滑动式有限角度自锁锁定装置及罐笼锁定装置的制作方法

本发明涉及一种罐笼锁定装置，具体属于矿山立井提升装备技术领域。

背景技术：

现有的矿山立井提升中，提升钢丝绳承载着罐笼自重和载重，当载重变化时，提升钢丝绳的弹性伸长量会相应变化，由此会产生罐笼的上下窜动。

随着矿井提升的现代化，井深和提升罐笼及装载重量随之增大，由此带来的装卸载时罐笼上下窜动量也增大，这样会给罐笼装卸载带来安全隐患，还会对提升设施和钢丝绳产生冲击。如何有效地控制罐笼的上下窜动，实现安全、高效地装卸载，成为了一大课题。

目前，在用的罐笼锁定装置（包括进口产品）对停罐位的要求较高（允许罐位误差-20mm～+20mm），造成了现场停罐时必须反复对罐，大大降低了效率且增加了重载下放时的安全隐患。此类装置只能安装在单罐笼带平衡锤的立井提升系统，适用范围较小。

技术实现要素：

本发明的目的是弥补现有技术的不足，提供一种滑动式有限角度自锁锁定装置及罐笼锁定装置，实现了允许角度范围内罐笼的锁定，且允许停罐误差范围较大。

本发明是通过如下技术方案实现的：一种滑动式有限角度自锁锁定装置，其特征在于：包括架体和驱动机构，位于所述架体内、且对称设置在所述驱动机构两侧的有限角度自锁机构、滑动式锁定机构、补偿托罐机构和同步翻转搭接机构。

所述架体为矩形框架结构，所述同步翻转搭接机构是可折叠在所述架体内的连杆机构，每侧的同步翻转搭接机构包括铰接在架体下部的、被所述驱动机构驱动的翻转翻板，翻转翻板上装有同步连杆，同步连杆的一端铰接在翻转翻板上，同步连杆的另一端铰接有驱动杆，驱动杆的上端连接有能随驱动杆转动的搭接臂，搭接臂位于所述架体的前上部，搭接臂的端部有与罐笼盘体的搭接槽配合的搭接爪。

搭接臂的下部有上锁道，所述滑动式锁定机构位于所述搭接臂下方，滑动式锁定机构包括下锁道和锁定油缸，所述有限角度自锁机构包括上锁块和滑座，滑座滑动安装在所述下锁道上，上锁块铰接在滑座上端，工作状态时上锁块能够滑动卡入所述上锁道内将搭接臂进行锁定，所述锁定油缸的活塞杆连接在所述的滑座上。

所述补偿托罐机构包括托爪连板、补偿体和托爪体，所述补偿体的一端铰接在所述翻转翻板的端部，补偿体的另一端与托爪体铰接，所述托爪连板的一端铰接在架体上，托爪连板的另一端与补偿体铰接，托爪连板与托爪体连为一体。

非工作状态时，所述搭接臂翘起，所述托爪体收入架体内；工作状态时，补偿托罐机构和同步翻转搭接机构同步动作，翻转翻板转动后带动搭接臂向下转动直至搭接爪插入搭接槽内，同时翻转翻板带动托爪体向上转动直至托爪体伸出架体外托住罐笼盘体的底部。

还包括释放机构，释放机构位于每侧的滑动式锁定机构下方，释放机构包括用于检测并释放载荷变化引起的提升钢丝绳回弹力的检测释放油缸，检测释放油缸直立布置，检测释放油缸的缸体装在架体上，检测释放油缸的活塞杆铰接在所述下锁道上。

所述托爪体的前上部装有托轮。

所述同步连杆通过固定在翻转翻板上的连杆支座与翻转翻板铰接。

两侧所述的搭接臂的之间连有搭接梁。

一种采用所述滑动式有限角度自锁锁定装置的罐笼锁定装置，由两个所述滑动式有限角度自锁锁定装置构成，两个滑动式有限角度自锁锁定装置在工作时对称设置在罐笼两侧；工作状态时，罐笼两侧的补偿托罐机构和同步翻转搭接机构同步动作，翻转翻板转动后带动搭接臂向下转动直至搭接爪插入搭接槽内，同时翻转翻板带动托爪体向上转动直至托爪体伸出架体外托住罐笼盘体的底部。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

1）本发明大幅增加了罐位误差，-350mm～+150mm范围内均为有效停罐位；

2）补偿托罐机构主动减小重载时提升绳弹性伸长量（350mm之内），保证了释放时对提升设施无冲击；

3）有限角度自锁机构可根据需要调节允许的罐位误差（150mm之内），实现了允许角度范围内罐笼的锁定；

4）双罐笼提升系统和单罐笼配平衡锤提升系统均可使用，具有更广泛的适用性；

5）避免了下大件（重载）时的反复对罐操作和二次提罐，提升效率极大提高。

附图说明

图1为本发明成套布置示意图（工作状态）（一个容器配置两台）；

图2为本发明滑动式有限角度自锁锁定机构和释放机构的结构示意图；

图3为本发明驱动机构、补偿托罐机构和同步翻转搭接机构的结构示意图；

图4为本发明有限角度自锁机构与同步翻转搭接机构配合实现罐笼锁定时的工作状态示意图；

图5为本发明单机装配结构图（非工作状态）；

图6为本发明单机非工作状态下重力矩关系图；

图7是图1的a向视图；

图8是图5的b向视图；

图9为低罐位状态下双补动作过程中力臂传递关系图（托爪体刚接触罐笼）；

图10为低罐位状态下双补动作过程中力臂传递关系图（托爪体托平罐笼）；

图11是受力变化分析图。

图中，1、有限角度自锁机构，1-1、上锁块，1-2、滑座，2、滑动式锁定机构，2-1、下锁道，3、释放机构，3-1、检测释放油缸，4、补偿托罐机构，4-1、托爪连板，4-2、补偿体，4-3、托爪体，4-4、托轮，5、驱动机构，6、同步翻转搭接机构，6-1、翻转翻板，6-2、同步连杆，6-3、搭接臂，6-4、驱动杆，6-5、上锁道，6-6、搭接爪，6-7、连杆支座，6-8、搭接梁，7、架体，8、锁定油缸，9、罐笼盘体，9-1、搭接槽，10、罐笼。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明进一步说明。

如附图1-10所示的一种滑动式有限角度自锁锁定装置，包括架体7和驱动机构5，位于所述架体7内、且对称设置在所述驱动机构5两侧的有限角度自锁机构1、滑动式锁定机构2、补偿托罐机构4和同步翻转搭接机构6。

所述架体7为矩形框架结构，所述同步翻转搭接机构6是可折叠在所述架体7内的连杆机构，每侧的同步翻转搭接机构6包括铰接在架体7下部的、被所述驱动机构5驱动的翻转翻板6-1，翻转翻板6-1上装有同步连杆6-2，同步连杆6-2的一端铰接在翻转翻板6-1上，同步连杆6-2的另一端铰接有驱动杆6-4，驱动杆6-4的上端连接有能随驱动杆6-4转动的搭接臂6-3，搭接臂6-3位于所述架体7的前上部，搭接臂6-3的端部有与罐笼盘体9的搭接槽9-1配合的搭接爪6-6。

搭接臂6-3的下部有上锁道6-5，所述滑动式锁定机构2位于所述搭接臂6-3下方，滑动式锁定机构2包括下锁道2-1和锁定油缸8，所述有限角度自锁机构1包括上锁块1-1和滑座1-2，滑座1-2滑动安装在所述下锁道2-1上，上锁块1-1铰接在滑座1-2上端，工作状态时上锁块1-1能够滑动卡入所述上锁道6-5内将搭接臂6-3进行锁定，所述锁定油缸8的活塞杆连接在所述的滑座1-2上。

上锁块1-1用于连接同步翻转搭接机构6的上锁道6-5，有限角度自锁机构1安装在架体7上且可以在滑动式锁定机构2的驱动下前后滑行。上锁道6-5与被上锁块1-1伸入后实现搭接臂6-3与架体的连接。上锁道6-5与被上锁块1-1伸入后实现搭接臂6-3与架体的连接。搭接爪6-6与罐笼10内的搭接槽9-1配合，用于实现装置对罐笼的锁定。

同步翻转搭接机构6在驱动机构5驱动下动作时，翻转翻板6-1转动，同时带动安装于其上的连杆支座6-7运动，连杆支座6-7与同步连杆6-2和驱动杆6-4之间均为铰接连接，连杆支座6-7运动时会带动各件同时运动。驱动杆6-4运动时带动搭接臂6-3动作，从而实现了同步翻转搭接机构6的到位和收回动作。

所述补偿托罐机构4包括托爪连板4-1、补偿体4-2和托爪体4-3，所述补偿体4-2的一端铰接在所述翻转翻板6-1的端部，补偿体4-2的另一端与托爪体4-3铰接，所述托爪连板4-1的一端铰接在架体7上，托爪连板4-1的另一端与补偿体4-2铰接，托爪连板4-1与托爪体4-3连为一体。

非工作状态时，所述搭接臂6-3翘起，所述托爪体4-3收入架体7内；工作状态时，补偿托罐机构4和同步翻转搭接机构6同步动作，翻转翻板6-1转动后带动搭接臂6-3向下转动直至搭接爪6-6插入搭接槽9-1内，同时翻转翻板6-1带动托爪体4-3向上转动直至托爪体4-3伸出架体7外托住罐笼盘体9的底部。

本发明还包括释放机构3，释放机构3位于每侧的滑动式锁定机构2下方，释放机构3包括用于检测并释放载荷变化引起的提升钢丝绳回弹力的检测释放油缸3-1，检测释放油缸3-1直立布置，检测释放油缸3-1的缸体装在架体7上，检测释放油缸3-1的活塞杆铰接在所述下锁道2-1上。检测释放油缸3-1用于检测并释放载荷变化引起的提升钢丝绳回弹力。

所述托爪体4-3的前上部装有托轮4-4。托爪连板4-1在补偿托罐机构4动作时起到辅助同步的作用。

补偿体4-2的作用是防止罐笼装卸载时对装置自身产生大的冲击。

托爪体4-3是托罐时的主要作用部件。

托轮4-4安装在托爪体4-3的前上部，用于减少托罐时装置对罐笼的磨损。

所述同步连杆6-2通过固定在翻转翻板6-1上的连杆支座6-7与翻转翻板6-1铰接。

两侧所述的搭接臂6-3的之间可以连有搭接梁6-8，形成一个整体搭接臂。

如图1所示，一种采用所述滑动式有限角度自锁锁定装置的罐笼锁定装置，由两个所述滑动式有限角度自锁锁定装置构成，两个滑动式有限角度自锁锁定装置在工作时对称设置在罐笼10两侧；工作状态时，罐笼10两侧的补偿托罐机构4和同步翻转搭接机构6同步动作，翻转翻板6-1转动后带动搭接臂6-3向下转动直至搭接爪6-6插入搭接槽9-1内，同时翻转翻板6-1带动托爪体4-3向上转动直至托爪体4-3伸出架体7外托住罐笼盘体9的底部。

本发明动作原理：罐笼到位后，驱动机构5带动同步翻转搭接机构6的翻转翻板6-1转动，翻转翻板6-1带动补偿托罐机构4的装有托轮4-4的托爪体4-3伸出托住罐笼盘体底部，翻转翻板6-1转动的同时，安装于其上的连杆支座6-7带动与其铰接的同步连杆6-2运动，使与同步连杆6-2铰接的驱动杆6-4转动，驱动杆6-4带动搭接臂6-3转动，使搭接爪6-6搭接在罐笼10盘体上面的搭接槽9-1内，滑动式锁定机构2前行带动有限角度自锁机构1，使其上锁块1-1与同步翻转搭接机构下部的上锁道6-5连接，从而实现对罐笼的锁定，保证了装卸载时罐笼位置的固定。卸载完成后由释放机构3释放因载荷变化引起的提升绳弹性伸长量，从而避免了对提升设施和提升绳的冲击。

参考图5所示，当设备处于非工作状态时，各机构的初始位置使各机构全部收入架体7内部，保证了提升系统的安全。

参考图1、图3、图7所示，设备工作时，驱动机构5驱动同步翻转搭接机构6的翻转翻板6-1，翻板6-1带动补偿托罐机构4和同步连杆6-2同时动作，同步连杆6-2通过与其铰接连接的驱动杆6-4带动搭接臂6-3转动，使搭接爪6-6搭接在罐笼10盘体上面的搭接槽9-1内，以此实现设备与罐笼盘体的无缝对接。如果罐笼停罐时处于低罐位低于±0水平面350mm内，补偿托罐机构可向上托起罐笼使其到达与±0水平面齐平的状态，此动作一般称为双补动作。

参考图1、图2、图4所示，有限角度自锁机构1的下部是与架体7上的下锁道2-1连接的，其可以在下锁道2-1上前后滑动。双补动作到位后，滑动式锁定机构2在锁定油缸8带动下向前伸出，滑动式锁定机构2前行带动有限角度自锁机构1，使其上锁块1-1与同步翻转搭接机构下部的上锁道6-5连接，这样，通过有限角度自锁机构1实现了同步翻转搭接机构6的搭接臂6-3与架体7的连接，此时即实现了设备对罐笼的锁定，此动作一般称为锁定动作。

参考图2所示，罐笼内载荷卸载后，由架体7承受由于载荷变化引起的提升钢丝绳的反弹力，启动释放机构3向上缓慢推起同步翻转搭接机构的搭接臂6-3，起到释放载荷变化引起的提升钢丝绳反弹力的作用，此动作一般称为释放动作。

参考图5、图8所示，滑动式锁定机构2在锁定油缸8的带动下向后收回，带动有限角度自锁机构1的上锁块1-1向后滑动使其脱离与上锁道6-5的连接，解除搭接臂6-3与架体7连为一体的状态，之后，驱动机构5执行与双补动作时的反向动作，带动补偿托罐机构4和同步翻转搭接机构6同时收回，使设备达到非工作状态。此时罐笼可正常运行。

参考图1所示，为保证罐笼盘体的受力平衡，本发明单机配置有两套补偿托罐机构4，并使同步翻转搭接机构与罐笼的配合点即搭接槽9-1也设置成了两个，滑动式锁定机构2配有两套，分别与两个搭接槽9-1对应。

参考图5所示，本发明各机构间巧妙的配合设计，实现了机构自身重力平衡的效果，即非工作状态时，同步翻转搭接机构6的重力矩与补偿托罐机构4的重力矩平衡。力矩平衡关系如图6所示，各力的力臂是固定的，补偿托罐机构自重产生的力矩m1，同步搭接部分自重产生的力矩m2，制造时保证力矩平衡或m2略大于m1即可，此时可使驱动机构5的油缸不受外力，方便对油缸的检修和更换。

本发明巧妙地将补偿和锁定功能分开，能更好地适应现场多变的工况。即：装载较小时可只使用补偿托罐功能，装载较大时再同时使用补偿和锁定功能。这样可以保证各种工况条件下的高效率和高安全。

参考图4所示，如果罐笼停罐时处于高罐位，即高于±0水平面150mm内，有限角度自锁机构1可根据罐位自动调整旋转角度和工作位置，保证在允许罐位范围内的各位置均能实现可靠锁定，使装卸载时对提升设施和提升钢丝绳无冲击。

本发明对驱动机构5与补偿托罐机构4间的传递力臂进行了巧妙设计，结合提升钢丝绳的弹力，钢丝绳视作弹性体，其弹性系数是固定的，用字母k表示，罐笼内装载，g表示载重，后钢丝绳的伸长量δl=g/k，当罐笼底部受到向上的托力时，为保持罐笼的受力平衡状态，钢丝绳会出现回弹，回弹力的大小即本发明一套装置所给出的托力，情况，实现了以最优驱动功率达到功能的目的。即：低罐位状态时，补偿托罐机构4刚开始接触罐笼盘体并给其向上的力时，提升钢丝绳的回弹力较大，初始上托力只需很小就能使罐笼向上缓慢运动，随着罐笼的上移，提升钢丝绳的回弹力逐渐减小，需要的上托力逐渐增大。

根据提升钢丝绳的工况条件，本发明将驱动机构5的主驱动力和补偿托罐机构4经力臂传递后所能给出的上托力之间的关系进行了设计，本发明所述装置在实现双补动作时的力臂传递简图如图9、图10所示，驱动机构的油缸给出的力是固定的，即f=f1，而的数值的变化如图11所示：

由图11不难看出，本发明所述装置所给出的托力n＜n1，即罐笼位置越向上，装置所能给出的托力越大，而此时钢丝绳的回弹力由于伸长量δl的减小恰恰在减小，即式g=δl·k+2n中，n逐渐变大，δl·k逐渐变小，保证了等式的成立。使其满足现场工况条件同等驱动力条件下随着罐笼上移，本发明所涉及、补偿托罐机构4所能给出的上托力逐渐增大的同时降低了设备配套动力系统（液压站）的功率。

需要提出的是，对于本领域的普通技术人员，其可以根据上述说明和附图加以改进或变换，其所有这些改进和变换部位均属于本发明所附权利要求的保护范围。