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大型罐笼稳罐装置改进及控制系统设计

大型罐笼稳罐装置改进及控制系统设计

发布日期:2012-3-2  信息来源:徐州奥鹏矿山设备有限公司

  罐笼是矿山的关键设备,肩负着物料、人员等的重要运输责任。罐笼提升用钢丝绳牵引承载有矿车的罐笼沿井筒运动。随着科学技术的发展以及对经济效益的追求,罐笼趋向于大型化是一种必然趋势,大型罐笼运输能力能得到显著提高,因而,罐笼运行的安全性与可靠性成为首要考虑的问题。
  立井罐笼提升中,承罐装置主要有:摇台、支罐机、罐座,在实际运用中验证了它们装卸重载完成后不能较好的平衡释放钢丝绳伸长或收缩能量[1]。针对罐笼加大时,需要有一种稳罐装置来解决提升中钢丝绳的伸长和收缩造成的罐笼上下窜动问题。本设计所要解决的技术问题,在于克服现有技术存在的缺陷,针对立井、大型罐笼装卸载时上下窜动量大的问题,提供一种用于立井罐笼提升的稳罐装置。
  1 稳罐装置的特点和工作原理
  稳罐装置对称布置在罐笼6 的两侧,稳罐臂是一个焊接的钢梁,通过销轴连接到支座2上,可以绕销轴上下摆动,油缸4 通过销轴连接到稳罐臂上,推杆5 与油缸4 铰接,穿过滑座10。稳罐机构平行设置,每一侧的稳罐臂用横梁连接为一体,连杆与横梁之间铰接。缓冲油缸在负荷的作用下,带动连杆运动,通过横梁带动两个稳罐臂摆动。
  当罐笼到位后,13 将稳罐臂锁定在水平位置,水平油缸同时动作,推动四根推杆同时伸进罐笼端梁上预先开好的洞中,将罐笼限定住,然后摇台才能放下。装重车作业时,在装重车完成,摇台抬起后,缓冲油缸在负荷的作用下,慢慢向下运动,释放因重量增加造成的提升钢丝绳的伸长能量,不至于因为突然增加重物而造成钢丝绳猛然向下伸长。卸车作业时,在卸重车完成,摇台抬起后,缓冲油缸在负荷的作用下,慢慢向上运动,释放因重量减轻造成的提升钢丝绳的收缩能量。装卸载完成后能双向、动态地吸收和平稳释放罐笼上下窜动的能量,不给提升钢丝绳增加额外的动负荷。大型先进的矿井在改造中可以采取这套稳罐系统,该系统由plc 控制[2]。
  2 液压系统设计
  2.1 液压缸的设计
  液压缸的设计是整个液压系统设计的主要内容之一。水平油缸和缓冲油缸都要完成进—停—退的工作状态,参考液压设计手册,初步选择两组油缸的***大行程为320mm,按负载的情况确定其主要工作尺寸(缸筒内径及活塞杆的直径),初选系统的工作压力为16mpa,然后选择结构类型,进行强度、稳定性和缓冲计算,***后再进行结构设计[4]。本设计主要确定两组(8 个)液压缸的尺寸。
  2.2 液压系统原理图的拟定  
  液压系统图的拟定,主要考虑以下几个方面的问题:
  (1)供油方式:为了提高系统的效率、节省能源的角度考虑,采用单叶片泵供油。同时为了保证生产效率,所以需要用一个泵作为备用。另外,可利用蓄能器作为辅助能源。
  (2)本系统涉及到多个液压缸同时动作,为了保证它们的同步性,可采用多个分流集流阀。
  (3)本系统采用三位四通电磁阀7 和11 进行换向。
  3 控制系统设计
  考虑到井下潮湿、淋水、高压强电磁场干扰等恶劣环境的影响,为了保证收发信号的可靠性,因此,有必要考虑使用灵活及运行可靠的系统。
  3.1 液压装置
  采用双向的液压缸,通过改变油压的方向,来控制油缸的左右以及上下运动。在油缸外侧的两端,分别安装两个位置传感器,用来检测油缸的位置,并将其信号交由计算机处理。
  3.2 plc 的选型:s7-300 主机
  西门子公司的s7-300plc 指令丰富、功能强大、可靠性高等优点,系统可采用cpu315-2dp,具体型号为6es7 315-2af00-0ab0,它具有48 kb 工作内存,0.3 ms/1000 条指令,一个mpi 口和一个dp 连接,多排***多可组态 32 个模块,可选择采用mpi 通讯方式与上位机进行通信。  4 结论
  本文给出了稳罐装置及其控制方案设计。本设计有以下三大特色:
  (1)以对称结构防止钢丝绳的机械损伤[5]和保证罐笼运行的稳定性。
  (2)巧妙地运用了连杆机构能够生成众多的运动轨迹,较高的承载能力,磨损寿命长的优点。
  (3)运用分流集流阀保证了水平四个油缸和竖直方向八个缓冲油缸动作的同步性。
  另外,本系统还可以与自动装卸载系统同时运用[6],有利于提高罐笼的自动化程度。罐笼是矿山中极其重要的设备,对我国现有的矿井提升设备来说,提高承载能力的同时,保证运行的安全性,是矿井提升设备进行改造和发展的主要方向。罐笼是矿山的咽喉设备,运行的安全性和可靠性至关重要。
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