CN102225729A

CN102225729A - 一种工程机械及其电缆卷筒试验台的液压控制系统

Info

Publication number: CN102225729A
Application number: CN2011100818276A
Authority: CN
Inventors: 申屠军阳; 李思成; 鲁显春
Original assignee: Sany Heavy Equipment Co Ltd
Current assignee: Yiyang science and Technology Achievement Transformation Service Center
Priority date: 2011-03-31
Filing date: 2011-03-31
Publication date: 2011-10-26
Anticipated expiration: 2031-03-31
Also published as: CN102225729B

Abstract

本发明公开了一种电缆卷筒试验台的液压控制系统，包括油箱、液压泵和电机；还包括多路换向阀，其进油口连接泵的输出端，其出油口连接油箱；多路换向阀包括对称的第一油路和第二油路；第一油路从进油口到出油口依次串接有第一压力传感器、第一马达、第二压力传感器和第一溢流阀，且第一马达固定连接有第一电缆卷筒；第二油路从进油口到出油口依次串接有第三压力传感器、第二马达、第四压力传感器和第二溢流阀，且第二马达固定连接于第二电缆卷筒；第一电缆卷筒和第二电缆卷筒由一根电缆连接。该液压系统能实时监测电缆卷筒的运行状况，并即时控制。本发明还公开了一种包括上述液压系统的工程机械，具有相应的技术效果。

Description

一种工程机械及其电缆卷筒试验台的液压控制系统

技术领域

本发明涉及工程机械技术领域，尤其涉及一种电缆卷筒试验台的液压控制系统。本发明还涉及一种包括上述液压控制系统的工程机械。

背景技术

随着经济建设的快速发展，我国各类大型工程逐渐增多，市场上对于各类工程机械的需求也日益强烈。

梭车是用于隧道和矿山工程中的一种出碴运输设备，主要由装有运输机的槽形车厢和走行部分组成。梭车通常由矿山机车牵引在轨道上行驶，梭车的车体设置在2个转向架上，在车厢底板上装有刮板或链板运输机，梭车按照驱动方式的不同可以分为电力驱动梭车、风力驱动梭车，除此之外，还有电力、风力两种驱动的梭车。

梭车上设有卷筒，卷筒上缠绕有一定长度的电缆，梭车在工作时，卷筒进行收缆或者放缆操作，以便梭车能够往复行走，从而实现运煤的目的。当卷筒收缆和放缆的速度均匀，梭车能够正常行走；当卷筒收缆和放缆过快或者过慢时，容易造成电缆崩断或者过多电缆缠绕堆积等现象，造成梭车不能正常行走。

为了检测梭车电缆卷筒的性能，以保证卷筒有较好的使用性能，一般要求对卷筒进行卷缆性能检测和空卷保护试验。卷缆性能检测分为收缆、放缆两项试验，以便检测卷缆机构与摆缆机构的工作性能；空卷保护试验目的在于检测空卷保护开关的响应性能和卷筒机构的安装质量。梭车电缆卷筒试验台的功能要满足上述实验目的，其核心就是要拥有性能优异的液压控制系统。

而在现有技术中，针对梭车的电缆卷筒实验用的液压控制系统尚属空白，因此，如何设计出一种液压控制系统，使其能够实时监测电缆卷筒的运行状况，并对其进行即时调整和控制，从而保证电缆卷筒收缆、放缆平稳，是本领域技术人员目前急需解决的技术问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题为提供一种液压控制系统，能够实时监测电缆卷筒的运行状况，并对其进行即时调整和控制，从而保证电缆卷筒收缆、放缆平稳。本发明要解决的另一个技术问题为提供一种包括上述液压控制系统的工程机械。

为解决上述技术问题，本发明提供一种电缆卷筒试验台的液压控制系统，包括油箱、与所述油箱连接的液压泵和驱动所述液压泵的电机；还包括

多路换向阀，其进油口连接所述泵的输出端，其出油口连接所述油箱；所述多路换向阀包括对称的第一油路和第二油路；

所述第一油路从进油口到出油口依次串接有第一压力传感器、第一马达、第二压力传感器和第一溢流阀，且所述第一马达固定连接有第一电缆卷筒；

所述第二油路从进油口到出油口依次串接有第三压力传感器、第二马达、第四压力传感器和第二溢流阀，且所述第二马达固定连接有第二电缆卷筒；

所述第一电缆卷筒和所述第二电缆卷筒由一根电缆连接。

优选地，还包括控制器，

其输入端连接各个压力传感器的输出端，用于接收各个压力传感器输出的信号；

其输出端连接所述多路换向阀、所述第一溢流阀和所述第二溢流阀；且

所述第一溢流阀和所述第二溢流阀均为电液比例溢流阀，所述多路换向阀为电液比例换向阀。

优选地，所述第一电缆卷筒和所述第二电缆卷筒均设有当所述电缆放完时关闭所述电机的限位开关，所述限位开关通过所述控制器连接所述电机。

优选地，所述限位开关设于各个电缆卷筒与缠绕其上的所述电缆之间，所述限位开关为随所述电缆缠绕而呈闭合状态、随所述电缆释放呈断开状态的接触开关。

优选地，所述液压泵为负载敏感型液压泵。

优选地，所述多路换向阀为负载敏感型多路换向阀。

优选地，各个压力传感器均通过所述控制器连接所述电机，且所述压力传感器为设定检测范围的压力传感器，当所检测的压力超出所述范围时，所述控制器控制所述电机停止运转。

优选地，所述油箱内设有检测液压油温度的温度传感器，所述温度传感器通过所述控制器连接所述电机，且所述温度传感器为设定检测范围的温度传感器，当所检测的温度超出所述范围时，所述控制器控制所述电机停止运转。

优选地，所述油箱内设有检测液压油液位的液位传感器，所述液位传感器通过所述控制器连接所述电机，且所述温度传感器为设定检测范围的温度传感器，当所检测的温度超出所述范围时，所述控制器控制所述电机停止运转。

本发明所提供的液压控制系统，包括多路换向阀，其进油口连接液压泵的输出端，其出油口连接油箱；多路换向阀包括对称的第一油路和第二油路；第一油路从进油口到出油口依次串接有第一压力传感器、第一马达、第二压力传感器和第一溢流阀，且第一马达固定连接有第一电缆卷筒；第二油路从进油口到出油口依次串接有第三压力传感器、第二马达、第四压力传感器和第二溢流阀，且第二马达固定连接于第二电缆卷筒；第一电缆卷筒和第二电缆卷筒由一根电缆连接。

采用这样的结构，启动电机，液压泵开始旋转，从油箱中吸油，将低压油变为压力油并输入多路换向阀的进油口，此时多路换向阀处于中位，液压系统处于低压待命状态。

启动液压控制系统，开始检测第一电缆卷筒的收缆性能。先使压力油从A1口流入、从B1口流出第一马达，使之转动，并带动第一电缆卷筒运转，由于第一电缆卷筒和第二电缆卷筒通过电缆连接，第一电缆卷筒收缆带动第二电缆卷筒放缆，第二电缆卷筒运转带动第二马达转动，此时第二马达为泵工况的状态下工作，此时第二马达的进油口为A2，出油口为B2，且压力油经第二马达的输出端流经第二溢流阀，再流回油箱。此时第一压力传感器、第二压力传感器、第三压力传感器、第四压力传感器分别检测第一马达输入端、第一马达输出端、第二马达输入端和第二马达输出端的压力，其值分别为U1、U2、U3和U4。

设定第一马达在正常旋转时需要克服的自身负载和带动第二马达运转克服的负载的压力标准值为U0，此时第一压力传感器检测的压力值U1为第一马达在这一时刻旋转时需要克服的自身负载和带动第二马达运转克服的负载的实际压力，下面通过比较U0和U1的值的大小来控制其他元件的动作，三种情况分别如下：

当U1小于U0时，说明第一马达此刻克服的自身负载和带动第二马达运转克服的负载的实际压力小于标准值，因此需要增大第二马达运转的负载来调节。此时，求得U0-U1的值为U1′，将第一溢流阀的调定压力值增大U1′，即在第二马达的回油路上产生大小为U1′的背压，假定第二溢流阀的初始调定压力为U4，则泵工况的第二马达的输出端与输入端的压力差由U4-U3变为U4+U1′-U3，即第二马达的压力差增大了U1′，使得第二马达的输出扭矩增大，从而增大了第一马达带动第二马达运转所需要的负载，即增大了U1，起到了控制第一电缆卷筒的作用。

当U1等于U0时，说明第一马达此刻克服的自身负载和带动第二马达运转负载的压力等于标准值，此时控制多路换向阀，使其处于中位，系统处于低压待命状态。

当U1大于U0时，说明第一马达此刻克服的自身负载和带动第二马达运转克服的负载的实际压力大于标准值，因此需要减小第二马达运转的负载来调节。此时，求得U1-U0的值为U1″，将第一溢流阀的调定压力值减小U1″，假定第二溢流阀的初始调定压力为U4，则泵工况的第二马达的输出端与输入端的压力差由U4-U3变为U4-U1′-U3，即第二马达的压力差减小了U1″，使得第二马达的输出扭矩减小，从而减小了第一马达带动第二马达运转所需要的负载，即减小了U1，起到了控制第一电缆卷筒的作用。

重复以上三种情况若干次之后，开始检测第二电缆卷筒的收缆性能，其过程与第一电缆卷筒的检测过程类似，在此不再赘述。

由此可见，采用上述结构的液压控制系统可以检测第一电缆卷筒和第二电缆卷筒的收缆、放缆的性能，并对其进行即时调整和控制，从而保证电缆卷筒收缆、放缆平稳。

本发明还提供一种工程机械，包括机体；还包括上述的液压控制系统，所述液压控制系统设置于所述机体的一侧。

由于上述的液压控制系统具有上述的技术效果，因此，包括该液压控制系统的工程机械也具有相应的技术效果，在此不再赘述。

附图说明

图1为本发明所提供电缆卷筒试验台的液压控制系统的一种具体实施方式的液压回路图；

图2为本发明所提供工程机械的一种具体实施方式的结构示意图。

其中，图1和图2中的附图标记与部件名称之间的对应关系为：1高压过滤器；2电机；3液压泵；4吸油过滤器；5油箱；6第一溢流阀；7第一换向阀；8控制器；9第一压力传感器；10第二压力传感器；11限位开关；12第一电缆卷筒；13第一马达；14第二换向阀；15电缆；16第二电缆卷筒；17第二马达；18第三压力传感器；19第四压力传感器；20第二溢流阀；21多路换向阀；22流量计；23节流阀。

具体实施方式

本发明的核心为提供一种电缆卷筒试验台的液压控制系统，该液压控制系统能够实时监测电缆卷筒的运行状况，并对其进行即时调整和控制，从而保证电缆卷筒收缆、放缆平稳。本发明的另一核心为提供一种包括上述液压控制系统的工程机械。

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面以矿井工程中的梭车的电缆卷筒为例，结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

请参考图1，图1为本发明所提供电缆卷筒试验台的液压控制系统的一种具体实施方式的液压回路图。

在一种具体的实施方式中，本发明所提供的电缆卷筒试验台的液压控制系统，包括油箱5、与油箱5连接的液压泵3和驱动液压泵3的电机2；还包括

多路换向阀21，其进油口连接液压泵3的输出端，其出油口连接油箱5；多路换向阀21包括对称的第一油路和第二油路；

第一油路从进油口到出油口依次串接有第一压力传感器9、第一马达13、第二压力传感器10和第一溢流阀6，且第一马达13固定连接有第一电缆卷筒12；

第二油路从进油口到出油口依次串接有第三压力传感器18、第二马达17、第四压力传感器19和第二溢流阀20，且第二马达17固定连接于第二电缆卷筒16；

第一电缆卷筒12和第二电缆卷筒16由一根电缆15连接。

采用这样的结构，启动电机2，液压泵3开始旋转，从油箱5中吸油，将低压油变为压力油并输入多路换向阀21的进油口，此时多路换向阀21处于中位，液压系统处于低压待命状态。

启动液压控制系统，开始检测第一电缆卷筒12的收缆性能。先使压力油从A1口流入、从B1口流出第一马达13，使之转动，并带动第一电缆卷筒12运转，由于第一电缆卷筒12和第二电缆卷筒16通过电缆15连接，第一电缆卷筒12收缆带动第二电缆卷筒16放缆，第二电缆卷筒16运转带动第二马达17转动，此时第二马达17为泵工况的状态下工作，此时第二马达17的进油口为A2，出油口为B2，且压力油经第二马达17的输出端流经第二溢流阀20，再流回油箱5。此时第一压力传感器9、第二压力传感器10、第三压力传感器18、第四压力传感器19分别检测第一马达13输入端、第一马达13输出端、第二马达17输入端和第二马达17输出端的压力，其值分别为U1、U2、U3和U4。

设定第一马达13在正常旋转时需要克服的自身负载和带动第二马达17运转克服的负载的压力标准值为U0，此时第一压力传感器9检测的压力值U1为第一马达13在这一时刻旋转时需要克服的自身负载和带动第二马达17运转克服的负载的实际压力，下面通过比较U0和U1的值的大小来控制其他元件的动作，三种情况分别如下：

当U1小于U0时，说明第一马达13此刻克服的自身负载和带动第二马达17运转克服的负载的实际压力小于标准值，因此需要增大第二马达17运转的负载来调节。此时，求得U0-U1的值为U1′，将第一溢流阀6的调定压力值增大U1′，即在第二马达17的回油路上产生大小为U1′的背压，假定第二溢流阀20的初始调定压力为U4，则泵工况的第二马达17的输出端与输入端的压力差由U4-U3变为U4+U1′-U3，即第二马达17的压力差增大了U1′，使得第二马达17的输出扭矩增大，从而增大了第一马达13带动第二马达17运转所需要的负载，即增大了U1，起到了控制第一电缆卷筒12的作用。

当U1等于U0时，说明第一马达13此刻克服的自身负载和带动第二马达17运转克服负载的压力等于标准值，此时控制多路换向阀21，使其处于中位，系统处于低压待命状态。

当U1大于U0时，说明第一马达13此刻克服的自身负载和带动第二马达17运转克服的负载的实际压力大于标准值，因此需要减小第二马达17运转的负载来调节。此时，求得U0-U1的值为U1″，将第一溢流阀6的调定压力值减小U1″，假定第二溢流阀20的初始调定压力为U4，则泵工况的第二马达17的输出端与输入端的压力差由U4-U3变为U4-U1′-U3，即第二马达17的压力差减小了U1″，使得第二马达17的输出扭矩减小，从而减小了第一马达13带动第二马达17运转所需要的负载，即减小了U1，起到了控制第一电缆卷筒12的作用。

重复以上三种情况若干次之后，开始检测第二电缆卷筒16的收缆性能，其过程与第一电缆卷筒12的检测过程类似，在此不再赘述。

由此可见，采用上述结构的液压控制系统可以检测第一电缆卷筒12和第二电缆卷筒16的收缆、放缆的性能，并对其进行即时调整和控制，从而保证电缆卷筒收缆、放缆平稳。

需要说明的是，上述实施方式并未限定多路换向阀21的具体形式，也并未限定控制各个溢流阀的具体控制方式，事实上，凡是能够实现上述换向功能的多路换向阀21和控制方式，均应当属于发明的保护范围内。

还可以进一步设置上述液压控制系统的具体结构。

具体的方案中，如图1所示，上述液压控制系统还可以包括控制器8，其输入端连接各个压力传感器的输出端，用于接收各个压力传感器输出的信号；其输出端连接多路换向阀21、第一溢流阀6和第二溢流阀20；且第一溢流阀6和第二溢流阀20均为电液比例溢流阀，多路换向阀21为电液比例换向阀。

采用这样的结构，能够对控制器8设置一定的程序，使控制器8接收各个传感器输出的压力信号后，能够自动比较该压力信号与标准值的大小，并根据预设的程序经计算得到相应的指令，并将该指令发送至各个溢流阀，实现对各个比例溢流阀调定压力的设定，从而实现实时、自动控制的功能，这大大提高了液压控制系统的智能性。

当然，上述液压控制系统并不仅限于电气自动控制的控制方式，还可以为采用其他的控制方式，例如可以采用液压油路控制，还可以采用手动控制的方式来实现。

还可以进一步设置上述液压控制系统的具体结构。

在另一种具体的实施方式中，如图1所示，上述第一电缆卷筒12和第二电缆卷筒16可以均设有限位开关11，该限位开关11通过控制器8连接于电机2，当电缆15放完时，该限位开关11能够关闭液压控制系统的电机2。

具体地，上述限位开关11可以设于各个电缆卷筒与缠绕其上的电缆15之间，且该限位开关11为接触开关，其随电缆15缠绕而呈闭合状态、随电缆15释放呈断开状态。

采用这样的结构，当电缆15缠绕于卷筒时，将限位开关11的活动部压下与限位开关11的固定部接触，使其呈闭合状态，控制器8接收限位开关11的状态信号，正常控制电机2运转；当电缆15放完时，限位开关11的活动部抬起，与限位开关11的固定部不接触，使其呈断开状态，控制器8接收限位开关11的断开信号，停止电机2运转，整个试验台液压控制系统停止工作。

由此可见，采用限位开关11的结构，当电缆15放完时，能够实现电机2停止运转，防止电缆15绷断的现象，起到空卷保护的作用。当然，上述限位开关11并不仅限于接触开关，也可以采用检测开关，即在限位开关11中设置检测电缆15位置的传感器，当检测到电缆15放完时，检测开关发生信号给控制器8，从而控制电机2停止。

还可以进一步设置上述液压控制系统其他元件的具体结构形式。

在另一种具体的实施方式中，上述液压泵3可以为负载敏感型液压泵，上述多路换向阀21可以为负载敏感性多路换向阀。

这里采用负载敏感控制系统，能够根据实际需求提供流量和压力，相比较常规的液压系统来说，具有效率高、功率损失小、节省燃料且发热量低的特点。

还可以进一步设置上述液压控制系统的具体结构形式。

在另一种具体的实施方式中，上述各个压力传感器可以均通过控制器8连接电机2。工作过程中，可以设定压力传感器正常接收的最大值和最小值，当检测到的压力值超出这个范围时，压力传感器发送报警信号至控制器8，由控制器8停止电机2运转。

由此可见，采用这种结构，能够保证液压控制系统在出现压力异常的现象时停止工作，起到了自我保护的作用。

类似地，上述油箱5内可以设有检测液压油温度的温度传感器，该温度传感器通过控制器8连接电机2；油箱5内还可以设有检测液压油液位的液位传感器，该液位传感器通过控制器8连接电机2。

在工作过程中，可以设定温度传感器和液位传感器正常接收的最大值和最小值，当检测到的温度值或液位高度值超出这个范围时，温度传感器和液位传感器发送报警信号至控制器8，由控制器8停止电机2运转。这样能够充分考虑工作介质的使用情况，实现系统的自我保护。

在上述的液压控制系统中，第二压力传感器10和多路换向阀21的第一回路的出油口之间还设有与第一溢流阀6并联的第一换向阀7，第四压力传感器19和多路换向阀21的第二回路的出油口之间还设有与第二溢流阀20并联的第二换向阀14；两个换向阀可以作为多路换向阀的卸油阀，第一换向阀7、第二换向阀14可以具体为两位两通换向阀，当然还可以为其他形式的换向阀。

上述液压泵3和油箱5之间还可以设有吸油过滤器4，用以保护液压泵3及其他液压元件，以避免吸入污染杂质，有效地控制液压系统污染，保证液压系统的清洁度。上述液压泵3和多路换向阀21之间还可以设有高压过滤器1、流量计22和节流阀23，高压过滤器1是除去液体中含有固形物的小型设备，可保护压缩机、液压泵3和其它设备及仪表等正常工作和运转；流量计22用于指示液压泵3输出的流量；节流阀23用于控制液压泵3所输出的流量。

请参考图2，图2为本发明所提供工程机械的一种具体实施方式的结构示意图。

如图2所示，本发明还提供了一种工程机械，包括机体，还包括上述的液压控制系统，该液压控制系统设置于机体的一侧。由于上述的液压控制系统具有上述的技术效果，因此，包括该液压控制系统的工程机械也具有相应的技术效果，在此不再赘述。

需要说明的是，上述实施例仅以梭车为例介绍了上述液压控制系统的技术效果，事实上，本发明所提供的液压控制系统并不仅限用于梭车，而适用于任何包括电缆卷筒的工程机械中。

以上对本发明所提供的一种工程机械及其电缆卷筒试验台的液压控制系统进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims

1.一种电缆卷筒试验台的液压控制系统，包括油箱(5)、与所述油箱(5)连接的液压泵(3)和驱动所述液压泵(3)的电机(2)；其特征在于，还包括

多路换向阀(21)，其进油口连接所述液压泵(3)的输出端，其出油口连接所述油箱(5)；所述多路换向阀(21)包括对称的第一油路和第二油路；

所述第一油路从进油口到出油口依次串接有第一压力传感器(9)、第一马达(13)、第二压力传感器(10)和第一溢流阀(6)，且所述第一马达(13)固定连接有第一电缆卷筒(12)；

所述第二油路从进油口到出油口依次串接有第三压力传感器(18)、第二马达(17)、第四压力传感器(19)和第二溢流阀(20)，且所述第二马达(17)固定连接有第二电缆卷筒(16)；

所述第一电缆卷筒(12)和所述第二电缆卷筒(16)由一根电缆(15)连接。

2.根据权利要求1所述的液压控制系统，其特征在于，还包括控制器(8)，

其输出端连接所述多路换向阀(21)、所述第一溢流阀(6)和所述第二溢流阀(20)；且

所述第一溢流阀(6)和所述第二溢流阀(20)均为电液比例溢流阀，所述多路换向阀(21)为电液比例换向阀。

3.根据权利要求2所述的液压控制系统，其特征在于，所述第一电缆卷筒(12)和所述第二电缆卷筒(16)均设有当所述电缆(15)放完时关闭所述电机(2)的限位开关(11)，所述限位开关(11)通过所述控制器(8)连接所述电机(2)。

4.根据权利要求3所述的液压控制系统，其特征在于，所述限位开关(11)设于各个电缆卷筒与缠绕其上的所述电缆(15)之间，所述限位开关(11)为随所述电缆(15)缠绕而呈闭合状态、随所述电缆(15)释放呈断开状态的接触开关。

5.根据权利要求1-4任一项所述的液压控制系统，其特征在于，所述液压泵(3)为负载敏感型液压泵。

6.根据权利要求1-4任一项所述的液压控制系统，其特征在于，所述多路换向阀(21)为负载敏感型多路换向阀。

7.根据权利要求2所述的液压控制系统，其特征在于，各个压力传感器均通过所述控制器(8)连接所述电机(2)，且所述压力传感器为设定检测范围的压力传感器，当所检测的压力超出所述范围时，所述控制器(8)控制所述电机(2)停止运转。

8.根据权利要求2所述的液压控制系统，其特征在于，所述油箱(5)内设有检测液压油温度的温度传感器，所述温度传感器通过所述控制器(8)连接所述电机(2)，且所述温度传感器为设定检测范围的温度传感器，当所检测的温度超出所述范围时，所述控制器(8)控制所述电机(2)停止运转。

9.根据权利要求2所述的液压控制系统，其特征在于，所述油箱(5)内设有检测液压油液位的液位传感器，所述液位传感器通过所述控制器(8)连接所述电机(2)，且所述液位传感器为设定检测范围的液位传感器，当所检测的液位超出所述范围时，所述控制器(8)控制所述电机(2)停止运转。

10.一种工程机械，包括机体；其特征在于，还包括如权利要求1-9任一项所述的液压控制系统，所述液压控制系统设置于所述机体的一侧。