液压安全门液压、电控及机械系统的加工技术

2014-08-12王森梅

河南科技 2014年2期

王森梅

（平煤股份八矿，河南平顶山 467000）

当罐笼提升时，安全门防止人员和车辆进入而发生坠井事故，只准在罐笼到位通过人员或矿车时打开。煤矿安全规程规定，安全门必须与罐位和提升信号联锁。罐笼未到位，安全门不打开，安全门未关闭，只能发出调平和换层信号，但发不出开车信号。液压安全门具有可靠的安全闭锁防护作用，开启灵活。门扇用型钢焊制，上部装有行走滚轮，可沿着导轨左右滑动。链式传动机构由液压马达驱动，正反运转实现安全门的打开或关闭。导轨的布置形式一般设置双股导轨，门扇开启时重叠在一起。

1 液压安全门的基本状况及系统结构

井筒直径Φ6.5m，井筒深度562.3m。选用1T 单层双车罐笼2 台，该罐笼自重：4 452kg，长×宽×高：4 300×1 200×3 068mm。该井筒已进入二期施工阶段，目前该井筒使用的安全门为老式的气动安全门，现准备将该井筒的安全门更换成液压安全门，上下井口各1 套。液压安全门的主体结构为机械、液压、电控三大系统。机械系统包括支架、门、轨道梁三部分；液压系统包括液压站、油路、马达三部分；电控系统分为动力电、控制电、PLC 三部分。

2 工作原理

当罐笼运行到指定位置，触碰到上下井口的到位传感器，传感器与信号系统串联，信号灯亮，安全门可以打开。操作人员按动打开按钮，液压站电磁阀动作，控制液压站油泵通过阀组给安全门上的液压马达进油口传动动力，液压马达动作，液压马达安装在安全门轨道梁一端，液压马达含主动轮，主动轮与从动轮配合带动链条，链条连接在安全门上，安全门打开。当罐笼内结束进人或进物作业，操作人员按动闭合按钮，液压站电磁阀动作，控制液压站油泵通过阀组给安全门上的液压马达动出油口传动动力，通过链条传动，安全门闭合。罐笼开始下放或提升，离开到位传感器位置，信号灯灭，如出现操作人员的误动作安全门也不能打开，直至罐笼到位，重新接通信号回路。

3 液压安全门的加工

3.1 机械系统加工

安全门的机械系统包括支架、门、轨道三部分，见图1。

图1 安全门的机械系统

3.1.1 支架的加工

安全门支架的作用是支撑和固定安全门立在上下井口位置，并托起和固定轨道梁，该支架采用I25a 工字钢，一套安全门需2 根支架，在支架上端焊接托架，用以固定轨道梁，在支架下端焊接底座，用M20 的膨胀螺栓将支架固定在地面。支架上端的托架和下端的底座与支架焊接的焊缝不小于5mm。根据井筒的实际情况，将支架的长度定为2 240mm，上端托架固定在支腿上端往下140mm 位置，托架采用δ10mm 铁板，在托架下面用δ10mm 铁板焊接一道力筋，托架上钻4 个Φ18 的孔，用于固定轨道梁。支架底座采用δ10mm 铁板焊接在支架另一段，在底座上钻四个Φ22mm 的孔。见图2。

图2 安全门支架

3.1.2 门的加工

门的主体结构采用2 寸管、[8a 槽钢、-80×10 扁铁、滑动机构组成。先用[8a 槽钢焊接成1 200mm×1 930mm 的框架，在框架内每隔300mm 用长1 180mm 的2 寸管加5 道立柱，组成门的栏栅，2 寸管焊接在[8a 槽钢内，用两根长600mm 的-100×10 扁铁在框架上面立着焊接两道门与轨道梁连接的臂，并在臂的左侧焊接一道力筋，两臂当距为840mm。在臂的上端钻一个Φ25mm的孔用于传滑动机构的轴，在轴的两端分别安装1 个轴承，组成滑动机构。在臂Φ25mm 孔的左侧钻一个Φ12mm 的孔，用以连接链条在轨道内滑动。见图3。

图3 安全门的门

3.1.3 轨道的加工

液压安全门的轨道是机械系统内最重要的组成部分，两套安全门全部在一个轨道内运行，其两股轨道的当距和马达、主动轮、从动轮的连接位置及链条的位置都限制着安全门是否能正常操作。液压安全门的轨道主要由两根4 360mm 的[18a 槽钢对焊成方钢形式，成为轨道的主体结构。在轨道的下面用跑车割枪，将轨道下面切出两条3 000mm 长，20mm 宽的轨道槽，轨道槽要求平整顺直，在跑车割枪完成轨道槽作业后，应用打磨机将两条轨道槽内外清理干净、打磨平整。两条轨道槽当距为86mm，这样两个安全门在运行至重叠位置时，安全门可顺利通过。在轨道两头从动轮和主动轮位置的下面，掏两个轮孔。在轨道一端往内125mm 位置，在轨道两侧各钻一个Ф25mm 的孔，两个孔必须同心。用一根长260mm、Ф20mm 的圆钢作为轴，轴两头用车床车50mm 长的螺纹，在轴中两侧位置车轴承卡簧槽，槽深1mm，一根轴有4 个卡簧槽，两个卡簧固定两个轴承，共四盘轴承，一个从动轮内安装两盘轴承，一根轴安装2 个从动轮。在轨道两头下面各焊接一块连接法兰，用以轨道与立柱连接。见图4。

图4 安全门的轨道

4 液压安全门的液压系统

液压系统是液压安全门的动力机构，液压安全门的液压系统由油箱、电机、油泵、管路系统、液压马达五部分组成。液压安全门使用46# 抗磨液压油，油箱容积为2m3。电机起动后，电机带动油泵，油泵通过滤油器将液压油过滤后从油箱内抽出，液压油经过单向阀至集成阀座，集成阀座上有阀组，分别为：节流阀、溢流阀、换向阀，由于安全门载重较轻，油压调至2～3MPa 即可，通过阀组的液压油流至液压马达，马达上安装有主动轮，主动轮带动链条及从动轮开始运转，安全门与链条连接在一起，从而达到安全门的打开和闭合。液压系统为双液压系统，一套使用，一套备用，在油箱内配有双电机、双油泵，在油路中，通过弯头及三通将油路串联起来。

4.1 液压系统各部件技术参数

表1 液压系统各部件技术参数

4.2 液压安全门的液压原理图

图5 液压安全门的液压原理图

4.3 液压安全门的油管布置

液压安全门液压站使用的油管为内径10mm 的软油管，两头压快速接头，与马达及集成阀座连接方便，稳定。液压安全门的油管接法有两种，一种为“丁字形”连接，一种为串联连接，五矿己四液压安全门使用的是“丁字形”连接方法。从液压站集成阀座1 号阀出油孔引出一根长20m 的主油管，在井口两台主提升液压安全门马达的进油孔引出两根长6m 的副油管，用三通将主油管和两根副油管连接起来，用同样方法在集成阀座1 号阀组的回油孔与主提升液压安全门马达的两个回油孔进行连接，1号阀组的进出油路形成。2 号阀组用同样方法与副提升液压安全门的马达进行连接，2 号阀组进出油路形成。集成阀座3 号阀组属备用阀组，当出现问题时，将1 号或2 号阀组的主油管插入3 号阀组即可使用。油管布置图见图6。

图6 油管布置图

5 液压安全门的电控系统

液压安全门的电控系统是控制安全门闭合、打开，防止在罐笼不到位的情况下，由于操作人员的误动作等原因造成矿车坠入井筒的安全保护系统。

在井上下井口罐笼到位位置各安装2 块到位传感器磁铁及到位传感器，当罐笼到位时，到位传感器磁铁及传感器将信息传给信号房操作台PLC 扩展模块，该模块与信号回路串联，当罐笼到位时，信号回路通电，井口操作台闭合（打开）按钮灯亮，操作人员按动按钮，接通液压站油箱上的集成阀座电磁阀，安全门可以打开（闭合），主提升和副提升闭锁，当主提升罐笼到上井口位置时，井上的主提升安全门和井下的副提升安全门可以打开，井上的副提升和井下的主提升信号回路断电，安全门不能打开。