一種超深立井提升機(jī)鋼絲繩張力平衡系統(tǒng)及其方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種超深立井提升機(jī)鋼絲繩張力平衡系統(tǒng)及其方法，所述張力平衡系統(tǒng)包括伺服液壓缸(3)、提升容器(6)、油箱(7)、變量柱塞泵(12)、兩位三通電磁換向閥(16)、比例方向閥(17)、兩位兩通電磁換向閥(19)、張力主被動調(diào)節(jié)切換控制器；所述張力平衡系統(tǒng)的工作狀態(tài)包括主動調(diào)節(jié)和被動調(diào)節(jié)狀態(tài)，張力主被動調(diào)節(jié)切換控制器用于控制該系統(tǒng)在兩個狀態(tài)之間無縫切換。該超深立井提升機(jī)鋼絲繩張力平衡系統(tǒng)兼具了主動調(diào)節(jié)和被動調(diào)節(jié)的優(yōu)點(diǎn)，減少了人的參與，避免了一些不必要的事故，改善了調(diào)節(jié)的實(shí)時性，節(jié)省了時間，提高了煤礦的生產(chǎn)效率，對礦井生產(chǎn)具有重要意義。
【專利說明】一種超深立井提升機(jī)鋼絲繩張力平衡系統(tǒng)及其方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于礦井提升機(jī)【技術(shù)領(lǐng)域】，主要涉及一種超深立井提升機(jī)鋼絲繩張力平衡系統(tǒng)及其方法。

【背景技術(shù)】
[0002]礦山彳丁業(yè)內(nèi)以株度超過100m的礦井屬于超?米礦井，各根鋼絲繩的均載直接關(guān)系到提升系統(tǒng)的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。對于超深井來說，平衡裝置更是極為重要。目前，深井提升系統(tǒng)中鋼絲繩張力平衡調(diào)節(jié)的方式主要是通過液壓系統(tǒng)或機(jī)構(gòu)來控制液壓缸的伸縮，進(jìn)而調(diào)節(jié)繩長平衡張力；該調(diào)節(jié)方式調(diào)節(jié)行程長，但需要人工參與，工作量大，時間延遲較長，容易造成不必要的事故，不利于礦井高效的生產(chǎn)；
[0003]因此本領(lǐng)域需要提供一種既能滿足工作生產(chǎn)需要又能便于維護(hù)的超深立井提升機(jī)鋼絲繩張力平衡系統(tǒng)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明旨在提供一種超深立井提升機(jī)鋼絲繩張力平衡系統(tǒng)及其方法，用以解決張力平衡調(diào)節(jié)中的出現(xiàn)的行程不夠、長時間延遲等問題。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案如下，
[0006]超深立井提升機(jī)鋼絲繩張力平衡系統(tǒng)，包括伺服液壓缸(3)、提升容器(6)、油箱
[7]、變量柱塞泵(12)、兩位三通電磁換向閥(16)、比例方向閥(17)、兩位兩通電磁換向閥
(19)、張力主被動調(diào)節(jié)切換控制器；伺服液壓缸(3)上部安裝有天輪，伺服液壓缸(3)能夠?qū)⑻燧喩鸹蛘呓迪?；所述伺服液壓?3)的數(shù)量與立井中的鋼絲繩數(shù)量相等，比例方向閥(17)的數(shù)量與伺服液壓缸的數(shù)量相等；所述張力平衡系統(tǒng)的工作狀態(tài)包括主動調(diào)節(jié)和被動調(diào)節(jié)狀態(tài)，張力主被動調(diào)節(jié)切換控制器用于控制該系統(tǒng)在兩個狀態(tài)之間無縫切換，所述主動調(diào)節(jié)狀態(tài)為:兩位三通電磁換向閥(16)得電，連通變量柱塞泵(12)與伺服液壓缸(3)之間的供油油路，變量柱塞泵(12)將油箱中的液壓油通過兩位三通電磁換向閥(16)泵入各伺服液壓缸⑶對應(yīng)的比例方向閥(17)后，(a)經(jīng)過比例方向閥(17)進(jìn)入所受拉力較小的鋼絲繩所對應(yīng)的伺服液壓缸(3)的下腔，其上腔的液壓油經(jīng)比例方向閥(17)流入油箱，實(shí)現(xiàn)該伺服液壓缸的上升；(b)泵入比例方向閥(17)的液壓油還進(jìn)入所受拉力較大的鋼絲繩所對應(yīng)的伺服液壓缸(3)的上腔，其下腔的液壓油經(jīng)比例方向閥(17)流入油箱，實(shí)現(xiàn)該伺服液壓缸的下降；上述(a)、(b)過程交替、單獨(dú)或同時進(jìn)行，直到實(shí)時監(jiān)測到各個鋼絲繩的拉力相等為止；所述被動調(diào)節(jié)狀態(tài)為:兩位三通電磁換向閥(16)失電，切斷變量柱塞泵(12)對伺服液壓缸(3)的供油通路，兩位兩通電磁換向閥(19)得電，連通各個伺服液壓缸(3)的下腔油路，各個伺服液壓缸(3)的上腔液壓油經(jīng)其對應(yīng)的比例方向閥(17)通往油箱，連通的液壓缸下腔所受的油壓相等，從而天輪所受鋼絲繩的壓力相等，進(jìn)而鋼絲繩所受拉力也相等。
[0007]所述的超深立井提升機(jī)鋼絲繩張力平衡系統(tǒng)，包括兩個伺服液壓缸(3a、3b);其主動調(diào)節(jié)狀態(tài)為:兩位三通電磁換向閥(16)得電，連通了變量柱塞泵(12)與伺服液壓缸
(3)之間的供油油路，兩位兩通電磁換向閥(19)失電，切斷了伺服液壓缸(3a、3b)的下腔連通油路，此時沒有液壓油流經(jīng)兩位兩通電磁換向閥(19)，由變量柱塞泵(12)泵出的液壓油流經(jīng)兩位三通電磁換向閥(16)、比例方向閥(17a、17b)分別進(jìn)入伺服液壓缸(3a、3b)的油腔，通過比例方向閥(17a、17b)所處工作閥位的不同實(shí)現(xiàn)對應(yīng)伺服液壓缸(3a、3b)上升與下降的控制；當(dāng)與伺服液壓缸(3a)對應(yīng)的鋼絲繩所受拉力小于與伺服液壓缸(3b)對應(yīng)的鋼絲繩所受的拉力時，電磁鐵(Gl)得電，比例方向閥(17a)右位工作，由變量柱塞泵(12)泵出的液壓油流經(jīng)兩位三通電磁換向閥(16)、比例方向閥(17a)進(jìn)入伺服液壓缸(3a)的下腔，伺服液壓缸(3a)上腔的液壓油經(jīng)比例方向閥(17a)流回油箱，實(shí)現(xiàn)伺服液壓缸(3a)的上升，與之對應(yīng)的天輪被升起，相應(yīng)的鋼絲繩張力增大，直到實(shí)時監(jiān)測的兩根鋼絲繩拉力相等為止；反之，當(dāng)與伺服液壓缸(3a)對應(yīng)的鋼絲繩所受拉力大于與伺服液壓缸(3b)對應(yīng)的鋼絲繩所受的拉力時，電磁鐵(G2)得電時，伺服液壓缸(3a)下降，與之對應(yīng)的天輪被降下，相應(yīng)的鋼絲繩張力減小，直到實(shí)時監(jiān)測的兩根鋼絲繩拉力相等為止；伺服液壓缸(3b)的調(diào)節(jié)與伺服液壓缸(3a)的調(diào)節(jié)原理相同；
[0008]所述被動調(diào)節(jié)為:兩位三通電磁換向閥(16)失電，則切斷了變量柱塞泵(12)對伺服液壓缸(3)的供油通路，兩位兩通電磁換向閥(19)得電，則伺服液壓缸(3a、3b)的下腔油路連通，電磁鐵(G1、G3)得電，比例方向閥(17a、17b)左位工作，則伺服液壓缸(3a,3b)的下腔液壓油經(jīng)兩截止閥與兩位兩通電磁換向閥(19)油路連通，上腔液壓油經(jīng)比例方向閥(17a、17b)左位通往油箱，連通的液壓缸下腔所受的油壓相等，從而天輪所受鋼絲繩的壓力相等，進(jìn)而鋼絲繩所受拉力也相等。
[0009]所述的超深立井提升機(jī)鋼絲繩張力平衡系統(tǒng)，所述的主、被動調(diào)節(jié)對應(yīng)的工況:主動調(diào)節(jié)在提升容器勻速運(yùn)動時進(jìn)行，或當(dāng)被動調(diào)節(jié)的行程不夠以及在其極限位置發(fā)生了卡缸現(xiàn)象時，通過張力主被動調(diào)節(jié)切換控制器進(jìn)行主、被動調(diào)節(jié)的切換；被動調(diào)節(jié)則主要是在提升容器非勻速過程中，或主動調(diào)節(jié)時系統(tǒng)出現(xiàn)不穩(wěn)定，控制算法失效的工況下進(jìn)行調(diào)節(jié)。
[0010]所述超深立井提升機(jī)鋼絲繩張力平衡系統(tǒng)的張力平衡方法，包括主動調(diào)節(jié)和被動調(diào)節(jié)狀態(tài)，并能夠在兩個狀態(tài)之間無縫切換，所述主動調(diào)節(jié)狀態(tài)為:兩位三通電磁換向閥
(16)得電，連通變量柱塞泵(12)與伺服液壓缸(3)之間的供油油路，變量柱塞泵(12)將油箱中的液壓油通過兩位三通電磁換向閥(16)泵入各伺服液壓缸(3)對應(yīng)的比例方向閥
(17)后，(a)經(jīng)過比例方向閥(17)進(jìn)入所受拉力較小的鋼絲繩所對應(yīng)的伺服液壓缸(3)的下腔，其上腔的液壓油經(jīng)比例方向閥(17)流入油箱，實(shí)現(xiàn)該伺服液壓缸的上升；(b)泵入比例方向閥(17)的液壓油還進(jìn)入所受拉力較大的鋼絲繩所對應(yīng)的伺服液壓缸(3)的上腔，其下腔的液壓油經(jīng)比例方向閥(17)流入油箱，實(shí)現(xiàn)該伺服液壓缸的下降；上述(a)、(b)過程交替、單獨(dú)或同時進(jìn)行，直到實(shí)時監(jiān)測到各個鋼絲繩的拉力相等為止；所述被動調(diào)節(jié)狀態(tài)為:兩位三通電磁換向閥(16)失電，切斷變量柱塞泵(12)對伺服液壓缸(3)的供油通路，兩位兩通電磁換向閥(19)得電，連通各個伺服液壓缸(3)的下腔油路，各個伺服液壓缸(3)的上腔液壓油經(jīng)其對應(yīng)的比例方向閥(17)通往油箱，連通的液壓缸下腔所受的油壓相等，從而天輪所受鋼絲繩的壓力相等，進(jìn)而鋼絲繩所受拉力也相等。
[0011]所述的超深立井提升機(jī)鋼絲繩張力平衡系統(tǒng)的張力平衡方法，其主動調(diào)節(jié)狀態(tài)為:兩位三通電磁換向閥(16)得電，連通了變量柱塞泵(12)與伺服液壓缸(3)之間的供油油路，兩位兩通電磁換向閥(19)失電，切斷了伺服液壓缸(3a、3b)的下腔連通油路，此時沒有液壓油流經(jīng)兩位兩通電磁換向閥(19)，由變量柱塞泵(12)泵出的液壓油流經(jīng)兩位三通電磁換向閥(16)、比例方向閥(17a、17b)分別進(jìn)入伺服液壓缸(3a、3b)的油腔，通過比例方向閥(17a、17b)所處工作閥位的不同實(shí)現(xiàn)對應(yīng)伺服液壓缸(3a、3b)上升與下降的控制；當(dāng)與伺服液壓缸(3a)對應(yīng)的鋼絲繩所受拉力小于與伺服液壓缸(3b)對應(yīng)的鋼絲繩所受的拉力時，電磁鐵(Gl)得電，比例方向閥(17a)右位工作，由變量柱塞泵(12)泵出的液壓油流經(jīng)兩位三通電磁換向閥(16)、比例方向閥(17a)進(jìn)入伺服液壓缸(3a)的下腔，伺服液壓缸(3a)上腔的液壓油經(jīng)比例方向閥(17a)流回油箱，實(shí)現(xiàn)伺服液壓缸(3a)的上升，與之對應(yīng)的天輪被升起，相應(yīng)的鋼絲繩張力增大，直到實(shí)時監(jiān)測的兩根鋼絲繩拉力相等為止；反之，當(dāng)與伺服液壓缸(3a)對應(yīng)的鋼絲繩所受拉力大于與伺服液壓缸(3b)對應(yīng)的鋼絲繩所受的拉力時，電磁鐵(G2)得電時，伺服液壓缸(3a)下降，與之對應(yīng)的天輪被降下，相應(yīng)的鋼絲繩張力減小，直到實(shí)時監(jiān)測的兩根鋼絲繩拉力相等為止；伺服液壓缸(3b)的調(diào)節(jié)與伺服液壓缸(3a)的調(diào)節(jié)原理相同；
[0012]所述被動調(diào)節(jié)為:兩位三通電磁換向閥(16)失電，則切斷了變量柱塞泵(12)對伺服液壓缸(3)的供油通路，兩位兩通電磁換向閥(19)得電，則伺服液壓缸(3a、3b)的下腔油路連通，電磁鐵(G1、G3)得電，比例方向閥(17a、17b)左位工作，則伺服液壓缸(3a,3b)的下腔液壓油經(jīng)兩截止閥與兩位兩通電磁換向閥(19)油路連通，上腔液壓油經(jīng)比例方向閥(17a、17b)左位通往油箱，連通的液壓缸下腔所受的油壓相等，從而天輪所受鋼絲繩的壓力相等，進(jìn)而鋼絲繩所受拉力也相等。
[0013]所述的張力平衡方法，所述的主、被動調(diào)節(jié)對應(yīng)的工況:主動調(diào)節(jié)在提升容器勻速運(yùn)動時進(jìn)行，或當(dāng)被動調(diào)節(jié)的行程不夠以及在其極限位置發(fā)生了卡缸現(xiàn)象時，進(jìn)行主、被動調(diào)節(jié)的切換；被動調(diào)節(jié)則主要是在提升容器非勻速過程中，或主動調(diào)節(jié)時系統(tǒng)出現(xiàn)不穩(wěn)定，控制算法失效的工況下進(jìn)行調(diào)節(jié)。
[0014]采用上述方案，該超深立井提升機(jī)鋼絲繩張力平衡系統(tǒng)兼具了主動調(diào)節(jié)和被動調(diào)節(jié)的優(yōu)點(diǎn)，減少了人的參與，避免了一些不必要的事故，改善了調(diào)節(jié)的實(shí)時性，節(jié)省了時間，提高了煤礦的生產(chǎn)效率，對礦井生產(chǎn)具有重要意義。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1為超深立井提升系統(tǒng)示意圖；
[0016]圖2為液壓切換系統(tǒng)原理圖；
[0017]圖3為提升機(jī)鋼絲繩張力自動平衡懸掛系統(tǒng)；
[0018]圖4為張力實(shí)時切換系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；
[0019]圖5為罐籠提升五階段速度圖；
[0020]圖6為提升主被動調(diào)節(jié)切換流程圖。
[0021]圖中，1-提升機(jī)、2-提升鋼絲繩、3-伺服液壓缸、4-浮動天輪、5-調(diào)節(jié)浮動天輪的液壓泵站、6-提升容器、7-油箱、8-加熱器、9-溫度傳感器、10-過濾器、11-電動機(jī)、12-變量柱塞泵、13-卸荷閥、14-溢流閥、15-空氣干燥器、16-兩位三通電磁換向閥、17-比例方向閥、18-溢流閥、19-兩位兩通電磁換向閥、20-壓力傳感器、21-位移傳感器、22-拉力傳感器、23-位姿傳感器。

【具體實(shí)施方式】
[0022]以下結(jié)合具體實(shí)施例，對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0023]參考圖1，超深立井提升系統(tǒng)包括提升機(jī)1、提升鋼絲繩2、伺服液壓缸3、浮動天輪4、調(diào)節(jié)浮動天輪的液壓泵站5、提升容器6。提升機(jī)I卷筒上纏繞提升鋼絲繩2，鋼絲繩2 —端經(jīng)過浮動天輪4連接到提升容器6上端，浮動天輪4下部與伺服液壓缸3連接，伺服液壓缸3固定在井架上。通過調(diào)節(jié)液壓缸3的伸縮，帶動天輪4的升降，從而平衡提升鋼絲繩2的張力。
[0024]參考圖2，一種超深立井提升機(jī)鋼絲繩張力平衡系統(tǒng)，包括伺服液壓缸3、油箱7、加熱器8、溫度傳感器9、過濾器10、電動機(jī)11、變量柱塞泵12、卸荷閥13、溢流閥14、空氣干燥器15、兩位三通電磁換向閥16、比例方向閥17、溢流閥18、兩位兩通電磁換向閥19、壓力傳感器20、位移傳感器21。伺服液壓缸3上安裝有浮動天輪5，鋼絲繩2通過浮動天輪5連接到提升容器6的一端，進(jìn)行容器的提升。本發(fā)明以雙繩提升一個容器為例，故兩兩液壓缸聯(lián)動調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)不同工況下的主動和被動調(diào)節(jié)的切換。如果是三繩或四繩提升一個提升容器，原理和雙繩的類似，有幾根鋼絲繩就對應(yīng)幾個伺服液壓缸并聯(lián)，調(diào)節(jié)方式的切換通過兩位三通電磁換向閥16和兩位兩通電磁換向閥19來實(shí)現(xiàn)。
[0025]參考圖3，提升機(jī)鋼絲繩張力自動平衡懸掛系統(tǒng)由提升鋼絲繩2、浮動天輪4、伺服液壓缸3、提升容器6組成。兩個伺服液壓缸下腔的液壓油連通，上腔的液壓油通油箱，形成連通器。當(dāng)鋼絲繩張力不一致時，張力大的鋼絲繩對所在的浮動天輪的壓力也大，壓縮油缸活塞，油液通過連通器回油，浮動天輪下降，鋼絲繩張力變小。同時，回油進(jìn)入張力小的鋼絲繩的油缸，推動油缸活塞桿外伸，使浮動天輪上升，鋼絲繩張力變大。只有當(dāng)每根鋼絲繩張力均等時，連通器才停止動作，否則，它時刻處在調(diào)整狀態(tài)。
[0026]參考圖4，張力實(shí)時切換系統(tǒng)包括AD板卡PCI1716、張力控制器、DA板卡ACL6126和伺服放大器，AD板卡PCI1716接收鋼絲繩拉力信號以及液壓缸的位移信號，液壓缸位移反饋信號、兩根鋼絲繩的拉力差值及兩根鋼絲繩拉力通過AD轉(zhuǎn)換將信號反饋給張力控制器，張力控制器將信號用算法進(jìn)行處理后傳輸給DA板卡ACL6126，通過DA轉(zhuǎn)換信號進(jìn)入伺服放大器，進(jìn)而傳遞給伺服閥，對伺服液壓缸進(jìn)行伸縮控制，進(jìn)行鋼絲繩拉力的平衡調(diào)節(jié)。鋼絲繩上的張力實(shí)時檢測裝置將鋼絲繩所受拉力信號實(shí)時反饋給主被動實(shí)時切換控制器，進(jìn)而通過對鋼絲繩拉力的分析進(jìn)行主動調(diào)節(jié)和被動調(diào)節(jié)的切換。
[0027]本發(fā)明的超深井提升取提升高度為1500m，提升速度Vni= 18m/s，加減速階段的加速度和減速度均取0.75m/s2，爬行階段t4取v4 = 0.5m/s，h4 = 3m，得t4 = 6s。由此可以計算得到，tl = 24s，t2 = 60s，t3 = 23.3s，t5 = 0.67s。
[0028]參考圖5，圖5為罐籠提升五階段速度圖，分別為主加速階段tl (加速度為al)、等速階段t2、減速階段t3 (減速度為a3)、爬行階段t4、停車休止階段t5。圖6為提升過程控制流程圖，提升開始時首先將控制系統(tǒng)初始化，然后通過各傳感器傳輸當(dāng)前罐籠的位置信號及位姿信號，鋼絲繩拉力信號，經(jīng)圖4的張力實(shí)時切換系統(tǒng)進(jìn)行計算判斷，如果罐籠位置正確、位姿符合要求、鋼絲繩拉力相等，則進(jìn)入主加速階段tl。若不滿足要求，則通過主動調(diào)節(jié)進(jìn)行靜態(tài)調(diào)節(jié)使其滿足提升條件。進(jìn)入主加速階段tl，主要為被動調(diào)節(jié)，若被動調(diào)節(jié)失效，比如被動調(diào)節(jié)時的張力調(diào)節(jié)精度不夠、調(diào)節(jié)時間過長、液壓缸行程超出了工作行程，此時通過-兩位三通電磁換向閥16和兩位兩通電磁換向閥19切換到主動調(diào)節(jié)進(jìn)行調(diào)節(jié)，在時間段tl內(nèi)調(diào)節(jié)完成后再切換到被動調(diào)節(jié)。在等速階段t2，主調(diào)節(jié)為主動調(diào)節(jié)，在剛進(jìn)入等速階段首先判斷被動調(diào)節(jié)時的鋼絲繩張力是否平衡，若不平衡繼續(xù)被動調(diào)節(jié)，反之切換為主動調(diào)節(jié)，該階段主動調(diào)節(jié)將伺服液壓缸活塞調(diào)節(jié)到中位附近。進(jìn)入減速階段t3，切換到被動調(diào)節(jié)，重復(fù)階段tl的步驟。由于上述計算可知t4和t5階段時間很短，所以采用被動調(diào)節(jié)。需要注意的是，在切換調(diào)節(jié)時由于伺服液壓缸的充油進(jìn)油，會有一定的沖擊，若沖擊沒有影響到正常生產(chǎn)則可以繼續(xù)提升，反之停止工作。
[0029]所述的切換調(diào)節(jié)，以伺服液壓缸3a和3b為例說明主動調(diào)節(jié)和被動調(diào)節(jié)的過程。對伺服液壓缸進(jìn)行主動調(diào)節(jié)時，兩位三通電磁換向閥16得電，則閥右位工作，連通了油泵與伺服液壓缸3之間的供油油路，兩位兩通電磁換向閥19失電，則閥上位工作，切斷了伺服液壓缸3a和3b的下腔連通油路，此時沒有液壓油流經(jīng)兩位兩通電磁換向閥19，由變量柱塞泵12泵出的液壓油流經(jīng)空氣干燥器15、兩位三通電磁換向閥16、比例方向閥17a、比例方向閥17b分別進(jìn)入伺服液壓缸3a、伺服液壓缸3b的油腔，通過比例方向閥17a、比例方向閥17b所處工作閥位的不同實(shí)現(xiàn)對應(yīng)伺服液壓缸3a、伺服液壓缸3b的上升與下降。當(dāng)與伺服液壓缸3a對應(yīng)的鋼絲繩所受拉力小于與伺服液壓缸3b對應(yīng)的鋼絲繩所受的拉力時，電磁鐵Gl得電，比例方向閥17a右位工作，由變量柱塞泵12泵出的液壓油流經(jīng)空氣干燥器15、兩位三通電磁換向閥16、比例方向閥17a進(jìn)入伺服液壓缸3a的下腔，伺服液壓缸3a上腔的液壓油經(jīng)比例方向閥17a流回油箱，實(shí)現(xiàn)伺服液壓缸3a的上升，與之對應(yīng)的天輪被升起，相應(yīng)的鋼絲繩張力增大；反之，當(dāng)與伺服液壓缸3a對應(yīng)的鋼絲繩所受拉力大于與伺服液壓缸3b對應(yīng)的鋼絲繩所受的拉力時若當(dāng)電磁鐵G2得電時，伺服液壓缸3a下降，與之對應(yīng)的天輪被降下，相應(yīng)的鋼絲繩張力減小。伺服液壓缸3b的調(diào)節(jié)與伺服液壓缸3a相同。另外，當(dāng)鋼絲繩張力不一致時，伺服液壓缸3a、3b可以進(jìn)行同時調(diào)節(jié)，也可以根據(jù)工況單獨(dú)調(diào)節(jié)某一液壓缸，直到鋼絲繩實(shí)時監(jiān)測的兩根鋼絲繩拉力相等為止。
[0030]當(dāng)對伺服液壓缸進(jìn)行被動調(diào)節(jié)時，兩位三通電磁換向閥16失電，則閥左位工作，切斷了油泵對伺服液壓缸3的供油通路，兩位兩通電磁換向閥19得電，則閥下位工作，伺服液壓缸3a和3b的下腔油路連通，電磁鐵Gl、G3得電，比例方向閥17a、17b左位工作，則伺服液壓缸3a、3b的下腔液壓油經(jīng)兩截止閥與兩位兩通電磁換向閥19油路連通，上腔液壓油通往油箱，連通的液壓油壓力相等，保證液壓缸下腔所受的油壓相等，從而天輪所受鋼絲繩的壓力相等，進(jìn)而推出鋼絲繩所受拉力相等。
[0031]本發(fā)明以雙繩提升一個容器為例，兩個液壓缸聯(lián)動調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)不同工況下的主動和被動調(diào)節(jié)的切換。如果是三繩或四繩提升一個提升容器，原理和雙繩的類似，有幾根鋼絲繩就對應(yīng)幾個伺服液壓缸并聯(lián)，調(diào)節(jié)方式的切換通過兩位三通電磁換向閥16和兩位兩通電磁換向閥19來實(shí)現(xiàn)。
[0032]應(yīng)當(dāng)理解的是，對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說，可以根據(jù)上述說明加以改進(jìn)或變換，而所有這些改進(jìn)和變換都應(yīng)屬于本發(fā)明所附權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種超深立井提升機(jī)鋼絲繩張力平衡系統(tǒng)，其特征在于，包括伺服液壓缸(3)、提升容器(6)、油箱(7)、變量柱塞泵(12)、兩位三通電磁換向閥(16)、比例方向閥(17)、兩位兩通電磁換向閥(19)、張力主被動調(diào)節(jié)切換控制器；伺服液壓缸(3)上部安裝有天輪，伺服液壓缸(3)能夠?qū)⑻燧喩鸹蛘呓迪?；所述伺服液壓?3)的數(shù)量與立井中的鋼絲繩數(shù)量相等，比例方向閥(17)的數(shù)量與伺服液壓缸的數(shù)量相等；所述張力平衡系統(tǒng)的工作狀態(tài)包括主動調(diào)節(jié)和被動調(diào)節(jié)狀態(tài)，張力主被動調(diào)節(jié)切換控制器用于控制該系統(tǒng)在兩個狀態(tài)之間無縫切換，所述主動調(diào)節(jié)狀態(tài)為:兩位三通電磁換向閥(16)得電，連通變量柱塞泵(12)與伺服液壓缸(3)之間的供油油路，變量柱塞泵(12)將油箱中的液壓油通過兩位三通電磁換向閥(16)泵入各伺服液壓缸(3)對應(yīng)的比例方向閥(17)后，(a)經(jīng)過比例方向閥(17)進(jìn)入所受拉力較小的鋼絲繩所對應(yīng)的伺服液壓缸(3)的下腔，其上腔的液壓油經(jīng)比例方向閥(17)流入油箱，實(shí)現(xiàn)該伺服液壓缸的上升；(b)泵入比例方向閥(17)的液壓油還進(jìn)入所受拉力較大的鋼絲繩所對應(yīng)的伺服液壓缸⑶的上腔，其下腔的液壓油經(jīng)比例方向閥(17)流入油箱，實(shí)現(xiàn)該伺服液壓缸的下降；上述(a)、(b)過程交替、單獨(dú)或同時進(jìn)行，直到實(shí)時監(jiān)測到各個鋼絲繩的拉力相等為止；所述被動調(diào)節(jié)狀態(tài)為:兩位三通電磁換向閥(16)失電，切斷變量柱塞泵(12)對伺服液壓缸(3)的供油通路，兩位兩通電磁換向閥(19)得電，連通各個伺服液壓缸(3)的下腔油路，各個伺服液壓缸(3)的上腔液壓油經(jīng)其對應(yīng)的比例方向閥(17)通往油箱，連通的液壓缸下腔所受的油壓相等，從而天輪所受鋼絲繩的壓力相等，進(jìn)而鋼絲繩所受拉力也相等。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超深立井提升機(jī)鋼絲繩張力平衡系統(tǒng)，其特征在于，包括兩個伺服液壓缸(3a、3b);其主動調(diào)節(jié)狀態(tài)為:兩位三通電磁換向閥(16)得電，連通了變量柱塞泵(12)與伺服液壓缸(3)之間的供油油路，兩位兩通電磁換向閥(19)失電，切斷了伺服液壓缸(3a、3b)的下腔連通油路，此時沒有液壓油流經(jīng)兩位兩通電磁換向閥(19)，由變量柱塞泵(12)泵出的液壓油流經(jīng)兩位三通電磁換向閥(16)、比例方向閥(17a、17b)分別進(jìn)入伺服液壓缸(3a、3b)的油腔，通過比例方向閥(17a、17b)所處工作閥位的不同實(shí)現(xiàn)對應(yīng)伺服液壓缸(3a、3b)上升與下降的控制；當(dāng)與伺服液壓缸(3a)對應(yīng)的鋼絲繩所受拉力小于與伺服液壓缸(3b)對應(yīng)的鋼絲繩所受的拉力時，電磁鐵(Gl)得電，比例方向閥(17a)右位工作，由變量柱塞泵(12)泵出的液壓油流經(jīng)兩位三通電磁換向閥(16)、比例方向閥(17a)進(jìn)入伺服液壓缸(3a)的下腔，伺服液壓缸(3a)上腔的液壓油經(jīng)比例方向閥(17a)流回油箱，實(shí)現(xiàn)伺服液壓缸(3a)的上升，與之對應(yīng)的天輪被升起，相應(yīng)的鋼絲繩張力增大，直到實(shí)時監(jiān)測的兩根鋼絲繩拉力相等為止；反之，當(dāng)與伺服液壓缸(3a)對應(yīng)的鋼絲繩所受拉力大于與伺服液壓缸(3b)對應(yīng)的鋼絲繩所受的拉力時，電磁鐵(G2)得電時，伺服液壓缸(3a)下降，與之對應(yīng)的天輪被降下，相應(yīng)的鋼絲繩張力減小，直到實(shí)時監(jiān)測的兩根鋼絲繩拉力相等為止；伺服液壓缸(3b)的調(diào)節(jié)與伺服液壓缸(3a)的調(diào)節(jié)原理相同； 所述被動調(diào)節(jié)為:兩位三通電磁換向閥(16)失電，則切斷了變量柱塞泵(12)對伺服液壓缸(3)的供油通路，兩位兩通電磁換向閥(19)得電，則伺服液壓缸(3a、3b)的下腔油路連通，電磁鐵(G1、G3)得電，比例方向閥(17a、17b)左位工作，則伺服液壓缸(3a,3b)的下腔液壓油經(jīng)兩截止閥與兩位兩通電磁換向閥(19)油路連通，上腔液壓油經(jīng)比例方向閥(17a、17b)左位通往油箱，連通的液壓缸下腔所受的油壓相等，從而天輪所受鋼絲繩的壓力相等，進(jìn)而鋼絲繩所受拉力也相等。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超深立井提升機(jī)鋼絲繩張力平衡系統(tǒng)，其特征在于，所述的主、被動調(diào)節(jié)對應(yīng)的工況:主動調(diào)節(jié)在提升容器勻速運(yùn)動時進(jìn)行，或當(dāng)被動調(diào)節(jié)的行程不夠以及在其極限位置發(fā)生了卡缸現(xiàn)象時，通過張力主被動調(diào)節(jié)切換控制器進(jìn)行主、被動調(diào)節(jié)的切換；被動調(diào)節(jié)則主要是在提升容器非勻速過程中，或主動調(diào)節(jié)時系統(tǒng)出現(xiàn)不穩(wěn)定，控制算法失效的工況下進(jìn)行調(diào)節(jié)。
4.基于權(quán)利要求1所述超深立井提升機(jī)鋼絲繩張力平衡系統(tǒng)的張力平衡方法，其特征在于，包括主動調(diào)節(jié)和被動調(diào)節(jié)狀態(tài)，并能夠在兩個狀態(tài)之間無縫切換，所述主動調(diào)節(jié)狀態(tài)為:兩位三通電磁換向閥(16)得電，連通變量柱塞泵(12)與伺服液壓缸(3)之間的供油油路，變量柱塞泵(12)將油箱中的液壓油通過兩位三通電磁換向閥(16)泵入各伺服液壓缸(3)對應(yīng)的比例方向閥(17)后，(a)經(jīng)過比例方向閥(17)進(jìn)入所受拉力較小的鋼絲繩所對應(yīng)的伺服液壓缸⑶的下腔，其上腔的液壓油經(jīng)比例方向閥(17)流入油箱，實(shí)現(xiàn)該伺服液壓缸的上升；(b)泵入比例方向閥(17)的液壓油還進(jìn)入所受拉力較大的鋼絲繩所對應(yīng)的伺服液壓缸(3)的上腔，其下腔的液壓油經(jīng)比例方向閥(17)流入油箱，實(shí)現(xiàn)該伺服液壓缸的下降；上述(a)、(b)過程交替、單獨(dú)或同時進(jìn)行，直到實(shí)時監(jiān)測到各個鋼絲繩的拉力相等為止；所述被動調(diào)節(jié)狀態(tài)為:兩位三通電磁換向閥(16)失電，切斷變量柱塞泵(12)對伺服液壓缸(3)的供油通路，兩位兩通電磁換向閥(19)得電，連通各個伺服液壓缸(3)的下腔油路，各個伺服液壓缸(3)的上腔液壓油經(jīng)其對應(yīng)的比例方向閥(17)通往油箱，連通的液壓缸下腔所受的油壓相等，從而天輪所受鋼絲繩的壓力相等，進(jìn)而鋼絲繩所受拉力也相等。
5.基于權(quán)利要求2所述的超深立井提升機(jī)鋼絲繩張力平衡系統(tǒng)的張力平衡方法，其特征在于，其主動調(diào)節(jié)狀態(tài)為:兩位三通電磁換向閥(16)得電，連通了變量柱塞泵(12)與伺服液壓缸(3)之間的供油油路，兩位兩通電磁換向閥(19)失電，切斷了伺服液壓缸(3a、3b)的下腔連通油路，此時沒有液壓油流經(jīng)兩位兩通電磁換向閥(19)，由變量柱塞泵(12)泵出的液壓油流經(jīng)兩位三通電磁換向閥(16)、比例方向閥(17a、17b)分別進(jìn)入伺服液壓缸(3a、3b)的油腔，通過比例方向閥(17a、17b)所處工作閥位的不同實(shí)現(xiàn)對應(yīng)伺服液壓缸(3a、3b)上升與下降的控制；當(dāng)與伺服液壓缸(3a)對應(yīng)的鋼絲繩所受拉力小于與伺服液壓缸(3b)對應(yīng)的鋼絲繩所受的拉力時，電磁鐵(Gl)得電，比例方向閥(17a)右位工作，由變量柱塞泵(12)泵出的液壓油流經(jīng)兩位三通電磁換向閥(16)、比例方向閥(17a)進(jìn)入伺服液壓缸(3a)的下腔，伺服液壓缸(3a)上腔的液壓油經(jīng)比例方向閥(17a)流回油箱，實(shí)現(xiàn)伺服液壓缸(3a)的上升，與之對應(yīng)的天輪被升起，相應(yīng)的鋼絲繩張力增大，直到實(shí)時監(jiān)測的兩根鋼絲繩拉力相等為止；反之，當(dāng)與伺服液壓缸(3a)對應(yīng)的鋼絲繩所受拉力大于與伺服液壓缸(3b)對應(yīng)的鋼絲繩所受的拉力時，電磁鐵(G2)得電時，伺服液壓缸(3a)下降，與之對應(yīng)的天輪被降下，相應(yīng)的鋼絲繩張力減小，直到實(shí)時監(jiān)測的兩根鋼絲繩拉力相等為止；伺服液壓缸(3b)的調(diào)節(jié)與伺服液壓缸(3a)的調(diào)節(jié)原理相同； 所述被動調(diào)節(jié)為:兩位三通電磁換向閥(16)失電，則切斷了變量柱塞泵(12)對伺服液壓缸(3)的供油通路，兩位兩通電磁換向閥(19)得電，則伺服液壓缸(3a、3b)的下腔油路連通，電磁鐵(G1、G3)得電，比例方向閥(17a、17b)左位工作，則伺服液壓缸(3a,3b)的下腔液壓油經(jīng)兩截止閥與兩位兩通電磁換向閥(19)油路連通，上腔液壓油經(jīng)比例方向閥(17a、17b)左位通往油箱，連通的液壓缸下腔所受的油壓相等，從而天輪所受鋼絲繩的壓力相等，進(jìn)而鋼絲繩所受拉力也相等。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的張力平衡方法，其特征在于，所述的主、被動調(diào)節(jié)對應(yīng)的工況:主動調(diào)節(jié)在提升容器勻速運(yùn)動時進(jìn)行，或當(dāng)被動調(diào)節(jié)的行程不夠以及在其極限位置發(fā)生了卡缸現(xiàn)象時，進(jìn)行主、被動調(diào)節(jié)的切換；被動調(diào)節(jié)則主要是在提升容器非勻速過程中，或主動調(diào)節(jié)時系統(tǒng)出現(xiàn)不穩(wěn)定，控制算法失效的工況下進(jìn)行調(diào)節(jié)。
【文檔編號】F15B13/06GK104444707SQ201410592694
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年10月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月30日
【發(fā)明者】沈剛, 朱真才, 滕文想, 周公博, 陳國安, 李翔, 李偉, 彭玉興, 曹國華, 盧昊 申請人:中國礦業(yè)大學(xué)