CN115367628B - 一种新型矿用单轨吊及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种新型矿用单轨吊及其控制方法，新型矿用单轨吊的控制系统通过在各驱动部上设置甩驱控制阀组，由甩驱控制阀组对各驱动部进行独立控制，当其中一个驱动部出现泄漏时，可直接将该驱动部甩掉，而不会影响其它的驱动部的正常运行。本发明提供的新型单轨吊的控制方法，当单轨吊在大坡道停车起步时，通过采用电控装置记忆停车前的驱动系统工作压力，并将该压力与重新启动时的压力进行比较，如果启动后的驱动系统工作压力等于停车前记录的驱动系统工作压力时，再控制制动油缸松闸，以防止溜车。当单轨吊在平段或坡度较缓的轨道上运行时，可根据负载大小进行自动甩驱以降低能耗。

Description

一种新型矿用单轨吊及其控制方法

技术领域

本发明属于单轨吊制动技术领域，具体涉及一种新型矿用单轨吊及其控制方法。

背景技术

单轨吊车指的是悬吊在单轨上运行，由柴油机、锂电池和蓄电池等作为动力源的辅助运输设备。单轨吊车通过动力源带动驱动部的摩擦轮转动，从而实现在轨道上的行走。

单轨吊车在轨道上运行包括平段、转弯、上坡和下坡等运行工况，现有技术中，单轨吊车在轨道运行过程中存在如下问题：1、单轨吊在平段运行时，全部的驱动部均运行，能耗较大且运行速度受限；2、单轨吊在大坡道启动时，会出现溜坡的现象，影响整机安全性；3、单轨吊的驱动部不能独立控制，当一个驱动部产生泄漏时，将影响其它驱动的运行，泄漏较大时，整机无法建立起工作压力。

发明内容

本发明的目的是提供一种新型矿用单轨吊及其控制方法，解决现有单轨道制动系统存在的溜车、泄漏引发的故障行车、能耗大的问题。

为解决上述问题，本发明提供一种新型矿用单轨吊，其控制系统包括动力装置、液压泵组，所述动力装置用于驱动所述液压泵组，所述液压泵组通过管路连接多个驱动部和制动部；

所述液压泵组包括主泵和通过轴与所述主泵串联的辅泵，所述主泵连接泵控制阀组，所述泵控制阀组用于控制主泵流量的输出；

各所述驱动部均包括夹紧油缸和一对用于驱动摩擦轮的液压马达，所述制动部数量大于等于所述驱动部，所述制动部包括制动油缸；

各所述驱动部上分别连接有用于切断所述液压马达和夹紧油缸的油路的甩驱控制阀组；

所述辅泵通过同一个制动控制阀连接各所述制动油缸，所述制动控制阀用于控制所述制动油缸的松闸或抱闸；

所述辅泵依次连接所述夹紧控制阀、甩驱控制阀组和夹紧油缸，所述夹紧控制阀用于控制所述夹紧油缸的夹紧或松开。

在一种可能的实现方式中，所述制动控制阀、各所述甩驱控制阀组和各所述夹紧控制阀均采用电磁阀、且分别与电控装置电连，所述泵控制阀组通过手动控制或者电磁阀控制。

在一种可能的实现方式中，所述动力装置采用防爆蓄电池与电机组合或防爆锂电池与电机组合或防爆柴油机。

本发明还提供一种单轨吊控制系统的控制方法，包括：

当单轨吊停车时，全部所述液压马达处于停止工作状态，同时全部所述制动油缸泄压以抱闸；

当单轨吊启动时，全部所述液压马达处于工作状态，获取单轨吊的位置信息和驱动系统工作压力值，若单轨吊在平段运行时，则直接控制各所述制动油缸开启以松闸；若单轨吊在大坡道运行时，则启动液压马达以使当前驱动系统工作压力值上升至与停车前的驱动系统工作压力值相等，再控制各所述制动油缸开启以松闸；

当单轨吊运行时，先获取单轨吊的位置信息和驱动系统工作压力值，若单轨吊在平段运行时，根据获取的驱动系统工作压力值的大小，控制其中部分的所述夹紧油缸的油路断开、同时控制对应所述驱动部上的液压马达的油路断开；若单轨吊在大坡道运行时，直接控制全部所述驱动部的夹紧油缸夹紧、同时控制全部所述驱动部上的液压马达保持工作状态。

上述控制方法中，还包括：

当单轨吊无法建立最低驱动压力时，系统自动停车并排查出故障的驱动部，自动将故障驱动部油路切断。

上述控制方法中，系统自动停车并排查出故障的驱动部，再自动将故障驱动部油路切断，包括：

通过电控装置控制单个或部分驱动部的甩驱控制阀动作以使对应驱动部的油路切断或开启；若单个或多个驱动部的油路切断后，驱动系统工作压力恢复正常，则停止排查；否则，继续排查。

上述控制方法中，所述启动液压马达以使所述当前驱动系统工作压力值上升至与停车前的驱动系统工作压力值相等，包括：

通过电控装置获取停车前的驱动系统工作压力值；

启动所述液压马达工作；

所述电控装置获取当前驱动系统工作压力值并将所述当前驱动系统工作压力值与停车前获取的驱动系统工作压力值进行比较，若两者达到相等时，则由所述电控装置控制所述制动控制阀动作，以使所述制动油缸松闸；否则不松闸。

上述控制方法中，所述获取单轨吊的位置信息，包括：

在单轨吊上设置倾角传感器，所述倾角传感器与电控装置电连；

所述倾角传感器获取运行轨道的倾角信息并反馈给所述电控装置，所述电控装置根据倾角判断单轨吊的运行位置，所述运行位置包括上坡、下坡和平段。

上述控制方法中，所述根据获取的驱动系统工作压力值的大小，控制其中部分的所述夹紧油缸松开、同时控制对应所述驱动部上的液压马达停止工作，包括：

在电控装置中预设不同单轨吊的甩驱状态对应不同的压力区段；

获取单轨吊运行过程中驱动系统工作压力值；

判断获取的当前驱动系统工作压力值所在的压力区段，并执行预设位置的驱动部的油路切断动作。

上述控制方法中，所述执行预设位置的驱动部的油路切断动作，包括：

通过电控装置控制预设位置的驱动部上的所述甩驱控制阀组动作，由甩驱控制阀组切断夹紧油缸和液压马达的油路。

本发明提供的新型矿用单轨吊，新型单轨吊的控制系统通过在各驱动部上设置甩驱控制阀组，由甩驱控制阀组对各驱动部进行独立控制，当其中一个驱动部出现泄漏时，可直接将该驱动部甩掉，而不会影响其它的驱动部的正常运行。另外，本发明的控制系统可采用锂电池或蓄电池作为动力装置，减少井下污染。

本发明提供的新型矿用单轨吊的控制方法，当单轨吊在大坡道停车起步时，通过采用电控装置记忆停车前的驱动系统工作压力，并将该压力与重新启动时的压力进行比较，如果启动后的驱动系统工作压力等于停车前记录的驱动系统工作压力时，再控制制动油缸松闸，以防止溜车。当单轨吊在平段或坡度较缓的轨道上运行时，可根据负载大小进行自动甩驱以降低能耗。本发明还通过在驾驶室内设置倾角传感器识别轨道是在上坡、下坡或平段以及通过预先设置压力区段来定义驱动部的甩驱数量和位置。通过该控制方法提高了单轨吊运行的安全性能，同时降低了能耗。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供单轨吊控制系统结构框图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中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中的一部分实施例，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的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。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施方式”、“一些实施方式”、“示意性实施方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等描述意指结合实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本发明的至少一个实施方式或示例中。在本发明中，对上述术语的示意性表达不一定指的是相同的实施方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。

参考图1，本实施例提供一种新型矿用单轨吊，其控制系统包括动力装置，可选的，该动力装置可以是防爆蓄电池与电机的组合或防爆锂电池与电机的组合或防爆柴油机，也就是说可以是通过防爆锂电池或防爆蓄电池连接电机，再由电机连接液压泵组的形式，或者采用防爆柴油机直接驱动液压泵组的形式，液压泵组用于驱动若干个驱动部。

在一些实施例中，液压泵组包括主泵和辅泵，主泵和辅泵通过轴连接，由主泵带动辅泵同步转动。

可选的，驱动部包括一对液压马达和夹紧油缸。其中，一对液压马达上分别设置有一个摩擦轮，一对摩擦轮设置在工字轨道的两侧；夹紧油缸用于使摩擦轮夹紧在轨道上，当夹紧油缸的活塞杆伸出时，摩擦轮可脱离轨道以便于甩驱(即液压马达再运行时不工作)或便于更换摩擦轮。单轨吊还包括制动部，该制动部包括制动油缸，制动油缸用于实现单轨吊车的制动，有些驱动部设置一个制动油缸，有些设置有一对制动油缸，也有一些制动油缸独立设置在驾驶室上，即制动部的数量大于等于驱动部的数量。在本实施例中，采用液压马达直驱摩擦轮的驱动部，可降低驱动部的整体空间。

在一些可能的实现方式中，主泵上连接有泵控制阀组，该泵控制阀组可以包括比例控制阀，通过比例控制阀控制主泵的流量从而控制转速。

在一些示例中，各驱动部上分别连接有用于切断液压马达和夹紧油缸油路的甩驱控制阀组，主泵通过管路连接甩驱控制阀组后再与对应的一对液压马达连接。通过该甩驱控制阀组可切断液压马达的油路，使液压马达停止工作。通过在各驱动部上设置独立的甩驱控制阀组，各驱动部可独立控制，当其中一个驱动部的液压马达出现泄漏时，可通过甩驱控制阀组将该驱动部的油路切断，从而不会影响其它驱动部的正常运行。

在一些可能的实现方式中，辅泵依次连接夹紧控制阀、甩驱控制阀组后与夹紧油缸连接，夹紧控制阀用于控制所述夹紧油缸的夹紧或松开。在这里，液压马达与夹紧油缸共用一个甩驱控制阀组，即驱动部进行甩驱时，液压马达与夹紧油缸需同时通过甩驱控制阀组进行油路切断。

需要注意的是，当驱动系统不需要进行甩驱时，甩驱控制阀组不起作用，即主泵与液压马达，以及辅泵与制动油缸是连通状态。

在一些实施例中，辅泵通过同一个制动控制阀连接各制动油缸，该制动控制阀用于控制制动油缸的松闸或抱闸。当制动控制阀动作时，各制动油缸同时泄压，即通过制动油缸上弹簧力的作用，自动夹紧抱闸。

可选的，以上夹紧控制阀、制动控制阀、甩驱控制阀组都采用电磁阀，这些电磁阀的控制端分别与电控装置电连。通过在电控装置内设置控制指令，通过控制指令实现各阀的控制。

可选的，在本实施例中的液压管路分为若干段，段与段之间采用快插管接头连接，以便于管路的连接和延伸。

可选的，电控装置可采用PLC控制箱。

本发明实施例还提供一种新型矿用单轨吊的控制方法，包括：

①当单轨吊停车时，全部所述液压马达处于停止工作状态，同时全部所述制动油缸泄压以抱闸。

具体而言，夹紧油缸可为保压夹紧状态，也可为泄压松开状态。在本实施例中不做具体限制，其夹紧或松开由电控装置控制夹紧控制阀进行切换。主泵通过泵控制阀组控制其流量到零，从而使液压马达停止工作，制动油缸的泄压抱闸通过制动控制阀控制。

②当单轨吊启动时，全部所述液压马达处于工作状态，获取单轨吊的位置信息和驱动系统工作压力值，若单轨吊在平段或下坡段运行时，则直接控制各所述制动油缸开启以松闸；若单轨吊在上坡段运行时，则启动液压马达以使所述当前驱动系统工作压力值上升至与停车前的驱动系统工作压力值相等，再控制各所述制动油缸开启以松闸。

具体而言，当单轨吊启动时，即泵控制阀组控制主泵的输出流量以控制液压马达处于工作状态；获取单轨吊的位置信息，，即获取单轨吊是处在平段、上坡或下坡的位置状态信息，同时获取实时的驱动系统工作压力值，若单轨吊在平段启动时，则直接通过电控装置控制各所述制动油缸开启以松闸，液压马达带动摩擦轮转动，从而实现单轨吊车运行。若单轨吊在大坡道启动时，为避免单轨吊出现启动时溜坡现象，通过先启动液压马达以使当前驱动系统工作压力值上升至与停车前的驱动系统工作压力值相等，再控制各制动油缸开启以松闸，使单轨吊车保持停车前的牵引力启动，如此可减少溜坡现象的出现。

在一些实施例中，启动液压马达以使当前驱动系统工作压力值上升至与停车前的驱动系统工作压力值相等，包括以下步骤：

A、通过电控装置获取停车前的驱动系统工作压力值，将该获取的驱动系统工作压力值存储在电控装置中的存储器内，可选的，存储器可采用SD卡；

B、通过泵控制阀组控制主泵输出流量以带动液压马达工作；

C、由电控装置获取当前驱动系统工作压力值并将当前驱动系统工作压力值与停车前获取的驱动系统工作压力值进行比较，若两者达到相等，则由电控装置控制制动控制阀动作，以使制动油缸松闸；否则不松闸。

在这里，利用电控装置记忆停车前驱动系统工作压力，再等待驱动系统升压，并获取驱动系统工作压力的实时数据与停车前驱动系统工作压力进行比较，通过这种启动的方式，可使单轨吊以停车之前的牵引力启动，从而可避免溜车。当然，也可采用简单的预设负载最大时的最大驱动系统工作压力，每次启动时先达到该固定压力后再松闸的简单方式。

③当单轨吊运行时，先获取单轨吊的位置信息和驱动系统工作压力值，若单轨吊在平段运行时，根据获取的驱动系统工作压力值的大小，控制其中部分的所述夹紧油缸油路断开、同时控制对应所述驱动部上的液压马达的油路断开；若单轨吊在大坡道运行时，直接控制全部所述驱动部的夹紧油缸夹紧、同时控制全部驱动部上的液压马达保持工作状态。

具体而言，当单轨吊在平段运行时，可对其中几个驱动部进行油路切断隔离，以减少动力装置的能耗。驱动部的油路切断通过切断夹紧油缸油路、同时切断对应驱动部上的液压马达的油路，油路的切断通过各驱动部上设置的甩驱控制阀组控制，甩驱控制阀组控制的动作信号由电控装置发送。若单轨吊在上坡段或下坡段运行时，为确保安全性，可不进行甩驱。

在上述实施例中，需获取单轨吊的位置信息，具体包括：

在单轨吊上设置倾角传感器，可选的，该倾角传感器设置在控制箱旁，倾角传感器与电控装置电连；当单轨吊运行时，倾角传感器获取运行轨道的倾角信息并反馈给电控装置，电控装置根据倾角判断单轨吊的运行位置，运行位置包括上坡、下坡和平段，根据不同的运行位置，执行相应的操作。

在一些可能的实现方式中，根据获取的工作压力值的大小，控制其中部分的夹紧油缸松开、同时控制对应驱动部上的液压马达停止工作，具体包括：

a、在电控装置中预设不同单轨吊的甩驱状态对应不同的压力区段；

b、获取单轨吊运行过程中驱动系统工作压力值；

c、判断获取的当前驱动系统工作压力值所在的压力区段，并执行预设位置的驱动部的油路切断动作。

在这里，切断驱动部的数量可为1个或多个，也可以不切断。当需切断多个驱动部时，可间隔式甩驱，这些甩驱的位置和数量，需预先进行设置。

其中，执行预设位置的驱动部的油路切断动作，包括：

通过电控装置控制预设位置的驱动部上的甩驱控制阀组动作，由甩驱控制阀组切断夹紧油缸和液压马达的油路。

在一种可能的实现方法中，当单轨吊无法建立最低驱动压力时，系统自动停车并排查出故障的驱动部，自动将故障驱动部油路切断，具体包括：

通过电控装置控制单个或部分驱动部的甩驱控制阀动作以使对应驱动部的油路切断或开启，以排查出故障的驱动部。

例如：某单轨吊共有8个驱动部，先将8个驱动部分为两组，两组驱动部各4个，对其中A组驱动部的甩驱控制阀进行控制，使得A组驱动部的油路切断，主泵持续给B组驱动部供油，若能建立起驱动系统的工作压力，则说明故障驱动部在A组，然后将A组中的两个驱动部进行油路恢复，再进行相同的判断，直到找出切断后使油路的驱动系统工作压力恢复的一个或多个驱动部。

若无法建立起驱动系统的工作压力，则说明B组内有故障的驱动部，B组也采用与A组相同的排查方法，直到找出切断后使油路的驱动系统工作压力恢复的一个或多个驱动部。

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 (2)

1.一种新型矿用单轨吊的控制方法，其中新型矿用单轨吊的控制系统包括动力装置、液压泵组，所述动力装置用于驱动所述液压泵组，所述液压泵组通过管路连接多个驱动部和制动部；

所述液压泵组包括主泵和通过轴与所述主泵串联的辅泵，所述主泵连接泵控制阀组，所述泵控制阀组用于控制主泵流量的输出；

各所述驱动部均包括夹紧油缸和一对用于驱动摩擦轮的液压马达，所述制动部数量大于等于所述驱动部，所述制动部包括制动油缸；

各所述驱动部上分别连接有用于切断所述液压马达和夹紧油缸的油路的甩驱控制阀组；

所述辅泵通过同一个制动控制阀连接各所述制动油缸，所述制动控制阀用于控制所述制动油缸的松闸或抱闸；

所述辅泵依次连接夹紧控制阀、甩驱控制阀组和夹紧油缸，所述夹紧控制阀用于控制所述夹紧油缸的夹紧或松开；

其特征在于，

控制方法包括：当单轨吊停车时，全部所述液压马达处于停止工作状态，同时全部所述制动油缸泄压以抱闸；

当单轨吊启动时，全部所述液压马达处于工作状态，获取单轨吊的位置信息和驱动系统工作压力值，若单轨吊在平段运行时，则直接控制各所述制动油缸开启以松闸；若单轨吊在大坡道运行时，则启动液压马达以使当前驱动系统工作压力值上升至与停车前的驱动系统工作压力值相等，再控制各所述制动油缸开启以松闸；

当单轨吊运行时，先获取单轨吊的位置信息和驱动系统工作压力值，若单轨吊在平段运行时，根据获取的驱动系统工作压力值的大小，控制其中部分的所述夹紧油缸的油路断开、同时控制对应所述驱动部上的液压马达的油路断开；若单轨吊在大坡道运行时，直接控制全部所述驱动部的夹紧油缸夹紧、同时控制全部所述驱动部上的液压马达保持工作状态；

其中，所述根据获取的驱动系统工作压力值的大小，控制其中部分的所述夹紧油缸松开、同时控制对应所述驱动部上的液压马达停止工作，包括：在电控装置中预设不同单轨吊的甩驱状态对应不同的压力区段；

获取单轨吊运行过程中驱动系统工作压力值；

判断获取的当前驱动系统工作压力值所在的压力区段，并执行预设位置的驱动部的油路切断动作。

2.根据权利要求1 所述的控制方法，其特征在于，所述执行预设位置的驱动部的油路切断动作，包括：通过电控装置控制预设位置的驱动部上的所述甩驱控制阀组动作，由甩驱控制阀组切断夹紧油缸和液压马达的油路。

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