施工立井吊盘的稳绳张力检测装置和检测方法
【专利摘要】本发明公开了一种施工立井吊盘的稳绳张力的检测装置和检测方法，所述稳绳由绞车释放，绕过天轮连接到吊盘后绷紧，所述天轮的位置高于绞车，包括滑动装置、拉紧绳和拉力绳，所述滑动装置套装在稳绳上，所述拉紧绳有2根且分别固定在滑动装置的两侧且与稳绳平行布置，所述拉力绳固定在滑动装置的下部且与稳绳垂直布置。结合力学基本原理，通过设置在拉紧绳和稳绳上的力以及各个绳长之间的比例关系间接地计算得到稳绳上的力。结构简单，方法巧妙，对钢丝绳粗细均可适用，普适度高，且成本较低。
【专利说明】施工立井吊盘的稳绳张力检测装置和检测方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及施工立井系统，尤其是一种施工立井吊盘稳绳张力检测装置及检测方法。
【背景技术】
[0002]立井施工系统的吊盘随着施工进度逐步下放，其与地面井口的距离逐渐增加，运行工况相对复杂，并且吊盘所处环境十分潮湿。为了检测吊盘悬吊力，在稳绳与吊盘连接处若增加拉力传感器，需要先将稳绳拆除，并且拉力传感器必须满足防尘防水的要求。但是，由于施工一段时间后吊盘会处于井筒较深的位置，因此稳绳会有较大的张力，从而导致稳绳具有很大的扭矩，当进行稳绳拆除时，稳绳会剧烈扭转，很容易对施工人员造成伤害，还会造成吊盘由于受力不平衡而产生扭转；其次若用这个方法必须在建井初期就将张力传感器连接于稳绳或稳绳与吊盘间，但其信号由井下传递到井口比较困难。除利用拉力传感器的方法以外，其它关于钢丝绳张力检测的装置主要有夹持在钢丝绳上通过其横向作用力来间接测量，以及在钢丝绳上夹持一个测量钢丝绳纵向变形的检测装置来间接测量。前者针对较细的钢丝绳能够比较方便测量，但对施工立井吊盘较粗的悬吊绳和稳绳，由于其距离短、刚度大会造成横向压紧力大、测量不准的问题，同时钢丝绳会因被反向弯曲过大而导致钢丝绳损伤；后者对提升系统钢丝绳张力的测量必须增加一套无线节点传输设备，这对检测成本提出了很大的挑战。
【发明内容】
[0003]要解决的技术问题:针对现有技术的不足，本发明提供一种施工立井吊盘悬吊张力的检测装置和检测方法，解决现有技术中对施工立井吊盘悬吊张力检测时在稳绳上安装拉力传感器的方法对拉力传感器硬件要求高且不能随时进行安装的缺陷以及利用其他检测方法对不同粗细的钢丝绳应用范围局限、成本高等缺陷。
[0004]技术方案:为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案:
[0005]施工立井吊盘的稳绳张力的检测装置，所述稳绳由绞车释放，绕过天轮连接到吊盘后绷紧，所述天轮的位置高于绞车，包括滑动装置、拉紧绳和拉力绳，所述滑动装置套装在绷紧的稳绳上，所述拉紧绳有2根且分别固定在滑动装置的两侧且与稳绳平行布置，所述拉力绳固定在滑动装置的下部且与稳绳垂直布置。
[0006]进一步的，在本发明中，所述滑动装置包括带凹槽的滚轮和两块护板，所述两块护板对称地设置在滚轮两端面的外侧并通过滚轮销轴和轴承与滚轮铰接；在稳绳上方的护板的两侧分别设置一根连接轴且均穿过两个护板，所述2根拉紧绳分别固定在相应侧的连接轴上；在稳绳下方的护板上设置第三根连接轴且穿过两个护板，所述拉力绳固定在第三根连接轴上。
[0007]进一步的，在本发明中，所述拉紧绳和拉力绳上均设有拉力传感器。
[0008]进一步的，在本发明中，所述拉力绳通过拉力绳卷绕装置绷紧。[0009]进一步的，在本发明中，所述拉紧绳通过拉紧绳卷绕装置绷紧，所述拉紧绳卷绕装置包括卷筒和卷筒端面两侧的两个支座，所述卷筒通过轴架在两个支座中间，其中一个支座和与该支座同侧的卷筒上设有配套的锁紧止动结构。
[0010]进一步的，在本发明中，所述锁紧止动结构包括设置在卷筒端部的锁紧圈和设置在同侧的支座上的螺栓组件，所述锁紧圈上设有一圈沉孔，所述螺栓组件包括固定在该支座上的螺栓座和与螺栓座通过螺纹匹配连接的锁紧螺栓，所述锁紧螺栓的与沉孔相匹配。
[0011]进一步的，在本发明中，所述卷筒上设有手柄圈。这样可以方便地缠绕拉紧绳。
[0012]进一步的，在本发明中，沿拉紧绳所在方向，2个拉紧绳卷绕装置以天轮和绞车连线的中点为中心对称地设置在天轮和绞车的外侧；所述轴上安装有轴编码器。通过轴编码器检测所释放拉紧绳的长度，调节滑动装置使其处于稳绳的中点处。
[0013]施工立井吊盘的稳绳张力的检测方法，包括顺序执行的以下步骤:
[0014]a、已知稳绳位于绞车和天轮之间的长度为1，转动拉紧绳卷绕装置的卷筒释放拉紧绳，通过轴编码器检测所释放拉紧绳的长度，调节滑动装置使其处于稳绳的中点处，拧紧拉紧绳卷绕装置的锁紧螺栓至锁紧圈上的沉孔内；
[0015]b、调整拉力绳卷绕装置在地面上的位置，使拉力绳垂直于稳绳；
[0016]C、拉力绳卷绕装置卷绕拉力绳，拉动滑动装置沿拉力绳方向发生X大小的位移，记录下安装在拉紧绳上的拉力传感器的拉力值为和安装在拉力绳上的拉力传感器的拉力值为f2 ;
[0017]d、根据公式F = f2.I/(4x) -f!计算稳绳的拉力值F。
[0018]有益效果:`
[0019]本发明通过在滑动装置和拉紧绳、稳绳之间的巧妙配合，结合力学基本原理，通过设置在拉紧绳和稳绳上的力以及各个绳长之间的比例关系间接地计算得到稳绳上的力。
[0020]本发明适用于已施工立井吊盘稳绳张力的检测，也可用于施工立井吊盘悬吊绳张力的检测以及其它矿井提升系统钢丝绳张力的检测。
[0021]本发明结构简单，方法巧妙，对钢丝绳粗细均可适用，普适度高，成本较低，避免了直接在稳绳上设置拉力传感器的种种不便和利用其他测量方法的对钢丝绳粗细有要求以及成本闻等缺陷。
【专利附图】
【附图说明】
[0022]图1是本发明的稳绳张力检测装置的系统示意图；
[0023]图2是本发明的滑动装置的三维示意图；
[0024]图3是图2的剖面图；
[0025]图4是本发明中拉紧绳卷绕装置的结构示意图。
【具体实施方式】
[0026]下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
[0027]如图1所示，一种施工立井吊盘的稳绳张力的检测装置，所述稳绳I绕过绞车7和天轮8后伸向立井内，稳绳I的终端连接并悬吊住吊盘10，所述天轮8的位置高于绞车7。还包括滑动装置3、2根拉紧绳2和拉力绳4，所述拉紧绳2和拉力绳4上均设有拉力传感器50
[0028]具体的，所述滑动装置3套装在稳绳I上，所述滑动装置3包括带凹槽的滚轮3-3和两块护板3-1，所述两块护板3-1对称地设置在滚轮3-3两端面的外侧并通过滚轮销轴3-4和轴承3-5与滚轮3-3铰接；在稳绳I上方的护板3-1的左上角和右上角分别设置一根连接轴3-2且均穿过两个护板3-1，每根连接轴3-2上各固定I根拉紧绳2 ;在稳绳I下方的护板3-1上设置第三根连接轴3-2且穿过两个护板3-2，所述拉力绳4固定在第三根连接轴3-2上。滚动装置3套装在稳绳I上的方法为:先将第三根连接轴3-2从滑动装置3上拆下，之后将滑动装置3的滚轮3-3的凹槽放置在稳绳I上，再将拆下的连接轴3-2连接到滑动装置3上，最后将拉力绳4拴紧在上面两个连接轴3-2上。
[0029]沿拉紧绳2所在方向，以天轮8和绞车7连线的中点为中心对称地在天轮8和绞车7的外侧设置2个拉紧绳卷绕装置6，用来调节和张紧拉紧绳2，所述2根拉紧绳2分别绕到相应侧的拉紧绳卷绕装置6上，拉紧绳2通过拉紧绳卷绕装置6绷紧且与稳绳I平行布置。所述拉紧绳卷绕装置6包括卷筒6-1和卷筒6-1端面两侧的两个支座6-3，所述卷筒6-1通过轴6-7和轴承架在两个支座6-3中间。其中右侧的支座6-3和与该支座6_3同侧的卷筒6-1上设有配套的锁紧止动结构。所述锁紧止动结构包括设置在卷筒6-1端部的锁紧圈6-6和设置在同侧的支座6-3上的螺栓组件，所述锁紧圈6-6上设有一圈沉孔，所述螺栓组件包括固定在该支座6-3上的螺栓座6-4和与螺栓座6-4通过螺纹匹配连接的锁紧螺栓6-5，所述锁紧螺栓6-5与沉孔相匹配。所述卷筒6-1上还铰接有手柄圈6-2可方便地缠绕拉紧绳2。所述轴6-7上安装有轴编码器6-8，通过轴编码器6-8可以测出释放的拉紧绳2的长度，当拉紧绳2释放完毕后， 将锁紧螺栓拧入锁紧圈6-6的沉孔内并且拧紧，从而可以锁住拉紧绳卷绕装置6，使其释放出的拉紧绳2的长度保持不变。
[0030]在天轮8和绞车7的中点位置附近的下方设置拉力绳卷绕装置9，所述拉力绳4绕在拉力绳卷绕装置9上。
[0031 ] 一种施工立井吊盘的稳绳张力的检测方法，包括顺序执行的以下步骤:
[0032]a、稳绳I位于绞车7和天轮8之间的长度为1，转动拉紧绳卷绕装置6的卷筒6_1释放拉紧绳2，通过轴编码器6-8检测所释放拉紧绳2的长度，调节滑动装置3使其处于稳绳I的中点处，拧紧拉紧绳卷绕装置6的锁紧螺栓6-5至锁紧圈6-6上的沉孔内；
[0033]b、调整拉力绳卷绕装置9在地面上的位置，使得拉力绳4垂直于稳绳I ;
[0034]C、拉力绳卷绕装置9卷绕拉力绳4，拉动滑动装置3沿拉力绳方向发生X大小的位移，记录下安装在拉紧绳2上的拉力传感器5的拉力值为和安装在拉力绳4上的拉力传感器5的拉力值为f2 ；
[0035]d、根据公式F = f2.I/(4x) -f!计算稳绳I的拉力值F。
[0036]由于滑动装置3可以在稳绳I上滑动，因此稳绳I在提升或下放的过程中，滑动装置3可以始终压紧稳绳1，且滑动装置3始终处于绞车7与天轮8的中点处，实时检测稳绳的张力。
[0037]整个移动过程结束后装置处于平衡状态，根据力的平衡原理，对滑动装置3做受力分析，在稳绳I和拉紧绳2上的合力与拉力绳4上的力构成力的三角形，而由于拉紧绳被固定不动，故在力的三角形中稳绳I和拉紧绳2的合力所在边近似为长度不变，根据力与长度成比例的关系得到下述等式:[0038]<img/ >
[0039]即稳绳I 上的拉力 F = f2.I/(4x) -f1D
[0040]以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出:对于本【技术领域】的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
【权利要求】
1.施工立井吊盘的稳绳张力检测装置，所述稳绳(I)由绞车(7)释放出来，绕过天轮(8)连接到吊盘(10)后绷紧，所述天轮(8)的位置高于绞车(7)，其特征在于:包括滑动装置(3)、拉紧绳(2)和拉力绳(4)，所述滑动装置(3)套装在绷紧的稳绳(I)上，所述拉紧绳(2)有2根且分别固定在滑动装置(3)的两侧且与稳绳(I)平行布置，所述拉力绳(4)固定在滑动装置(3)的下部且与稳绳(I)垂直布置。
2.根据权利要求1所述的施工立井吊盘的稳绳张力检测装置，其特征在于:所述滑动装置(3)包括带凹槽的滚轮(3-3)和两块护板(3-1)，所述两块护板(3-1)对称地设置在滚轮(3-3 )两端面的外侧并通过滚轮销轴(3-4 )和轴承(3-5 )与滚轮(3-3 )铰接；在稳绳(I)上方的护板(3-1)的两侧分别设置一根连接轴且均穿过两个护板(3-1)，所述2根拉紧绳(2)分别固定在相应侧的连接轴(3-2)上；在稳绳(I)下方的护板(3-1)上设置第三根连接轴且穿过两个护板(3-2 )，所述拉力绳(4 )固定在第三根连接轴上。
3.根据权利要求1所述的施工立井吊盘的稳绳张力检测装置，其特征在于:所述拉紧绳(2)和拉力绳(4)上均设有拉力传感器(5)。
4.根据权利要求1所述的施工立井吊盘的稳绳张力检测装置，其特征在于:所述拉力绳通过拉力绳卷绕装置(9)绷紧。
5.根据权利要求1所述的施工立井吊盘的稳绳张力检测装置，其特征在于:所述拉紧绳(2 )通过2 个拉紧绳卷绕装置(6 )绷紧，每个拉紧绳卷绕装置(6 )包括卷筒(6-1)和卷筒(6-1)端面两侧的两个支座(6-3 )，所述卷筒(6-1)通过轴(6-7 )架在两个支座(6_3 )中间，其中一个支座(6-3)和与该支座(6-3)同侧的卷筒(6-1)上设有配套的锁紧止动结构。
6.根据权利要求5所述的施工立井吊盘的稳绳张力检测装置，其特征在于:所述锁紧止动结构包括设置在卷筒(6-1)端部的锁紧圈(6-6)和设置在同侧的支座(6-3)上的螺栓组件，所述锁紧圈(6-6)上设有一圈沉孔，所述螺栓组件包括固定在该支座(6-3)上的螺栓座(6-4)和与螺栓座(6-4)通过螺纹匹配连接的锁紧螺栓(6-5)，所述锁紧螺栓(6-5)与沉孔相匹配。
7.根据权利要求5所述的施工立井吊盘的稳绳张力检测装置，其特征在于:所述卷筒(6-1)上设有手柄圈(6-2)。
8.根据权利要求5所述的施工立井吊盘的稳绳张力检测装置，其特征在于:沿拉紧绳(2)所在方向，2个拉紧绳卷绕装置(6)以天轮(8)和绞车(7)连线的中点为中心对称地设置在天轮(8)和绞车(7)的外侧；所述轴(6-7)上安装有轴编码器(6-8)。
9.施工立井吊盘的稳绳张力检测方法，其特征在于:包括顺序执行的以下步骤: a、已知稳绳(I)位于绞车(7)和天轮(8)之间的长度为1，转动拉紧绳卷绕装置(6)的卷筒(6-1)释放拉紧绳(2)，通过轴编码器(6-8)检测所释放拉紧绳(2)的长度，调节滑动装置(3 )使其处于稳绳(I)的中点处，拧紧拉紧绳卷绕装置(6 )的锁紧螺栓(6-5 )至锁紧圈(6-6)上的沉孔内； b、调整拉力绳卷绕装置(9)在地面上的位置，使得拉力绳(4)垂直于稳绳(I)； C、拉力绳卷绕装置(9)卷绕拉力绳(4)，拉动滑动装置(3)沿拉力绳方向发生X大小的位移，记录下安装在拉紧绳(2)上的拉力传感器(5)的拉力值为和安装在拉力绳(4)上的拉力传感器(5)的拉力值为f2 ； d、根据公式F = f2.I/(4x)-f!计算稳绳(I)的拉力值F。
【文档编号】G01L5/04GK103776577SQ201410003998
【公开日】2014年5月7日 申请日期:2014年1月3日 优先权日:2014年1月3日
【发明者】曹国华, 王彦栋, 朱真才, 彭维红, 王进杰, 刘善增, 沈刚, 卢昊 申请人:中国矿业大学