一种适用于煤矿井下电机车和单轨吊的物料容器转载系统的制作方法

1.本发明涉及一种转载系统，具体是一种适用于煤矿井下电机车和单轨吊的物料容器转载系统。


背景技术：

2.电机车和单轨吊是煤矿矿井高效生产和辅助运输的重要环节，承担着人员、设备和材料等运输任务。为了提高这些辅助运输设备的智能化转运水平，实现矿井高效生产、少人化和无人化，需要克服不同辅助运输设备之间的物料转载难题。其中，电机车运行轨道在井底地面，而单轨吊运行轨道挂在井底悬空，两者之间的物料容器转载属于“地对空”，在矿井狭小空间上存在空间意义的转载难题。常采用的电动葫芦自动化程度不高，用人较多，存在一定的安全风险，不能满足煤矿智能化转载的需要，亟待解决。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种适用于煤矿井下电机车和单轨吊的物料容器转载系统，借助煤矿井下常见的风源作为气源动力，驱动机械升降结构提升电机车上的标准装载容器，再由气源动力控制单轨吊支撑机构的启闭，实现物料容器由地面电机车到悬空单轨吊的“地对天”转载，避免了附加动力源，减少了操作人员和转载成本，提高了转运效率和自动化水平。
4.本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
5.一种适用于煤矿井下电机车和单轨吊的物料容器转载系统，包括电机车车厢系统、标准容器、单轨吊承载系统、电机车地面轨道、单轨吊连接机构和单轨吊轨道。
6.所述电机车车厢系统在电机车地面轨道静止后，通过升降带动标准容器升降。
7.所述标准容器对准单轨吊承载系统。
8.进一步的，所述标准容器的连接部位到达单轨吊承载系统指定部位后，实现落锁，此时电机车车厢系统可下降，标准容器由单轨吊承载系统悬挂承载。
9.所述单轨吊承载系统为一对，作为独立部件可通过单轨吊连接机构连接于单轨吊。
10.所述气动卡扣模块可根据标准容器的大小调节间距，以达到适应标准容器的最佳对准位置。
11.所述电机车车厢系统包括车轮、挂钩、气源动力、升降控制系统、电机车车厢平板、升降机构、平衡弹簧、容器承载平板、上滑轮、上滑道、活动杆件、铰链、下滑道和下滑轮。
12.进一步的，所述电机车车厢平板通过车轮运行于矿井地面轨道上，通过挂钩由电机车带动。
13.进一步的，所述气源动力为煤矿井下常见的能源，多布置在煤矿井下大巷中，通过接口可对接于升降控制系统接口，作为升降控制系统的动力源。
14.所述气源动力控制升降机构的升降，只需在接口处做好转换和密封处理即可，无
需其他防爆和本安设备，节约成本和高效快捷。
15.所述控制升降机构由活动杆件通过铰链连接，上下都布置有滑轮，上下各一对。
16.进一步的，所述下滑轮运行在电机车车厢平板中间布置的下滑道上，且一对下滑轮由升降控制系统控制相向移动；
17.进一步的，所述上滑轮运行在容器承载平板中间布置的上滑道上，且一对上滑轮自由滑动。
18.进一步的，所述升降机构正常不工作时，处于压缩状态，需要上升时，升降控制系统驱动一对下滑轮向内移动。
19.进一步的，所述升降机构在铰链的作用下，升降机构处于伸展状态，克服平衡弹簧，带动容器承载平板上升。
20.进一步的，所述升降机构需要下降时，升降控制系统驱动一对下滑轮向外移动，在铰链的作用下，升降机构逐渐恢复到压缩状态。
21.进一步的，所述升降机构带动容器承载平板下降，在中间任意位置需要停止时，只需切断气源动力即可。
22.进一步的，所述下滑轮只受升降控制系统控制，在无动作状态下不能移动，无法在下滑道上窜动。
23.所述平衡弹簧有4个，分别拉住电机车车厢平板和容器承载平板的四角，起到紧固容器承载平板和防失稳作用，且防止紧固容器承载平板左右窜动。
24.所述平衡弹簧为了减小上升阻力，弹簧系数不宜过大。
25.所述容器承载平板中间部位设置有凸台，用于与标准容器对准连接。
26.所述升降控制系统包括下滑轮轴承固定孔、相异磁环、永久磁环活塞、气缸薄壁滚筒、限位开关、三位四通电磁阀、控制节流阀、控制减压阀和气源动力。
27.所述气缸薄壁滚筒和永久磁环活塞、相异磁环构成磁耦式无杆气缸。
28.进一步的，所述永久磁环活塞具有永久磁环，和相异磁环通过磁力线作用产生吸力做同步移动，实现无机械式运动。
29.进一步的，所述永久磁环活塞分隔气缸薄壁滚筒成左右两气缸，在气缸气压的推动下可做往复运动。
30.进一步的，所述左右气缸气压由控制电路控制三位四通电磁阀实现。
31.进一步的，所述三位四通电磁阀得电时，气源动力进入气缸薄壁滚筒相应一侧，从而实现相异磁环反方向移动，需要停止定位时，三位四通电磁阀不得电，此时相异磁环停止在指定位置。
32.进一步的，所述三位四通电磁阀由开关和限位开关共同控制。
33.进一步的，所述气源动力经控制节流阀和控制减压阀作为控制动力，由控制节流阀和控制减压阀实现对气压和气量的控制，进而调节相异磁环的移动速度。
34.所述标准容器包括容器箱体、容器吊耳和容器箱盖。
35.进一步的，所述容器箱体底部设置有凹槽，与容器承载平板中间部位凸台相适应，以实现固连。
36.进一步的，所述容器箱体内部上端设置有承载台阶，容器箱盖可通过卡扣等固连于承载台阶上。
37.进一步的，所述标准容器可依据煤矿锚杆、锚网、黄沙、水泥、型钢等典型运输对象的物化性质进行容器大小的细化。
38.进一步的，所述容器吊耳为一对，对称分布在两端。
39.进一步的，所述容器吊耳与单轨吊连接机构对应，当容器大小有变化时，需实时调整气动卡扣模块的间距，以达到同时同步对接的目标。
40.所述单轨吊承载系统包括气动卡扣模块、电磁阀控制模块和气源动力控制模块。
41.所述气动卡扣模块左右成对相向布置，包括支撑固定壳体、定位弹簧、活塞腔体、活塞、容器定位传感器、密封气室、容器卡扣、承载孔、卡扣定位传感器，活塞和容器卡扣固定连接。
42.进一步的，所述单轨吊承载系统在初始状态，定位弹簧作用于活塞，使其在活塞腔体处于靠近密封气室的位置，密封气室受气源动力的控制。
43.进一步的，所述活塞上固定连接有容器卡扣，在初始状态，容器卡扣完全从活塞腔体和密封气室中伸出，并搭在承载孔上，形成牢固的承载平台。
44.进一步的，所述卡扣定位传感器为常闭开关信号，在容器卡扣的挤压下断开。
45.进一步的，所述容器定位传感器为常闭开关信号，在容器吊耳的挤压下断开。
46.进一步的，所述气源动力输送气压到密封气室时，活塞背离密封气室移动，进而压缩定位弹簧，此时容器卡扣顶端离开承载孔，从而脱离卡扣定位传感器，卡扣定位传感器开关常闭。
47.进一步的，所述单轨吊承载系统在一个气源的情况下，成对相向布置的活塞相向移动，即容器卡扣同时伸出，触发卡扣定位传感器，或同时后退，脱离卡扣定位传感器。
48.进一步的，所述容器吊耳水平情况下，也同时上升触发容器定位传感器，或同时下降脱离容器定位传感器。
49.所述电磁阀控制模块包括二位二通电磁阀、容器定位传感器、卡扣定位传感器、启动开关、停止开关和控制电源。
50.所述容器定位传感器、卡扣定位传感器和停止开关串联后，与启动开关并联。
51.进一步的，所述容器定位传感器和卡扣定位传感器为常闭开关信号，启动开关按钮开关信号，停止开关为常闭按钮开关信号。
52.所述气源动力控制模块包括控制节流阀、控制减压阀和气源动力。
53.所述二位二通电磁阀得电时，气源动力经控制减压阀和控制节流阀控制气压和气量后，提供气源动力。
54.所述容器定位传感器和停止开关串联，可以防止误操作，且上述的所有传感器和开关信号均有相应的指示灯配合。
55.所述物料容器转载系统可实现初始状态、启动状态、待卡扣状态和卡扣状态四种典型的控制状态。
56.本发明的有益效果：
57.本发明适用于煤矿井下电机车和单轨吊的物料容器转载系统，借助煤矿井下常见的风源作为气源动力，驱动机械升降结构提升电机车上的标准装载容器，再由气源动力控制单轨吊支撑机构的启闭，实现物料容器由地面电机车到悬空单轨吊的“地对天”转载，避免了附加动力源，减少了操作人员和转载成本，提高了转运效率和自动化水平。
附图说明
58.下面结合附图对本发明作进一步的说明。
59.图1是本发明物料容器转载系统示意图；
60.图2是本发明电机车车厢系统示意图；
61.图3是本发明升降控制系统示意图；
62.图4是本发明标准容器结构示意图；
63.图5是本发明物料容器转载系统初始状态示意图；
64.图6是本发明物料容器转载系统启动状态示意图；
65.图7是本发明物料容器转载系统待卡扣状态示意图；
66.图8是本发明物料容器转载系统卡扣状态示意图。
具体实施方式
67.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
68.如图1所示一种适用于煤矿井下电机车和单轨吊的物料容器转载系统，包括电机车车厢系统1、标准容器2、单轨吊承载系统3、电机车地面轨道4、单轨吊连接机构5和单轨吊轨道6；电机车车厢系统1在电机车地面轨道4静止后，通过升降带动标准容器2升降；标准容器2对准单轨吊承载系统3，待标准容器2的连接部位到达单轨吊承载系统3指定部位后，实现落锁即卡扣，此时电机车车厢系统1可下降，标准容器2由单轨吊承载系统3悬挂承载；单轨吊承载系统3为一对，作为独立部件可通过单轨吊连接机构5连接于单轨吊，且气动卡扣模块301可根据标准容器2的大小调节间距，以达到适应标准容器2的最佳对准位置。
69.由图2可知，电机车车厢系统1包括车轮101、挂钩102、气源动力103、升降控制系统104、电机车车厢平板105、升降机构106、平衡弹簧107、容器承载平板108、上滑轮109、上滑道110、活动杆件111、铰链112、下滑道113和下滑轮114；电机车车厢平板105通过车轮101运行于矿井地面轨道上，通过挂钩102由电机车带动；气源动力103为煤矿井下常见的能源，多布置在煤矿井下大巷中，通过接口可对接于升降控制系统104接口；作为升降控制系统104的动力源，控制升降机构106的升降，只需在接口处做好转换和密封处理即可，无需其他防爆和本安设备，节约成本和高效快捷；控制升降机构106由活动杆件111通过铰链112连接，上下都布置有滑轮，上下各一对；下滑轮114运行在电机车车厢平板105中间布置的下滑道113上，且一对下滑轮114由升降控制系统104控制相向移动；上滑轮109运行在容器承载平板108中间布置的上滑道110上，且一对上滑轮119自由滑动；当正常不工作时，升降机构106处于压缩状态；当需要上升时，升降控制系统104驱动一对下滑轮114向内移动，在铰链112的作用下，升降机构106处于伸展状态，克服平衡弹簧107，带动容器承载平板108上升；当需要下降时，升降控制系统104驱动一对下滑轮114向外移动，在铰链112的作用下，升降机构106逐渐恢复到压缩状态，带动容器承载平板108下降；在中间任意位置需要停止时，只需切断气源动力103即可；下滑轮114只受升降控制系统104控制，在无动作状态下不能移动，无法在下滑道113上窜动；平衡弹簧107有4个，分别拉住电机车车厢平板105和容器承载平板
108的四角，起到紧固容器承载平板108和防失稳作用，且防止紧固容器承载平板108左右窜动；为了减小上升阻力，平衡弹簧107弹簧系数不宜过大；容器承载平板108中间部位设置有凸台，用于与标准容器2对准连接。
70.由图2和图3可知，升降控制系统104包括下滑轮轴承固定孔1041、相异磁环1042、永久磁环活塞1043、气缸薄壁滚筒1044、限位开关1045、三位四通电磁阀1046、控制节流阀1047、控制减压阀1048和气源动力103；气缸薄壁滚筒1044和永久磁环活塞1043、相异磁环1042构成磁耦式无杆气缸；永久磁环活塞1043具有永久磁环，和相异磁环1042通过磁力线作用产生吸力做同步移动，实现无机械式运动；永久磁环活塞1043分隔气缸薄壁滚筒1044成左右两气缸，在气缸气压的推动下可做往复运动；左右气缸气压由控制电路1049控制三位四通电磁阀1046实现，当三位四通电磁阀1046得电时，气源动力103进入气缸薄壁滚筒1044相应一侧，从而实现相异磁环1042反方向移动；需要停止定位时，三位四通电磁阀1046不得电，此时相异磁环1042停止在指定位置；三位四通电磁阀1046由开关和限位开关1045共同控制；气源动力103经控制节流阀1047和控制减压阀1048作为控制动力，由控制节流阀1047和控制减压阀1048实现对气压和气量的控制，进而调节相异磁环1042的移动速度。
71.由图1、图2和图4可知，标准容器2包括容器箱体201、容器吊耳202和容器箱盖203；容器箱体201底部设置有凹槽，与容器承载平板108中间部位凸台相适应，以实现固连；容器箱体201内部上端设置有承载台阶2011，容器箱盖203可通过卡扣等固连于承载台阶2011上，形成厢体，防止物料散落；标准容器2可依据煤矿锚杆、锚网、黄沙、水泥、型钢等典型运输对象的物化性质进行容器大小的细化；容器吊耳202为一对，对称分布在两端，与单轨吊连接机构5对应，当容器大小有变化时，需实时调整气动卡扣模块301的间距，以达到同时同步对接的目标。
72.由图1、图4和图5可知，单轨吊承载系统3包括气动卡扣模块301、电磁阀控制模块302和气源动力控制模块303；气动卡扣模块301左右成对相向布置，包括支撑固定壳体3011、定位弹簧3012、活塞腔体3013、活塞3014、容器定位传感器3015、密封气室3016、容器卡扣3017、承载孔3018、卡扣定位传感器3019，活塞3014和容器卡扣3017固定连接；在初始状态，定位弹簧3012作用于活塞3014，使其在活塞腔体3013处于靠近密封气室3016的位置，密封气室3016受气源动力103的控制；活塞3014上固定连接有容器卡扣3017，在初始状态，容器卡扣3017完全从活塞腔体3013和密封气室3016中伸出，并搭在承载孔3018上，形成牢固的承载平台；卡扣定位传感器3019为常闭开关信号，在容器卡扣3017的挤压下断开；容器定位传感器3015为常闭开关信号，在容器吊耳202的挤压下断开；当气源动力104输送气压到密封气室3016时，活塞3014背离密封气室3016移动，进而压缩定位弹簧3012，此时容器卡扣3017顶端离开承载孔3018，从而脱离卡扣定位传感器3019，卡扣定位传感器3019开关常闭；在一个气源的情况下，成对相向布置的活塞3014相向移动，即容器卡扣3017同时伸出，触发卡扣定位传感器3019，或同时后退，脱离卡扣定位传感器3019；同样的，2个容器吊耳202水平情况下，也同时上升触发容器定位传感器3015，或同时下降脱离容器定位传感器3015；电磁阀控制模块302包括二位二通电磁阀3021、容器定位传感器3015、卡扣定位传感器3019、启动开关3022、停止开关3023和控制电源3024；容器定位传感器3015、卡扣定位传感器3019和停止开关3023串联后，与启动开关3022并联，容器定位传感器3015和卡扣定位传感器3019为常闭开关信号，启动开关3022按钮开关信号，停止开关3023为常闭按钮开关
信号；气源动力控制模块303包括控制节流阀3031、控制减压阀3032和气源动力104，当二位二通电磁阀3021得电时，气源动力104经控制减压阀3032和控制节流阀3031控制气压和气量后，提供气源动力104；容器定位传感器3015和停止开关3023串联，可以防止误操作，且上述的所有传感器和开关信号均有相应的指示灯配合。
73.本发明物料容器转载系统可实现四种典型的控制状态：
74.1、初始状态：如图5所示，系统未启动，处于初始位置，容器卡扣3017挤压卡扣定位传感器3019，卡扣定位传感器3019由常闭状态变为断开状态，二位二通电磁阀3021不得电。
75.2、启动状态：如图5和图6所示，系统启动瞬间，启动开关3022按钮开关短暂闭合，二位二通电磁阀3021得电，形成通路；气源动力104经控制减压阀3032和控制节流阀3031控制气压和气量后，进入密封气室3016，推动活塞3014和容器卡扣3017在活塞腔体3013中移动；当容器卡扣3017脱离卡扣定位传感器3019接触后，卡扣定位传感器3019信号恢复到初始的常闭状态；此时，容器定位传感器3015、卡扣定位传感器3019和停止开关3023的串联支路导通，可松开启动开关3022，二位二通电磁阀3021得电，气路导通，推动容器卡扣3017移动。
76.3、待卡扣状态：如图3、图5和图7所示，容器卡扣3017移动、压缩定位弹簧3012到极限情况后，三位四通电磁阀1046得电，气源动力103进入气缸薄壁滚筒1044相应外侧，从而实现相异磁环1042向内侧移动；进而升降控制系统104驱动一对下滑轮114向内移动，在铰链112的作用下，升降机构106处于伸展状态，克服平衡弹簧107，带动容器承载平板108和标准容器2上升；一对容器吊耳202对称分布在两端，与单轨吊连接机构5和容器定位传感器3015对应和对准；当一对容器吊耳202同时触发容器定位传感器3015后，容器定位传感器3015开关断开，二位二通电磁阀3021不得电，气路封闭；三位四通电磁阀1046此时不得电，相异磁环1042停止在指定位置，等待容器卡扣3017动作。
77.4、卡扣状态：如图3、图5和图8所示，按下启动开关3022，二位二通电磁阀3021得电，气路再次导通，密封气室3016缓慢泄气，容器卡扣3017在定位弹簧3012的作用下，先后插入容器吊耳202孔洞和承载孔3018，实现卡扣和落锁；最后触发卡扣定位传感器3019，此时按下停止开关3023后，单轨吊承载系统3作业完成；三位四通电磁阀1046再次得电，气源动力103进入气缸薄壁滚筒1044相应内侧，从而实现相异磁环1042向外侧移动；进而升降控制系统104驱动一对下滑轮114向外侧移动，在铰链112的作用下，升降机构106处于压缩状态，带动容器承载平板108下降，和标准容器2脱离，待下降到底部时，整个控制过程结束。
78.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
79.以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。