专利名称：楔块自锁式迈步吊盘的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种楔块自锁式迈步吊盘，尤其适用于千米深级别的立井井筒掘进的施工。
背景技术：
目前国内在立井井筒开凿过程中，所采用的悬吊式吊盘是通过多台稳车提吊使吊盘在立井井内上下移动，这种方式虽然能够适应千米深以内立井井筒开凿中的工作，但是存在着需要凿井稳车数量多、井架复杂、稳车提升能力利用率低、稳车难以集中控制同步升降而造成升降不平稳的问题，而对于超千米立井施工时，需要的吊盘悬吊钢丝绳长度超过现有凿井稳车的卷筒容绳量，因而造成设备成本高，施工安全性差。另外，随着井筒深度的加深， 稳绳的张紧力要求也大幅增加，特别是超千米深立井，稳绳张紧时对吊盘的拉力可达40t 以上。目前国内稳盘的先进措施是将钢制滑履压紧在井壁上以获得摩擦力，但为保证安全， 滑履的预压紧力都要远远超过需要的压紧力，影响井壁质量。国外一些千米深立井施工采用梁窝式迈步吊盘一般为三层吊盘，上、下层盘刚性连接，上、中层盘上设有液压驱动的插梁，两层盘上插梁交替插入井壁上预留的梁窝或沟槽中以固定吊盘，同时通过上、中层盘间的液压立柱的伸缩实现迈步功能，这就省去了悬吊绳和悬吊设备，简化了凿井井架，并且迈步平稳，但这种吊盘要求在井壁上预留大量的梁窝或沟槽，不利于井壁施工，影响井壁质量，并且插梁和梁窝间也不容易定位。
发明内容
技术问题发明目的是克服已有技术中的不足之处，提供一种结构简单、升降平稳、施工安全性高、使用效果好的楔块自锁式迈步吊盘。技术方案本发明的楔块自锁式迈步吊盘，包括兼做稳绳盘的上层盘、设有控制台的中层盘和底部吊挂掘砌设备的下层盘，上层盘与下层盘之间设有穿过中层盘的刚性立柱，上层盘与中层盘之间设有三个液压立柱；上、下层盘的上边沿周边分别设有稳盘摩擦楔块，上、中层盘的下边沿周边设有与稳盘摩擦楔块方向相反、结构相同、间隔排列的迈步摩擦楔块，上层盘和下层盘上部沿周边分别设有稳盘摩擦楔块机构，上层盘和中层盘下部沿周边分别设有迈步摩擦楔块机构。所述的中层盘上设有通过刚性立柱的立柱导向套；所述的立柱对称布置，为四个； 所述的迈步摩擦楔块主要由经螺栓穿连固定为一体的摩擦面板、楔形板、弹性垫板和倾斜面板构成；所述的稳盘摩擦楔块机构由设在盘面上的稳盘液压缸、稳盘压杆和连接在稳盘液压缸和压杆之间的连杆构成；所述的迈步摩擦楔块机构由设在盘面下的迈步液压缸、迈步压杆和连接在迈步液压缸和迈步压杆之间的连杆构成。有益效果由于采用了上述技术方案，吊盘系统省去了吊盘悬吊钢丝绳和悬吊稳车，降低了对凿井井架和凿井稳车的苛刻要求，也节省了大量悬吊钢丝绳。迈步楔块卡在井壁和圈梁之间形成自闭结构，即使液压系统故障也能保证吊盘稳定在井壁上，提高了吊盘安全性；楔形结构可以保证井壁对楔块的静摩擦力与固定吊盘时需要的力自适应平衡，不需要在井壁上预制梁窝，省去插梁和梁窝间定位的麻烦；上层盘可兼做稳绳盘，由摩擦楔块提供稳盘时的张紧力，并且摩擦力总等于稳绳对吊盘的拉力，避免了过大的预紧力。不需要对多台悬吊稳车同步控制，迈步平稳，不磕碰井壁，安全性高。由于抓岩机工作时，上、下两层盘都与井壁保持紧密接触，消除了翻盘的危险。摩擦楔块内嵌装有弹性垫板，既保证了摩擦楔块适当的变形量，又不与井壁直接接触所以不影响楔块与井壁接触时的强度和耐磨性。楔块工作时的弹性形变既可保证同时与井壁和圈梁紧密接触，避免滑脱而丧失自闭性， 又可有效防止井壁接触面集中受力而破坏井壁结构。
图1是本发明的结构示意图。图2是本发明的摩擦楔块结构示意图。图中1 一上层盘，2 —稳盘摩擦楔块，3 —迈步摩擦楔块，4 一立柱，5 —控制台， 6 一中层盘，7 —迈步压杆，8 —下层盘，9 一稳盘压杆，10 —稳盘液压缸，11 一井壁，12 — 稳绳，13 —迈步液压缸，14 一立柱导向套，15 —液压立柱，16 —导向承压槽，3-1 —螺栓， 3-2 一弧形摩擦面板，3-3 —楔形板，3-4 —弹性垫板，3-5 —楔形框架。
具体实施例方式下面结合附图对本发明的实施例作进一步的描述
如图1所示，本发明的楔块自锁式迈步吊盘，主要由上层盘1、中层盘6、下层盘8、立柱 4、控制台5和液压立柱15构成的工作盘体、设在工作盘体上的稳盘摩擦楔块2、迈步摩擦楔块3、稳盘摩擦楔块机构、迈步摩擦楔块机构构成。上层盘1兼做稳绳盘连接有稳绳12，控制台5设在中层盘6上，下层盘8的底部吊挂有掘砌设备配合井下施工。上层盘1与下层盘8之间设有穿过中层盘6的立柱4，立柱4对称布置，为四个；中层盘6上设有穿过立柱 4的立柱导向套14，立柱导向套14可保证吊盘迈步平稳。上层盘1与中层盘6之间设有三个液压立柱15 ；上、下层盘的上边沿周边分别设有稳盘摩擦楔块2，上、中层盘下边沿周边设有与稳盘摩擦楔块2方向相反、结构相同、间隔排列的迈步摩擦楔块3，迈步摩擦楔块3主要包括楔形框架3-5，楔形框架3-5内依次设有弹性垫板3-4和楔形板3-3，楔形框架3_5 的入口侧设有弧形摩擦面板3-2，弧形摩擦面板3-2上设有穿过弹性垫板3-4和楔形板3-3 与楔形框架3-5连接为一体的螺栓3-1。上层盘1和下层盘8上部沿周边分别设有稳盘摩擦楔块机构，稳盘摩擦楔块机构由设在盘面上的稳盘液压缸10、稳盘压杆9和连接在稳盘液压缸10和压杆9之间的连杆构成。上层盘1和中层盘6下部沿周边分别设有迈步摩擦楔块机构，迈步摩擦楔块机构由设在盘面下的迈步液压缸13、迈步压杆7和连接在迈步液压缸13和迈步压杆7之间的连杆构成。迈步时，迈步楔块连杆机构将迈步摩擦楔块3卡入井壁11和导向承压槽16之间， 在迈步楔块连杆机构推力作用下，迈步摩擦楔块3和导向承压槽16形成相对移动趋势。由于迈步摩擦楔块3和导向承压槽16的接触表面与竖直方向有一夹角，使吊盘对迈步摩擦楔块3产生垂直井壁的挤压分力和竖直向下的分力。在挤压分力作用下，摩擦楔块与井壁之间产生静摩擦力，阻止摩擦楔块和吊盘向下滑动。而且随着吊盘载荷的加大，这种静摩擦力也相应增大，即向上的静摩擦力和向下的吊盘重力互相适应，保持动态平衡。
稳盘时，稳盘楔块连杆机构将稳盘摩擦楔块2卡入井壁和导向承压槽之间，产生摩擦力阻止吊盘上移，直至达到稳绳12需要的拉力。向下迈步时，首先收缩液压立柱4，然后控制上层盘1和下层盘8上的稳盘液压缸 10施加拉力，通过稳盘摩擦楔块机构使上层盘1和下层盘8上的稳盘摩擦楔块2沿其导向承压槽16滑动，与井壁脱离接触，当上层盘1下降到预定停靠位置时，上层盘1上的迈步液压缸13施加推力，使迈步摩擦楔块3沿导向承压槽16上移，直至与井壁紧密接触；液压立柱4继续收缩，同时中层盘6上的迈步液压缸13施加拉力，上层盘1上的迈步摩擦楔块3愈压愈紧，而中层盘6上的导向承压槽16在液压立柱4拉力作用下与迈步摩擦楔块3间的楔紧力减小，在中层盘6上的迈步摩擦楔块机构的拉力作用下，迈步摩擦楔块3与井壁脱离接触，而上层盘此时已牢固楔紧在井壁上，接着利用液压立柱4下降中层盘6至下一个停靠位置，开动中层盘6上的迈步摩擦楔块机构，使中层盘6上的迈步摩擦楔块3卡入井壁和中层盘的导向与承压槽14中间，然后伸长液压立柱4，中层盘6上的迈步摩擦楔块3愈压愈紧， 而上层盘1上的导向承压槽16在液压立柱4的推力作用下与迈步摩擦楔块3间的楔紧力减小，这时上层盘1上的迈步液压缸13施加拉力，迈步摩擦楔块3就可与井壁顺利脱离接触。这样就完成一个向下迈步循环。向上迈步时，首先将上层盘1上的迈步摩擦楔块3卡入井壁和导向与承压槽16之间并紧密接触，接着利用液压立柱4拉动中层盘6，这时上层盘1的迈步摩擦楔块3弹性变形，上层盘1微微向下移动，开动上层盘1和下层盘8上的稳盘液压缸10，可使稳盘摩擦楔块2与井壁脱离接触，继续拉动中层盘6至下一个停靠位置，开动中层盘6上的迈步液压缸 13，将中层盘6上的迈步摩擦楔块3卡入井壁和导向与承压槽16间；然后液压立柱4伸长， 使中层盘6上的迈步摩擦楔块3楔紧，而上层盘1上的迈步摩擦楔块3与导向承压槽16间的楔紧力减小并在迈步摩擦楔块机构的拉力作用下与井壁脱离接触，接着举升上层盘1至下一个停靠位置，完成一个向上迈步循环。吊盘稳盘时，控制中层盘6的迈步摩擦楔块3时刻处于卡紧工作状态，与上层盘1 的迈步摩擦楔块3相连的迈步液压缸13处于泄压状态，开动上层盘1和下层盘8的稳盘摩擦楔块机构，使稳盘摩擦楔块2卡入井壁和导向与承压槽16之间；张紧稳绳12到需要的张紧力。摩擦楔块承受压力时，由于弹性垫板3-4的弹性形变，既可保证同时与井壁和圈梁紧密接触，避免滑脱而丧失自闭性，又可有效防止井壁接触面集中受力而破坏井壁结构。 而楔块承受的竖直方向的分力通过楔形框架3-5承受，避免了摩擦面板3-2和弹性垫板3-4 的竖直方向形变。由于螺栓3-1与楔块连接时处于非配合连接状态，可免于承受垂直方向剪切力。三角劈3-3用于隔离摩擦面3-2和弹性垫板3-4。
权利要求
1.一种楔块自锁式迈步吊盘，包括连接有稳绳(12)的上层盘(1)、设有液压系统控制台(5)的中层盘(6)和底部吊挂掘砌设备的下层盘(8)，上层盘(1)与下层盘(8)之间设有穿过中层盘(6)的刚性立柱(4)，上层盘(1)与中层盘(6)之间设有多个可伸缩的液压立柱 (15)；其特征在于所述的上、下层盘的周边分别设有多个稳盘摩擦楔块(2)，上、中层盘的周边设有与稳盘摩擦楔块(2)方向相反、结构相同的迈步摩擦楔块(3)，上层盘(1)和下层盘(8)周边分别设有稳盘摩擦楔块机构，上层盘(1)和中层盘(6)下沿周边分别设有迈步摩擦楔块机构。
2.根据权利要求1所述的楔块自锁式迈步吊盘，其特征在于所述的中层盘(6)上设有通过刚性立柱(4)的立柱导向套(14)。
3.根据权利要求1所述的楔块自锁式迈步吊盘，其特征在于所述的迈步摩擦楔块(3) 包括楔形框架(3-5 )，楔形框架(3-5 )内依次设有弹性垫板(3-4 )和楔形板(3-3 )，楔形框架 (3-5)的入口侧设有弧形摩擦面板(3-2)，弧形摩擦面板(3-2)上设有穿过弹性垫板(3-4) 和楔形板(3-3 )与楔形框架(3-5 )连接为一体的螺栓(3-1)。
4.根据权利要求1所述的楔块自锁式迈步吊盘，其特征在于所述的稳盘摩擦楔块机构由设在层盘上的稳盘液压缸(10)、稳盘压杆(9)和连接在稳盘液压缸(10)和压杆(9)之间的连杆构成。
5.根据权利要求1所述的楔块自锁式迈步吊盘，其特征在于所述的迈步摩擦楔块机构由设在层盘下的迈步液压缸(13)、迈步压杆(7)和连接在迈步液压缸(13)和迈步压杆 (7)之间的连杆构成。
全文摘要
一种楔块自锁式迈步吊盘，包括兼作稳绳盘的上层盘、设有控制台的中层盘和底部吊挂掘砌设备的下层盘，上层盘与下层盘之间设有穿过中层盘的立柱，上层盘与中层盘之间设有三个液压立柱；上、下层盘的圈梁上边沿周边分别设有稳盘摩擦楔块机构，上、中层盘的圈梁下边沿周边设有与稳盘摩擦楔块方向相反、结构相同、间隔排列的迈步摩擦楔块机构。尤其适用于超千米深级别的立井井筒的开凿，其无需吊盘悬吊绳，减少了对凿井稳车和凿井井架的苛刻要求，节省了大量钢丝绳，迈步平稳，安全性高，耗能低，不需要在井壁上预制梁窝，避免了砌壁时精确定位梁窝的复杂工艺，降低了对井壁的破坏。
文档编号E21D5/12GK102230380SQ20111015634
公开日2011年11月2日 申请日期2011年6月13日 优先权日2011年6月13日
发明者周公博, 张磊, 曹国华, 朱真才, 李伟, 王重秋, 陈国安 申请人:中国矿业大学, 徐州泰荣煤矿设备有限公司