液壓安全門液壓、電控及機(jī)械系統(tǒng)的加工技術(shù)

王森梅

（平煤股份八礦，河南 平頂山 467000）

當(dāng)罐籠提升時(shí)，安全門防止人員和車輛進(jìn)入而發(fā)生墜井事故，只準(zhǔn)在罐籠到位通過人員或礦車時(shí)打開。煤礦安全規(guī)程規(guī)定，安全門必須與罐位和提升信號(hào)聯(lián)鎖。罐籠未到位，安全門不打開，安全門未關(guān)閉，只能發(fā)出調(diào)平和換層信號(hào)，但發(fā)不出開車信號(hào)。液壓安全門具有可靠的安全閉鎖防護(hù)作用，開啟靈活。門扇用型鋼焊制，上部裝有行走滾輪，可沿著導(dǎo)軌左右滑動(dòng)。鏈?zhǔn)絺鲃?dòng)機(jī)構(gòu)由液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)，正反運(yùn)轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)安全門的打開或關(guān)閉。導(dǎo)軌的布置形式一般設(shè)置雙股導(dǎo)軌，門扇開啟時(shí)重疊在一起。

1 液壓安全門的基本狀況及系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

井筒直徑Φ6.5m，井筒深度562.3m。選用1T 單層雙車罐籠2 臺(tái)，該罐籠自重：4 452kg，長(zhǎng)×寬×高：4 300×1 200×3 068mm。該井筒已進(jìn)入二期施工階段，目前該井筒使用的安全門為老式的氣動(dòng)安全門，現(xiàn)準(zhǔn)備將該井筒的安全門更換成液壓安全門，上下井口各1 套。液壓安全門的主體結(jié)構(gòu)為機(jī)械、液壓、電控三大系統(tǒng)。機(jī)械系統(tǒng)包括支架、門、軌道梁三部分；液壓系統(tǒng)包括液壓站、油路、馬達(dá)三部分；電控系統(tǒng)分為動(dòng)力電、控制電、PLC 三部分。

2 工作原理

當(dāng)罐籠運(yùn)行到指定位置，觸碰到上下井口的到位傳感器，傳感器與信號(hào)系統(tǒng)串聯(lián)，信號(hào)燈亮，安全門可以打開。操作人員按動(dòng)打開按鈕，液壓站電磁閥動(dòng)作，控制液壓站油泵通過閥組給安全門上的液壓馬達(dá)進(jìn)油口傳動(dòng)動(dòng)力，液壓馬達(dá)動(dòng)作，液壓馬達(dá)安裝在安全門軌道梁一端，液壓馬達(dá)含主動(dòng)輪，主動(dòng)輪與從動(dòng)輪配合帶動(dòng)鏈條，鏈條連接在安全門上，安全門打開。當(dāng)罐籠內(nèi)結(jié)束進(jìn)人或進(jìn)物作業(yè)，操作人員按動(dòng)閉合按鈕，液壓站電磁閥動(dòng)作，控制液壓站油泵通過閥組給安全門上的液壓馬達(dá)動(dòng)出油口傳動(dòng)動(dòng)力，通過鏈條傳動(dòng)，安全門閉合。罐籠開始下放或提升，離開到位傳感器位置，信號(hào)燈滅，如出現(xiàn)操作人員的誤動(dòng)作安全門也不能打開，直至罐籠到位，重新接通信號(hào)回路。

3 液壓安全門的加工

3.1 機(jī)械系統(tǒng)加工

安全門的機(jī)械系統(tǒng)包括支架、門、軌道三部分，見圖1。

圖1 安全門的機(jī)械系統(tǒng)

3.1.1 支架的加工

安全門支架的作用是支撐和固定安全門立在上下井口位置，并托起和固定軌道梁，該支架采用I25a 工字鋼，一套安全門需2 根支架，在支架上端焊接托架，用以固定軌道梁，在支架下端焊接底座，用M20 的膨脹螺栓將支架固定在地面。支架上端的托架和下端的底座與支架焊接的焊縫不小于5mm。根據(jù)井筒的實(shí)際情況，將支架的長(zhǎng)度定為2 240mm，上端托架固定在支腿上端往下140mm 位置，托架采用δ10mm 鐵板，在托架下面用δ10mm 鐵板焊接一道力筋，托架上鉆4 個(gè)Φ18 的孔，用于固定軌道梁。支架底座采用δ10mm 鐵板焊接在支架另一段，在底座上鉆四個(gè)Φ22mm 的孔。見圖2。

圖2 安全門支架

3.1.2 門的加工

門的主體結(jié)構(gòu)采用2 寸管、[8a 槽鋼、-80×10 扁鐵、 滑動(dòng)機(jī)構(gòu)組成。先用[8a 槽鋼焊接成1 200mm×1 930mm 的框架，在框架內(nèi)每隔300mm 用長(zhǎng)1 180mm 的2 寸管加5 道立柱，組成門的欄柵，2 寸管焊接在[8a 槽鋼內(nèi)，用兩根長(zhǎng)600mm 的-100×10 扁鐵在框架上面立著焊接兩道門與軌道梁連接的臂，并在臂的左側(cè)焊接一道力筋，兩臂當(dāng)距為840mm。在臂的上端鉆一個(gè)Φ25mm的孔用于傳滑動(dòng)機(jī)構(gòu)的軸，在軸的兩端分別安裝1 個(gè)軸承，組成滑動(dòng)機(jī)構(gòu)。在臂Φ25mm 孔的左側(cè)鉆一個(gè)Φ12mm 的孔，用以連接鏈條在軌道內(nèi)滑動(dòng)。見圖3。

圖3 安全門的門

3.1.3 軌道的加工

液壓安全門的軌道是機(jī)械系統(tǒng)內(nèi)最重要的組成部分，兩套安全門全部在一個(gè)軌道內(nèi)運(yùn)行，其兩股軌道的當(dāng)距和馬達(dá)、主動(dòng)輪、 從動(dòng)輪的連接位置及鏈條的位置都限制著安全門是否能正常操作。液壓安全門的軌道主要由兩根4 360mm 的[18a 槽鋼對(duì)焊成方鋼形式，成為軌道的主體結(jié)構(gòu)。在軌道的下面用跑車割槍，將軌道下面切出兩條3 000mm 長(zhǎng)，20mm 寬的軌道槽，軌道槽要求平整順直，在跑車割槍完成軌道槽作業(yè)后，應(yīng)用打磨機(jī)將兩條軌道槽內(nèi)外清理干凈、打磨平整。兩條軌道槽當(dāng)距為86mm，這樣兩個(gè)安全門在運(yùn)行至重疊位置時(shí)，安全門可順利通過。在軌道兩頭從動(dòng)輪和主動(dòng)輪位置的下面，掏兩個(gè)輪孔。在軌道一端往內(nèi)125mm 位置，在軌道兩側(cè)各鉆一個(gè)Ф25mm 的孔，兩個(gè)孔必須同心。用一根長(zhǎng)260mm、Ф20mm 的圓鋼作為軸，軸兩頭用車床車50mm 長(zhǎng)的螺紋，在軸中兩側(cè)位置車軸承卡簧槽，槽深1mm，一根軸有4 個(gè)卡簧槽，兩個(gè)卡簧固定兩個(gè)軸承，共四盤軸承，一個(gè)從動(dòng)輪內(nèi)安裝兩盤軸承，一根軸安裝2 個(gè)從動(dòng)輪。在軌道兩頭下面各焊接一塊連接法蘭，用以軌道與立柱連接。見圖4。

圖4 安全門的軌道

4 液壓安全門的液壓系統(tǒng)

液壓系統(tǒng)是液壓安全門的動(dòng)力機(jī)構(gòu)，液壓安全門的液壓系統(tǒng)由油箱、電機(jī)、油泵、管路系統(tǒng)、液壓馬達(dá)五部分組成。液壓安全門使用46# 抗磨液壓油，油箱容積為2m3。電機(jī)起動(dòng)后，電機(jī)帶動(dòng)油泵，油泵通過濾油器將液壓油過濾后從油箱內(nèi)抽出，液壓油經(jīng)過單向閥至集成閥座，集成閥座上有閥組，分別為：節(jié)流閥、溢流閥、換向閥，由于安全門載重較輕，油壓調(diào)至2～3MPa 即可，通過閥組的液壓油流至液壓馬達(dá)，馬達(dá)上安裝有主動(dòng)輪，主動(dòng)輪帶動(dòng)鏈條及從動(dòng)輪開始運(yùn)轉(zhuǎn)，安全門與鏈條連接在一起，從而達(dá)到安全門的打開和閉合。液壓系統(tǒng)為雙液壓系統(tǒng)，一套使用，一套備用，在油箱內(nèi)配有雙電機(jī)、雙油泵，在油路中，通過彎頭及三通將油路串聯(lián)起來。

4.1 液壓系統(tǒng)各部件技術(shù)參數(shù)

表1 液壓系統(tǒng)各部件技術(shù)參數(shù)

4.2 液壓安全門的液壓原理圖

圖5 液壓安全門的液壓原理圖

4.3 液壓安全門的油管布置

液壓安全門液壓站使用的油管為內(nèi)徑10mm 的軟油管，兩頭壓快速接頭，與馬達(dá)及集成閥座連接方便，穩(wěn)定。液壓安全門的油管接法有兩種，一種為“丁字形”連接，一種為串聯(lián)連接，五礦己四液壓安全門使用的是“丁字形”連接方法。從液壓站集成閥座1 號(hào)閥出油孔引出一根長(zhǎng)20m 的主油管，在井口兩臺(tái)主提升液壓安全門馬達(dá)的進(jìn)油孔引出兩根長(zhǎng)6m 的副油管，用三通將主油管和兩根副油管連接起來，用同樣方法在集成閥座1 號(hào)閥組的回油孔與主提升液壓安全門馬達(dá)的兩個(gè)回油孔進(jìn)行連接，1號(hào)閥組的進(jìn)出油路形成。2 號(hào)閥組用同樣方法與副提升液壓安全門的馬達(dá)進(jìn)行連接，2 號(hào)閥組進(jìn)出油路形成。集成閥座3 號(hào)閥組屬備用閥組，當(dāng)出現(xiàn)問題時(shí)，將1 號(hào)或2 號(hào)閥組的主油管插入3 號(hào)閥組即可使用。油管布置圖見圖6。

圖6 油管布置圖

5 液壓安全門的電控系統(tǒng)

液壓安全門的電控系統(tǒng)是控制安全門閉合、打開，防止在罐籠不到位的情況下，由于操作人員的誤動(dòng)作等原因造成礦車墜入井筒的安全保護(hù)系統(tǒng)。

在井上下井口罐籠到位位置各安裝2 塊到位傳感器磁鐵及到位傳感器，當(dāng)罐籠到位時(shí)，到位傳感器磁鐵及傳感器將信息傳給信號(hào)房操作臺(tái)PLC 擴(kuò)展模塊，該模塊與信號(hào)回路串聯(lián)，當(dāng)罐籠到位時(shí)，信號(hào)回路通電，井口操作臺(tái)閉合（打開）按鈕燈亮，操作人員按動(dòng)按鈕，接通液壓站油箱上的集成閥座電磁閥，安全門可以打開（閉合），主提升和副提升閉鎖，當(dāng)主提升罐籠到上井口位置時(shí)，井上的主提升安全門和井下的副提升安全門可以打開，井上的副提升和井下的主提升信號(hào)回路斷電，安全門不能打開。

表2 電控系統(tǒng)配件明細(xì)表

4 結(jié)束語(yǔ)

使用該液壓安全門大大降低了勞動(dòng)成本，增大了該工區(qū)的機(jī)械化程度，液壓安全門的維護(hù)量小，配件損耗量小，從而節(jié)約了成本。該液壓安全門安裝調(diào)式至今，運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定、維護(hù)簡(jiǎn)便，各系統(tǒng)沒有發(fā)生任何故障，且噪音低，PLC 數(shù)字操作，提高了安全門運(yùn)行控制的準(zhǔn)確性和安全性。

[1]鄧星鐘，朱承高，可編程序控制器的應(yīng)用[J].機(jī)電傳動(dòng)控制，2007（9）：181－235.64－111.

[2]楊曙東，何存興.液壓傳動(dòng)與氣壓傳動(dòng)[J].液壓傳動(dòng)，2008（4）.