CN104061212A - 支架搬运车电液控制行走系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于煤矿井下支架搬运车的技术领域，具体涉及一种支架搬运车电液控制行走系统，解决了现有全液压驱动支架搬运车行走系统发动机功率利用率低、重型车车辆工作时油温高、轮胎打滑时整车牵引力不稳定、车辆重载下坡时速度不稳定和车辆失去动力后的无法拖车等问题。其包括防爆电控闭式泵、驱动液压马达、防爆电比例减压阀、高压截止阀、冲洗阀、分流器、散热器、差速手柄、稳速手柄以及防爆电器控制部分。本发明首次将电控闭式行走驱动系统应用于井下支架搬运车上，能很好的实现泵与发动机的匹配，对于提高车辆的发动机功率利用率，有效的改善发动机的排放性能，改善井下工人工作环境有积极的意义。

Description

支架搬运车电液控制行走系统

技术领域

本发明属于煤矿井下支架搬运车的技术领域，具体涉及一种支架搬运车电液控制行走系统。

背景技术

随着煤炭开采技术的不断发展，一些大型煤炭企业开发了千万吨级综采工作面，为保证工作面的安装和回撤效率，对综采工作面辅助装备提出了更高的要求。

支架搬运车是现代化矿井搬家倒面的重要运输设备。其性能的好坏直接影响企业的生产效率。液压传动以其传动功率大、布置灵活、易于控制等优点做为多数支架搬运车所用采用的传动方式。全液压驱动的支架搬运车在各大煤矿得到了广泛使用。随着电液控制技术的发展和车辆重型化、多功能化和节能减排的要求，加之车辆在煤矿井下复杂的使用工况，传统的支架搬运车液压行走系统也产生了一些不足之处。近年来，井下无轨胶轮车的大量使用，其尾气排放严重污染了井下空气，为改善井下工人工作环境，对胶轮车的排放性能有了更高的要求。

现有支架搬运车行走驱动闭式泵均采用了传统的纯液压控制，主要有德国力士乐公司A4VG 系列DA泵，意大利SAM 公司HCV 系列HVA泵，德国Linde 公司BVP 系列Au 控制泵。这些传统使用纯液压控制的闭式泵为保证车辆在行驶过程中不熄火，在匹配过程中降低了发动机的负荷率，导致发动机的功率利用率低，排放性能较差，对井下环境污染严重，已威胁到了井下作业人员的健康，同时液控闭式泵在与不同功率发动机匹配时，需要重新对泵内部参数进行调整，造成整机的发动机功率利用率低。

另外，煤矿井下环境恶劣，支架搬运车使用过程中常出现轮胎掉入泥潭车轮打滑的现象，该驱动轮的阻力立即减小，导致液压油都流向该马达，车辆的驱动力消失，同时导致打滑的轮胎磨损严重。而且随着煤矿综采设备重型化的发展，支架搬运车的负载增大，车辆重载长距离行驶会常出现液压油温过高的现象。支架搬运车拉液压支架重载下坡过程中，由于整机重力分力的作用，液压系统实际驱动力较小，系统工作压力低，马达排量小，导致车速过快车速不稳定。当车辆出现故障并不能启动时，由于闭式液压系统泵与马达的串联结构，若不采取措施，对故障车的将无法拖动，有时只能是轮胎与地面摩擦下的短距离拖移动，对轮胎的磨损严重，并且不能远距离拖行。

发明内容

本发明为了解决现有全液压驱动支架搬运车行走系统发动机功率利用率低、重型车车辆工作时油温高、轮胎打滑时整车牵引力不稳定、车辆重载下坡时速度不稳定和车辆失去动力后的无法拖车等问题，提供了一种支架搬运车电液控制行走系统。

本发明采用如下的技术方案实现：一种支架搬运车电液控制行走系统，包括防爆电控闭式泵、驱动液压马达、防爆电比例减压阀、高压截止阀、冲洗阀、分流器、散热器、差速手柄、稳速手柄以及防爆电器控制部分，

所述驱动液压马达为可越权控制排量的双向变量柱塞马达，包括两个；

所述的防爆电比例减压阀为由防爆电器控制部分控制的防爆电控比例减压阀，包括两个；

所述稳速手柄为两位三通手动比例换向阀；

所述差速手柄为两位三通手动换向阀；

所述冲洗阀包括三位三通液控换向阀和溢流阀；

所述分流器包括两位四通液控换向阀、三位四通液控换向阀和两个补油阀；

所述电控闭式液压泵包括泵体、防爆电控双向变量柱塞泵、小排量定量补油泵、多功能阀和排量控制伺服油缸，所述的泵体上安装有板式结构的过渡块，过渡板上开有三个油口，包括补油压力油口、控制泵正转排量油口Y1以及控制泵反转排量油口Y2；其中补油压力油口Ps连接两个防爆电比例减压阀的进油口P1、P2，电比例减压阀Ⅰ的工作油口A1与过渡块的控制泵正转排量油口Y1相连，电比例减压阀Ⅱ的工作油口A2与过渡块的控制泵反转排量油口Y2相连，两个防爆电比例减压阀的回油口T1、T2引入液压油箱，

所述的伺服油缸的活塞杆与双向柱塞变量泵的变量斜盘铰接，伺服油缸的两油口分别通过过渡块的控制泵正转排量油口Y1以及控制泵反转排量油口Y2与两防爆电比例减压阀的工作油口A1、A2相连，

所述的双向柱塞变量泵与补油泵机械串联连接，补油泵出口接过滤器，过滤器通过两多功能阀分别与双向柱塞变量泵的两工作油口连接，补油泵出口处并联补油溢流阀通往油箱，过滤器也与过渡块上的补油压力油口Ps连接，双向变量柱塞泵连接轴通过分动箱与发动机的输出轴机械连接，双向变量柱塞泵的工作油口ⅠC1通过管路与分流器的进油口连接，分流器两出油口B1、B2分别与两驱动液压马达的驱动腔油口D1、D2 连接，双向变量柱塞泵的工作油口ⅡC2通过管路与两驱动液压马达的倒退腔油口E1、E2连接；

多功能阀包括两部分，每部分都由压力限制阀、高压溢流阀和补油单向阀组成，高压溢流阀和补油单向阀并联后，靠近补油单向阀进油口端接补油泵出口过滤器，另一端与压力限制阀的进油口并联后、连接到双向柱塞泵，两部分分别与双向柱塞泵的两侧油路两工作油口的管路连接，两部分的压力限制阀的出油口分别与伺服油缸的两油口连接；

高压截止阀的两油口通过管路分别接于双向变量柱塞泵两工作油口C1、C2的管路上。

冲洗阀两侧两进油口M1、M2通过管路分别接于两双向变量柱塞泵的工作油口C1、C2的管路上，冲洗阀出油口通过管路接散热器进油口；

电控闭式泵的补油压力油口K，通过管路分别与差速手柄的进油口H1和稳速手柄的的进油口H2连接，亦与分流器的补油口L连接；

差速手柄的工作油口F1通过管路与分流器控制油口G连接；

稳速手柄的工作油口F2通过管路分别与两双向变量柱塞马达的控制油口J1、J2连接；

散热器出油口通过管路接回油箱；

所述的电器控制部分包括置于隔爆电控箱内的控制器、控制器输入接线端、控制器输出接线端及电子放大器，控制器输入接线端连接系统工作压力传感器、泵模式选择信号开关、电源、微动控制输入信号、发动机转速传感器以及油门踏板位置传感器，控制器输出接线端连接电子放大器，电子放大器连接两个防爆电比例减压阀。

所述的分流器，两位四通液控换向阀有一个进油口，三个出油口，其中两个出油口分别连接分流器两出油口B1、B2，另一个出油口分为两路、每一路均经一节流孔后分接到三位四通液控换向阀其中一进油口和对应的控制油口；三位四通液控换向阀的两出油口分别与对应的分流器两出油口B1、B2连接；分流器的补油口(L)分两路分别与两补油阀连接，补油阀由一个溢流阀和一个单向阀反向并联组成，单向阀出油口端接对应的分流器两出油口B1、B2，另一端接分流器的补油口(L)。

冲洗阀中三位三通液控换向阀有两进油口，一出油口和两控制油口，冲洗阀两侧进油口M1、M2在冲洗阀内均分为两路，一路接三位三通液控换向阀的一进油口，另一路经节流后接到三位三通液控换向阀对应的控制油口，三位三通液控换向阀的出油口与溢流阀的进油口连接，溢流阀的出油口作为冲洗阀的出油口接散热器的进油口。

本发明首次将电控闭式行走驱动系统应用于井下支架搬运车上，能很好的实现泵与发动机的匹配，对于提高车辆的发动机功率利用率，有效的改善发动机的排放性能，改善井下工人工作环境有积极的意义。

本发明有效地解决了解决车辆在重载情况下油温散热问题、车辆在湿滑路面的轮胎打滑问题以及车辆出现故障后不能拖行的问题。同时，随着煤炭的进一步开采，许多矿井的巷道建设过程中不可避免的出现了大坡度，重载支架搬运车下坡时的速度控制直接影响车辆运行的安全性，本发明可实现重载车辆下大坡的稳速问题，对拓展支架搬运车的应用范围有重要作用。

附图说明

图1为本发明原理图，

图2为防爆电控闭式泵结构图，

图3为防爆电控闭式泵液压原理图，

图4为本发明电器控制流程图，

图中： 1防爆电控闭式泵，2防爆电比例减压阀，3高压截止阀，4散热器，5冲洗阀，6差速手柄，7分流器，8驱动液压马达，9分动箱联轴器，10稳速手柄，11屏蔽电缆，12防爆电控箱，13电子放大器，14控制器，15控制器输出接线端，16控制器输入接线端，17油门踏板位置传感器，18发动机转速传感器，19微动控制电比例开关，20电源，21泵模式选择信号开关，22系统工作压力传感器；

1.1泵体，1.2过渡块，1.3电比例减压阀Ⅰ，1.4液压胶管，1.5液压油箱,1. 6电比例减压阀Ⅱ，1.7补油泵，1.8补油溢流阀，1.9多功能阀，1.10压力限制阀，1.11高压溢流阀，1.12发动机，1.13伺服油缸,1.14双向柱塞变量泵， 1.15过滤器

Ps补油压力油口，Y1控制泵正转排量油口，Y2控制泵反转排量油口，P1、P2两个防爆电比例减压阀的进油口，A1电比例减压阀Ⅰ的工作油口，A2电比例减压阀Ⅱ的工作油口，T1、T2两个防爆电比例减压阀的回油口，B1、B2分流器两出油口，C1双向变量柱塞泵的工作油口Ⅰ，C2双向变量柱塞泵的工作油口Ⅱ，D1、D2两驱动液压马达的驱动腔油口，E1、E2两驱动液压马达的倒退腔油口，F1差速手柄的工作油口，F2稳速手柄的工作油口， G分流器控制油口，H1差速手柄的进油口，H2稳速手柄的的进油口，J1、J2两双向变量柱塞马达的控制油口，K防爆电控闭式泵的补油压力口，L分流器的补油口，M1、M2冲洗阀两侧进油口。

具体实施方式

结合附图对本发明的具体实施方式做进一步说明。

如图1所示，支架搬运车电液控制行走系统，由防爆电器控制系统控制的防爆电比例减压阀2通过管路连接防爆电控闭式泵两个排量控制油口，首次实现对支架搬运车液压驱动行走系统闭式泵双向变量的电液控制，使泵时刻保持对发动机功率的高利用率。其包括防爆电控闭式液压泵1、驱动液压马达8、防爆电比例减压阀2、高压截止阀3、冲洗阀5、分流器7、散热器4、差速手柄6、稳速手柄10以及防爆电器控制部分。防爆电控闭式泵1通过分动箱联轴器9与发动机输出轴相连，电控闭式泵1工作油口通过管路与分流器7的进油口连接，再由分流器两出油口B1、B2通过管路分别连接两个两驱动液压马达的驱动腔油口D1、D2，而电控闭式泵另一工作油口通过管路分别与两驱动液压马达的倒退腔油口E1、E2直接相连。

1、电控闭式液压泵1包括泵体1.1、防爆电控双向变量柱塞泵、小排量定量补油泵、两多功能阀和排量控制伺服油缸。所述的防爆电比例减压阀2为由防爆电器控制部分控制的防爆电控比例减压阀，包括两个。

电控闭式液压泵1的泵体1.1上安装有板式结构的过渡块1.2，过渡板1.2上开有三个油口，包括补油压力油口Ps、控制泵正转排量油口Y1以及控制泵反转排量油口Y2；其中补油压力油口Ps连接两个防爆电比例减压阀的进油口P1、P2，电比例减压阀Ⅰ的工作油口A1与过渡块的控制泵正转排量油口Y1相连，电比例减压阀Ⅱ的工作油口A2与过渡块的控制泵反转排量油口Y2相连，两个防爆电比例减压阀的回油口T1、T2引入液压油箱1.5。

所述的伺服油缸1.13的活塞杆与双向柱塞变量泵1.14的变量斜盘铰接，伺服油缸1.13的两油口分别通过过渡块的控制泵正转排量油口Y1以及控制泵反转排量油口Y2与两防爆电比例减压阀的工作油口A1、A2相连。

所述的双向柱塞变量泵1.14与补油泵1.7机械串联连接，补油泵1.7出口接过滤器1.15，过滤器1.15通过两多功能阀分别与双向柱塞变量泵1.14工作油口两侧管路连接，补油泵出口处并联补油溢流阀1.8通往油箱，过滤器也与过渡块上的补油压力油口Ps连接，双向变量柱塞泵连接轴通过分动箱与发动机的输出轴机械连接，双向变量柱塞泵的工作油口ⅠC1通过管路与分流器7的进油口连接，分流器两出油口B1、B2分别与两驱动液压马达的驱动腔油口D1、D2 连接，双向变量柱塞泵的工作油口ⅡC2通过管路与两驱动液压马达的倒退腔油口E1、E2连接。

多功能阀，包括压力限制阀1.10、高压溢流阀1.11和补油单向阀，高压溢流阀1.11和补油单向阀并联后，靠近补油单向阀进油口端接补油泵出口过滤器，另一端与压力限制阀1.10的进油口并联后、连接到双向柱塞泵，两多功能阀分别与双向柱塞泵的两侧油路连接，两部分的压力限制阀1.10的出油口分别与伺服油缸的两油口连接。

2、所述驱动液压马达8为可越权控制排量的双向变量柱塞马达，包括两个。高压截止阀3的两油口通过管路分别接于双向变量柱塞泵两工作油口C1、C2的管路上。

3、分流器包括两位四通液控换向阀、三位四通液控换向阀和两个补油阀，一个进油口，两个工作油口、一个液控油口和一个补油口。两位四通液控换向阀有一个进油口，三个出油口，其中两个出油口分别连接分流器两出油口B1、B2，另一个出油口分为两路、每一路均经一节流孔后分接到三位四通液控换向阀其中一进油口和对应的控制油口；三位四通液控换向阀的两出油口分别与对应的分流器两出油口B1、B2连接；分流器的补油口L分两路分别与两补油阀连接，补油阀由一个溢流阀和一个单向阀反向并联组成，单向阀出油口端接对应的分流器两出油口B1、B2，单向阀另一端接分流器的补油口L。

防爆电控闭式泵的补油口K通过管路与差速手柄的进油口H1连接，为分流器提供控制油。 正常行车工况下，分流器7处于自由分流状态，液压油并不流经分流器中三位四通液控换向阀，电控闭式泵1输出的液压油流量自由分配至轮边马达。如果驱动轮中有任何一个车轮出现打滑，该驱动轮的阻力立即减小，导致液压油全部流向该侧马达，车辆的驱动力消失，此时，操作差速手柄6，控制分流器中的两位四通液控换向阀换向，切换至分流状态，使液压油流经分流器中三位四通液控换向阀，马达负载大的一侧的高压油控制三位四通液控换向阀换向，使液压油流向该侧马达，使车辆恢复动力。

4、冲洗阀包括三位三通液控换向阀和溢流阀，冲洗阀两侧进油口M1、M2和一个出油口。三位三通液控换向阀有两进油口，一出油口和两控制油口。冲洗阀两侧进油口M1、M2分别接于分别接于两双向变量柱塞泵的工作油口C1、C2的管路上。冲洗阀的每一进油口在冲洗阀内分为两路，一路接三位三通液控换向阀的一进油口，另一路经节流后接到三位三通液控换向阀对应的控制油口。三位三通液控换向阀的出油口与溢流阀的进油口连接。溢流阀的出油口作为冲洗阀的出油口接散热器的进油口，散热器出油口通过管路接回油箱。

冲洗阀中的三位三通液控换向阀的两液控油口通过比较闭式系统两侧油路的压力自行切换，使低压侧的部分液压油经低压溢流阀冲洗至散热器4中，散热后，回流至油箱。其主要作用是将系统中的高温液压油排出，起到了对闭式系统散热、降低油温的作用。

防爆电控闭式泵1内置的多功能阀和分流器内的补油阀向闭式系统补充冲洗及泄漏油液。冲洗阀的冲洗压力值设定应小于补油泵的压力设定，以保证闭式系统的正常冲洗散热。

5、所述稳速手柄10为两位三通手动比例换向阀；差速手柄6为两位三通手动换向阀；防爆电控闭式泵的补油压力油口K通过管路分别与差速手柄的进油口H1和稳速手柄的的进油口H2连接；差速手柄的工作油口F1通过管路与分流器控制油口G连接；稳速手柄的工作油口F2通过管路分别与两双向变量柱塞马达的控制油口J1、J2连接。

驱动液压马达8为高压自动变量马达，可以随外界负荷的变化调整马达排量，负载小，则系统压力小，马达小排量工作，保证车辆的行驶速度；负载大，则系统压力升高，马达自动调整为大排量，马达扭矩增大，增大车辆牵引力以克服外界负荷。

车辆重载下坡时，由于整机重力分力的作用，液压系统实际驱动力较小，系统工作压力低，马达排量小，导致车速过快。操作稳速手柄10，输出的压力油可以对马达越权控制，强制马达变为大排量，从而确保车速稳定。

稳速手柄10为两位三通比例换向阀，输出的压力随手柄的操作角度，可以成比例变化，这样马达排量可以实现无级变化，从而适应不同坡度对车速的要求。

6、所述的高压截止阀的两侧油口分别连接闭式系统两侧油路，与马达呈并联关系。截止阀打开，可甩开闭式泵，使其与马达形成闭式回路，可以拖车使用。

7、所述的电器控制部分包括置于隔爆电控箱12内的控制器14、控制器输入接线端16、控制器输出接线端15及电子放大器13，控制器输入接线端16连接系统工作压力传感器22、泵模式选择信号开关21、电源20、微动控制输入信号19、发动机转速传感器18以及油门踏板位置传感器17，控制器输出接线端16连接电子放大器13，电子放大器13连接两个防爆电比例减压阀。

Claims (3)

1.一种支架搬运车电液控制行走系统，其特征在于包括防爆电控闭式泵（1）、驱动液压马达（8）、防爆电比例减压阀（2）、高压截止阀（3）、冲洗阀（5）、分流器（7）、散热器（4）、差速手柄（6）、稳速手柄（10）以及防爆电器控制部分，

所述驱动液压马达（8）为可越权控制排量的双向变量柱塞马达，包括两个；

所述的防爆电比例减压阀（2）为由防爆电器控制部分控制的防爆电控比例减压阀，包括两个；

所述稳速手柄（10）为两位三通手动比例换向阀；

所述差速手柄（6）为两位三通手动换向阀；

所述冲洗阀（5）包括三位三通液控换向阀和溢流阀，两个进油口和一个出油口；

所述分流器（7）包括两位四通液控换向阀、三位四通液控换向阀和两个补油阀，一个进油口，两个工作油口、一个液控油口和一个补油口；

所述防爆电控闭式液压泵（1）包括泵体（1.1）、防爆电控双向变量柱塞泵、小排量定量补油泵、两多功能阀和排量控制伺服油缸，所述的泵体（1.1）上安装有板式结构的过渡块（1.2），过渡板（1.2）上开有三个油口，包括补油压力油口（Ps）、控制泵正转排量油口（Y1）以及控制泵反转排量油口（Y2）；其中补油压力油口（Ps）连接两个防爆电比例减压阀的进油口（P1、P2），电比例减压阀Ⅰ的工作油口（A1）与过渡块的控制泵正转排量油口（Y1）相连，电比例减压阀Ⅱ的工作油口（A2）与过渡块的控制泵反转排量油口（Y2）相连，两个防爆电比例减压阀的回油口（T1、T2）引入液压油箱（1.5），

所述的伺服油缸（1.13）的活塞杆与双向柱塞变量泵（1.14）的变量斜盘铰接，伺服油缸（1.13）的两油口分别通过过渡块的控制泵正转排量油口（Y1）以及控制泵反转排量油口（Y2）与两防爆电比例减压阀的工作油口（A1、A2）相连，

所述的双向柱塞变量泵（1.14）与补油泵（1.7）机械串联连接，补油泵（1.7）出口接过滤器（1.15），过滤器（1.15）通过两多功能阀分别与双向柱塞变量泵（1.14）的两工作油口连接，补油泵出口处并联补油溢流阀（1.8）通往油箱，过滤器也与过渡块上的补油压力油口（Ps）连接，双向变量柱塞泵连接轴通过分动箱与发动机的输出轴机械连接，双向变量柱塞泵的工作油口Ⅰ（C1）通过管路与分流器（7）的进油口连接，分流器两出油口（B1、B2）分别与两驱动液压马达的驱动腔油口（D1、D2） 连接，双向变量柱塞泵的工作油口Ⅱ（C2）通过管路与两驱动液压马达的倒退腔油口（E1、E2）连接；

多功能阀，包括压力限制阀（1.10）、高压溢流阀（1.11）和补油单向阀，高压溢流阀（1.11）和补油单向阀并联后，靠近补油单向阀进油口端接补油泵出口过滤器，另一端与压力限制阀（1.10）的进油口并联后、连接到双向柱塞泵，两多功能阀分别与双向柱塞泵两工作油口的管路连接，两部分的压力限制阀（1.10）的出油口分别与伺服油缸的两油口连接；

高压截止阀（3）的两油口通过管路分别接于双向变量柱塞泵两工作油口（C1、C2）的管路上；

冲洗阀两侧进油口（M1、M2）通过管路分别接于两双向变量柱塞泵的工作油口（C1、C2）的管路上，冲洗阀（5）出油口通过管路接散热器（4）进油口；

电控闭式泵的补油压力油口（K）通过管路分别与差速手柄的进油口（H1）和稳速手柄的的进油口（H2）连接，亦与分流器的补油口（L）连接；

差速手柄的工作油口（F1）通过管路与分流器控制油口（G）连接；

稳速手柄的工作油口（F2）通过管路分别与两双向变量柱塞马达的控制油口（J1、J2）连接；

散热器（4）出油口通过管路接回油箱；

所述的电器控制部分包括置于隔爆电控箱（12）内的控制器（14）、控制器输入接线端（16）、控制器输出接线端（15）及电子放大器（13），控制器输入接线端（16）连接系统工作压力传感器（22）、泵模式选择信号开关（21）、电源（20）、微动控制电比例开关（19）、发动机转速传感器（18）以及油门踏板位置传感器（17），控制器输出接线端（16）连接电子放大器（13），电子放大器（13）连接两个防爆电比例减压阀。

2.根据权利要求1所述的支架搬运车电液控制行走系统，其特征在于所述的分流器，两位四通液控换向阀有一个进油口，三个出油口，其中两个出油口分别连接分流器两出油口（B1、B2），另一个出油口分为两路、每一路均经一节流孔后分接到三位四通液控换向阀其中一进油口和对应的控制油口；三位四通液控换向阀的两出油口分别与对应的分流器两出油口（B1、B2）连接；分流器的补油口(L)分两路分别与两补油阀连接，补油阀由一个溢流阀和一个单向阀反向并联组成，单向阀出油口端接对应的分流器两出油口（B1、B2），另一端接分流器的补油口(L)。

3.根据权利要求1或2所述的支架搬运车电液控制行走系统，其特征在于冲洗阀中三位三通液控换向阀有两进油口，一出油口和两控制油口，冲洗阀两侧进油口（M1、M2）在冲洗阀内均分为两路，一路接三位三通液控换向阀的一进油口，另一路经节流后接到三位三通液控换向阀对应的控制油口，三位三通液控换向阀的出油口与溢流阀的进油口连接，溢流阀的出油口作为冲洗阀的出油口接散热器的进油口。