下运带式输送机断带抓捕液压缓冲系统研究.pdf

第45卷 第3期 2019年3月 工矿自动化 Industry and Mine Automation Vol. 45 No. 3 Mar. 2019 文章编号671-251X201903-0061-05 DOI 10. 13272/j. issn. 1671-251x. 2018110050 下运带式输送机断带抓捕液压缓冲系统研究 成志锋1 1.中国煤炭科工集团太原研究院有限公司，山 西 太 原 030006; 2.山西天地煤机装 公司，山 西 太 原 030006 摘要 为有效吸收下运带式输送机断带抓捕过程存在的冲击， 提出了 一种下运带式输送机断带抓捕液压 缓冲系统，分析了系统工作原理，基 于 AMESim建立了系统仿真模型， 仿真分析了溢流阀开启压力、液压软 管通径及长度、 蓄能器气嚢容积及充气压力对液压缸位移及液压缸有杆腔压力的影响规律。仿真结果表明， 溢流阀开启压力越大， 液压缸位移越小， 液压缸有杆腔压力峰值越大； 液压软管通径越大， 液压缸位移越大， 液压缸有杆腔压力峰值越小， 但当液压软管通径增大到一定程度， 其对液压缸位移的影响程度减小； 液压软 管长度越大，液压缸位移和有杆腔压力峰值越小； 蓄能器气嚢容积越大，液压缸位移略有减小，液压缸有杆腔 压力峰值无变化； 蓄能器充气压力越大， 液压缸位移略有增大， 液压缸有杆腔压力峰值基本不变。 关键词 下运带式输送机；断带抓捕； 液压缓冲； 溢流阀 液压软管 蓄能器 液压缸位移 液压缸有杆 压力 中图分类号TD634. 1 文献标志码A 网络出版地址Fttp //kns. cnki. net/kcms/detail/32. 1627. TP. 20190304. 1549. 002. html Research on hydraulic buffer system of broken belt catch for downward belt conveyor CHENG Zhifeng1’ 2 1.CCTEG Taiyuan Research Institute, Taiyuan 030006, China; 2. Shanxi Tiandi Coal Mining Machinery Co. ’ Ltd. ’ Taiyuan 030006, China Abstract In order to effectively absorb impact existed in broken belt catch process of downward belt conveyor’ a hydraulic buffer system of broken belt catch for downward belt conveyor was proposed. Working principle of the system was analyzed, and a simulation model of the system was established based on AMESim. The influences of opening pressure of relief valve’ diameter and length of hydraulic hose’ bladder volume and charge pressure of accumulator on displacement and rod cavity pressure of hydraulic cylinder were simulated and analyzed. The simulation results show that the larger the opening pressure of relief valve is’ the smaller the displacement of hydraulic cylinder is, and the larger the rod cavity pressure peak of hydraulic cylinder is. The larger the hydraulic hose diameter is’ the larger the displacement of hydraulic cylinder is’ and the smaller the rod cavity pressure peak of hydraulic cylinder is. However’ the influence of hydraulic hose diameter on displacement of hydraulic cylinder decreases when hydraulic hose diameter increases to a certain value. The longer the hydraulic hose is’ the smaller the displacement and rod cavity pressure peak of hydraulic cylinder are. The larger the accumulator bladder volume is’ the smaller the displacement of hydraulic cylinder is’ and rod cavity pressure peak of hydraulic cylinder is unchanged. The larger the accumulator charge pressure is’ the larger the displacement of hydraulic 收稿日期 2018-11-21;修回日期 2019-02-25;责任编辑 盛男。 基金项目 山西省重点研发计划重点项目（ 201503D111002。 作者筒介成志锋（ 1977 ），男，山西太原人，工程师， 硕士，主要从事运输支护装备技术方面的研发工作，E-mail5150035939163. com。 引 用 格 式 成 志 锋 .下 运 带 式 输 送 机 断 带 抓 捕 液 压 缓 冲 系 统 研 究 工 矿 自 动 化 ， 2019,4531-65. CHENG Zhifeng. Research on hydraulic buffer system of broken belt catch for downward belt conveyor [J]. Industry and Mine Automation, 2019,453 ； 61-65. 62 工 矿 自 动 化2 0 1 9 年 第 4 5 卷 cylinder is, and rod cavity pressure peak of hydraulic cylinder is basically unchanged. Key words downward belt conveyor; broken belt catch; hydraulic buffer; relief valve; hydraulic hose; accumulator; displacement of hydraulic cylinder; rod cavity pressure of hydraulic cylinder 〇 引言 近年来， 下运带式输送机朝大倾角、 长运距、 高 带速、 重运载方向发展。输送带接头起包、 打滑磨 损 、 托辊掉落、 张力过大等因素， 容易导 带式 输送机断带 [13]， 一旦发生断带， 输 送 带 [ 下 滑 ， 造成设备损坏， 甚至引起人 ， 给煤矿企业 带来巨大损失[45]。因此， 通过断带抓捕 滑 的输送带制动至关重要。但 带抓捕过程中， 由 滑的输送带被 制动， 输送带对断 带抓捕装置及沿线设 生较大 。 为 带抓捕过程的 ， 葛雨霞[]在断带 抓捕装置和支架 装弹簧； 曹亚光[7]通 过 液 压缸 联溢流阀改进 带抓捕液压系 统 ， 待液压缸活塞 一半行程时， 液压缸 1 腔 液仅从溢流阀流回油箱， 进 液压缸末端的 液压 ； 杨 等[8]将液压缸和 阀作为断带 抓捕装置的主要 元件， 导向装置启动液压缸活 塞使其伸出， 液压缸 生恒定阻 阻止断 带 滑 ， 避免强 。但在实际应用中弹簧缓 程有限、 溢流阀 启 ， 导致吸 著 。本文提出了一 带式输送机断带抓捕液 压 系统， 利 用AMESim 仿真分析 流 阀、 液压 、 蓄能器相关 对系 性能的影 响 ， 为进一步优 带式输送机断带抓捕液 压 系统提供 。 1系统工作原理 带式输送机 带抓捕液压 系 主要 用 阀、 液压 、 蓄能器共同 带抓捕过程 的 [913]， 如 图 1 所示。系统工作原理 发生断带 ， 电磁换向阀左位电磁铁得电， 换向到左位工作状 态 ， 泵输出的油液经单向阀、 电磁换向阀、 液控单向 阀、 液压软管进入液压缸 ， 液压缸活塞缩回， 驱动断带抓捕装置恢复 状 态 ， 待活塞元全 缩回后电磁换向阀失电， 处于中位工作状态（ 电磁换 向阀中位机能为Y型 ， 电磁换向阀 中位工作状 态时， 液压缸无杆腔与油箱 ， 液通过溢 流阀 箱 发生断带后， 断带抓捕装置 卜 抓捕 带 ， 带抓捕装置 带作用 液压缸 塞上， 拉动活塞 伸出， 液压缸 压力急剧 大 ， 阀开启压 ， 多余油液 阀 溢流到油箱。缓冲过程部分油液可储存于蓄能器， 从而降低液压缸 压 值 ， 带抓 捕过程的 。 10〇蓄能器1〇断带2〇断带抓捕装置 图1下运带式输送机断带抓捕液压缓冲系统 Fig. 1 Hydraulic buffer system of broken belt catch for downward belt conveyor 0系统仿真 2. 1 仿真模型 利 用 AMESim软件对下运带式输送机断带抓 捕液压 系统进行简 [1415]， 如 图 2 所示。 图2 带式输送机 带抓捕液压 系 仿真 Fig. 2 Simulation model of hydraulic buffer system of broken belt catch for downward belt conveyor 仿真参数见表1， 仿 真 步 长 为 0. 001 s， 仿真时 间 为 2 s。 2.2 仿真结果 2 . 2 . 1 溢流阀开启压力对系统缓冲性能的影响 溢流阀开启压力分别为4,6，8,10 M Pa时，液 压缸位移、 液压缸 压力仿真曲线分别如图3、 图 4 所示。可看出 阀开启压 大 ， 液压 缸位移 ， 液压缸 压 值 大 阀开启压 大 ， 液压缸 压力反作用 塞的 大 ， 所 液压缸位移 2 0 1 9 年 第 3 期成 志 锋 下 运 带 式 输 送 机 断 带 抓 捕 液 压 缓 冲 系 统 研 究 63 表 1仿真参数 Table 1 Simulation parameters 元 件参 数数 值 缸径/m m100 液 压 缸杆径/m m63 行程/m1 . 0 质量/H g6 500 断带抓捕装置 初始速度/m. s-”3 . 5 带 倾 角 /17 开启压力/MPa4 溢 流 阀流量压力梯度/L m in-1 MPa-150 固有频率/Hz 20 /m m 22 液 压 长度/m1 气囊容积/L1 蓄 能 器 气 压 /MPa7 图3不同溢流阀开启压力下液压缸位移仿真曲线 Fig. 3 Simulation curve of hydraulic cylinder displacement under different opening pressure of relief valve 位移増大， 液压缸有杆腔压力峰值减小； 当液压软管 通径大于38 mm， 液压软管通径对液压缸位移的影 响程度减小。 图5不同液压软管通径下液压缸位移仿真曲线 Fig. 5 Simulation curve of hydraulic cylinder displacement under different hydraulic hose diameter 图6不同液压软管通径下液压缸有杆腔压力仿真曲线 Fig. 6 Simulation curve of rod cavity pressure of hydraulic cylinder under different hydraulic hose diameter 液压软管长度分别为0. 5， 1， 2 ， 4 m时 ， 液压缸 位移、 液压缸有杆腔压力仿真曲线分别如图7、 图 8 所示。可看出随着液压软管长度増大， 液压缸位移 ， 液压缸 压 值 。 图4不同溢流阀开启压力下液压缸有杆腔压力仿真曲线 Fig. 4 Simulation curve of rod cavity pressure of hydraulic cylinder under different opening pressure of relief valve 2 . 2 . 2 液压软管对系统缓冲性能的影响 液压软管通径分别为16,22,38,51 m m时 ， 液 压缸位移、 液压缸有杆腔压力仿真曲线分别如图5、 图 6 所示。可看出随着液压软管通径増大， 液压缸 图7不同液压软管长度下液压缸位移仿真曲线 Fig. 7 Simulation curve of hydraulic cylinder displacement under different hydraulic hose length 2 . 2 . 3 蓄能器对系统缓冲性能的影响 溢流阀开启压力设置为8 MPa， 蓄能器气囊容 积分别为1， 2,3,4L时 ， 液压缸位移、 液压缸有杆腔 压力仿真曲线分别如图9 、 图10所 示 。 可看出随着 64 工 矿 自 动 化2 0 1 9 年 第 4 5 卷 0.51.0 1.5 时间/s 2.0 a 0〜2 0 0.5 1.0 1.5 2.0 时间/s 图1 1不同蓄能器充气压力下液压缸位移仿真曲线 Fig. 11 Simulation curve of hydraulic cylinder displacement under different accumulator charge pressure 杆腔压力仿真曲线分别如图11、 图 1 2 所示。可看 出随着蓄能器充气压力増大， 液压缸位移略有増大， 液压缸有杆腔压力峰值基本不变。 0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10 时间/s b 0〜0 . 1 s 图1 2不同蓄能器充气压力下液压缸有杆腔压力仿真曲线 Fig. 12 Simulation curve of rod cavity pressure of hydraulic cylinder under different accumulator charge pressure 3结论 “ 下运带式输送机断带抓捕液压缓冲系统利 用溢流阀、 液压软管、 蓄能器可有效吸收断带抓捕过 程的冲击。 “ 溢流阀开启压力越大， 液压缸位移越小， 液 压缸 压 值 大。 “ 液压软管通径越大， 液压缸位移越大， 液压 缸有杆腔压力峰值越小， 但当液压软管通径増大到 一定程度， 其对液压缸位移的影响程度减小； 液压软 管长度越大， 液压缸位移越小， 液压缸有杆腔压力峰 值。 “ 蓄能器气囊容积越大， 液压缸位移略有减 小 ， 液压缸有杆腔压力峰值无变化； 蓄能器充气压力 越大， 液压缸位移略有増大， 液压缸有杆腔压力峰值 基 变 。 b 0〜0 . 1 s 图8不同液压软管长度下液压缸有杆腔压力仿真曲线 Fig. 8 Simulation curve of rod cavity pressure of hydraulic cylinder under different hydraulic hose length 图9不同蓄能器气囊容积下液压缸位移仿真曲线 Fig. 9 Simulation curve of hydraulic cylinder displacement under different accumulator bladder volume b 0〜0 . 1 s 图1 0不同蓄能器气囊容积下液压缸有杆腔压力仿真曲线 Fig. 10 Simulation curve of rod cavity pressure of hydraulic cylinder under different accumulator bladder volume 蓄能器气囊容积増大， 液压缸位移略有减小， 液压缸 有杆腔压力峰值没有变化。 溢流阀开启压力设置为8 MPa， 蓄能器充气压 力分别为5 , ， 9， 11 M Pa时 ， 液压缸位移、 液压缸有 oooooo 6 5 4 3 2 1 OJ PH w/ -R m 7 6 5 4 3 2 1 0. 0. 0. 0. 0. 0. 0. 日/狳赵 oooooo 6 5 4 3 2 1 O J PH W -R m 2 0 1 9 年 第 3 期成 志 锋 下 运 带 式 输 送 机 断 带 抓 捕 液 压 缓 冲 系 统 研 究 65 参 考 文 献 （ References [ 1 ] 曹虎奇.煤矿带式输送机撕带断带研究分析[〗].煤炭 科学技术， 2015,43增刊230-134. 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