CN104865083A - 一种多绳摩擦提升机负载模拟液压加载装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多绳摩擦提升机负载模拟液压加载装置，属于负载模拟液压加载技术领域。本装置主要包括液压泵、液压马达、电液换向阀、比例溢流阀、安全阀、压力变送器、流量传感器、扭矩转速传感器、增速器等。本发明采用液压泵、液压马达联合比例溢流阀为多绳摩擦提升机提供负载模拟，同时液压马达将加载所用液压能转换为机械能，并回馈至提升机系统，实现能力再利用；该装置结构紧凑，溢流量小，既能为提升机正反转提升重物进行负载模拟，又能实现能量回收利用，具有明显的节能效果；当电液换向阀处于中位时，可实现液压泵与比例溢流阀传统方式加载，整个加载系统安全可靠性高。
Description
技术领域
本发明涉及一种实验平台负载模拟加载装置，具体是一种多绳摩擦提升机负载模拟液压加载装置，属于负载模拟液压加载技术领域。
背景技术
矿井提升机是连接井下与地面系统的枢纽，有着矿井动脉的美誉，其性能直接关系着煤矿的安全生产和效率。目前矿井提升机系统依然存在着较多的安全隐患，比如提升钢丝绳打滑、提升钢丝绳断裂、制动器紧急制动失效等等，因此进一步研究和分析提升机在动态载荷作用下各种隐患的产生机理对于完善提升机系统相关理论和保证提升机安全生产具有重要的意义。
针对钢丝绳封闭式多绳摩擦提升机实验平台进行动态扭矩的加载，传统的扭矩加载方法有发电机加载、测功机加载、磁粉制动器加载等，但以上方式一般只适用于静态加载，加载时不可避免地需要改变加载轴的转速；而且现有技术中的加载方式还存在功率流不封闭，溢流阀长时间溢流使得油温过热，导致能量浪费以及因此增设冷却系统造成系统庞大等问题。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种多绳摩擦提升机负载模拟液压加载装置，能够有效克服已有的动态扭矩加载技术的不足，既保证被加载系统的正常运行，又能实现加载功率的回收再利用，具有良好的节能效果。
为了实现上述目的，本多绳摩擦提升机负载模拟液压加载装置包括为提升机提供负载模拟的液压泵、比例溢流阀和液压马达；
被加载天轮通过联轴器一连接增速器，所述增速器通过联轴器二与液压泵连接；
所述液压泵的进油口设有单向阀一和单向阀二，液压泵的出油口设有单向阀三和单向阀四，所述单向阀三和单向阀四连接流量传感器一的输入口，所述流量传感器一的输出口分别连接换向阀、比例溢流阀、安全阀和压力变送器一，所述换向阀连接流量传感器二和流量传感器三，所述流量传感器二通过压力变送器二连接蓄能器一，所述流量传感器三连接蓄能器二，所述蓄能器一和蓄能器二之间连接所述液压马达，所述液压马达的输出轴通过扭矩传感器和联轴器三与提升机卷筒连接；
所述流量传感器一、流量传感器二和流量传感器三，压力变送器一和压力变送器二，扭矩转速传感器的输出信号分别与控制器的输入端连接；所述控制器的输出端分别与换向阀、比例溢流阀和液压马达的输入端连接，构成闭环控制系统。
进一步，所述液压泵与液压马达至少有一个排量可变，所述液压泵的排量始终大于所述液压马达调定的排量。
进一步，所述液压马达为低速液压马达或高速液压马达，为高速液压马达时，在所述液压马达后增设减速器，通过所述减速器与提升机卷筒的轴连接。
进一步，所述液压泵为双向液压泵，采用双向柱塞泵或齿轮泵。
进一步，所述流量传感器一、流量传感器二和流量传感器三均为高压型流量传感器。
进一步，所述换向阀为电液换向阀，所述电液换向阀的先导电磁阀中位机能为Y型。
进一步，所述控制器为PLC可编程控制器。
进一步，通过多个张紧油缸调节多根钢丝绳的内部张紧力。
与现有技术相比，本多绳摩擦提升机负载模拟液压加载装置具有以下有益效果：
1、本发明采用液压泵、液压马达联合比例溢流阀的方式为提升机提供负载模拟，液压泵的排量始终大于液压马达的排量，比例溢流阀的溢流压力由控制器根据加载功率自动调定，与传统的通过液压泵、溢流阀、补油系统和冷却系统进行扭矩加载的方式而言，本发明结构紧凑，溢流量小，且无需另加冷却系统对液压油进行降温；
2、本发明中的液压马达将液压泵输出的液压能转换为机械能，并回馈到提升机卷筒，与传统的通过液压泵、溢流阀、补油系统和冷却系统进行扭矩加载的非功率回收方式而言，实现了能量的回收利用，具有良好的节能效果；
3、本发明中的液压回路具有方向可逆性，既可实现对天轮正转提升重物时的负载模拟，又可对其反转提升重物时进行负载模拟，与实际情况相吻合，改变了以往只能进行单向提升加载的局限性。
附图说明
图1是本发明的加载原理图；
图2是本发明中提升机的部件结构图；
图中，1、被加载天轮，2、联轴器一，3、增速器，4、联轴器二，5、液压泵，6、单向阀一，7、单向阀二，8、单向阀三，9、单向阀四，10、流量传感器一，11、换向阀，12、比例溢流阀，13、安全阀，14、流量传感器二，15、流量传感器三，16、压力变送器一，17、压力变送器二，18、蓄能器一，19、蓄能器二，20、液压马达，21、控制器，22、扭矩转速传感器，23、联轴器三，24、提升机卷筒，25、减速器，26、变频电机，27、过滤器，28、油箱，29、提升机架，30、固定天轮，31、钢丝绳，32、张紧油缸，33、可移动天轮。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明。
如图1所示，本多绳摩擦提升机负载模拟液压加载装置包括为提升机提供负载模拟的液压泵5、比例溢流阀12和液压马达20；
被加载天轮1通过联轴器一2连接增速器3，所述增速器3通过联轴器二4与液压泵5连接；
所述液压泵5的进油口设有单向阀一6和单向阀二7，液压泵5的出油口设有单向阀三8和单向阀四9，所述单向阀三8和单向阀四9连接流量传感器一10的输入口，所述流量传感器一10的输出口分别连接换向阀11、比例溢流阀12、安全阀13和压力变送器一16，所述换向阀11连接流量传感器二14和流量传感器三15，所述流量传感器二14通过压力变送器二17连接蓄能器一18，所述流量传感器三15连接蓄能器二19，所述蓄能器一18和蓄能器二19之间连接所述液压马达20，所述液压马达20的输出轴通过扭矩转速传感器22和联轴器三23与提升机卷筒24连接；液压马达20流出的液压油经流量传感器二14和流量传感器三15和压力变送器二17、蓄能器一18和蓄能器二19，以及换向阀11最终流回油箱28。
所述流量传感器一10、流量传感器二14和流量传感器三15，压力变送器一16和压力变送器二17，扭矩转速传感器22的输出信号分别与控制器21的输入端连接；所述控制器21的输出端分别与换向阀11、比例溢流阀12和液压马达20的输入端连接，构成闭环控制系统。
如图2所示，本多绳摩擦提升机负载模拟液压加载装置中的钢丝绳31分别缠绕在提升机卷筒24、被加载天轮1、可移动天轮33和固定天轮30上，统一加装在提升机架29上形成封闭结构，提升机卷筒24通过钢丝绳31带动其它天轮旋转，张紧油缸32为钢丝绳31提供张紧力，以使钢丝与卷筒和天轮紧密接触。
如图1所示，本多绳摩擦提升机负载模拟液压加载装置加载系统原理是：
在变频电机26和减速器25的驱动下，提升机卷筒24通过钢丝绳31带动被加载天轮1旋转，与联轴器一2相连接的增速器3将较低的转速提高至液压泵5的工作范围，与此同时，控制器21根据提升机卷筒24的旋转方向判断换向阀11左位或右位得电，则液压油流经流量传感器二14、压力变送器二17、蓄能器一18、液压马达20、蓄能器二19、流量传感器三15或者相反的方向回到油箱28，从而实现对被加载天轮1的正向加载或反向加载，更加贴近提升机实际提升工况。所述油箱28连接有过滤器27，对油液实现过滤效果。
与此同时，液压马达20将液压能转变为旋转的机械能并回馈至提升机卷筒24，而控制器21则根据扭矩感器22的信号及时调节变频电机26的输出扭矩，实现能量的有效回收利用，同时又应负载模拟的需要及时调节比例溢流阀12的溢流压力，以及液压泵5或液压马达20的排量以获得期望的加载扭矩和马达的输出转速。
进一步，所述液压泵5与液压马达20至少有一个排量可变，所述液压泵5的排量始终大于所述液压马达20调定的排量。二者实时排量存在一定的匹配关系，
进一步，所述液压马达20为低速液压马达或高速液压马达，为高速液压马达时，在所述液压马达20后增设减速器25，通过所述减速器25与提升机卷筒24的轴连接。
进一步，所述液压泵5为双向液压泵，采用双向柱塞泵或齿轮泵。以在正反向旋转时均可实现加载。
进一步，所述流量传感器一10、流量传感器二14和流量传感器三15均为高压型流量传感器。以满足本装置的工作需求。
进一步，所述换向阀11为电液换向阀，所述电液换向阀的先导电磁阀中位机能为Y型。以实现电液换向阀11处于中位时的传统方式加载。即当换向阀11处于中位时，转换为液压泵与比例溢流阀传统模式加载，调节比例溢流阀12的压力可实现不同功率的加载，当能量回馈型加载方式故障时，可切换到传统模式，提高安全系数。同时，比例溢流阀12并联有安全阀13，保证工作安全性。
进一步，所述控制器21为PLC可编程控制器。能有效实现本装置的功能。
进一步，通过多个张紧油缸32调节多根钢丝绳31的内部张紧力。以使钢丝与卷筒和天轮紧密接触。
综上所述，本发明采用液压泵、液压马达联合比例溢流阀为多绳摩擦提升机提供负载模拟，同时液压马达将加载所用液压能转换为机械能，并回馈至提升机系统，实现能力再利用；该装置结构紧凑，溢流量小，既能为提升机正反转提升重物进行负载模拟，又能实现能量回收利用，具有明显的节能效果；当电液换向阀处于中位时，可实现液压泵与比例溢流阀传统方式加载，整个加载系统安全可靠性高。
Claims (7)
1.一种多绳摩擦提升机负载模拟液压加载装置，其特征在于，
包括为提升机提供负载模拟的液压泵(5)、比例溢流阀(12)和液压马达(20)；
被加载天轮(1)通过联轴器一(2)连接增速器(3)，所述增速器(3)通过联轴器二(4)与液压泵(5)连接；
所述液压泵(5)的进油口设有单向阀一(6)和单向阀二(7)，液压泵(5)的出油口设有单向阀三(8)和单向阀四(9)，所述单向阀三(8)和单向阀四(9)连接流量传感器一(10)的输入口，所述流量传感器一(10)的输出口分别连接换向阀(11)、比例溢流阀(12)、安全阀(13)和压力变送器一(16)，所述换向阀(11)连接流量传感器二(14)和流量传感器三(15)，所述流量传感器二(14)通过压力变送器二(17)连接蓄能器一(18)，所述流量传感器三(15)连接蓄能器二(19)，所述蓄能器一(18)和蓄能器二(19)之间连接所述液压马达(20)，所述液压马达(20)的输出轴通过扭矩转速传感器(22)和联轴器三(23)与提升机卷筒(24)连接；
所述流量传感器一(10)、流量传感器二(14)和流量传感器三(15)，压力变送器一(16)和压力变送器二(17)以及扭矩转速传感器(22)的输出信号分别与控制器(21)的输入端连接；所述控制器(21)的输出端分别与换向阀(11)、比例溢流阀(12)和液压马达(20)的输入端连接，构成闭环控制系统。
2.根据权利要求1所述的一种多绳摩擦提升机负载模拟液压加载装置，其特征在于，
所述液压泵(5)与液压马达(20)至少有一个排量可变，所述液压泵(5)的排量始终大于所述液压马达(20)调定的排量。
3.根据权利要求1或2所述的一种多绳摩擦提升机负载模拟液压加载装置，其特征在于，
所述液压马达(20)为低速液压马达或高速液压马达，为高速液压马达时，在所述液压马达(20)后增设减速器(25)，通过所述减速器(25)与提升机卷筒(24)的轴连接。
4.根据权利要求1或2所述的一种多绳摩擦提升机负载模拟液压加载装置，其特征在于，
所述液压泵(5)为双向液压泵，采用双向柱塞泵或齿轮泵。
5.根据权利要求1所述的一种多绳摩擦提升机负载模拟液压加载装置，其特征在于，
所述换向阀(11)为电液换向阀，所述电液换向阀的先导电磁阀中位机能为Y型。
6.根据权利要求1所述的一种多绳摩擦提升机负载模拟液压加载装置，其特征在于，
所述控制器(21)为PLC可编程控制器。
7.根据权利要求1所述的一种多绳摩擦提升机负载模拟液压加载装置，其特征在于，
通过多个张紧油缸(32)调节多根钢丝绳(31)的内部张紧力。
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