钢丝绳罐道液压自动张紧装置的研究.pdf

第3 期 总第1 3 3 期 N o ． 3 S U M N o ． 1 3 3 机 械 管 理 开 发 MEC HANI C AL MANAGE MENT AND DE VEL 0P MENT 2 0 1 3 年6月 J u n ． 2 01 3 钢丝绳罐道液压自动张紧装置的研究 朱宏远 l ， 王有斌 1 ． 太原理工大学机械工程学院， 山西太原0 3 0 0 2 4 ； 2 ． 山西晋煤集团 泽州天安煤业有限公司， 山西晋城0 4 8 0 0 0 摘 要 在分析目前钢丝绳罐道张紧装置存在的问题基础上， 设计了一种新型自动化绳罐道液压张紧装置， 并对其组成、 工作原理及功能 进行了 详细介绍。该装置具有自 动调节、 优化窜绳功能、 维护和使用工作量小及安全可靠等特点。 关键词 钢丝绳罐道； 自动张紧； 液压系统； 控制装置 中图分类号 T D 5 2 6 文献标识码 A 文章编号 1 0 0 3 7 7 3 X 2 0 1 3 0 3 0 0 2 2 0 2 0引 言 目 前 ， 我国煤矿矿井的罐道主要有钢丝绳罐道和 刚性组合罐道。由于钢丝绳罐道与刚性组合罐道相 比， 具有能够保持井壁完整性和封水性 、 节约钢材、 安 装工期短和运行维护简单等优点， 因此在煤矿中的应 用越来越广泛 】 。 1 国内钢丝绳罐道张紧装置现状 国内钢丝绳罐道张紧装置主要包括重锤张紧方式 和液压螺杆张紧方式两种。其中， 重锤张紧方式的优 点为结构简单和拉力稳定， 但存在较多弊端 需要在井 筒底部开凿井底水窝， 要经常清理淤积在水窝内的渣 石， 以防托起重锤危及安全 ， 安装时间长和劳动强度 大， 钢材消耗量大， 成本较高。液压螺杆张紧方式克服 了重锤拉紧方式 的许多弊端， 具有井筒开拓量小 、 张紧 力调节方便 、 运行平稳可靠和维护简单等优点， 因此， 应用越来越广泛。但 目 前在使用过程中仍存在很多问 题 张紧力的调节需要人工完成且自动化程度较低； 由 于双楔块 固紧器在加工制造过程中的误差较大 ， 易造 成钢丝绳在楔块之间打滑， 现有液压螺杆张紧方式缺 少有效的防抽绳装置， 易造成生产事故； 窜绳功能不 足 ， 需花费大量的人力物力和时间； 这些问题均严重影 响了煤矿的生产安全和效率。 鉴于上述张紧装置存 在的问题 ， 对现有液压螺杆 张紧式钢丝绳罐道装置进行了改进， 设计了一种绳罐 道液压 自动张紧装置 文中简称装置 。 2 装置的组成及工作原理 1 绳罐道液压 自动张紧装置主要 由 自动控压型 液压系统 、 双作用拉紧油缸 、 压力变送器 、 全 自动防抽 绳装置 、 双楔块紧固器及井底固定装置六大部分组成 ， 如图1 。其中， 自动控压型液压系统为该装置的核心， 主 要功能就是输出使绳罐道保持最佳工作状态的恒定压 力。双作用拉紧油缸的作用是把液压系统的恒定压力 转换成拉力， 其双作用力使窜绳更加方便快捷； 压力变 送器安装在双作用拉紧油缸的测压口上， 将采集到的油 压信号传输给自 动控压型液压系统， 使其完成相应的动 作； 全自动防抽绳装置使罐道绳只能向上运动， 向下运 动时将被抓住， 为本套系统的后备保护装置； 双楔块紧 固器及井底固定装置的主要作用就是固定罐道绳。 2 装置的结构原理 罐道钢丝绳的上端经单向卡 绳器和双楔块固紧器固定后由双作用张紧油缸支撑， 罐道绳的张紧力由双楔块紧固器和双作用张紧油缸传 至固定油缸的固定梁上； 然后， 罐道绳沿双作用张紧油 缸的活塞杆和活塞体的空心结构穿过， 经过全自动防 抽绳装置垂至井底 ， 下端由固定装置中的双楔块固紧 器固定在井下防撞梁 的下部。 3 该装置的工作原理 根据罐道钢丝绳所需拉紧 力的情况， 设定绳罐道拉紧装置的高、 低限压值。初次 安装完成接通电源后， 液压系统向张紧油缸中注入高 压油， 活塞向上运动， 通过压力变送器采集油压信号，到 达设定的高限压值时， 液压系统 自动停止供液， 罐道绳 张紧完成。当罐道钢丝绳使用一段时间后， 弹性伸长， 张紧油缸油压下降。当油压小于低限压力值时， 自动 控压型液压系统将 自动对其补压增力， 并在达到设定 的高限压值时自动停止补 压 ， 实现 了实时在线 监测 罐道绳张紧力，并在缺压时 自动补充压力，使罐道钢丝 绳的张紧力始终保持在安 全范围内， 提高了矿井生 产的安全性 。 使用一段时间后， 双 作用张紧油缸的活塞会达 到最大行程， 此时需要进行 窜绳将活塞窜至下部起点 位置。通过全自动防抽绳 装 置夹 紧钢 丝绳，自动 控 压型液压系统向张紧油缸 反向供液，使活塞回到底部 起点位置。调整单向卡绳 器和双楔块固紧器位置， 使其抵住张紧油缸。最后 向张紧油缸底腔供液，使罐 道钢丝绳张紧力达到要求 即可 。 3自动控压型液压系统 的工作原理 自动控压型液压系统 为该装置的核心， 主要功 l 一 绳卡； 2 一 双楔块固紧器； 3 一 双作 用力油缸； 4 一 全 自 动防抽绳装置； 5 一 井底固定装置 图1 原理图 收稿 日期 2 0 1 3 0 l l 6 作者简介 朱宏远 1 9 6 7 一 ， 男， 吉林榆树人， 工程师， 在读硕士研究生， 研究方向 矿山机电。E - m a i l s j 3 6 4 8 0 9 6 1 6 3 _ c 0 m 2 2 第3 期 总第1 3 3 期 朱宏远 ， 等 钢丝绳罐道液压 自动张紧装置的研究 2 0 1 3 年6 月 能就是根据罐道钢丝绳的张力变化情况 自动输出使绳 罐道保持最佳工作状态的恒定压力。 工作原理， 如图2 ， 根据罐道钢丝绳所需预紧力的 大小， 计算油缸压力的高、 低限压力值。设定可调式压 力控制器常闭点 l 在系统压力达到高限压力值时断 开， 常闭触点2 在达到低限压力值时断开。 1 一 电源 ； 2 - 可 调式压 力控制器 ； 3 - 蓄能器 ； 4 - 3 8 0 V交流接触器 ； 5 一 电动机； 6 一 齿轮泵； 7 - 溢流阀； 8 - 单向阀； 9 一 三通四位手动换向阀； 1 0 一 液控单向阀； 1 1 - 绳罐道拉紧油缸 图2 自动控压型液压系统工作原理 装置安装完成后接通电路， 继电器电路接通， 交流 接 触 器 控 制 油 泵 电机 开始 工 作 ， 此 时交 流 接 触 器 A 4 一 B 4 断开 ， A5 一 B 5 接通 。当油缸压力上升至低限压 力值时， 压力控制器常闭触点2 断开。由于交流接触 器A 5 一 B 5 接通， 系统继续工作。当压力上升至高限压 力值时， 压力控制器常闭触点 l 断开 ， 继电器停止工 作 ， 液压系统也停止工作。罐道钢丝绳使用一段时间 后， 由于弹性伸长 ， 油缸油压开始下降， 当下降至低于 高限压值时， 常闭触点 1 闭合 ， 但由于常闭触点2 处于 断开状态 ， 系统继续处于非工作状态。直到压力低于 低限压值时， 常闭触点2 闭合， 系统重新开始工作对油 缸进行补压， 保证油缸压力始终处于低限压力值和高 限压力值之间， 从而实现了自动化控制。在进行窜绳 工作时， 通过调整三位四通手动换向阀， 使液压系统向 张紧油缸反向供液。 4 装置 的主要功能 1 当张紧油缸内油压低于所设的低限值时， 系统 将 自动对低压的油缸进行补压， 补压完成后 自动停止 补压动作； 如遇故障在规定时间内压力未达到所需的 值时， 将报警提醒司机或让绞车 自 动停止； 2 一套 自动 控压型液压系统可以实现所有罐道钢丝绳的自动张紧 工作； 3 除具备原拉紧装置的基本功能外， 增加并优 化了窜绳功能， 双作用拉紧油缸和自动防抽绳装置配 合窜绳， 使窜绳更加方便快捷 ； 4 该装置的全自动防 抽绳装置有效地避免了由于双楔块固紧器在加工制造 过程 中的误差引起钢丝绳在楔块之 间打滑而造成的事 故 ， 增加 了整个装置的安全性 。 5 结束语 经过一段时间的现场使用证明， 该装置经济实用、 运行可靠，液压系统能够准确实现 自动补压和长期保 压的功能， 使罐道钢丝绳一直处于最佳的工作状态， 确 保了提升系统的安全可靠， 比传统的钢丝绳罐道张紧 装置的优势明显， 具有较高的应用和推广价值。 参考文献 【 1 ] 黄霓， 李剑， 王坚， 等．钢丝绳罐道的应用与发展[ J ] ．煤矿 安全 ， 2 0 0 2 ， 3 0 6 3 0 4 3 ． 【 2 ] 杨波， 王雷， 陈义强， 等． 绳罐道张紧装置的研究及现场应用 [ J 】 ． 煤矿机械， 2 0 0 8 ， 2 9 5 1 6 1 1 6 3 ． S t u d y o n a Hy d r a u l i c Au t o mo t i v e Te n s i o n i n g De v i c e f o r S t e e l Ro p e Gu i d e r ZHU Ho n g y u a a , W ANG Yo u - b i n f 1 ． Me c h a n i c a l En g i n e e rin g C o l l e g e o f Ta i y u a n T e c h n o l o g y Un i v e r s i t y ， T a i y u a n S h a n x i 0 3 0 0 2 4 ， C h i n a ； 2 ． Z e z h o u T i a n ’ a n Co a l C o ． o f S h a n x i J i n c h e n g C o a l G r o u p ，J i n c h e n g 0 4 8 0 0 0 ， C h i n a Ab s t r a c t Ac c o r d i n g t o t h e a n a l y s e s o f t h e p r o b l e ms o f t e n s i o n d e v i c e s ， t h e p a p e r d e s i g n s a n e w t y p e o f a u t o mo t i v e t e n s i o n d e v i c e ． I t s c o mp o s i t i o n ， o p e r a t i o n p ri n c i p l e a n d f u n c t i o n a r e i n t r o d u c e d i n d e t a i l ． T h e d e v i c e h a s s o m e a d v a n t a g e s o f a u t o ma t i c a d j u s t m e n t ， e a s i l y d i s mo u n t i n g ， s a f e t y a n d r e l i a b i l i t y ． Ke y wo r d s s t e e l r o p e g u i d e r ； a u t o ma t i c t e n s i o n ； h y d r a u l i c s y s t e m； c o n t r o l d e v i c e S S S E ． S S S E ． S S S S 曼． SE S S S ￡ E ．s E E ．s E 上接 第 2 1 页 An a l y s i s o f Re a s o n a b l e Al l o c a t i o n o f W i n d S o u r c e Pu r i f y i n g S y s t e m o f HXD2 Lo c o mo t i v e L I Y i n g - c h e n ， S ON G Y a o ， H U A N G S i - j u n B e i j i n g C E D R a i l w a y E l e c t r i c T e c h ， C o ． ， L t d ， B e i j i n g 1 0 0 1 7 6 ， C h i n a A b s t r a c t T h e r e a s o n a b l e a l l o c a t i o n o f i n t e r n a l p a rt s o f l o c o mo t i v e w i n d s o u r c e p u ri i n g s y s t e m h a s a d i r e c t l y i m p a c t o n a i r q u ali t y o f l o c o n o t i v e w i n d s o u r c e p u ri i n g s y s t e m． T h e a r t i c l e d e s c ri b e d t h a t a l l o c a t i o n a n d s e l e c t i o n o f i n t e r n a l p a rt s o f l o c o m o t i v e w i n d s o u r c e p u ri f y i n g s v s t e m s u c h a s f i l t e r ， b l o w o ff v a l v e ， d r y e r e t c w h i c h a f f e c t t h e a i r q u a l i t y ． Drye r s e l e c t i o n a n d r e g e n e r a t i o n a i r c o n s u mp t i o n r a t e wa s d e ‘ s c ri b e d p a r t i c u l a r l y ． T h r o u g h t h e r e s u l t s o f d rye r t y p e t e s t ， i mp r o v i n g t h a t t h e a l l o c a t i o n o f HXD2 l o c o mo t i v e wi n d s o u r c e s y s t e m i s r e a s o n ‘ a b l e ， a n d t h e e x i s t i n g a i r q u a l i t y o f wi n d s o u r c e s y s t e m me e t t h e a i r u s i n g r e q u i r e me n t s ． Ke y wo r d s l o c o mo t i v e ； p u ri i n g s y s t e m o f w i n d s o u r c e ； a i r q u a l i t y ； a i r d rye r ． 23 ．