侧底卸式轻型箕斗自平衡系统研究

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1、中国西部科技2013年12月第12卷第12期总第293期侧底卸式轻型箕斗自平衡系统研究刘芳忠刘永钰(冀中能源股份公司东庞矿，河北邢台054201)摘要：侧底卸式扇形门自动卸载轻型箕斗在我国煤矿企业中应用广泛，但由于该型箕斗的结构和装载特点，其装载后的重心会偏离几何中心线，造成箕斗的倾斜。箕斗倾斜运行，一方面增大了铜滑套与管道绳的摩擦，使设备磨损处在一个较高的水平；另一方面降低了箕斗运行的平稳性，降低了设备运行的安全性。本文阐述了一种自动运行的平衡装置，使箕斗的姿态处于动态平衡的状态，从而为从根本上解决箕斗姿态倾斜的问题提供了一种可能。关键词：轻型箕斗；侧底卸式卸载

2、；液压系统；自平衡DOJ：10．3969／j．jSSn．1671-6396．2013．12．006侧底卸式扇形闸门自动卸载轻型箕斗是第三代新型箕m／s；Ah为箕斗重心从位置l到位置2的高度差，m；H为斗【l】，这种箕斗自重小、提升能力相对较大、能耗低，目前箕斗竖直状态重心到主绳连接点的竖直距离，m：为箕斗在我国煤矿应用较为广泛。这种箕斗闸门靠绞车提升力开装满后的倾斜角度。启，结构简单、自锁性好、动作灵活、卸载时间短。为计算得来的使装载后倾斜的箕斗恢复平衡所需要1侧底卸式扇形闸门自动卸载轻型箕斗的不平衡的最小能量。对箕斗恢复平衡所需的能量的分析说明，在箕I司越斗装载

3、后发生倾斜，要想使箕斗恢复平衡不使用外部力量是东庞矿北井主井提升使用的是徐州煤矿安全设备制造不可能的。厂研制的Js一3．5轻型箕斗，该型箕斗自重3．1吨，载重量3。5吨，高6．6m，长1．7m，宽1．1m，基本构造如图1所示。侧底卸式扇形闸门自动卸载轻型箕斗一般和单绳缠绕式提升机配合使用，在井筒中运行时，铜滑套在罐道绳的导引下运动。由于罐道绳具有一定的柔性，一方面对箕斗的横向冲击起到一定的缓冲作用，另一方面无法精确限制箕斗的运行轨迹。理论上，箕斗的空载及满载重心都应在箕斗中心线上，但实际上由于箕斗结构的原因，其空载和满载的重心都偏向出煤口一侧。新箕斗在出厂时一般会

4、对箕斗的结构调平衡，在箕斗底部适当位置增加配重，如图1中的8，因此一般认4为箕斗空载情况下是平衡的。但当箕斗装载后，由于箕斗溜5煤嘴底面倾斜向下，箕斗的下部装煤较多，又由于装煤时从左侧进煤，箕斗中的煤也会在右侧堆积，从而使箕斗整体的重心偏向右侧(如图2所示)，使箕斗姿态发生倾斜(如图2中虚线所示)。图2中1为箕斗装满煤后箕斗在平衡位置的6重心位置，2为箕斗装满煤后发生倾斜的重心位置。由于箕7斗在装、卸载时重心位置的变化，使得固定配重无法解决箕8斗运行的平衡问题。图1JS-3．5型轻型箕斗图2箕斗装载后的重心变化示意2箕斗满载后回到平衡位置的能量问题(1-楔形连接装

5、置；2．铜滑套；3．罐(1-箕斗装载后平衡位置重心；从图2中可以看出，箕斗装载后重心偏移，重力对于主耳；4．斗箱；5．扇形门；6一回转轴；2．箕斗装载后倾斜位置重心)7．卸载滚轮；8．平衡铁块)绳连接箕斗的点产生力矩，使箕斗产生倾斜，重心移动至主绳延长线上后停止，即重心图2中的l位移动到2位。在这3箕斗自平衡装置的设计个过程中，箕斗重心的水平位置降低了，反之如果想通过某3．1箕斗自平衡装置的机构设计种方式是箕斗姿态从倾斜状态恢复到正常的竖直状态，箕斗箕斗自平衡系统由直流电源、传感器、控制系统、油缸、的势能增加，需要对箕斗做功。箕斗的势能增加量为：活动底板、滚动配重

6、、斜轨道、电磁换向阀等组成，整体可1W=(M+m)gAh=(+，卵)g(一1)H以安装在箕斗扇形门下方的三角形区域内。从图3中可以看COt出，配重4可以在斜轨道9上滚动，同时与油缸10连接，式中：为箕斗恢复竖直状态的势能增加量，J；M为配重4的重力在平行于斜轨道方向上的分力在油缸10中产箕斗自重，kg；为箕斗所装煤质量，kg；g为重力加速度，12论著123456生压力；活动底板2可以绕转轴1做一定角度的转动，与油一时刻的倾斜度，并将测得的数值传给控制系统，控制系统缸3的活塞杆连接，当箕斗装载后存煤压迫底板对油缸3产判断倾角的绝对值是否大于系统设定的阈值，同时向电磁

7、换生压力；油缸3与油缸l0通过油管1I和电磁换向阀5连通；向阀发出电信号，确定油路是“导通”还是“断开”。当箕斗装倾角传感器7可以感知箕斗任何时刻的倾斜状态，直流电源煤后发生倾斜，被倾角传感器所感知，控制系统发出信号，为倾角传感器、控制系统和电磁换向阀提供电力。电磁换向阀将油路导通，此时活动底板上放下3．5t重的煤，巨大的压力传递到油缸3中，压力油从油缸3向油缸1O中流动，油缸10的活塞杆将滚动配重推高，同时滚动配重对＼～于主绳连接点的力臂变大，则配重重力力矩变大，箕斗倾角慢慢变小，当箕斗倾角变小，小于系统设定的阈值后，控制一系统发出信号，电磁换向阀动作将油路断开

8、，滚动配重