矿用摆动折叠式安全门的研究与应用

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 矿用摆动折叠式安全门的研究与应 用 摘要：煤矿井口安全门是为了防 止人员、矿车误进入危险区域，从而保 证安全生产而设置的重要的安全设施。 目前八矿副井井口采用折叠式安全门、 链条拉动滑移式安全门及我国煤矿常用 的罐笼顶开门、钢丝绳牵引式安全门、 电动安全门等均存在不同程度的缺点。 文章以煤矿提升系统安全为基准，对摆 动折叠式安全门的研究与应用进行了探 讨。 中国论文网 /8/view-12923823.htm 关键词：矿用摆动折叠式安全门； 煤矿井口；安全设施；煤矿生产建设； 副井提升 文献标识码：A -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 中图分类号：TD544 文章编号： 1009-2374（2017）06-0209-02 DOI：10.13535/ki.11- 4406/n.2017.06.104 1 概述 在煤矿生产建设中，副井提升是 矿井人员上下、物料、设备运输的咽喉 要道，而井口安全门的保护作用又是提 升系统的重中之重。每年因井口安全门 使用不当或保护不全，闭锁不可靠，造 成井口坠物，掉落矿车，甚至有坠落人 员恶性事故发生，给煤矿安全生产带来 严重影响。摆动折叠式安全门具有动作 灵活、开闭速度快、便于大/长物料或设 备入罐、运行可靠、运动学优化、结构 紧凑等特点，既满足八矿副井井口空间 条件，又具有良好的经济技术性能，可 从根本上解决目前我国立井安全门存在 的不足，为副井提升的高效、安全、绿 色运行提供保障。 2 研究内容与技术方案 2.1 技术经济指标 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 （1）闭锁功能：满足煤矿安 全规程要求，可实现与操车系统的可 靠闭锁；（2）良好的通过能力：有利 于大/长物料或设备入罐下井；（3）开 闭速度快：可在较大范围内调节安全门 的开闭速度，最快开闭时间可达 2.5s， 从而大大提高产能；（4）可靠性高： 结构合理，动作可靠，故障率低，维护 工作量小；（5）抗冲击强度高：能够 防止跑车事故；（6）开闭终点位置精 确；（7）操作方便，运行平稳，振动 噪声 50 分贝以下；（8）结构紧凑，占 用空间小。 2.2 关键技术与创新点 该项目针对目前我国煤矿常用的 立井安全门存在维护工作量大、噪声大、 开闭时间长、下放大/长物料时需拆除安 全门耗时耗力、故障率高、突然开停时 加速度大容易伤人、容易发生误操作等 难题，研究了摆动折叠式技术，在安全 可靠性、减振降噪、减员增效方面取得 了突破和技术创新。具体为： -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 2.2.1 主要科技创新之一：研究 了摆动折叠式技术，增加了安全门的安 全、可靠性。 新型安全门采用了平行四边形机 构（图 1） 。安全门最下部横梁为主动横 梁，由液压缸驱动。主动横梁的高度满 足摇台开启要求，且具有足够的强度和 刚度。其余横梁为从动横梁，且与主动 横梁平行。各横梁之间采用多根相互平 行的倾斜连杆连接。横梁与连杆成为一 个由多个平行四边形构成的网状整体结 构。 安全门开启时，液压缸驱动主动 横梁向上摆动，主动横梁带动各从动横 梁和倾斜连杆一起向上摆动。安全门上 摆过程中，纵向连杆始终保持初始倾角。 当门完全开启后，各横梁处于垂直状态 且相互之间几乎没有间隙，紧密贴合。 而纵向连杆之间也平行贴合在一起，从 而使安全门在开启状态下具有最小的水 平结构尺寸。这不仅有利于节省安全门 的安装和工作空间，防止安全门受到意 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 外撞击而损坏，而且有效地改善了横梁 开启状态下的受力状态。 在安全门工作过程中，无论是开 启还是关闭状态，本安全门都具有极高 的安全可靠性。安全门完全开启时（图 3） 。此时纵向连杆为倾斜安装状态，倾 角经计算确定。整个门扇的重力中心位 于转动支撑销轴的左侧（图 4） ，避免了 安全门开启状态下停电时的自动下落关 闭现象，提高了门的可靠性和安全性。 如果纵向连杆垂直布置，则门开 启后的状态如图 3 所示。当安全门开启 到位后，整个门扇的中心位于转动支撑 销轴的右侧。这时安全门的重心在支撑 点的右侧，安全门开启状态下停电时， 会出现在自重的作用下有自动下落关闭 的现象。 此外，安全门的液压系统中采取 了液压闭锁措施，可有效地避免安全门 开、闭过程中停电事故引起的安全门失 控现象。 2.2.2 主要科技创新之二：研究 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 了液压缸驱动控制技术，延长了安全门 的使用寿命，减少了安全门的维护工作 量。 在安全门液压控制回路中装设了 双作用液控单向阀和调速阀，能够对安 全门的开闭进行无级调速，从根本上消 除了安全门开启和关闭时的冲击振动现 象，提高了安全门运行的可靠性和安全 性，延长了安全门的使用寿命，减少了 安全门的维护工作量。 2.2.3 主要科技创新之三：研究 了运动学优化技术，提高了开、闭灵活 性，增强了运行稳定性，取得了减振降 噪的效果。 该安全门采用具有稳定运动学特 征的平行四边形机构，且针对具体情况 （罐笼结构、立井生产条件等） ，优选 了安全门关键运动件的运动学特征参数， 并确定了安全门的最优开闭运动轨迹， 使安全门机构具有良好的开、闭灵活性， 且运动阻力小、动作平稳。 为了减小安全门关闭时与位于副 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 7 立杆内的门端承接底座之间的冲击，从 两个方面采取了措施：（1）在承接底 座上设置了弹簧缓冲装置，以吸收二者 相互接触瞬间产生的轻微冲击能量； （2）在液压操作系统方面进行了完善， 实现了安全门开、闭的无极调速，从而 能够根据实际情况在较大范围内对安全 门开、闭速度进行调节，为提升设备安 全高效生产提供了保障。而且从根本上 消除了安全门关闭时的冲击振动、噪声 现象，保证了安全门动作可靠性，延长 了安全门的使用寿命，减少了维护工作 量，且显著改善了井口工作人员的工作 环境。 2.2.4 安全门运动学优化。该安 全门采用具有稳定运动学特征的平行四 边形机构，且针对具体情况（罐笼结构、 立井生产条件等） ，优选了安全门关键 运动件的运动学特征参数，并确定了安 全门的最优开闭运动轨迹，使安全门机 构具有良好的开、闭灵活性，且运动阻 力小、动作平稳。 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 8 2.2.5 安全门减振降噪。为了减 小安全门关闭时与位于副立杆内的门端 承接底座之间的冲击，从两个方面采取 了措施：（1）在承接底座上O 置了 弹簧缓冲装置，以吸收二者相互接触瞬 间产生的轻微冲击能量；（2）在液压 操作系统方面进行了完善，实现了安全 门开、闭的无极调速，从而能够根据实 际情况在较大范围内对安全门开、闭速 度进行调节，为提升设备安全高效生产 提供了保障。而且从根本上消除了安全 门关闭时的冲击振动、噪声现象，保证 了安全门动作可靠性，延长了安全门的 使用寿命，减少了维护工作量，且显著 改善了井口工作人员的工作环境。 2.2.6 安全门驱动方式。本安全 门采用液压缸驱动，主要基于如下原因： （1）液压缸驱动控制准确，说停即停， 而气缸驱动存在爬行、脉动等问题，供 气开始时，由于开门阻力的作用，门并 不动作，随着继续供气，气压上升，推 力增大，当达到开门阻力后，门才开始 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 9 动作。当开门到位后，停止供气，这时 高压气体还会继续作用气缸工作一段距 离，气压逐步下降，直到推力小于阻力 时才停止工作，因此气缸驱动存在滞后 问题；（2）新安全门的横梁采用 60405 的矩形空心钢制作，斜竖杆为 405 的钢板制作，整个门扇的重量比 较大，如果采用气缸驱动，则气缸的体 积很大；（3）新安全门的液压缸安装 在门柱的内部空腔内，其周围的三面是 10mm 的钢板挡护，只有安装进出油口 的一面是敞开的，且该面正对巷道壁， 能彻底保护液压缸不受到外部物体的碰 撞；（4）液压缸杆伸出方向向下。因 为开门时需要的推力大，这时是液压缸 的无杆腔进油。关门时需要的力小，这 时是有杆腔进油，实现了液压缸的最小 化，能有效地节省井口安全门处的安装 空间。另外，液压缸向下安装，活塞杆 始终向下，可以防止外部淋水到达活塞 腔入口，且淋水难以滞留在活塞杆上， 减少淋水对活塞杆的侵蚀（为防淋水， -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 10 设计中在门柱的上端面加有水平档板， 能有效防止淋水滴落到液压缸上） 。 3 结语 总而言之，在煤矿矿井提升运输 方面，摆动折叠式安全门的应用有着非 常深远的意义。它的应用可以使施工企 业以最小化的生产成本为基点，获取最 大化的经济利润。同时，摆动折叠式安 全门能够避免安全事故的发生，提高设 备自身的安全、稳定性能。它能够很好 地提高煤矿生产的经济效益，提高煤炭 资源的利用率。