用干簧管传感的斜井自动防跑车装置.doc

用干簧管传感的斜井自动防跑车装置刘安明(湖南省长沙矿业集团，湖南宁乡410600)摘要:煤矿井下目前主运输斜井多采用串车提升，尽管不少煤矿在提升斜井的上部车场安装了自动防跑车装置，但斜井防跑车门的功能尚不完善,特别是斜井开车时防跑车门一般都处于常开状况，即斜井在开车或者矿车停在斜井中时，防跑 车门处于打开位置，当上车场人员操作失误造成上车场的矿车或设备设施浦人斜井时，防跑车门不能起到保护作用，将会酿成提升事故的发生，是一大安全隐患。本装置采用干簧管作为防跑车装置控制系统的传感器元件，合理解决了上述弊 端，且系统动作灵敏、安全可靠，具有应用推广的价值。关键词：干簧管传感;斜井自动防跑车装置;设计原理*应用Automatic Antislipping Device with Reed Pipe as Transducer in Inclined Shaft Train HoistingLiu Anming(Changsha Mining Industry Group Co.，Ningxiang Huanan 410600)Abstract： At present, inclined shaft train hoisting is often used with automatic anti一slipping device at incline upper station whose door is usually in an on11 state，and thus often fails to stop the train and results in potential safety hazards. The paper introduces a sensitive, safe and reliable automatic antislipping device with reed pipe as transducer, which can solve the above一mentioned problems and illustrate a prospect of application and extension.Key Words： reed pipe as transducer； automatic antislipping device ; design principle； applicationl 工作原理1.1防跑车门的机械作用及动作原理 1防跑车门机械原理图防跑车门电机的开启受提升绞车深度指示器上的行程开关及干簧管等控制，当矿车通过斜井变坡点时，电机正向起动，通过减速箱带动滚轮运行，滚轮上缠绕着钢丝绳，一端的钢丝绳通过一系列的滑轮连接着防跑车门，另 一端钢丝绳则连接着配重锤,钢丝绳通过一系列滑轮带动防跑车门向上运动，打开防跑车门，当矿车通过防跑车门后，电机再反向起动，关闭防跑车门（见图1)。1.2电气控制原理图(1)防跑车门打开的动作原理：当提升钢丝绳在上车 场的摘钩位置时，固定在绞车牌坊式深度指示器移动媒母 上的永久磁铁B此时位于干簧管&的上方(见图2),干簧 管的常开触头此时打开，使继电器KA断电（见图3),防跑 车门处于关闭状态，防跑车门重锤在I位置，干簧管G,和 G2与永久磁铁A处于平行状态（见图4)，在永久磁铁B的 磁场作用下，G,常开触头闭合，&常闭触头打开。绞车开 车时当连接矿车钢丝绳大钩往下运行到斜井变坡点时，永久磁铁B随深度指示器指示锞母往下移动到干簧管Gs的平行位置，此时干簧管Gs在永久磁铁B的磁场作用下常开触头闭合，继电器KA通电动作，KA,闭合，防跑车门驱 动电机的正转回路接通，电流经干簧管G2的常闭触头 干賛管G,的常开触头KA1KM2KM1FR导通，此时KM,通电动作常开触头闭合自保。永久进铁 B在通过干簧管Gs时有一定的行程，干簧管G5在此行程内一直在永久磁铁B的磁控范围内，保证永久磁铁B在离开干簧管35时有足够的时间完成防跑车门的打开。防跑 车门打开后，与防跑车门连接的重锤由I位置下降到n位 置（图4);防跑车门重锤架上的4个干簧管G4、G2、G3 先后动作，即重锤上的永久磁铁A从与干簧管G1、G2的平行位置下降到与干簧管G2和G3的平行位置，干簧管G2 常闭触头打开，切断防跑车门的电机正转回路，防跑车门 处于关闭状态；干簧管G,常开触头闭合，干簧管G3常开触头闭合，为防跑车门关闭作准备，此时干簧管Gs仍在永久磁铁B的磁控范围内，保证KA继电器不断电。(2)防跑车门关闭的动作原理：防跑车门打开后，绞车 钢丝绳继续往下放，当钢丝绳大钩下放到防跑车门下方15m的距离时，永久磁铁B随指示螺母继续向下运行（见图2)，干簧管Gs离开了永久磁铁B的磁控区，Gs常开触头断开，KA继电器断电（见图3)，KA2闭合，防跑车门关 闭电控回路接通，电流通过干簧管干簧管G3KA2 KM1KM2FR导通，KM2,常开触头闭合自保，保证反转回路有足够的时间使防跑车门关闭；防跑车门关闭后，连接防跑车门的配重锤由n位置上升到I位置（见图 4),永久磁铁A从干簧管G2、G3平行位置上升到与干簧管G1、G4的平行位置，4个干簧管G2、G3、G1、G4先后动作，干簧管G1的常闭触头打开，切断反转回路，KM2断电; 防跑车门关闭；干簧管G1的常闭触头和干簧管G4的常开触头均闭合，为下次打开防跑车门作准备。图2牌坊式深度指示器示意田图3防跑车门自动控制电气原理示意图图4防跑车门重锤行程示意围2主要部件的设计选型及相关计算 2.1防跑车门打开和关闭速度的确定按照煤矿安全规程第370条规定，倾斜井巷内使用 串车提升必须遵守“在变坡点下方略大于1列车长度的地点,设置能够防止未连接的车辆继续往下跑的挡车栏”，定为 L=20m.按提升绞车最大速度Vmax3.7m/s，设置矿车从变坡点运行至防跑车门时间：防跑车门上升的距离h = 2.5 m，防跑车门上升的速度取 V=0. 5m/s2.2驱动电机功率 2.3驱动装置电动机转速、绳轮直径及减速比的确定(1)电动机选用3kW防爆电机、转速n=960rpm(2)选用蜗轮蜗杆减速机:减速比n=l:302.4提升速度校验该速度能够满足矿车通过变坡点至防跑车门时间要求。2.5防跑车门主要部件受力分析 防跑车装置必须具有可靠的强度，即档车门应能承受提升矿车从斜井起坡点开始跑车造成的最大冲击力，将跑车的矿车阻档在防跑车门以上。自动防跑车门结构图见图5,现将防跑车门受力分析如下：根据能量守恒定律，如忽略矿车在井筒轨道上跑车的摩擦阻力（矿车的滚动摩擦阻力系数仅0. 01),矿车在斜井挡车栏上部因断绳或未挂钩等原因跑车时对横梁的碰撞能量即对横梁产生的最大弯矩与矿车跑车前在变坡点处的势能相等。则:式中：m矿车的质量（kg),取4000 kg (按两辆矿车计算，考虑矿车自重及装载物件重量，取较大值）。 G-重力加速度，g=9. 8 m/s2。h矿车在变坡点处至挡车栏横梁中点的垂直距离(m)。s变坡点至挡车栏梁中点的斜距(m),取20m。 ct一斜井倾角，取25。则： 2.6主要部件选型计算根据最大弯矩求横梁所必须的抗弯截面模量W 式中：W横梁在垂直方向的抗弯截面模量（cm3)。(p型钢的许用弯曲正应力,由材质确定；对于此种受力情况的型材：b型钢的抗拉强度;对于Q235取375 500MPa,取 480MPa。f一安全系数，与型钢材质、工况有关，一般取1. 22. 2,取 1.5。则 查材料手册选择型钢型号：28b热轧工字钢其x方向上抗弯载面模量为534 cm3, 用两个并列的28b工宇钢能满足使用要求。3 应用情况与效果1)该斜井提升自动防跑车装置在长沙矿业集团五亩冲矿井501提升（配2 m单滚筒绞车)斜井投运5年来运行良好，安全可靠，防跑车效果很好，曾多次防止了事故的发生。体现了如下特点：(1)控制系统动作灵敏可靠，投运以来，从未发生过误动作及烧电机事故。(2)经久耐用，维修工作量小。控制系统使用的传感器元件干簧管是一种磁敏开关，触头的动作不需要机械接触,减少因机械撞击损坏零件的几率，避免因过载烧电动机等诸多故障。(3)2007年5月9日晚班由于绞车司机操作不熟练， 导致矿车插销跳出，致使两辆重车跑车，由于安全门性能安全可靠，防跑车门及时挡住了下滑的重车。(4)2008年7月6日早班，501斜井由于斜井把钩工疲劳误操作，斜井脚踏阻车器没有及时回位，导致斜井在开车时上车场三辆空车跑车，由于安全门在正常开车时也处于关闭状态，致使安全门挡住了空车，避免了一次重大跑车事故，有效的保证了斜井提升安全。2)五亩冲矿井对该自动