且PCB板25、温度传感器42、第二压力传感器32和指示灯33均处于工作状态。

步骤（2），使用者启动外部控制器，此时检测组件和无线收发装置3均处于工作状态，并且离合器变速箱一体装置13、驻车组件和驱动电机6均处于待机状态。

步骤（3），使用者推动矿车1向矿井2内部移动，此时外部控制器通过红外发射器10和红外接收器11的配合实时检测主绳8投影到幕板9上的绳体的斜率是否保持一致，通过无线接收器和无线模块28的配合实时预估矿车1与天轮7之间的主绳8绳体重量大小，以及通过第一压力传感器12和检测组件的配合实时检测主绳8对天轮7的压力大小，然后通过这三个方面的数据来分析出主绳8上的张紧度处于正常、松弛还是紧绷状态，然后根据分析出的结果定量的调节收绳辊5的转速和矿车1的速度，从而来保证主绳8上的张紧度维持在正常范围内，同时外部控制器还将通过姿态传感器29实时监测矿车1的横向倾斜度，从而进一步调节收绳辊5的转速和矿车1的速度，从而避免矿车1因车速过快而在轨道4上侧翻。

步骤（4），当矿车1移动至矿井2内部指定位置处时，外部控制器指令驱动电机6停止工作，指令电控刹车夹15夹紧刹车盘14，指令电动气泵20工作从而使常开式刹车环18将矿车1车轴抱死。

步骤（5），当矿车1在矿井2内部装载完货物时，使用者通过外部控制器发出指令，外部控制器指令电动气泵20工作从而使常开式刹车环18将矿车1车轴松开，指令电控刹车夹15松开刹车盘14，指令驱动电机6进入工作，从而通过主绳8将矿车1从矿井2内部拉出。

步骤（6），上述步骤（5）的过程中，外部控制器通过红外发射器10和红外接收器11的配合实时检测主绳8投影到幕板9上的绳体的斜率是否保持一致，通过无线接收器和无线模块28的配合实时预估矿车1与天轮7之间的主绳8绳体重量大小，以及通过第一压力传感器12和检测组件的配合实时检测主绳8对天轮7的压力大小，然后通过这三个方面的数据来分析出主绳8上的张紧度处于正常、松弛还是紧绷状态，然后根据分析出的结果定量的调节收绳辊5的转速和矿车1的速度，从而来保证主绳8上的张紧度维持在正常范围内，同时外部控制器还将通过姿态传感器29实时监测矿车1的横向倾斜度，从而进一步调节收绳辊5的转速和矿车1的速度，从而避免矿车1因车速过快而在轨道4上侧翻。

值得注意的是，上述步骤（3）~步骤（6）的过程中具体的原理可概括为：

S1，外部控制器通过天轮7两端共四个幕板9来监测处于幕板9检测范围内的主绳8绳体是否都为一条直线，如果是，那么主绳8整体上处于正常或紧绷状态；如果天轮7任意一侧的主绳8绳体呈非直线的状态，那么主绳8整体上处于松弛状态。

S2，若S1中的外部控制器通过天轮7两端共四个幕板9判断出主绳8整体上处于正常或紧绷状态，此时外部控制器在称重组件的配合下算出矿车1的总重量，通过姿态传感器29的配合算出矿车1沿斜井方向上的分力，通过无线收发模块和无线模块28的配合较为精确的估算出矿井2中主绳8的长度，从而进一步算出矿井2中主绳8的重量，通过天轮7与矿井2井口之间的两个幕板9上红外发射器10、红外接收器11的配合下精确地计算出该端主绳8的斜率，通过天轮7与收绳辊5之间的两个幕板9上红外发射器10、红外接收器11的配合下精确地计算出该端主绳8的斜率，然后外部控制器综合矿车1沿矿井2方向上的分力、矿井2中主绳8的重量、天轮7与矿井2井口之间主绳8的斜率以及天轮7与收绳辊5之间主绳8的斜率这些数据算出主绳8对天轮7垂直向下的力，若这个力的数值与第一压力传感器12上检测到数值之间的差值在允许范围内，则认为主绳8的张紧度处于正常状态，若这个力的数值小于第一压力传感器12上检测到数值，并且二者之间的差值超出允许范围，则认为主绳8的张紧度处于紧绷状态。

S3若S2中判断的结果是主绳8处于紧绷状态；第一种情况，此时矿车1处于下放矿井2的过程中，那么外部控制器将通过指令矿车1上的调速组件，从而使得常开式刹车环18以适当的力夹持住矿车1车轴（降低矿车1的车速），同时指令驱动电机6加大转速（增加收绳辊5放绳的速度），第二种情况，此时矿车1处于提升出井的过程中，那么外部控制器将通过指令矿车1上的调速组件，从而使得常开式刹车环18松开矿车1车轴（降低矿车1行进过程中阻力，从而增加矿车1的车速），同时指令驱动电机6降低转速（降低收绳辊5放绳的速度）。

S4若S2中判断的结果是主绳8处于正常状态，那么外部控制器继续通过检测组件、控制组件和无线收发装置3实时监测主绳8上的张紧度。

S5若S1中的判断结果是主绳8处于松弛状态；第一种情况，此时矿车1处于下放矿井2的过程中，那么外部控制器将通过指令矿车1上的调速组件，从而使得常开式刹车环18松开矿车1车轴，同时指令驱动电机6降低转速，第二种情况，此时矿车1处于提升出井的过程中，那么外部控制器将通过指令矿车1上的调速组件，从而使得常开式刹车环18以适当的力夹持住矿车1车轴，同时指令驱动电机6加大转速。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例应用于其它领域，但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (10)

1.一种矿井用斜井提升机主绳张紧度自动控制装置，包括提升机和矿车（1），其特征在于：还包括设置在矿井（2）内壁上的一组无线收发装置（3），设置在矿井（2）外的检测组件，设置在矿车（1）上的调速组件和控制组件；

所述矿车（1）严格运行在矿井（2）中铺设的轨道（4）上；

所述提升机包括设置在矿井（2）井口处的收绳辊（5）和驱动收绳辊（5）旋转的驱动电机（6），所述矿井（2）井口与提升机之间设有天轮（7），所述天轮（7）在垂直方向上的高度高于矿井（2）的井口和收绳辊（5），所述收绳辊（5）上的主绳（8）跨绕过天轮（7）并与矿车（1）之间可拆卸式的固定连接；

所述检测组件包括幕板（9）、红外发射器（10）、红外接收器（11）和第一压力传感器（12），所述天轮（7）与矿井（2）井口之间、所述天轮（7）与提升机之间均设有一对幕板（9），所述轨道（4）一侧的两个幕板（9）的内侧板面上均匀地布满有红外发射器（10），所述轨道（4）另一侧的两个幕板（9）的内侧板面上均匀地布满有红外接收器（11），所述天轮（7）所在支架的底部顶角处均设有第一压力传感器（12）；

所述无线收发装置（3）、检测组件、调速组件、控制组件和驱动电机（6）均由外部控制器控制。

2.根据权利要求1所述的一种矿井用斜井提升机主绳张紧度自动控制的装置，其特征在于，所述无线收发装置（3）均具有对应到外部控制器的独立地址编号，并且所述无线收发装置（3）均通过架设在矿井（2）井壁上的电缆与外部控制器电连接。

3.根据权利要求1所述的一种矿井用斜井提升机主绳张紧度自动控制的装置，其特征在于，所述幕板（9）的高度不低于天轮（7）的高度。

4.根据权利要求1所述的一种矿井用斜井提升机主绳张紧度自动控制的装置，其特征在于，所述驱动电机（6）与收绳辊（5）之间还设有离合器变速箱一体装置（13），所述收绳辊（5）异于设有驱动电机（6）的一端还设有与之配合且由外部控制器控制的驻车组件。

5.根据权利要求4所述的一种矿井用斜井提升机主绳张紧度自动控制的装置，其特征在于，所述驻车组件包括刹车盘（14）和电控刹车夹（15），所述刹车盘（14）与收绳辊（5）之间可拆卸且同轴式的固定连接，并且所述刹车盘（14）的部分盘体处于电控刹车夹（15）的夹口中。

6.根据权利要求1所述的一种矿井用斜井提升机主绳张紧度自动控制的装置，其特征在于，所述主绳（8）连接端的端部设有挂钩（16），所述矿车（1）的头、尾两端外壁上均设有与挂钩（16）配合连接体（17）；

所述调速组件包括常开式刹车环（18）、气压伸缩杆（19）和电动气泵（20），所述矿车（1）的两个车轴上均套接有常开式刹车环（18），所述气压伸缩杆（19）的自由杆穿过常开式刹车环（18）开口处的两个翼板上的圆孔（21），所述气压伸缩杆（19）的自由杆端部还设有半径尺寸大于圆孔（21）半径尺寸的止退体（22），所述气压伸缩杆（19）的固定端固定在矿车（1）的底部，所述气压伸缩杆（19）均由电动气泵（20）驱动伸缩；

所述控制组件包括控制盒（23）、电池仓（24）和称重组件，所述控制盒（23）和电池仓（24）设置在矿车（1）的底部，所述控制盒（23）内部的容置腔中设有PCB板（25），所述PCB板（25）上设有处理模块（26）、存储模块（27）、无线模块（28）和姿态传感器（29），所述电池仓（24）中可拆卸式地安装有电源模块（30），所述称重组件包括活动设置在矿车（1）载物腔底壁上底板（31）和固定设置在底板（31）底部四个顶角处的第二压力传感器（32）；

所述电动气泵（20）、PCB板（25）和第二压力传感器（32）均由电源模块（30）供电。

7.根据权利要求6所述的一种矿井用斜井提升机主绳张紧度自动控制的装置，其特征在于，所述矿车（1）的车体上还设有指示灯（33）和把手（34），所述指示灯（33）由电源模块（30）供电且由PCB板（25）控制；

所述电动气泵（20）的输入端还可拆卸式地设有与之匹配的空气过滤装置（35）；

所述电池仓（24）的仓口处通过阻尼铰轴（36）转动连接有与之匹配的仓盖（37），所述仓盖（37）的自由端端部还设有与电池仓（24）配合的搭扣（38）；

所述矿车（1）的载物腔靠近其底部的内侧壁上固定设有与底板（31）配合的限位环体（39），所述限位环体（39）与底板（31）之间设有柔性密封膜（40）。

8.根据权利要求7所述的一种矿井用斜井提升机主绳张紧度自动控制的装置，其特征在于，所述仓盖（37）盖合在电池仓（24）的仓口上时，所述电池仓（24）内部处于与外界隔绝的封闭状态；所述电池仓（24）采用同时具备绝缘、导热特性的硬质材料制成，所述矿车（1）底部还设有与电池仓（24）配合的散热组件，所述散热组件由电源模块（30）供电且由PCB板（25）控制。

9.根据权利要求8所述的一种矿井用斜井提升机主绳张紧度自动控制的装置，其特征在于，所述散热组件包括设置在电池仓（24）外部的散热风扇（41）和设置在电池仓（24）内部的温度传感器（42）。

10.根据权利要求1~9所述的一种矿井（2）用斜井提升机主绳（8）张紧度自动控制装置的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤（1），使用者将矿车（1）移入轨道（4）并将挂钩（16）挂接在连接体（17）上，然后使用者将电源模块（30）放置入电池仓（24）中，此时矿车（1）上的电动气泵（20）和散热风扇（41）均处于待机状态，并且PCB板（25）、温度传感器（42）、第二压力传感器（32）和指示灯（33）均处于工作状态；

步骤（2），使用者启动外部控制器，此时检测组件和无线收发装置（3）均处于工作状态，并且离合器变速箱一体装置（13）、驻车组件和驱动电机（6）均处于待机状态；

步骤（3），使用者推动矿车（1）向矿井（2）内部移动，此时外部控制器通过红外发射器（10）和红外接收器（11）的配合实时检测主绳（8）投影到幕板（9）上的绳体的斜率是否保持一致，通过无线接收器和无线模块（28）的配合实时预估矿车（1）与天轮（7）之间的主绳（8）绳体重量大小，以及通过第一压力传感器（12）和检测组件的配合实时检测主绳（8）对天轮（7）的压力大小，然后通过这三个方面的数据来分析出主绳（8）上的张紧度处于正常、松弛还是紧绷状态，然后根据分析出的结果定量的调节收绳辊（5）的转速和矿车（1）的速度，从而来保证主绳（8）上的张紧度维持在正常范围内，同时外部控制器还将通过姿态传感器（29）实时监测矿车（1）的横向倾斜度，从而进一步调节收绳辊（5）的转速和矿车（1）的速度，从而避免矿车（1）因车速过快而在轨道（4）上侧翻；

步骤（4），当矿车（1）移动至矿井（2）内部指定位置处时，外部控制器指令驱动电机（6）停止工作，指令电控刹车夹（15）夹紧刹车盘（14），指令电动气泵（20）工作从而使常开式刹车环（18）将矿车（1）车轴抱死；

步骤（5），当矿车（1）在矿井（2）内部装载完货物时，使用者通过外部控制器发出指令，外部控制器指令电动气泵（20）工作从而使常开式刹车环（18）将矿车（1）车轴松开，指令电控刹车夹（15）松开刹车盘（14），指令驱动电机（6）进入工作，从而通过主绳（8）将矿车（1）从矿井（2）内部拉出；

步骤（6），上述步骤（5）的过程中，外部控制器通过红外发射器（10）和红外接收器（11）的配合实时检测主绳（8）投影到幕板（9）上的绳体的斜率是否保持一致，通过无线接收器和无线模块（28）的配合实时预估矿车（1）与天轮（7）之间的主绳（8）绳体重量大小，以及通过第一压力传感器（12）和检测组件的配合实时检测主绳（8）对天轮（7）的压力大小，然后通过这三个方面的数据来分析出主绳（8）上的张紧度处于正常、松弛还是紧绷状态，然后根据分析出的结果定量的调节收绳辊（5）的转速和矿车（1）的速度，从而来保证主绳（8）上的张紧度维持在正常范围内，同时外部控制器还将通过姿态传感器（29）实时监测矿车（1）的横向倾斜度，从而进一步调节收绳辊（5）的转速和矿车（1）的速度，从而避免矿车（1）因车速过快而在轨道（4）上侧翻。

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