CN111497933B - 煤矿井下整体式静液压驱动车辆方向盘转向装置及控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种煤矿井下整体式静液压驱动车辆方向盘转向装置及控制系统，装置包括设置在方向盘的转向柱末端的主动锥齿轮以及螺杆控制压力阀；螺杆控制压力阀包括阀体、阀芯、转向阀芯驱动杆、驱动螺杆；阀体具有阀芯腔，前端设置有光孔和驱动杆安装筒，侧壁设置有P口、A口和T口；驱动杆安装筒的内壁设置有导向槽；阀芯密封滑动安装在阀芯腔内，周向设置有液压油流通槽，后端与阀体后端之间设置有复位弹簧；转向阀芯驱动杆穿过驱动杆安装筒和光孔，侧面设置有导向块，前端设置螺纹孔；驱动螺杆的前端设置有从动锥齿轮，后端螺纹连接在转向阀芯驱动杆的螺纹孔内。该装置和系统将车辆的行走控制和转向控制分开操作，使车辆的操纵更加轻松方便。

Description

煤矿井下整体式静液压驱动车辆方向盘转向装置及控制系统

技术领域

本发明属于煤矿井下静液压驱动车辆转向控制的技术领域，具体公开了一种煤矿井下整体式静液压驱动车辆方向盘转向装置及控制系统。

背景技术

目前世界各主要采煤国对无轨辅助运输方式的许多优点都比较认可，既提高了效率，又减轻了劳动强度。煤矿井下车辆常用铰接车辆，通过转向器控制铰接处的转向油缸的伸缩，实现车辆的转向。而为煤矿井下皮带运输巷道内设计的整体式运输车仅有1.4米宽，因巷道尺寸的限制，要求车辆长度小于5米，设计时采用了整体式静液压驱动车辆行走，因无铰接且没有驱动桥，无法实现差速转向。根据静液压驱动系统的特点，转向通过减小一侧闭式泵的流量，使同侧的驱动马达转速变小，实现车辆的转向。控制转向的手柄由前进后退和转向一个先导手柄控制操作。在实际应用中，由于车辆行走时的颠簸，驾驶人员会无意触碰先导手柄，由于先导手柄的作用行程小，轻微的触碰，也会引起车辆较大幅度的转向，驾驶过程中，需要时刻调整车辆前进方向。

发明内容

本发明的目的在于提供一种煤矿井下整体式静液压驱动车辆方向盘转向装置及控制系统，将车辆的行走控制和转向控制分开操作，使车辆的操纵更加轻松方便。

为实现上述目的，本发明提供一种煤矿井下整体式静液压驱动车辆方向盘转向装置，包括设置在方向盘的转向柱末端的主动锥齿轮以及螺杆控制压力阀；螺杆控制压力阀包括阀体、阀芯、复位弹簧、转向阀芯驱动杆、驱动螺杆和从动锥齿轮；阀体具有阀芯腔，前端设置有光孔以及向前伸出的驱动杆安装筒，侧壁设置有与阀芯腔连通的P口、A口和T口；驱动杆安装筒的内壁设置有导向槽；阀芯密封滑动安装在阀芯腔内，周向设置有液压油流通槽，后端与阀体后端之间设置有复位弹簧；转向阀芯驱动杆穿过驱动杆安装筒和光孔，侧面设置有与导向槽滑动配合的导向块，前端设置螺纹孔；驱动螺杆通过轴承固定座以及安装在轴承固定座内的轴承固定在主动锥齿轮的侧面，前端设置有与主动锥齿轮啮合的从动锥齿轮，后端螺纹连接在转向阀芯驱动杆的螺纹孔内；转向阀芯驱动杆的后端未向阀芯施力时，P口和A口通过液压油流通槽连通，转向阀芯驱动杆的后端向阀芯施力时，阀芯向后移动，P口和A口的通流面积变小，至阀芯向后移动至最大位移时，P口和A口之间被阀芯阻断，P口和T口通过液压油流通槽连通。

进一步地，驱动螺杆上设置有调节螺母；调节螺母位于阀体和轴承之间。

进一步地，光孔与转向阀芯驱动杆之间设有O圈和防尘圈密封。

进一步地，转向阀芯驱动杆的后端为球状。

进一步地，阀体包括密封连接的阀体主体和端盖；阀芯的后端和端盖内均设置有弹簧安装柱；复位弹簧套设在弹簧安装柱上。

进一步地，阀芯为比例阀芯，驱动螺杆采用细牙螺纹。

本发明还提供一种煤矿井下整体式静液压驱动车辆方向盘转向控制系统，包括液压油箱、左侧闭式泵变量油缸、左侧闭式泵、左侧补油泵、左侧闭式泵变量控制阀、左侧前进后退控制手柄、方向盘、转向柱、右侧前进后退控制手柄、右侧闭式泵变量控制阀、右侧闭式泵、右侧行走驱动马达、右侧闭式泵变量油缸、右侧补油泵、左侧行走驱动马达以及上述的煤矿井下整体式静液压驱动车辆方向盘转向装置；螺杆控制压力阀包括左侧螺杆控制压力阀和右侧螺杆控制压力阀；方向盘与转向柱连接；转向柱末端的主动锥齿轮与左侧螺杆控制压力阀和右侧螺杆控制压力阀的从动锥齿轮均啮合；

左侧补油泵和右侧补油泵的进油管路分别与液压油箱连接，左侧补油泵的出油管路分别接入左侧螺杆控制压力阀的P口和左侧闭式泵变量控制阀的P口，右侧补油泵的出油管路分别接入右侧螺杆控制压力阀的P口和右侧闭式泵变量控制阀的P口；

左侧螺杆控制压力阀的A口与左侧前进后退控制手柄的P口连接，右侧螺杆控制压力阀的A口与右侧前进后退控制手柄的P口连接，左侧螺杆控制压力阀和右侧螺杆控制压力阀的T口分别接入回油箱；

左侧前进后退控制手柄的K₁口和K₂口分别与左侧闭式泵变量控制阀的控制口X₁和控制口X₂连接，右侧前进后退控制手柄的K₁口和K₂口分别与右侧闭式泵变量控制阀的控制口X₁和控制口X₂连接；

左侧闭式泵变量控制阀的A口和B口分别与左侧闭式泵变量油缸的Z₁口和Z₂口连接，右侧闭式泵变量控制阀的A口和B口分别与右侧闭式泵变量油缸的Z₁口和Z₂口连接；

左侧闭式泵与左侧闭式泵变量油缸配合使用，A口和B口分别与左侧行走驱动马达的M_a口和M_b口相接；

右侧闭式泵与右侧闭式泵变量油缸配合使用，A口和B口分别与右侧行走驱动马达的M_a口和B口相接。

进一步地，左侧螺杆控制压力阀的A口和左侧前进后退控制手柄的P口之间安装有左驱动压力表；右侧螺杆控制压力阀的A口和右侧前进后退控制手柄的P口之间安装有右驱动压力表。

进一步地，左侧补油泵的进油管路上安装有吸油过滤器，出油管路上分别安装有左侧补油安全阀和补油过滤器，出油管路经过补油过滤器后分别接入左侧螺杆控制压力阀的P口和左侧闭式泵变量控制阀的P口；

右侧补油泵的进油管路上安装有吸油过滤器，出油管路上安装有右侧补油安全阀和补油过滤器，出油管路经过补油过滤器后分别接入右侧螺杆控制压力阀的P口和右侧闭式泵变量控制阀的P口。

进一步地，上述煤矿井下整体式静液压驱动车辆方向盘转向控制系统，还包括左侧补油单向阀、左侧补油阀组、右侧补油单向阀和右侧补油阀组；

左侧补油泵和右侧补油泵的出油管路经过油过滤器后还分别接入左侧补油阀组和右侧补油阀组；

两组左侧补油阀组的出油口分别接入左侧闭式泵变量油缸的Z₁口和Z₂口；

两组左侧补油单向阀分别接入左侧闭式泵变量油缸的Z₁口和对应左侧补油阀组的进油口之间，以及左侧闭式泵变量油缸的Z₂口和对应左侧补油阀组的进油口之间；

两组右侧补油阀组的出油口分别接入右侧闭式泵变量油缸的Z₁口和Z₂口；

两组右侧补油单向阀分别接入右侧闭式泵变量油缸的Z₁口和对应右侧补油阀组的进油口之间，以及右侧闭式泵变量油缸的Z₂口和对应右侧补油阀组的进油口之间。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果。

1、将整体式静液压驱动车辆的行走和转向分开控制，方便操作；原来由先导手柄同时控制前进后退和转向，车辆行走时的颠簸，容易造成驾驶员晃动，导致先导手柄误动作，驾驶员必须用力操作手柄，才能保证车辆直行。方向盘式的操纵，先导手柄仅控制前进后退，且能够自动定位，驾驶员在车辆行驶时，只操纵方向盘，控制车辆方向即可。

2、将原来的先导手柄控制车辆的转向，改为利用方向盘控制，更符合车辆的驾驶习惯且操控性更好。同时螺杆控制压力阀的特殊设计，保证了方向盘有一定的自由行程，即在车辆颠簸的情况下，驾驶员无意识轻微转动方向盘时，车辆不会转向，确保车辆直行。

3、螺杆控制压力阀通过调节螺母改变螺杆的行程，改变P口到A口的最小压力，达到控制转向侧泵的最小控制压力，从而控制转向侧闭式泵的最小流量，更加方便调整车辆转向的角度，灵活控制转弯半径。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为实施例1提供的煤矿井下整体式静液压驱动车辆方向盘转向装置中螺杆控制压力阀的结构示意图；

图2为实施例2提供的煤矿井下整体式静液压驱动车辆方向盘转向控制系统的液压原理图。

图中：101-阀芯；102-复位弹簧；103-转向阀芯驱动杆；104-驱动螺杆；105-从动锥齿轮；106-轴承固定座；107-轴承；108-调节螺母；109-阀体主体；110-端盖；1-液压油箱；2-吸油过滤器；3-左侧闭式泵变量油缸；4-左侧闭式泵；5-左侧补油泵；6-左侧补油安全阀；7-左侧闭式泵变量控制阀；8-左侧补油单向阀；9-左侧补油阀组；10-补油过滤器；11-左侧前进后退控制手柄；12-左驱动压力表；13-左侧螺杆控制压力阀；14-方向盘；15-转向柱；16-右侧螺杆控制压力阀；17-右驱动压力表；18-右侧前进后退控制手柄；19-右侧闭式泵变量控制阀；20-右侧闭式泵；21-右侧行走驱动马达；22-右侧闭式泵变量油缸；23-右侧补油泵；24-右侧补油安全阀；25-右侧补油单向阀；26-右侧补油阀组；27-左侧行走驱动马达。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

本实施例提供一种煤矿井下整体式静液压驱动车辆方向盘转向装置，包括设置在方向盘的转向柱末端的主动锥齿轮以及螺杆控制压力阀；螺杆控制压力阀包括阀体、阀芯101、复位弹簧102、转向阀芯驱动杆103、驱动螺杆104和从动锥齿轮105；阀体具有阀芯腔，前端设置有光孔以及向前伸出的驱动杆安装筒，侧壁设置有与阀芯腔连通的P口、A口和T口；驱动杆安装筒的内壁设置有导向槽；阀芯102密封滑动安装在阀芯腔内，周向设置有液压油流通槽，后端与阀体后端之间设置有复位弹簧102；转向阀芯驱动杆103穿过驱动杆安装筒和光孔，侧面设置有与导向槽滑动配合的导向块，前端设置螺纹孔；驱动螺杆104通过轴承固定座106以及安装在轴承固定座106内的轴承107固定在主动锥齿轮的侧面，前端设置有与主动锥齿轮啮合的从动锥齿轮105，后端螺纹连接在转向阀芯驱动杆103的螺纹孔内；转向阀芯驱动杆103的后端未向阀芯101施力时，P口和A口通过液压油流通槽连通，转向阀芯驱动杆103的后端向阀芯101施力时，阀芯101向后移动，P口和A口的通流面积变小，至阀芯101向后移动至最大位移时，P口和A口之间被阀芯101阻断，P口和T口通过液压油流通槽连通。

螺杆控制压力阀是为了实现煤矿井下整体式静液压驱动车辆利用方向盘转向，特别设计的控制阀。此阀将原来的先导手柄控制转向改变为方向盘转动控制车辆转向，螺杆控制压力阀将方向盘的转动转化为了阀芯101的移动，实现对闭式泵的流量控制，最终实现了车辆的转向。具体工作原理为：方向盘的转向柱末端装有主动锥齿轮，主动锥齿轮两侧分别设置左侧螺杆控制压力阀和右侧螺杆控制压力阀，轴承固定座106和轴承107对驱动螺杆104和从动锥齿轮105起到稳定支撑作用，同时保证从动锥齿轮105与主动锥齿轮能始终啮合，从动锥齿轮105旋转时，带动驱动螺杆104旋转，驱动螺杆104和转向阀芯驱动杆103通过螺纹连接，由于转向阀芯驱动杆103两边有导向块，在驱动螺杆104转动时，转向阀芯驱动杆103不能随其一起转动，只能沿着驱动杆安装筒的导向槽移动，从而实现转向阀芯驱动杆103驱动阀芯101进行水平位移运动。方向盘转向时，两侧从动锥齿轮105均跟随转动，一侧转向阀芯驱动杆103旋出，该侧阀芯101没有位移变化，在复位弹簧102的弹簧力的作用下，确保P口到A口的通流面积不变，P口的油液到A口也就没有压力变化；另一侧转向阀芯驱动杆103旋入，转向阀芯驱动杆103推动阀芯101向后移动，P口到A口的通流面积变小，同时P口与A口以节流孔的形式沟通，P口的部分压力油液通过T口流到回油箱，P口的油液到A口时压力变小，当阀芯101移动到最大位移时，P口的油液全部由T口流到回油箱，此时A口的压力为零。

进一步地，驱动螺杆104上设置有调节螺母108；调节螺母108位于阀体和轴承107之间。通过调整调节螺母108到阀体的距离，来改变方向盘的旋转圈数，控制转向阀芯驱动杆103的旋入行程，改变P口到A口的压力的最小值，使方向盘转向操作更加接近路面行驶的车辆。

进一步地，光孔与转向阀芯驱动杆103之间设有O圈和防尘圈密封，以保证密封性。

为了减少转向阀芯驱动杆103对阀芯101的磨损，将转向阀芯驱动杆103与阀芯101接触的后端设计为球状。

螺杆控制压力阀的P口与T口之间有一定的距离，这种设计是确保车辆在行驶中因为振动引起驾驶人员无意识的轻微转动方向盘，此时P口与T口不沟通，控制泵的压力无变化，车辆仍能够直线行驶。

进一步地，阀体包括密封连接的阀体主体109和端盖110；阀芯101的后端和端盖110内均设置有弹簧安装柱；复位弹簧102套设在弹簧安装柱上。

进一步地，阀芯101为比例阀芯，驱动螺杆104采用细牙螺纹，这样的设计使螺杆控制压力阀能够更加精准的控制压力，最终实现驾驶人员能够精确的控制车辆转向。

实施例2

本实施例提供一种煤矿井下整体式静液压驱动车辆方向盘转向控制系统，包括液压油箱1、吸油过滤器2、左侧闭式泵变量油缸3、左侧闭式泵4、左侧补油泵5、左侧补油安全阀6、左侧闭式泵变量控制阀7、左侧补油单向阀8、左侧补油阀组9、补油过滤器10、左侧前进后退控制手柄11、左驱动压力表12、方向盘14、转向柱15、右驱动压力表17、右侧前进后退控制手柄18、右侧闭式泵变量控制阀19、右侧闭式泵20、右侧行走驱动马达21、右侧闭式泵变量油缸22、右侧补油泵23、右侧补油安全阀24、右侧补油单向阀25、右侧补油阀组26、左侧行走驱动马达27以及实施例1所述煤矿井下整体式静液压驱动车辆方向盘转向装置；螺杆控制压力阀包括左侧螺杆控制压力阀13和右侧螺杆控制压力阀16；方向盘14与转向柱15连接；转向柱15末端的主动锥齿轮与左侧螺杆控制压力阀13和右侧螺杆控制压力阀16的从动锥齿轮105均啮合；

左侧补油泵5和右侧补油泵23的进油管路分别与液压油箱1连接，进油管路上分别安装有吸油过滤器2，左侧补油泵5的出油管路经过补油过滤器10分别接入左侧螺杆控制压力阀13的P口、左侧闭式泵变量控制阀7的P口和左侧补油阀组9，右侧补油泵23的出油管路经过补油过滤器10分别接入右侧螺杆控制压力阀16的P口、右侧闭式泵变量控制阀19的P口和右侧补油阀组26；

左侧螺杆控制压力阀13的A口与左侧前进后退控制手柄11的P口连接，右侧螺杆控制压力阀16的A口与右侧前进后退控制手柄18的P口连接，左侧螺杆控制压力阀13和右侧螺杆控制压力阀16的T口分别接入回油箱，左侧螺杆控制压力阀13的A口和左侧前进后退控制手柄11的P口之间安装有左驱动压力表12，右侧螺杆控制压力阀16的A口和右侧前进后退控制手柄18的P口之间安装有右驱动压力表17；

左侧前进后退控制手柄11的K₁口和K₂口分别与左侧闭式泵变量控制阀7的控制口X₁和控制口X₂连接，右侧前进后退控制手柄18的K₁口和K₂口分别与右侧闭式泵变量控制阀19的控制口X₁和控制口X₂连接；

左侧闭式泵变量控制阀7的A口和B口分别与左侧闭式泵变量油缸3的Z₁口和Z₂口连接，右侧闭式泵变量控制阀19的A口和B口分别与右侧闭式泵变量油缸22的Z₁口和Z₂口连接；

左侧闭式泵4与左侧闭式泵变量油缸3配合使用，A口和B口分别与左侧行走驱动马达27的M_a口和M_b口相接；

右侧闭式泵20与右侧闭式泵变量油缸22配合使用，A口和B口分别与右侧行走驱动马达21的M_a口和B口相接。

两组左侧补油阀组9的出油口分别接入左侧闭式泵变量油缸3的Z₁口和Z₂口；两组左侧补油单向阀8分别接入左侧闭式泵变量油缸3的Z₁口和对应左侧补油阀组6的进油口之间，以及左侧闭式泵变量油缸3的Z₂口和对应左侧补油阀组6的进油口之间；

两组右侧补油阀组26的出油口分别接入右侧闭式泵变量油缸22的Z₁口和Z₂口；两组右侧补油单向阀25分别接入右侧闭式泵变量油缸22的Z₁口和对应右侧补油阀组26的进油口之间，以及右侧闭式泵变量油缸22的Z₂口和对应右侧补油阀组26的进油口之间。

左侧补油单向阀8和右侧补油单向阀25在闭式回路中给左侧闭式泵4和右侧闭式泵20的A、B口的低压侧补油，替换系统中的部分热油，起到冷却液压系统的作用。

左侧补油阀组9和右侧补油阀组26均由压力限制阀和高压溢流阀组成，当闭式系统压力达到压力设定值时，压力限制阀迅速开启左侧闭式泵变量油缸3、右侧闭式泵变量油缸22的Z₁口或Z₂口，使左侧闭式泵4和右侧闭式泵20的斜盘向中位运动，减小泵排量达到限制系统压力作用。当负载瞬间变化时，高压溢流阀起作用实现系统过压保护。

进一步地，左侧补油泵5和右侧补油泵23的出油管路上分别安装有左侧补油安全阀6和右侧补油安全阀24。

煤矿井下整体式静液压驱动车辆行走时，操作左侧前进后退控制手柄11、右侧前进后退控制手柄18同时向前或向后，实现车辆的前进或后退，这两个控制手柄采用了自动定位的控制方式 ，驾驶员将控制手柄操作完成后，松开控制手柄自动定位到前进或后退方向，使车辆保持前进或后退状态。控制手柄为现有技术，在此不再赘述。

当左侧前进后退控制手柄11、右侧前进后退控制手柄18到前进位置时，由左侧补油泵5、右侧补油泵23提供的高压油液，经过补油过滤器10分别达到左侧螺杆控制压力阀13、右侧螺杆控制压力阀16的P口，经过螺杆控制压力阀的阀芯后到达A口，油液压力经左驱动压力表12、右驱动压力表17的检测显示后，到达左侧前进后退控制手柄11、右侧前进后退控制手柄18的P口，由于此时控制手柄为前进状态，高压油液分别由控制手柄的K₁流到左侧闭式泵变量控制阀7、右侧闭式泵变量控制阀19，两个控制阀各自的控制口X₁，左侧闭式泵变量控制阀7、右侧闭式泵变量控制阀19的控制阀芯在压力油的作用下向右运动，此时左侧补油泵5、右侧补油泵23提供的高压油液经过左右闭式泵变量控制阀的最右侧位置，分别到达左侧闭式泵变量油缸3、右侧闭式泵变量油缸22的Z₂口，左侧闭式泵4、右侧闭式泵20的斜盘在各自变量油缸的作用下，斜盘摆角达到正向极限位置，左侧闭式泵4、右侧闭式泵20的A口提供高压油，分别达到左侧行走驱动马达27、右侧行走驱动马达21的M_a口，驱动行走驱动马达顺时针旋转，车辆向前行驶。

煤矿井下整体式静液压驱动车辆前进需要转向时，可以直接旋转方向盘14即可实现车辆的转向。驾驶员转动方向盘14，带动转向柱15及末端的主动锥齿轮转动，主动锥齿轮均与左侧螺杆控制压力阀13、右侧螺杆控制压力阀16的从动锥齿轮105均啮合，方向盘14的转动带动左右侧螺杆控制压力阀的从动锥齿轮105均啮合旋转。

以向右转向为例，方向盘14向右转动时，左侧螺杆控制压力阀13的从动锥齿轮105在转向柱15末端的主动锥齿轮的驱动下，左旋旋出，带动螺杆控制压力阀的转向阀芯驱动杆103旋出，阀芯101的没有位移，此阀的P口与A口完全沟通，到达左侧前进后退控制手柄11的P口压力不经过减压，最终左侧闭式泵4的斜盘无变化，排量也不变，左侧行走驱动马达27的旋转速度不变。右侧螺杆控制压力阀16的从动锥齿轮105在转向柱15末端的主动锥齿轮的驱动下，右旋旋入，带动螺杆控制压力阀的转向阀芯驱动杆103旋入，阀芯101向右位移，此阀的P口与A口开始以节流孔的形式沟通，同时P口与T口逐渐沟通，随着方向盘14的转动，直至螺杆控制压力阀的P口与A口完全断开，P口与T口完全沟通，到达右侧前进后退控制手柄18的P口压力逐渐减小，最终变为零压。右侧闭式泵变量控制阀19的控制口X₁的控制压力也逐渐减小至零，右侧闭式泵变量控制阀19为比例阀，随着控制口压力的减小，右侧补油泵23的高压油液经过右侧闭式泵变量控制阀19到达右侧闭式泵变量油缸22的Z₂口压力减小，右侧闭式泵变量油缸22在回位弹簧的作用下逐渐向中位移动，同时也带动右侧闭式泵20的斜盘向中位回摆，随着方向盘4的转动，斜盘最终回摆到中位，此时右侧闭式泵20的排量也随之变小，流量减小，右侧行走驱动马达21的转速下降，使车辆的右侧行走速度变慢，最终实现车辆向右转向。

同理，方向盘14向左转动时，右侧螺杆控制压力阀16的转向阀芯驱动杆旋出，右侧驱动系统的控制压力不变，右侧行走驱动马达21的旋转速度不变。左侧螺杆控制压力阀13的转向阀芯驱动杆旋入，推动比例阀芯向右运动，左侧驱动系统的控制压力逐渐变小，左侧闭式泵4的斜盘向中位回摆，驱动系统的流量减小，左侧行走驱动马达27的旋转速度逐渐变小，直至停止旋转，实现车辆的向左转向。

本实施例中螺杆控制压力阀及闭式泵变量控制阀均采用了比例的形式，能够使车辆跟随方向盘14的转动，实现车辆转向到需要的角度。

本发明可以有效的解决整体式静液压驱动车辆转向操纵问题，增加了方向盘控制转向，并且将前进后退操作与转向操作分开，更加符合车辆的驾驶习惯。方便了驾驶人员的劳动强度。同时增加的螺杆控制压力阀能够调节车辆的转弯半径，使车辆更加符合煤矿井下的使用环境。目前煤矿井下无轨辅助运输前景广阔，对井下防爆车辆的需求快速增加，目前国内需求量大约每年在200～300台左右，本装置每套售价1.5万元，总产值可达300～450万元，每台利润0.6万元计算，可产生利润120～180万元，本装置的开发应用可以为提高井下车辆行驶中的操作舒适性同时也提高了安全性，减少意外事故的发生。将会为企业的安全生产提供有力的保证。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种煤矿井下整体式静液压驱动车辆方向盘转向装置，其特征在于，包括设置在方向盘的转向柱末端的主动锥齿轮以及螺杆控制压力阀；

所述螺杆控制压力阀包括阀体、阀芯、复位弹簧、转向阀芯驱动杆、驱动螺杆和从动锥齿轮；

所述阀体具有阀芯腔，前端设置有光孔以及向前伸出的驱动杆安装筒，侧壁设置有与阀芯腔连通的P口、A口和T口；

所述驱动杆安装筒的内壁设置有导向槽；

所述阀芯密封滑动安装在阀芯腔内，周向设置有液压油流通槽，后端与阀体后端之间设置有复位弹簧；

所述转向阀芯驱动杆穿过驱动杆安装筒和光孔，侧面设置有与导向槽滑动配合的导向块，前端设置螺纹孔；

所述驱动螺杆通过轴承固定座以及安装在轴承固定座内的轴承固定在主动锥齿轮的侧面，前端设置有与主动锥齿轮啮合的从动锥齿轮，后端螺纹连接在转向阀芯驱动杆的螺纹孔内；

所述转向阀芯驱动杆的后端未向阀芯施力时，P口和A口通过液压油流通槽连通，转向阀芯驱动杆的后端向阀芯施力时，阀芯向后移动，P口和A口的通流面积变小，至阀芯向后移动至最大位移时，P口和A口之间被阀芯阻断，P口和T口通过液压油流通槽连通。

2.根据权利要求1所述的煤矿井下整体式静液压驱动车辆方向盘转向装置，其特征在于，所述驱动螺杆上设置有调节螺母；

所述调节螺母位于阀体和轴承之间。

3.根据权利要求1所述的煤矿井下整体式静液压驱动车辆方向盘转向装置，其特征在于，所述光孔与转向阀芯驱动杆之间设有O圈和防尘圈密封。

4.根据权利要求1或3所述的煤矿井下整体式静液压驱动车辆方向盘转向装置，其特征在于，所述转向阀芯驱动杆的后端为球状。

5.根据权利要求1所述的煤矿井下整体式静液压驱动车辆方向盘转向装置，其特征在于，阀体包括密封连接的阀体主体和端盖；阀芯的后端和端盖内均设置有弹簧安装柱；复位弹簧套设在弹簧安装柱上。

6.根据权利要求1所述的煤矿井下整体式静液压驱动车辆方向盘转向装置，其特征在于，所述阀芯为比例阀芯，驱动螺杆采用细牙螺纹。

7.一种煤矿井下整体式静液压驱动车辆方向盘转向控制系统，其特征在于，包括液压油箱、左侧闭式泵变量油缸、左侧闭式泵、左侧补油泵、左侧闭式泵变量控制阀、左侧前进后退控制手柄、方向盘、转向柱、右侧前进后退控制手柄、右侧闭式泵变量控制阀、右侧闭式泵、右侧行走驱动马达、右侧闭式泵变量油缸、右侧补油泵、左侧行走驱动马达以及如权利要求1-6任一项所述的煤矿井下整体式静液压驱动车辆方向盘转向装置；

螺杆控制压力阀包括左侧螺杆控制压力阀和右侧螺杆控制压力阀；

方向盘与转向柱连接；

转向柱末端的主动锥齿轮与左侧螺杆控制压力阀和右侧螺杆控制压力阀的从动锥齿轮均啮合；

左侧补油泵和右侧补油泵的进油管路分别与液压油箱连接，左侧补油泵的出油管路分别接入左侧螺杆控制压力阀的P口和左侧闭式泵变量控制阀的P口，右侧补油泵的出油管路分别接入右侧螺杆控制压力阀的P口和右侧闭式泵变量控制阀的P口；

左侧螺杆控制压力阀的A口与左侧前进后退控制手柄的P口连接，右侧螺杆控制压力阀的A口与右侧前进后退控制手柄的P口连接，左侧螺杆控制压力阀和右侧螺杆控制压力阀的T口分别接入回油箱；

左侧前进后退控制手柄的K₁口和K₂口分别与左侧闭式泵变量控制阀的控制口X₁和控制口X₂连接，右侧前进后退控制手柄的K₁口和K₂口分别与右侧闭式泵变量控制阀的控制口X₁和控制口X₂连接；

左侧闭式泵变量控制阀的A口和B口分别与左侧闭式泵变量油缸的Z₁口和Z₂口连接，右侧闭式泵变量控制阀的A口和B口分别与右侧闭式泵变量油缸的Z₁口和Z₂口连接；

左侧闭式泵与左侧闭式泵变量油缸配合使用，A口和B口分别与左侧行走驱动马达的M_a口和M_b口相接；

右侧闭式泵与右侧闭式泵变量油缸配合使用，A口和B口分别与右侧行走驱动马达的M_a口和B口相接。

8.根据权利要求7所述的煤矿井下整体式静液压驱动车辆方向盘转向控制系统，其特征在于，左侧螺杆控制压力阀的A口和左侧前进后退控制手柄的P口之间安装有左驱动压力表；

右侧螺杆控制压力阀的A口和右侧前进后退控制手柄的P口之间安装有右驱动压力表。

9.根据权利要求8所述的煤矿井下整体式静液压驱动车辆方向盘转向控制系统，其特征在于，左侧补油泵的进油管路上安装有吸油过滤器，出油管路上分别安装有左侧补油安全阀和补油过滤器，出油管路经过补油过滤器后分别接入左侧螺杆控制压力阀的P口和左侧闭式泵变量控制阀的P口；

右侧补油泵的进油管路上安装有吸油过滤器，出油管路上安装有右侧补油安全阀和补油过滤器，出油管路经过补油过滤器后分别接入右侧螺杆控制压力阀的P口和右侧闭式泵变量控制阀的P口。

10.根据权利要求9所述的煤矿井下整体式静液压驱动车辆方向盘转向控制系统，其特征在于，还包括左侧补油单向阀、左侧补油阀组、右侧补油单向阀和右侧补油阀组；

左侧补油泵和右侧补油泵的出油管路经过油过滤器后还分别接入左侧补油阀组和右侧补油阀组；

两组左侧补油阀组的出油口分别接入左侧闭式泵变量油缸的Z₁口和Z₂口；

两组左侧补油单向阀分别接入左侧闭式泵变量油缸的Z₁口和对应左侧补油阀组的进油口之间，以及左侧闭式泵变量油缸的Z₂口和对应左侧补油阀组的进油口之间；

两组右侧补油阀组的出油口分别接入右侧闭式泵变量油缸的Z₁口和Z₂口；

两组右侧补油单向阀分别接入右侧闭式泵变量油缸的Z₁口和对应右侧补油阀组的进油口之间，以及右侧闭式泵变量油缸的Z₂口和对应右侧补油阀组的进油口之间。

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