井下電動鏟運機靜液壓系統(tǒng)控制方式的比較與探討
| 1 電動鏟運機靜液壓系統(tǒng)的控制方式 井下電動鏟運機是在柴油鏟運機的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，由于它具有無廢氣污染，噪聲小，工作溫度低，維修量小，生產(chǎn)費用低，作業(yè)效率高等優(yōu)點，被越來越多的井下礦山企業(yè)采用，并取得了明顯的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。國產(chǎn)電動鏟運機的基本技術(shù)水平已接近國際先進(jìn)水平，但在傳動系統(tǒng)的操作與控制方面的研究尚有一定差距。 據(jù)鏟運機應(yīng)用及有關(guān)文獻(xiàn)分析，１m3以下的小型鏟運機驅(qū)動系統(tǒng)多采用電動-靜液壓機械驅(qū)動的無級調(diào)速方案。選擇合理的靜液壓驅(qū)動的操作與控制方式成為提高鏟運機操縱性、安全性和可靠性的重要一環(huán)。目前，國內(nèi)井下小型電動鏟運機靜液壓驅(qū)動的操作與控制主要有兩種方式： (1)機械伺服控制：這種方式是以選用手動伺服的變量泵和馬達(dá)為基礎(chǔ)組成靜液壓驅(qū)動系統(tǒng)，采用多連桿（或推拉軟軸）與操作桿機構(gòu)組成多桿機構(gòu)來傳遞操作運動。手動伺服的液壓泵（馬達(dá)）容易選型，因而在國產(chǎn)電動鏟運機中應(yīng)用最為普遍。但是，這種方式受諸多因素影響，如受空間及操縱臺位置限制多連桿布置復(fù)雜，易出現(xiàn)運動死點；因緊急制動與靜液壓控制系統(tǒng)難以現(xiàn)聯(lián)動等缺點，出現(xiàn)緊急制動時，靜液壓驅(qū)動系統(tǒng)繼續(xù)工作，造成制動力矩過大和電機超負(fù)荷運轉(zhuǎn)等不安全因素。 (2)電氣伺服控制：是以電控變量泵和馬達(dá)為基礎(chǔ)組成靜液壓驅(qū)動系統(tǒng)，通過電氣系統(tǒng)來改變變量泵（馬達(dá)）電磁換向閥上的兩個比例電磁鐵的電流大小來控制靜液壓驅(qū)動系統(tǒng)實現(xiàn)無級變速。其優(yōu)點是當(dāng)制動系統(tǒng)采用電磁換向閥來控制時，能通過合理的電氣和液壓設(shè)計來實現(xiàn)緊急制動與靜液壓驅(qū)動系統(tǒng)的聯(lián)動。但由于安全要求，其操作電壓必須控制在36Ｖ以下，而目前國內(nèi)生產(chǎn)的低壓電氣元件尤其是滑線變阻器普遍不能適應(yīng)井下潮濕環(huán)境和機器的振動、沖擊,因而電氣控制方式?jīng)]能在井下電動鏟運機上取得滿意的效果。 2 液壓伺服控制系統(tǒng)工作原理 為克服上述兩種方式的不足，山東金嶺鐵礦在廣泛收集和研究國外先進(jìn)技術(shù)的同時，結(jié)合國內(nèi)液壓技術(shù)水平，設(shè)計了一套機、電、液一體化的液壓伺服控制系統(tǒng)。它以液控變量泵和馬達(dá)為基礎(chǔ)組成靜液壓驅(qū)動系統(tǒng)，通過控制先導(dǎo)閥改變液壓泵（馬達(dá)）液控?fù)Q向閥上兩液控油口的壓差來實現(xiàn)靜液壓驅(qū)動系統(tǒng)的無級變速。這種方式以液壓油為工作介質(zhì)，工作油路全封閉，因而具有不怕潮濕、抗沖擊、耐震動等特點。同時，采用彈簧制動、液壓松閘全封閉油冷濕式多盤制動器，可將液壓伺服控制和制動油路設(shè)計成同一液壓回路來實現(xiàn)靜液壓驅(qū)動系統(tǒng)與制動系統(tǒng)的聯(lián)動。 1 油箱 2 濾油器 3 油泵 4 安全閥 5 壓力表 6 電磁換向閥 7 緊急制動閥 8 壓力繼電器 9 制動器油缸 10 先導(dǎo)閥 11 換向閥 2.1 靜液壓驅(qū)動系統(tǒng)的伺服控制回路 由常開按鈕給換向電磁閥通電，油泵3輸出的液壓油經(jīng)電磁閥6分成2路，一路流經(jīng)緊急制動閥7至制動油缸9打開制動器，同時壓力繼電器8接通并控制電磁閥6繼續(xù)通電；另一路流經(jīng)先導(dǎo)閥10和三位四通換向閥11至變量泵（馬達(dá)）的控制油口Ｙ1、Ｙ2。先導(dǎo)閥10為減壓式比例先導(dǎo)閥，具有良好的比例控制特性，輸出壓力可隨控制件的行程改變而線性變化，控制變量泵（馬達(dá)）的排量來實現(xiàn)驅(qū)動系統(tǒng)無級變速。三位四通閥11可改變輸入變量泵控制油口Ｙ1、Ｙ2的壓力油方向從而實現(xiàn)鏟運機前進(jìn)、后退及停車動作。 2.2 緊急制動 按下緊急制動閥7斷開制動油缸壓力油，制動油缸及壓力繼電器失壓，壓力繼電器動作，電磁換向閥6斷電，在彈簧作用下?lián)Q向切斷制動及伺服控制總油路，油泵（馬達(dá)）變量系統(tǒng)回中位，同時制動油缸失油動作，鏟運機實現(xiàn)緊急制動。 2.3 自動停車 電動鏟運機向前行駛時拖曳電纜在放出規(guī)定長度后，安全行程開關(guān)動作控制電磁換向閥６斷電，在彈簧作用下?lián)Q向斷開總油路，制動器失油進(jìn)行制動，鏟運機自動停車。重新開車時，只需調(diào)整安全行程開關(guān)，鏟運機，電纜卷到規(guī)定圈數(shù)即可正常工作。 從上述系統(tǒng)原理來看，液、電、機配合動作實現(xiàn)了鏟運機機、電、液一體化，其驅(qū)動控制、制動、電纜保護(hù)等成為有機整體。 3 結(jié)束語 綜上所述，液壓伺服控制以其易于設(shè)計、安裝、操作及液壓（技術(shù)）系統(tǒng)不怕潮濕，不怕沖擊振動等諸多優(yōu)點，應(yīng)當(dāng)成為井下鏟運機靜液壓驅(qū)動系統(tǒng)控制方式發(fā)展的方向。 |
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