[發明專利]立井提升系統鋼絲繩罐道提升容器失穩評估裝置及方法

有效

• 申請號: 201710830010.1
• 申請日: 2017-09-15
• 公開（公告）號: CN107487680B
• 公開（公告）日: 2019-06-04
• 發明（設計）人: 袁冠;王重秋;張艷梅;張磊;夏士雄
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學
• 主分類號: B66B5/02
• 分類號: B66B5/02;B66B5/00
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 梁天彥

1.一種立井提升系統鋼絲繩罐道提升容器失穩評估裝置，其特征在于：包括罐道繩傾角傳感器(2)、罐道繩張力傳感器(3)、緩沖繩傾角傳感器(16)、緩沖繩張力傳感器(15)、鋼絲繩張力傳感器(6)、位移傳感器(13)和監控臺(19)；

所述罐道繩傾角傳感器(2)設置在罐道繩(4)頂端且緊靠罐道繩懸掛點(1)，用于檢測立井提升系統運行時罐道繩(4)在水平面上的方位角和豎直面上的傾斜角；

所述罐道繩張力傳感器(3)設置在罐道繩(4)頂端且緊靠罐道繩傾角傳感器(2)下方，用于檢測立井提升系統運行時罐道繩(4)的懸掛點張力；

所述緩沖繩傾角傳感器(16)設置在緩沖繩(14)頂端且緊靠緩沖繩懸掛點(17)，用于檢測立井提升系統運行時緩沖繩(14)在水平面上的方位角和豎直面上的傾斜角；

所述緩沖繩張力傳感器(15)設置在緩沖繩(14)頂端且緊靠在緩沖繩傾角傳感器(16)下方，用于檢測立井提升系統運行時緩沖繩(14)的懸掛點的張力；

所述鋼絲繩張力傳感器(6)設置在提升鋼絲繩(5)與提升容器(10)的連接處，用于檢測立井提升系統運行時提升鋼絲繩(5)的尾端張力；

所述位移傳感器(13)設置在提升容器(10)頂部，用于檢測立井提升系統運行時提升容器(10)的頂部實時高度；

所述罐道繩傾角傳感器(2)、罐道繩張力傳感器(3)、緩沖繩傾角傳感器(16)、緩沖繩張力傳感器(15)、鋼絲繩張力傳感器(6)和位移傳感器(13)均連接至監控臺(19)，監控臺(19)根據讀取到的傳感器數據，評估并顯示提升容器(10)的穩定狀態。

2.根據權利要求1所述的立井提升系統鋼絲繩罐道提升容器失穩評估裝置，其特征在于：每一根罐道繩(4)上都設置有一個罐道繩傾角傳感器(2)和一個罐道繩張力傳感器(3)，每一根提升鋼絲繩(5)上都設置有一個鋼絲繩張力傳感器(6)，每一根緩沖繩(14)上都設置有一個緩沖繩傾角傳感器(16)和一個緩沖繩張力傳感器(15)。

3.一種基于權利要求1～2中任意一種立井提升系統鋼絲繩罐道提升容器失穩評估裝置的評估方法，其特征在于：包括如下步驟：

(A)在罐道繩(4)頂端且緊靠罐道繩懸掛點(1)位置安裝罐道繩傾角傳感器(2)，在罐道繩(4)頂端且緊靠罐道繩傾角傳感器(2)下方位置安裝罐道繩張力傳感器(3)，當罐道繩(4)在罐道繩張緊錘(11)的作用下自由下垂時，標定罐道繩傾角傳感器(2)的方位角和傾斜角均為0°、罐道繩張力傳感器(3)的張力為0；

(B)在緩沖繩(14)頂端且緊靠緩沖繩懸掛點(17)位置安裝緩沖繩傾角傳感器(16)，在在緩沖繩(14)頂端且緊靠在緩沖繩傾角傳感器(16)下方位置安裝緩沖繩張力傳感器(15)，當緩沖繩(14)在緩沖繩張緊錘(12)的作用下自由下垂時，標定緩沖繩傾角傳感器(16)的方位角和傾斜角均為0°、緩沖繩張力傳感器(15)的張力為0；

(C)在提升鋼絲繩(5)與提升容器(10)的連接處安裝鋼絲繩張力傳感器(6)，當提升容器(10)被承載裝置托住、提升鋼絲繩(5)下端不承受負載時，標定鋼絲繩張力傳感器(6)的張力為0；

(D)在提升容器(10)頂部安裝位移傳感器(13)，以罐道繩張緊錘(11)的頂端作為基準位置，標定位移傳感器(13)的高度為提升容器(10)頂部與罐道繩張緊錘(11)頂端的距離；

(E)將罐道繩傾角傳感器(2)、罐道繩張力傳感器(3)、緩沖繩傾角傳感器(16)、緩沖繩張力傳感器(15)、鋼絲繩張力傳感器(6)和位移傳感器(13)均連接至監控臺(19)；監控臺(19)基于力學原理給出罐道繩i對提升容器(10)頂部罐道繩套(7)處的施加力計算公式，水平分力記為F_αi；監控臺(19)基于力學原理給出緩沖繩j對提升容器(10)頂部制動鉗(8)處的施加力計算公式，豎直分力記為F_βj'，水平分力記為F_βj；

(F)將所有提升鋼絲繩(5)的尾端張力疊加成的合力F記為F_main，將提升容器(10 )的實際重力記為G_all，結合實時計算得到的罐道繩i對提升容器(10)頂部罐道繩套(7)處的施加力、緩沖繩j對提升容器(10)頂部制動鉗(8)處的施加力，對提升容器(10)的失穩狀態評估如下：

垂直方向

①當F_main≈G_all、F_βj'的變化在正常波動范圍內時，表明提升鋼絲繩(5)承載提升容器(10)的全部縱向負載，監控臺(19)提示提升鋼絲繩(5)正常、制動鉗(8)未夾緊緩沖繩(14)、緩沖繩(14)未承載提升容器(10)；

②當F_main＜＜G_all、F_βj'的變化超出波動范圍時，表明提升鋼絲繩(5)未承載提升容器(10)的全部縱向負載，監控臺(19)提示提升鋼絲繩(5)失效，制動鉗(8)夾緊緩沖繩(14)，提升鋼絲繩(5)和緩沖繩j分別承擔的縱向負載為F_main和F_βj'；

同時，F_βj'的變化值越大，表明相應的制動鉗(8)越緊密鉗住緩沖繩j，F_βj'的變化值小于加緊閾值，表明相應的制動鉗(8)有松動風險；

水平方向

在水平方向上，F_αi和F_βj共同作用于提升容器(10)，以各自力的大小和方位角在提升鋼絲繩(5)與提升容器(10)的連接點O合成得出水平方向合力F_γ及其方位角γ，監控臺(19)顯示提升容器(10)沿方位角γ傾斜且傾斜受力為F_γ、立井提升系統救援時提升容器(10)方位角γ方向上會有松動風險；

同時，F_αi的變化超出正常波動范圍，表明罐道繩i與罐道繩套(7)之間產生實際的相互擠壓；否則，表明罐道繩i與罐道繩套(7)之間未產生實際的相互擠壓，在相應方位角上提升容器(10)有擺動風險；

同時，F_βj的變化超出正常波動范圍，表明緩沖繩j與制動鉗(8)之間產生實際的相互擠壓；否則，表明緩沖繩j與制動鉗(8)之間未產生實際的相互擠壓，在相應方位角上提升容器(10)有擺動風險。