CN205898273U - 一种矿井主井箕斗定重装载称重装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种矿井主井箕斗定重装载称重装置，包括称重台和重量测量电路，称重台包括称重台封装盒、四个墩座和四个柱式称重传感器，以及设置在四个柱式称重传感器顶端的支撑架和设置在支撑架顶部的秤台，秤台的底部与封装盒的顶部之间留有间隙；重量测量电路包括信号调理电路、微处理器模块、RS‑485通信电路模块，RS‑485通信电路模块上接有穿出设置在封装盒上的引线孔并用于与上位计算机连接的通信电缆线，四个柱式称重传感器的输出端均与信号调理电路的输入端连接。本实用新型结构简单，设计新颖合理，实现方便，称重精度比较高，工作可靠，实用性强，使用效果好，造价低，便于推广使用。
Description
技术领域
本实用新型属于箕斗装载称重技术领域，具体涉及一种矿井主井箕斗定重装载称重装置。
背景技术
煤矿主井箕斗的装载是提升系统的关键环节，箕斗一次装载量的控制关系着矿井箕斗提升效率与安全。《煤矿安全规程》第382条要求：“箕斗提升必须采用定重装载”。
在定量斗或定量输送机底部安装压力传感器的测重方式，箕斗到达位置后直接将定量斗中的物料装入，不再进行重量确定，而大部分矿井井下空间有限，定量斗或定量输送机的设置会占据井下一部分空间，改造起来比较困难，且此种方法不具有实时性。有人研究将定量斗和定量机去掉，采用液压称重系统来进行立井箕斗定重称重，通过油压来得到装载量，但是液压油易泄露的特性导致此称重方法不够稳定。
许多矿井箕斗在预备装载时都会停靠在井筒中置于托灌梁的衬板上，一般来说衬板由多根条形枕木块拼接而成，并由两根双端固定的托灌梁承重。衬板不但用于装载时支撑箕斗，在提升机的控制以及钢丝绳出现意外事故时还起到箕斗的限位作用，可以有效降低事故伤害度。但是，现有技术中还缺乏结构简单、设计合理、实现方便、工作可靠、实用性强的在托灌梁的衬板上进行矿井主井箕斗定重装载称重的装置和方法。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种矿井主井箕斗定重装载称重装置，其结构简单，设计新颖合理，实现方便，称重精度比较高，工作可靠，实用性强，使用效果好，造价低，便于推广使用。
为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种矿井主井箕斗定重装载称重装置，其特征在于：包括称重台和设置在称重台内的重量测量电路，所述称重台包括顶部开口的矩形的封装盒、分别设置在封装盒内四个脚上的四个墩座和分别设置在四个墩座上的四个柱式称重传感器，以及设置在四个柱式称重传感器顶端的支撑架和设置在支撑架顶部的秤台，所述秤台的底部与封装盒的顶部之间留有间隙；所述重量测量电路包括信号调理电路和与信号调理电路的输出端连接的微处理器模块，以及与微处理器模块相接且用于与上位计算机连接并通信的RS-485通信电路模块，所述RS-485通信电路模块上接有穿出设置在封装盒上的引线孔并用于与上位计算机连接的通信电缆线，四个所述柱式称重传感器的输出端均与信号调理电路的输入端连接。
上述的一种矿井主井箕斗定重装载称重装置，其特征在于：四个墩座均与封装盒的内底面固定连接，四个柱式称重传感器的底部均设置有螺纹孔，四个墩座顶部均连接有螺栓，四个柱式称重传感器均通过螺纹连接到螺纹孔中的螺栓固定连接在墩座顶部，所述支撑架放置在四个柱式称重传感器顶端，所述秤台焊接在支撑架顶部。
上述的一种矿井主井箕斗定重装载称重装置，其特征在于：所述支撑架为田字型支撑架。
上述的一种矿井主井箕斗定重装载称重装置，其特征在于：所述秤台的上面板为花纹板。
上述的一种矿井主井箕斗定重装载称重装置，其特征在于：所述封装盒的四周内侧壁上中间位置处上部均设置有限位槽，所述支撑架的四周均设置有用于伸入限位槽内的限位柱。
上述的一种矿井主井箕斗定重装载称重装置，其特征在于：所述微处理器模块为单片机ATmega128。
上述的一种矿井主井箕斗定重装载称重装置，其特征在于：所述信号调理电路由四路I/V转换电路组成，四个所述柱式称重传感器的输出端分别与四路I/V转换电路的输入端连接；每路I/V转换电路均包括第一电阻、第二电阻、稳压二极管和电容，所述稳压二极管的阴极与第一电阻的一端连接且为I/V转换电路的输入端，所述第一电阻的另一端与电容的一端和第二电阻的一端连接且为I/V转换电路的输出端，所述稳压二极管的阳极与电容的一端和第二电阻的另一端均接地；四路I/V转换电路的输出端分别与所述单片机ATmega128的第61引脚、第60引脚、第59引脚和第58引脚连接。
上述的一种矿井主井箕斗定重装载称重装置，其特征在于：所述RS-485通信电路模块包括芯片MAX487、电阻R9、电阻R10、三极管Q1和九针串口连接头J1，所述芯片MAX487的第1引脚与所述单片机ATmega128的第27引脚连接，所述芯片MAX487的第2引脚和第3引脚均与三极管Q1的集电极连接，且通过电阻R9接地，所述三极管Q1的基极与所述单片机ATmega128的第31引脚连接，所述芯片MAX487的第4引脚与所述单片机ATmega128的第28引脚连接，所述芯片MAX487的第6引脚与所述九针串口连接头J1的第3引脚相接，且通过电阻R10接地，所述芯片MAX487的第7引脚与所述九针串口连接头J1的第4引脚相接，所述九针串口连接头J1的第5引脚接地。
本实用新型与现有技术相比具有以下优点：
1、本实用新型的结构简单，设计新颖合理，实现方便。
2、本实用新型使用时，安装在箕斗与支撑衬板之间，在箕斗不断加载的过程中，箕斗及往箕斗内装入的煤的实时重量会以损耗较少的方式传递至一种矿井主井箕斗定重装载称重装置上，能够对往箕斗内装入的煤的重量进行实时测量，且测量结果准确。
3、本实用新型采用了柱式称重传感器进行称重，并将柱式称重传感器竖直固定在墩座与支撑架之间，保证了柱式称重传感器受力在铅垂方向上，提高了称重精度。
4、本实用新型通过设置由限位槽和限位柱构成的限位装置，能够保证支撑架与柱式称重传感器在水平方向上没有相对位移，又保证了秤台在受压时产生垂直方向上的位移并传递给柱式称重传感器进行测量。
5、本实用新型称重台采用了由封装盒、支撑架、秤台等构成的半封闭式结构，在煤矿井下的复杂环境中使用时，能够防止灰尘水分等进入破坏柱式称重传感器的安装，保证了柱式称重传感器的测量精度。
6、本实用新型的工作可靠，使用寿命长。
7、本实用新型的造价低，实用性强，使用效果好，便于推广使用。
综上所述，本实用新型的结构简单，设计新颖合理，实现方便，称重精度比较高，工作可靠，实用性强，使用效果好，造价低，便于推广使用。
下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图。
图2为本实用新型柱式称重传感器在支撑架与墩座之间的安装示意图。
图3为本实用新型限位槽和限位柱的配合关系示意图。
图4为本实用新型重量测量电路的电路原理框图。
图5为本实用新型重量测量电路的电路原理图。
图6为本实用新型的使用状态示意图。
附图标记说明:
1—封装盒； 1-1—限位槽； 2—墩座；
3—柱式称重传感器； 4—支撑架； 4-1—限位柱；
5—秤台； 6-1—信号调理电路； 6-11—I/V转换电路；
6-2—微处理器模块； 6-3—RS-485通信电路模块；
7—引线孔； 8—上位计算机； 9—螺栓；
10—托灌梁； 11—支撑衬板； 12—箕斗；
13—称重装置。
具体实施方式
如图1～图4所示，本实用新型的一种矿井主井箕斗定重装载称重装置，包括称重台和设置在称重台内的重量测量电路，所述称重台包括顶部开口的矩形的封装盒1、分别设置在封装盒1内四个脚上的四个墩座2和分别设置在四个墩座2上的四个柱式称重传感器3，以及设置在四个柱式称重传感器3顶端的支撑架4和设置在支撑架4顶部的秤台5，所述秤台5的底部与封装盒1的顶部之间留有间隙；所述重量测量电路包括信号调理电路6-1和与信号调理电路6-1的输出端连接的微处理器模块6-2，以及与微处理器模块6-2相接且用于与上位计算机8连接并通信的RS-485通信电路模块6-3，所述RS-485通信电路模块6-3上接有穿出设置在封装盒1上的引线孔7并用于与上位计算机8连接的通信电缆线，四个所述柱式称重传感器3的输出端均与信号调理电路6-1的输入端连接。通过设置引线孔7，方便了所述重量测量电路的线缆接出。
所述称重台采用了由封装盒1、支撑架4、秤台5等构成的半封闭式结构，在煤矿井下的复杂环境中使用时，能够防止灰尘水分等进入破坏柱式称重传感器3的安装，保证了柱式称重传感器3的测量精度。
本实施例中，如图2所示，四个墩座2均与封装盒1的内底面固定连接，四个柱式称重传感器3的底部均设置有螺纹孔，四个墩座2顶部均连接有螺栓9，四个柱式称重传感器3均通过螺纹连接到螺纹孔中的螺栓9固定连接在墩座2顶部，所述支撑架4放置在四个柱式称重传感器3顶端，所述秤台5焊接在支撑架4顶部。秤台5与支撑架4焊接在一起，进行承重以及压力信号的传递；四个柱式称重传感器3均通过螺纹连接到螺纹孔中的螺栓9固定连接在墩座2顶部，使得柱式称重传感器3与墩座2不会产生相对位移，柱式称重传感器3与支撑架4直接接触感受压力的传递，且受力始终在铅垂方向上。
本实施例中，所述支撑架4为田字型支撑架。
本实施例中，所述秤台5的上面板为花纹板。通过将秤台5的上面板设置为花纹板，能够防止箕斗12滑落。
本实施例中，如图3所示，所述封装盒1的四周内侧壁上中间位置处上部均设置有限位槽1-1，所述支撑架4的四周均设置有用于伸入限位槽1-1内的限位柱4-1。通过设置由限位槽1-1和限位柱4-1构成的限位装置，能够保证支撑架4与柱式称重传感器3在水平方向上没有相对位移，又保证了秤台5在受压时产生垂直方向上的位移并传递给柱式称重传感器3进行测量。
本实施例中，如图5所示，所述微处理器模块6-2为单片机ATmega128。
本实施例中，如图5所示，所述信号调理电路6-1由四路I/V转换电路6-11组成，四个所述柱式称重传感器3的输出端分别与四路I/V转换电路6-11的输入端连接；每路I/V转换电路6-11均包括第一电阻、第二电阻、稳压二极管和电容，所述稳压二极管的阴极与第一电阻的一端连接且为I/V转换电路6-11的输入端，所述第一电阻的另一端与电容的一端和第二电阻的一端连接且为I/V转换电路6-11的输出端，所述稳压二极管的阳极与电容的一端和第二电阻的另一端均接地；四路I/V转换电路6-11的输出端分别与所述单片机ATmega128的第61引脚、第60引脚、第59引脚和第58引脚连接。
具体实施时，如图5所示，输入端与第一个柱式称重传感器3的输出端连接的第一路I/V转换电路6-11，包括电阻R1、电阻R2、稳压二极管D1和电容C4，所述稳压二极管D1的阴极与电阻R1的一端连接且为第一路I/V转换电路6-11的输入端，所述电阻R1的另一端与电容C4的一端和电阻R2的一端连接且为第一路I/V转换电路6-11的输出端，所述稳压二极管D1的阳极与电容C4的一端和电阻R2的另一端均接地；第一路I/V转换电路6-11的输出端与所述单片机ATmega128的第61引脚连接；输入端与第二个柱式称重传感器3的输出端连接的第二路I/V转换电路6-11，包括电阻R3、电阻R4、稳压二极管D2和电容C3，所述稳压二极管D2的阴极与电阻R3的一端连接且为第二路I/V转换电路6-11的输入端，所述电阻R3的另一端与电容C3的一端和电阻R4的一端连接且为第二路I/V转换电路6-11的输出端，所述稳压二极管D2的阳极与电容C3的一端和电阻R4的另一端均接地；第二路I/V转换电路6-11的输出端与所述单片机ATmega128的第60引脚连接；输入端与第三个柱式称重传感器3的输出端连接的第三路I/V转换电路6-11，包括电阻R5、电阻R6、稳压二极管D3和电容C2，所述稳压二极管D3的阴极与电阻R5的一端连接且为第三路I/V转换电路6-11的输入端，所述电阻R5的另一端与电容C2的一端和电阻R6的一端连接且为第三路I/V转换电路6-11的输出端，所述稳压二极管D3的阳极与电容C2的一端和电阻R6的另一端均接地；第三路I/V转换电路6-11的输出端与所述单片机ATmega128的第59引脚连接；输入端与第四个柱式称重传感器3的输出端连接的第四路I/V转换电路6-11，包括电阻R7、电阻R8、稳压二极管D4和电容C1，所述稳压二极管D4的阴极与电阻R7的一端连接且为第四路I/V转换电路6-11的输入端，所述电阻R7的另一端与电容C1的一端和电阻R8的一端连接且为第四路I/V转换电路6-11的输出端，所述稳压二极管D4的阳极与电容C1的一端和电阻R8的另一端均接地；第四路I/V转换电路6-11的输出端与所述单片机ATmega128的第58引脚连接。
本实施例中，如图5所示，所述RS-485通信电路模块6-3包括芯片MAX487、电阻R9、电阻R10、三极管Q1和九针串口连接头J1，所述芯片MAX487的第1引脚与所述单片机ATmega128的第27引脚连接，所述芯片MAX487的第2引脚和第3引脚均与三极管Q1的集电极连接，且通过电阻R9接地，所述三极管Q1的基极与所述单片机ATmega128的第31引脚连接，所述芯片MAX487的第4引脚与所述单片机ATmega128的第28引脚连接，所述芯片MAX487的第6引脚与所述九针串口连接头J1的第3引脚相接，且通过电阻R10接地，所述芯片MAX487的第7引脚与所述九针串口连接头J1的第4引脚相接，所述九针串口连接头J1的第5引脚接地。
具体实施时，由于箕斗12类型的不同以及外形的不规则性，使其在装载过程中各部分的受力情况也会不规律，为更准确地实现装载量的测量，对箕斗12以及支撑衬板11在装载过程中的受力分布情况进行了理论分析和有限元建模仿真分析。根据理论受力分析结果进行分层加载模拟装载过程，得到箕斗12各部分在装载过程中的受力分布图，验证了理论分析的正确性，并通过有限元结果对理论分析结果进行修正。根据修正后的力学方程对支撑衬板11施压加载，在不断的加载过程中，得到支撑衬板11的变形分布图，确定了支撑衬板11可以作为一种矿井主井箕斗定重装载称重装置13的安装基础。
另外，箕斗12在预备装载时，由钢丝绳牵引下落最终停靠在一种矿井主井箕斗定重装载称重装置13上，理想状态下停靠的瞬间速度为零，但是实际情况下由于提升机运行控制等各个因素的存在使得停靠时速度不一定为零，加之箕斗12本身自重大，当以不为零的速度下落时对柱式称重传感器3的冲击力很有可能损坏柱式称重传感器3；结合动力学与材料力学确定了考虑冲击力时柱式称重传感器3的量程范围，柱式称重传感器3的量程根据所选箕斗12自重以及装载量的不同来确定。具体实施时，选取柱式称重传感器3的量程大于冲击载荷下柱式称重传感器3所受压力与箕斗12以自重静置时产生压力的比值k1以及冲击载荷下柱式称重传感器3所受压力与箕斗12以满载静置时产生的压力比值k2中的较大值。
采用本实用新型进行矿井主井箕斗定重装载称重的方法，包括以下步骤：
步骤一、如图6所示，在井筒中置于托灌梁10上的支撑衬板11上开设基坑，并将称重装置13置于所述基坑内；这样能够防止称重台来回晃动发生事故；
步骤二、箕斗12垂直下降，停靠到井筒中的称重装置13上；如图6所示，此时，箕斗12上连接的钢丝绳处于完全放松状态，对箕斗12没有任何向上提拉的力，箕斗12的重量完全由所述称重台承受；
步骤三、往箕斗12内装煤，箕斗12内煤量不断增加时，箕斗12和煤对秤台5的压力也相应增加，秤台5产生铅垂方向的位移，同时对四个柱式称重传感器3施以铅垂方向的压力，四个柱式称重传感器3实时检测箕斗12和往箕斗12内装入的煤对其的压力并将检测到的信号输出给所述信号调理电路6-1，所述信号调理电路6-1对四个柱式称重传感器3输出的信号进行I/V转换和滤波调理后输出给微处理器模块6-2；
步骤四、微处理器模块6-2将四个柱式称重传感器3检测到的压力信号进行叠加，得到箕斗12和往箕斗12内装入的煤的总重量，再减去箕斗12的自重，得到往箕斗12内装入的煤的重量；
步骤五、微处理器模块6-2将箕斗12和往箕斗12内装入的煤的总重量以及往箕斗12内装入的煤的重量通过RS-485通信电路模块6-3传输给上位计算机8。
以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。
Claims (8)
1.一种矿井主井箕斗定重装载称重装置，其特征在于：包括称重台和设置在称重台内的重量测量电路，所述称重台包括顶部开口的矩形的封装盒(1)、分别设置在封装盒(1)内四个脚上的四个墩座(2)和分别设置在四个墩座(2)上的四个柱式称重传感器(3)，以及设置在四个柱式称重传感器(3)顶端的支撑架(4)和设置在支撑架(4)顶部的秤台(5)，所述秤台(5)的底部与封装盒(1)的顶部之间留有间隙；所述重量测量电路包括信号调理电路(6-1)和与信号调理电路(6-1)的输出端连接的微处理器模块(6-2)，以及与微处理器模块(6-2)相接且用于与上位计算机(8)连接并通信的RS-485通信电路模块(6-3)，所述RS-485通信电路模块(6-3)上接有穿出设置在封装盒(1)上的引线孔(7)并用于与上位计算机(8)连接的通信电缆线，四个所述柱式称重传感器(3)的输出端均与信号调理电路(6-1)的输入端连接。
2.按照权利要求1所述的一种矿井主井箕斗定重装载称重装置，其特征在于：四个墩座(2)均与封装盒(1)的内底面固定连接，四个柱式称重传感器(3)的底部均设置有螺纹孔，四个墩座(2)顶部均连接有螺栓(9)，四个柱式称重传感器(3)均通过螺纹连接到螺纹孔中的螺栓(9)固定连接在墩座(2)顶部，所述支撑架(4)放置在四个柱式称重传感器(3)顶端，所述秤台(5)焊接在支撑架(4)顶部。
3.按照权利要求1所述的一种矿井主井箕斗定重装载称重装置，其特征在于：所述支撑架(4)为田字型支撑架。
4.按照权利要求1所述的一种矿井主井箕斗定重装载称重装置，其特征在于：所述秤台(5)的上面板为花纹板。
5.按照权利要求1所述的一种矿井主井箕斗定重装载称重装置，其特征在于：所述封装盒(1)的四周内侧壁上中间位置处上部均设置有限位槽(1-1)，所述支撑架(4)的四周均设置有用于伸入限位槽(1-1)内的限位柱(4-1)。
6.按照权利要求1所述的一种矿井主井箕斗定重装载称重装置，其特征在于：所述微处理器模块(6-2)为单片机ATmega128。
7.按照权利要求6所述的一种矿井主井箕斗定重装载称重装置，其特征在于：所述信号调理电路(6-1)由四路I/V转换电路(6-11)组成，四个所述柱式称重传感器(3)的输出端分别与四路I/V转换电路(6-11)的输入端连接；每路I/V转换电路(6-11)均包括第一电阻、第二电阻、稳压二极管和电容，所述稳压二极管的阴极与第一电阻的一端连接且为I/V转换电路(6-11)的输入端，所述第一电阻的另一端与电容的一端和第二电阻的一端连接且为I/V转换电路(6-11)的输出端，所述稳压二极管的阳极与电容的一端和第二电阻的另一端均接地；四路I/V转换电路(6-11)的输出端分别与所述单片机ATmega128的第61引脚、第60引脚、第59引脚和第58引脚连接。
8.按照权利要求6所述的一种矿井主井箕斗定重装载称重装置，其特征在于：所述RS-485通信电路模块(6-3)包括芯片MAX487、电阻R9、电阻R10、三极管Q1和九针串口连接头J1，所述芯片MAX487的第1引脚与所述单片机ATmega128的第27引脚连接，所述芯片MAX487的第2引脚和第3引脚均与三极管Q1的集电极连接，且通过电阻R9接地，所述三极管Q1的基极与所述单片机ATmega128的第31引脚连接，所述芯片MAX487的第4引脚与所述单片机ATmega128的第28引脚连接，所述芯片MAX487的第6引脚与所述九针串口连接头J1的第3引脚相接，且通过电阻R10接地，所述芯片MAX487的第7引脚与所述九针串口连接头J1的第4引脚相接，所述九针串口连接头J1的第5引脚接地。
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| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20170118 Termination date: 20170811 |
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