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专利号: 2017108300510
申请人: 中国矿业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 卷扬;提升;牵引
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种立井提升系统刚性罐道提升容器失稳评估装置,其特征在于:包括缓冲绳倾角传感器(2)、缓冲绳张力传感器(3)、微位移传感器(9)、钢丝绳张力传感器(7)、位移传感器(11)和监控台(15);

所述缓冲绳倾角传感器(2)设置在缓冲绳(4)顶端且紧靠缓冲绳悬挂点(1),用于检测立井提升系统运行时缓冲绳(4)在水平面上的方位角和竖直面上的倾斜角;

所述缓冲绳张力传感器(3)设置在缓冲绳(4)顶端且紧靠缓冲绳倾角传感器(2)下方,用于检测立井提升系统运行时缓冲绳(4)的悬挂点张力;

所述微位移传感器(9)设置在罐耳(8)的缓冲器(8-f)上,用于检测立井提升系统运行时缓冲器(8-f)的压缩位移;

所述钢丝绳张力传感器(7)设置在提升钢丝绳(5)与提升容器(12)的连接处,用于检测立井提升系统运行时提升钢丝绳(5)的尾端张力;

所述位移传感器(11)设置在提升容器(12)的顶部,用于检测立井提升系统运行时提升容器(12)的顶部实时高度;

所述缓冲绳倾角传感器(2)、缓冲绳张力传感器(3)、微位移传感器(9)、钢丝绳张力传感器(7)和位移传感器(11)均连接至监控台(15),监控台(15)根据读取到的传感器数据,评估并显示提升容器(12)的稳定状态。

2.根据权利要求1所述的立井提升系统刚性罐道提升容器失稳评估装置,其特征在于:

所述微位移传感器(9)包括微位移传感器基座(9-a)、微位移传感器伸缩杆(9-b)和微位移传感器挡板(9-c),微位移传感器基座(9-a)固定在缓冲器(8-f)的缓冲器端盖(8-f1)内侧,微位移传感器挡板(9-c)固定在缓冲器(8-f)的缓冲器套筒(8-f3)外侧,微位移传感器伸缩杆(9-b)的一端与微位移传感器基座(9-a)固定,微位移传感器伸缩杆(9-b)的另一端顶压在微位移传感器挡板(9-c)上,微位移传感器基座(9-a)、微位移传感器伸缩杆(9-b)和微位移传感器挡板(9-c)在一条直线上,且该直线与缓冲器套筒(8-f3)的中轴线平行。

3.根据权利要求1所述的立井提升系统刚性罐道提升容器失稳评估装置,其特征在于:

每一根缓冲绳(4)上都设置有一个缓冲绳倾角传感器(2)和一个缓冲绳张力传感器(3),每一个罐耳(8)的缓冲器(8-f)上都设置有一个微位移传感器(9),每一根提升钢丝绳(5)上都设置有一个钢丝绳张力传感器(7)。

4.一种基于权1~3中任意立井提升系统刚性罐道提升容器失稳评估装置的评估方法,其特征在于:包括如下步骤:(A)在缓冲绳(4)顶端且紧靠缓冲绳悬挂点(1)位置安装缓冲绳倾角传感器(2),在缓冲绳(4)顶端且紧靠缓冲绳倾角传感器(2)下方位置安装缓冲绳张力传感器(3),当缓冲绳(4)在缓冲绳张紧锤(13)的作用下自由下垂时,标定缓冲绳倾角传感器(2)的方位角和倾斜角均为0°、缓冲绳张力传感器(3)的张力为0;

(B)在在罐耳(8)的缓冲器(8-f)上安装微位移传感器(9),在缓冲器(8-f)未被压缩时,标定微位移传感器(9)的压缩位移为0;

(C)在提升钢丝绳(5)与提升容器(12)的连接处安装钢丝绳张力传感器(7),当提升容器(12)被承载装置托住、提升钢丝绳(5)下端不承受负载时,标定钢丝绳张力传感器(7)的张力为0;

(D)将缓冲绳倾角传感器(2)、缓冲绳张力传感器(3)、微位移传感器(9)、钢丝绳张力传感器(7)和位移传感器(11)连接至监控台(15);监控台(15)基于力学原理给出缓冲绳i对提升容器(12)顶部制动钳(10-a)的施加力计算公式,竖直分力记为Fβi',水平分力记为Fβi;当立井提升系统发生故障或应急救援时,刚性罐道(6)会对某个罐耳(8)的滚轮(8-a)产生挤压,对应的缓冲器(8-f)发生压缩,微位移传感器(9)读取压缩位移量,监控台(15)结合力学原理给出刚性罐道(6)对罐耳j的施加力计算公式,竖直分力记为Fyj,方向相反的两个水平分力记为Fxj1和Fxj2;

(E)将所有提升钢丝绳(5)的尾端张力叠加成的合力F记为Fmain,将提升容器(12)的重力记为Gall,结合实时计算得到的缓冲绳i在提升容器(12)顶部制动钳(10-a)的施加力、刚性罐道(6)对罐耳j的施加力,对提升容器(12)的失稳状态评估如下:垂直方向

①当Fmain≈Gall、Fβi'的变化在正常波动范围内时,表明提升钢丝绳(5)承载提升容器(12)的全部纵向负载,监控台(15)提示提升钢丝绳(5)正常、制动钳(10-a)未夹紧缓冲绳(4)、缓冲绳(4)未承载提升容器(12);

②当Fmain<<Gall、Fβi'的变化超出波动范围时,表明提升钢丝绳(5)未承载提升容器(12)的全部纵向负载,监控台(15)提示提升钢丝绳(5)失效、制动钳(10-a)夹紧缓冲绳(4)、提升钢丝绳(5)和缓冲绳i分别承担的纵向负载为Fmain和Fβi';

同时,Fβi'的变化值越大,表明相应的制动钳(10-a)越紧密钳住缓冲绳i,Fβi'的变化值小于加紧阈值,表明相应的制动钳(10-a)有松动风险;

水平方向

在水平方向上,Fβi和刚性罐道(6)对顶部罐耳(8)的压力以各自力的大小和方位角共同作用于提升容器(12)顶部,刚性罐道(6)对底部罐耳(8)的压力以各自力的大小和方位角共同作用于提升容器(12)底部,各作用力在提升容器(12)顶部平面的中心点O1合成水平方向合力F1及其方位角γ1,各作用力在提升容器(12)底部平面的中心点O2合成得出水平方向合力F2及其方位角γ2,监控台(15)显示提升容器(12)顶部沿方位角γ1倾斜且倾斜受力为F1、提升容器(12)底部沿方位角γ2倾斜且倾斜受力为F2、提升容器(12)在方位角γ1,γ2方向上会有松动风险;

同时,当(Fxj1,Fxj2,Fyj)的变化在正常波动范围内时,表明罐耳j与刚性罐道之(6)间产生实际的相互挤压;否则,罐耳j与刚性罐道之(6)间未产生实际的相互挤压,相应方向上提升容器(12)有摆动风险;

同时,当Fβi的变化在正常波动范围内时,表明缓冲绳i与制动钳(10-a)之间未产生实际的互相挤压,相应方向上提升容器(12)有摆动风险;否则,缓冲绳i与制动钳(10-a)之间产生实际的互相挤压。