一种具有自动升降单轨吊齿轮驱动装置的控制系统的制作方法

本发明属于煤矿设施，具体涉及一种具有自动升降单轨吊齿轮驱动装置的控制方法，主要用于防爆特殊型蓄电池摩擦轮与齿轮混合驱动单轨吊。

背景技术：

防爆特殊型蓄电池单轨吊车是一种煤矿井下辅助运输设备，目前已广泛应用于各大煤矿，其在很大程度上降低了工人的劳动强度，提高了煤矿的工作效率，传统的单轨吊都是使用摩擦轮驱动，井下比较潮湿的地方轨道上会附着有水甚至是泥，这样就会降低轨道和摩擦轮之间的摩擦系数，导致单轨吊打滑。

为了解决单轨吊打滑问题，德国的柴油机单轨吊设计了齿轮驱动部，虽然解决了单轨吊打滑问题，但原系统采用工作人员目测判断手动切入或切出齿轮，这就无法保证所有人能时刻记得按需操作。如若在下坡时未能及时切入齿驱，则可能因为整车驱动力不足，造成快速下滑溜车事故；若在离开坡道时未能及时切出齿驱，则会因齿驱齿轮干涉到相邻轨道连接扣而损坏齿驱或轨道。这种完全靠人来控制的方法有很大的安全隐患，工作人员在井下恶劣环境极易出现误操作或忘操作。

技术实现要素：

本发明就是为提升混合驱动单轨吊在坡道上安全性，专门开发的一种自动切换和控制的技术。

本发明的技术方案：一种具有自动升降单轨吊齿轮驱动装置的控制系统，所述单轨吊齿轮驱动装置包括动力装置、承载架体、托架、升降机构；动力装置安装在承载架体上且与带齿轨道的齿条啮合；承载架体连接托架、升降机构；承载架体上端设有连接板，承载架体下端设有连接耳；所述动力装置包括减速机、驱动齿轮、电动机；摩擦轮设置在带齿轨道两侧的翼板上并能沿带齿轨道滑行；摩擦轮与承载架体通过连接轴连接，承载架体一侧安装电动机，电动机的输出轴通过轴和轴承连接减速机，减速机的输出轴安装有驱动齿轮，驱动齿轮与带齿轨道的齿条啮合，减速机设置在承载架体另一侧；减速机采用同向双输出行星减速器。减速机通过滑动板、轨道压板、螺栓与承载架体的螺栓连接孔固定连接；所述升降机构包括液压油缸、升降连板，液压油缸一端与托架的铰接耳铰接并与承载架体的连接耳的连接孔通过销轴连接，液压油缸另一端与短铰接板一端铰接并与升降连板铰接；短铰接板另一端与滑动连接架通过销轴铰接；滑动连接架与承载架体连接；所述托架由托板、铰接耳、连接角板、长铰接板组成，托板的上面焊接两块长铰接板，两块长铰接板平行且间隔有距离，液压油缸设置在两块长铰接板之间，托板右边连接连接角板，连接角板的水平板上设有两个连接孔；托板左边连接有两块铰接耳，两块铰接耳均设有铰接孔；其特征是单轨轨道包括坡度不大于5度的普通轨道和坡度大于5度的齿轨，信标设置于轨道上且距离坡道10~50米；读卡器、采集转换器、控制器、电磁阀、液压油缸、显示器、位置开关均设置在单轨吊车上；控制器分别连接位置开关、执行机构、采集转换板、接收机、显示器；采集转换板连接读卡器；执行机构连接液压油缸。

液压油缸的伸出，推动动力装置的向上升起，使齿轮与齿条的啮合，投入齿轮驱动。

液压油缸的收缩，带动动力装置的向下降落，使齿轮与齿条的分离，退出齿轮驱动。

采用信标、读卡器、采集转换器、控制器、电磁阀、液压油缸、显示器、位置开关完成自动的闭环控制，无需任何人为操作即可实现切入或切出齿轮全部动作，在未能实现动作要求时不能启动单轨吊，彻底预防了工作人员的误操作或忘操作，从而杜绝了因齿驱未能及时投入或切除造成人为的安全事故，提高了单轨吊车的使用安全性。

附图说明

图1是本发明的控制系统的结构方框图。

图2是本发明单轨吊车的上行原理图。

图3是本发明单轨吊车的下行原理图。

图4是本发明中驱动装置的结构图。

图5是本发明中承载架体的结构图。

图6是本发明中动力装置的结构图。

图7是本发明中托架及升降机构的结构图。

图8是本发明中缓冲装置的安装图。

图9是本发明中缓冲装置的结构图。

图中，1、减速机，2、滑动板，3、轨道压板，4、轴承，5、驱动齿轮，6、摩擦轮，7、承载架体，8、带齿轨道，9、电动机，10、液压油缸，11、托架，12、碟簧，13、升降连板，14、连杆，15、滑动板连接架，16、连接轴，17、连接板，18、螺栓连接孔，19、连接孔，20、连接耳，21、连接角板，22、短铰接板，23、长铰接板，24、铰接耳，25、托板，26、信标A，27、信标B，28、普通轨道。

具体实施方式

本发明单轨吊车的驱动采用摩擦轮和齿轮的混合驱动，齿驱自动切换控制系统由下述部件组成：信标、读卡器、采集转换器、控制器、电磁阀、液压油缸、显示器、位置开关、遥控器。

控制器分别连接位置开关、执行机构、采集转换板、接收机、显示器；采集转换板连接读卡器；执行机构连接液压系统。

本发明中，显示器：工作状态显示，可显示出位置开关ON/OFF状态，信标信号状态；

遥控器：实现单轨吊的操作功能，可实现人为切入或切出齿驱的转换；

接收机：接收遥控器信号，并通过总线与控制器通讯；

控制器：单轨吊的控制核心，负责采集、控制、保护、运算等功能；

液压系统：为单轨吊提供工作压力，包括齿驱升降所需的执行压力；

执行机构：齿驱升降机构，完成控制器发出的投入或切除命令，包括了升降电磁阀、执行油缸和齿驱装置；

采集转换板：采集读卡器信号并转换为CAN总线数据发送至控制器，同时读取控制器的给的方向信号；

读卡器：采集信号的标号信息，并通过RS485发送至采集转换板；

信标：反馈单轨吊信号给读卡器，安装在轨道或巷道上；

位置开关：监测齿驱升降状态，并反馈至控制器。

本发明的控制方法如下：

首先，摩擦轮和齿轮混合驱动单轨吊车行走的轨道不同，摩擦轮行驶在普通轨道，齿轮行驶在齿轨上。水平或坡度小于等于5度的小坡度巷道采用摩擦轮驱动行驶，齿驱处于失电状态；而在坡度大于5度的坡道时采用下方带有齿状的齿轨，这样就可采用摩擦轮和齿轮同时驱动的方式，增加驱动能力的同时杜绝了单摩擦轮驱动时可能的溜车风险。

分别在带有齿轨的坡道上方和下方的合适位置，安装不同编号的定位信标A和信标B，其中信标A置于坡底，信标B置于坡顶。当单轨吊从水平轨道行驶至坡道下方时，单轨吊上的读卡器收到信标A的信号后，把信号传送至采集转换板；采集转换板通过采集信标A的信号和控制器给的上行方向信号，进行判断单轨吊是要进入坡道齿轨还是离开坡道齿轨；此时需要进入齿轨爬坡，所以采集转换板通过CAN总线发出停车信号和齿驱投入信号给控制器，由控制器再去控制执行机构中的上升电磁阀，完成齿驱的上升动作；而安装于齿驱部位的位置开关即可对齿驱与齿轨的粘合状态进行判断，粘合正常则可继续上坡行驶否则禁止驶入齿轨坡道；齿驱粘合完成后，单轨吊方可继续行驶，此时摩擦轮和齿轮同时工作，之间采用恒功率同时驱动状态；单轨道行驶至齿轨上方位置到达水平巷道时，收到信标B的信号，此时单轨吊同样会结合下行方向信号停车并自动完成降齿动作，然后即可只采用摩擦轮驱动单轨吊行驶。

反之，当单轨吊从齿轨坡道上方驶入准备下坡时，则单轨吊车的方向改变，下行信号结合信标B的信号，自动完成的是上升齿驱动作；到达齿轨坡地时，则下行信号与信标A完成的是下降齿驱动作。总之：

上行+信标A：动力装置上升投入齿轮驱动，摩擦轮和齿轮驱动同时运行；

上行+信标B：动力装置下降切除齿轮驱动，摩擦轮运行，齿轮驱动停止；

下行+信标B：动力装置上升投入齿轮驱动，摩擦轮和齿轮驱动同时运行；

下行+信标A：动力装置下降切除齿轮驱动，摩擦轮运行，齿轮驱动停止；

位置开关：处于ON状态，齿轮驱动粘合到位可继续行驶；

位置开关：处于OFF状态，齿轮驱动未能粘合到位停车并报警。

整个过程均无需人为参与控制，实现了单轨吊摩擦轮和齿驱自动协调切换，所有执行动作和反馈信号均可在显示器中观察到，方便工作人员进行参考和判断。

本发明中所述的所述单轨吊齿轮驱动装置包括动力装置、承载架体、托架、升降机构。

动力装置安装在承载架体上且与带齿轨道的齿条啮合；承载架体连接缓冲装置、托架、升降机构。

图5所示，承载架体7上端设有连接板17，承载架体7下端设有连接耳20。

图6所示，所述动力装置包括减速机1、驱动齿轮5、电动机9；摩擦轮6设置在带齿轨道8两侧的翼板上并能沿带齿轨道8滑行；摩擦轮6与承载架体7通过连接轴16连接，承载架体7一侧安装电动机9，电动机9的输出轴通过轴和轴承4连接减速机1，减速机1的输出轴安装有驱动齿轮5，驱动齿轮5与带齿轨道8的齿条11啮合，减速机1设置在承载架体7另一侧；减速机1采用同向双输出行星减速器。减速机1通过滑动板2、轨道压板3、螺栓与承载架体7的螺栓连接孔18固定连接。

图7所示，所述升降机构包括液压油缸10、升降连板13，液压油缸10一端与托架的铰接耳24铰接并与承载架体7的连接耳20的连接孔19通过销轴连接，液压油缸10另一端与短铰接板22一端铰接并与升降连板13铰接。短铰接板22另一端与滑动连接架15通过销轴铰接。滑动连接架15与承载架体7连接。

图8所示，所述托架11由托板25、铰接耳24、连接角板21、长铰接板23组成，托板25的上面焊接两块长铰接板23，两块长铰接板23平行且间隔有距离，液压油缸10设置在两块长铰接板23之间，托板25右边连接连接角板21，连接角板21的水平板上设有两个连接孔；托板25左边连接有两块铰接耳24，两块铰接耳24均设有铰接孔20。

图9所示，缓冲装置由两套碟簧组组成。每套碟簧组由碟簧12、连杆14组成，碟簧12缠绕在连杆14上并定位防止弹簧脱落，连杆14与承载架体7连接。

本发明中遥控器采用FYF50(B)型遥控器；接收机采用FYS50(B)型遥控接收器；控制器采用DX-MT303芯片；读卡器采用KJ828-D型读卡器；采集转换板采用STM32F103CB单片机。上述电子原件均为外购件。