斜巷人车液压抱轨制动系统设计.pdf

第 4 2卷 第 1 期 2 0 1 6年 1 月 工矿 自 动化 I ndu s t r y a nd M i ne Aut o ma t i o n Vo l _ 4 2 No ． 1 J a n ．2 01 6 文章 编号 1 6 7 1 2 5 1 X 2 O 1 6 O 1 0 0 5 7 0 3 DOI 1 0 ． 1 3 2 7 2 ／ j ． i s s n ． 1 6 7 1 2 5 1 X ． 2 0 1 6 ． 0 1 ． 0 1 7 孙健 ， 相恒 进 ， 朱 军． 斜 巷人 车 液压抱 轨 制动 系统 设计 [ J ] ． 工矿 自动 化 ， 2 0 1 6 ， 4 2 1 5 7 5 9 ． 斜巷入车液压抱轨制动系统设计 孙健 ， 相恒进 ， 朱 军 徐 州工 程学 院 机 电工 程学 院 ，江苏 徐 州 2 2 1 1 1 1 摘 要 针 对现 有斜巷 人 车的 运输 安全 问题 ， 设 计 了一种 新型斜 巷人 车液压抱 轨 制动 系统 。该 系统采 用 高 精 度 阀进行 速 度检 测 、 放 大并选择 ， 进 而驱动 制动 器 实现制 动 ； 通过 自动 测速装 置 同步缸 自主抱 轨 制动 ， 制动 精度高， 能够有效提 高斜巷运输制动的可靠性 ， 降低事故率。 关键 词 斜巷人 车 ；液压抱 轨 制动 ； 超 速保 护 ；紧急制 动 中 图分类 号 TD5 5 文献标 志 码 B 网络 出版 时 间 2 0 1 5 1 2 3 1 1 6 0 0 网络 出版 地址 h t t p ／ ／ www． c n k i ． n e t ／ k c ms ／ d e t a i l ／ 3 2 ． 1 6 2 7 ． TP ． 2 0 1 5 1 2 3 1 ． 1 6 0 0 ． 0 1 7 ． h t ml De s i gn o f h y dr a ul i c r a i l h o l d i ng b r a k i ng s y s t e m f o r i nc l i ne d r o a d wa y ma n c a r S UN J i a n， XI ANG He n g j i n， ZHU J u n M e c h a n i c a l a n d El e c t r o n i c De p a r t me n t ，Xu z h o u I n s t i t u t e o f Te c h n o l o g y ， Xu z h o u 2 2 1 1 1 1 ，Ch i n a Ab s t r a c t Fo r t r a ns p or t a t i o n s a f e t y pr o bl e m of e xi s t i n g i n c l i ne d r o a d wa y ma n c a r ， a ne w t y p e o f hy dr a u l i c r a i l h ol d i ng br a k i ng s y s t e m wa s d e s i gn e d． The s y s t e m us e s hi g h pr e c i s i on v a l v e f or s p e e d 收稿 日期 2 0 1 5 - 0 9 2 9 ； 修 回日期 2 0 1 5 - 1 1 - 1 8 ； 责任编辑 胡娴 。 基金项 目 江苏省重点大学生创新训练计划项 目 2 0 1 5 1 1 9 9 8 0 0 2 Z 。 作者简介 孙健 1 9 7 5 一 ， 男 ， 江苏徐州人 ， 高级工程师 ， 主要研 究方向为机械设 计及理论 ， E ma i l s u n b i n 2 7 5 1 6 3 ． c o rn。 ⋯⋯⋯⋯⋯ 量 ⋯ ⋯ ⋯ ． 压力控制器 5 结语 图 1 水循环原理 分 析 了 目前 主 要 的井 下 防爆 变频 器 散 热 方式 ， 通过 计算 水箱 容量 与制 冷 量 ， 制 作 了样机 ， 在 地面试 验过 程 中 ， 散 热 系统效 果 良好 。 5 O 4 5 4 O 3 5 3 0 2 5 赠 2 0 1 5 1 0 5 O 参 考 文 献 1- 1 ] [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ] 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 N 0一 n寸_ n 卜。。 0一 n 0 0⋯⋯⋯ N 0 时间 时一 分 图 2温度 曲线 傅林 ， 黄文涛． 矿 用隔爆 型变频 器散 热方式 的选择l- J ] ． 变频器 世界 ， 2 0 0 9 7 7 9 8 1 ． 苗盈瀛 ． 大功率 隔爆 型变频器散热 系统开发 [ J ] ．煤矿 机 械 ， 2 0 1 3， 3 4 6 5 9 - 6 1 ． 金 文 ， 逯红杰． 制 冷技术 F M] ． 北 京 机械工 业 出版社 ， 20 09 ． 高峥． 浅谈 防爆变频器 的散热 [ J ] ． 电气 防爆 ， 2 0 0 7 4 7 9． 5 8 工矿 自动化 2 0 1 6年 第 4 2卷 de t e c t i o n，a mpl i f i c a t i o n a nd s e l e c t i o n， a n d t he n t h e d r i v e b r a ke a c hi e v e s br a k e； i t us e s s yn c h r o n ou s c y l i n d e r o f a u t o ma t i c v e l o c i t y me a s u r i n g d e v i c e t o a u t o n o mo u s l y h o l d r a i l a n d b r a k e ，h a s h i g h b r a k e p r e c i s i on，a n d c a n e f f e c t i ve l y i m p r ov e r e l i a b i l i t y o f i n c l i ne d r o a d wa y t r a n s p or t a t i o n br a ki ng a nd r e d uc e a c c i d e nt r a t e ． Ke y wo r d s i n c l i n e d r o a d wa y ma n c a r ； h y d r a u l i c r a i l h o l d i n g b r a k i n g； o v e r s p e e d p r o t e c t i o n； e m e r ge nc y br a k e ． 0 引言 斜 巷 人 车 的 安 全 运 输 在煤 矿 生 产 运输 中 占有 十分 重要 的地位 ， 直 接 影 响着 矿井 生 产 的安 全 和 效 率L 1 ] 。斜巷轨道车辆通常采用钢丝绳牵引， 以此来 适应 大坡 度 的运 输 ， 这 些 车辆 都 需 要 超 速保 护 或 断 绳保护_ 2 ] 。为解决斜巷轨道车辆超速保护或断绳保 护 问题 ， 本 文设 计 了一 种 新 型斜 巷 人 车 液压 抱 轨 制 动系统 ， 以提高斜巷运输制动安全[ a - s ] 。 1 斜巷 人车 液压抱 轨 制动 系统 设计 1 ． 1 系统 工作原 理 斜巷 人车 液压 抱轨 制动 系统 由信 号检 测控 制 回 路、 执行回路、 制动回路及辅助元件组成 ， 如 图 1所 示。为保证在双向运行 中， 该系统能够正常使用 ， 采 用双 向定 量泵 和液压 桥 。双 向定 量泵 由安装 在人 车 上 的取速 轮直接 驱动 。液压 泵 的排油 量与 矿车 的速 度成正比， 则经过流量控制阀的流量与矿车的速度 成 正 比。管 路 中 的 流 量 决 定 于 流 量 控 制 阀 的调 定 值 ， 机车运行前 ， 需对流量控制 阀进行调节 ， 以保证 机 车在超 速 时 ， 刚好 达 到 开启 顺 序 阀 的压 力 。如果 管路中流量小于流量控制阀的调定值， 则管路中无 压力 ； 如果管路中流量大于流量控制 阀的调定值 ， 则 管 路 中压 力迅 速上 升 ， 此 时 压 力 作 用于 液 压 油 释放 回路 ， 液压 油驱动 液压缸 使制 动器 工作 制动_ 6 ] 。 图 1液压 抱 轨 制 动 系统 1 一液压桥；2 一双向定量泵 ；3 ． 1 一溢流阀；3 ． 2 --背压阀 ； 4 --流量控制阀 ； 5 --顺序阀 ； 6 --球 阀；7 --单 向阀；8 --压力表；9 --滤油器 1 0 --液压泵 ；一三位 四通换向阀 ； 1 2 --分流集流阀 ；1 3 一液压缸 ；1 4 --蓄能器 ；1 5 一闸阀；1 6 一液控单 向阀 1 ． 2 系统 实施 过程 压油 。当流量 控制 阀调定 完 毕 后 ， 如 果 液 压泵 输 出 执行 回路实 施 抱 轨制 动 ， 并 接受 信 号 检测 控 制 流量 小 于流量 控制 阀调 定 值 ， 则 压 力 表 8 ． 1 读 数 为 回路 的控 制 ， 执 行 回路 与 信 号检 测 控 制 回路 通 过 管0 ， 管 道油 液通 过流 量 控 制 阀流 回油 箱 ； 如 果液 压 泵 路 A 相连 接 。 输 出流量 大于流量控制 阀调定值 ， 则 流量控 制 阀只流 1 ． 2 ． 1 信号检测回路 出调定流量， 此时油路压力急剧上升， 使顺序阀打开， 信 号检 测 回路 包 括 液 压 桥 、 双 向定 量 泵 、 溢 流 进 而控制液控式三 位 四通换 向阀 ， 使制 动器制动[ 7 ] 。 阀、 流量控制阀、 球阀 6 ． 1 、 压力表 8 ． 1 、 顺序 阀、 单向 1 ． 2 ． 2 执行 回路 阀 、 球 阀 6 ．3 、 球 阀 6 ． 2 、 压 力 表 8 ． 2及 滤 油 器 执行 回路 由液 压泵 、 背 压 阀及 三位 四通换 向阀 9 ． 1 、 9 ． 2 。液压泵为双向泵 ， 液压桥 由 4 个单向阀组 组成。当人车超速时 ， 油路压力急剧上升， 使顺序阀 成， 其作用是使双 向液压泵无论正反转都能输出液 打开 ， 油压驱动电液式换向阀换到左位， 来 自液压泵 2 0 1 6年 第 1期 孙 健 等 斜巷 人 车液 压抱 轨制 动 系统设 计 5 9 的压 力油 通 过换 向 阀 左位 进 入 液 压 缸 进 油 腔 ， 推 出 活塞 杆 ， 驱 动制 动装 置 抱 轨 ， 摩 擦 片 与 轨 道 接触 ， 实 现人 车制 动 。制 动成 功后 ， 取 速轮停 止 驱动 ， 顺序 阀 关闭， 换 向阀恢复到中位 ， 换向阀 A、 B油 口封 闭， 液 压缸 锁 紧不 动 。 由于 滑 阀 的泄 露 ， 液压 缸 锁 紧精 度 不 高 ， 此 时 蓄能器 进 行补 油保 压 ， 以保证 液 压缸 压力 稳定 ， 使制动器保持 良好的制动状态 。退 出制动状 态时， 电液换 向阀换右位得电， 制动器液压油通过右 位 ， 经 过单 向调 速 阀进 入 液 压缸 右 腔 ， 活塞 杆 退 回 ， 抱 轨装 置松 开 _ 8 ] 。 1 ． 2 ． 3 制 动 回路 制动 回路 由分流集流阀、 液控单 向阀及 4个 液 压 缸构 成 。4个 液 压缸 组 成 2对 制 动 器 ， 制 动 力 作 用于车轨。分流集流阀控制 2个液压缸的流进或流 出的流量 ， 可使 2 个液 压缸在承受 不 同负载 时仍 能实 现 同步 。回路 中的 液控单 向阀用 于 防止 活 塞停 止 时 因 2个缸负载不同而通过分流阀的内节流孔窜油 。 1 ． 2 ． 4 辅助 元件 辅助元件主要包括滤油器 、 蓄能器、 油箱及各油 管等 ] 。在车辆行驶前应对蓄能器进行调试 ， 并对 蓄 能器 进 行 蓄 能[ 1 。 。 。蓄 能 器 工 作 压 力 为 3 ． 5 ～ 3 0 MP a ， 容 量 为0 ．6～ 2 0 0 L， 温 度 为 一 1 0～ 6 5℃。蓄能器根据制动器压力选择工作容积 ， 蓄 能器 的 工作 过程 遵守 波 义尔定 律 ， 即 Po V 一 P 、 厂 一 p V 一 C 1 由 式 1 口 J 得 V ⋯ 譬 。 吉 一 。[ 专 t 吉 ] v。一一 一； 3 P [ ] 式 中 P o为 供 油 前 充 气 压 力 ； V。为 蓄 能 器 的 总 容 积 ； 表 示 多变指 数 ； P 为最 高 工 作 压力 ； V 为最 高压力时的气体容积 ；户为工作压力 ； 为压力为 p 时的气体容积 ； C为常数 。 V--V ⋯ 为 蓄能器 有 效工 作 排 量 ， 令 VV ⋯ 一 A V， 则对于等温过程 ， 蓄能器总容积为 。 4 对于绝热过程 ， 当 1 ． 4时， 蓄能器总容积为 一 ； ； 5 户 [ 吉 ] 利用式 4 、 式 5 计算蓄能器总容积时 ， 需确定 。 ， 夕， 户 和 △ 的数值 。 2 系统优 点 1 系统 采用 自动 测速 装 置对 矿 车 的速度 进 行 在线 测量 ， 对 突发情 况更 容 易掌控 ， 从 而提 高 了安 全 性能 。 2 系统采用 同步缸 同步抱轨制动 ， 制动力稳 定且精度高 ， 制动性能更可靠 ， 安装调试方便 ， 便于 井 下维修 。 3 系统具有 自动制动和人工制动 2种制动方 式 ， 满足 煤矿安全规程 的要求 ， 人工制动 由电磁换 向阀控制 ， 制动更方便 ， 操作更简单 。 3 结 语 斜巷人车液压抱轨制动系统采用高精度的液压阀 对矿车的速度信号进行检测、 放大并选择， 进而驱动制 动器 ， 以完成驱动 制动 工作 ， 可 在线 检测矿 车速 度 ， 性 能更稳定可靠， 且易于调试维护。此外 ， 系统还具有 自 动制动和人工制动 2 种制动方式， 以面对应急局势。 参考文献 [1 ] 刘建超 ， 李宗旭． 人车在斜井 施工 中的应 用E J - 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