CN204778576U - 制动器液压控制单元 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了制动器液压控制单元，该液压控制单元包括电机、油泵、供油蓄能器、比例阀、常闭电磁截止阀和电磁脉冲阀组，电机与油泵连接，油泵的出油端连接管路过滤器，油泵的出口并联连接比例溢流阀和第一单向阀，第一单向阀出口并联3个分支油路；第一个分支油路是恒力矩二级制动模式油路，第二个分支油路为补油功能回路，第三个分支油路是通过第二常开电磁截止阀再同时连通4个分支油路，第1个分支油路连通制动器，第2个分支油路为输出油压可控回路，第3个分支油路连通电磁脉冲阀组，第4个分支油路连通第二常闭电磁截止阀和供油蓄能器。通过采用电-液控制技术实现液压站输出油压可控，确保主机制动力矩随载荷变化而变化。

Description

制动器液压控制单元

技术领域

本实用新型涉及一种集液压、电控为一体的液压站，尤其涉及一种制动器液压控制单元。适用于港机、冶金、矿山、石油等行业的大型升降设备或大型输送设备。

背景技术

目前，大型升降、输送设备作为冶金、矿山、石油、港机等行业的关键机械设备，其对自身制动系统的可靠性和安全性有着非常高的要求，制动系统的性能和控制水平的高低直接影响设备的安全运行。随着升降、输送设备的发展趋向于载荷大并且多变化、速度快、工况复杂，传统的恒力矩制动方式控制的液压安全制动系统，在不同工况下制动造成减速度变化大，导致制动过程不平稳，大大降低了设备的安全性和使用寿命，已经无法满足设备对安全制动的要求。因此，智能制动方式体现出绝对的优势，尤其是恒减速制动。

通常大型升降、输送设备工作时，正常的加速、减速及停车都是由主机电气系统控制，制动器只是在主机停止运动后，才能上闸锁定主机。当系统发生故障时所采取的紧急制动方式都是恒力矩一级制动或恒力矩二级制动，当这些故障主要包括机械或电气故障（如停电、高压跳闸、超速等）发生时，一般都必须迫使主机在高速运行中进行紧急制动停机，从而最大限度地减少事故发生的可能性。

目前，传统的紧急制动方式存在以下缺陷：

问题一：恒力矩一级制动冲击太大。

在设计大型升降、输送设备中选型制动器时，要按照主机额定负载的2～3倍选择制动器的制动力矩。显然，主机在高速运行采取一级制动方式制动时，制动器只能从全部打开状态转变到全部抱闸状态。由于制动器的中间过程制动力矩不可控，制动器就会以2～3倍主机额定负载的制动力矩快速抱闸刹车，这样会由于制动力矩过大造成减速度过大，导致升降设备钢丝绳抖动伤人、甚至拉断或输送设备主轴、输送带断裂，发生重大安全事故。

问题二：恒力矩二级制动存在空动时间长、制动时间不确定、制动减速度随负载变化。

1.在主机下放货物或下运货物时，负载起驱动作用，主电机起拖拽作用，也就是主电机起发电作用，平衡部分负载力。当发生停电或电控系统故障时，主电机失去了驱动或拖拽力，负载处于自由落体状态。这时需要安全制动系统快速反应，产生制动力矩，平衡下落负载力。从安全回路断电起，到安全制动系统产生额定静力矩止，这段时间称作安全制动系统的空动时间。国家标准针对不同的行业，制定了不同的空动时间标准，如矿井提升机t0≤0.3S、下运式皮带输送机t0≤1S、通常起重设备安全制动器制动系统t0≤0.5S。

当主机紧急制动采用恒力矩二级制动方式时(见图5），制动器中油压Pmax先经过溢流阀降到其设定压力，也就是第一级压力P1，使制动器快速部分抱闸。然后经过流量调节阀和小蓄能器延时制动器部分抱闸t1时间，确保当主机停止后制动器中油压下降到零压，制动器全部抱闸。制动器油压从Pmax下降到P1的时间就是空动时间t0,由于紧急制动时，制动器液压油要经过电磁阀、电磁阀、溢流阀及主管路等阻力，因此油压从Pmax下降到P1的时间不可控制，通常都要超过1S。

2.当主机采取恒力矩二级制动时，其制动的效果目前仍然不能达到理想状态，主要表现为：一级制动油压P1在作用时间内下降较大，主要是由于溢流阀本身内泄漏较大，其保压性较差，造成延时时间很短，有时系统基本没有一级制动，当遇到突然断电时，同样会使制动器突然抱闸刹车，钢丝绳抖动，产生安全事故。

3.由于一级制动油压P1一经调定后将不再变动。为了安全起见，一般按最大载荷、最恶劣工况来确定P1值。但是对于大型升降、输送设备来讲，其工作时负载是在不断变换，这样就造成紧急制动时减速度也在不断变化，过大的减速度将导致短绳或断轴的危险性，从而危及设备及人身安全。因此，需要提供一种新的技术方案来解决上述问题。

实用新型内容

本实用新型需要解决的技术问题是提供一种制动器液压控制单元，能实现制动器油压可控。

为解决本实用新型的技术问题，本实用新型采用的技术方案是：

制动器液压控制单元，该液压控制单元包括电机、油泵、供油蓄能器、比例阀、常闭电磁截止阀和电磁脉冲阀组，所述电机与油泵连接，由电机驱动油泵，所述油泵的出油端连接管路过滤器，所述油泵的出口并联连接比例溢流阀和第一单向阀，所述第一单向阀出口并联3个分支油路；第一个分支油路是恒力矩二级制动模式油路，第二个分支油路为补油功能回路，第三个分支油路是通过第二常开电磁截止阀再同时连通4个分支油路，第1个分支油路连通制动器，第2个分支油路为输出油压可控回路，第3个分支油路连通电磁脉冲阀组，第4个分支油路连通第二常闭电磁截止阀和供油蓄能器。

进一步的，所述第一个分支油路上设有二位四通电磁阀、流量节流阀、溢流阀、第一常开电磁截止阀和小蓄能器。

进一步的，所述第二个分支油路通过第二单向阀与供油蓄能器相通。

进一步的，所述第2个分支油路连通常第一闭电磁阀截止、电液比例阀和供油蓄能器。

本实用新型的有益效果：液压站工作制动主要由供油蓄能器、比例阀、常闭电磁截止阀、脉冲阀组组成。在正常工作制动状态下，电磁脉冲阀组不工作，比例阀可以按照预先设定的制动减速度输出压力，确保主机实现恒减速制动停机；当出现紧急事故（如突然全矿停电或绞车电路出现故障断电等）时启动安全制动，液压站自配的UPS电源供电，首先启动电磁脉冲阀组，确保制动器快速贴闸，然后比例阀按照预先设定的制动减速度输出压力，确保主机平稳停机。因此，本发明恒减速制动反应迅速、稳定，并且能使主机制动性能达到理想的减速曲线状态，使主机制动性能更可靠，调试更简单，维修更方便，从而大大提高了升降、输送设备安全性能。

附图说明

图1为本实用新型的液压站的液压原理图。

图2为恒时间制动时，所得到的不同初速度的减速曲线图(见A、B、C、D四条线)。

图3为恒减速制动时，所得到的不同初速度的减速曲线图(见A、B、C、D四条线)。

图4为惯性试验台的试验曲线。

图5为现有技术中主机紧急制动采用恒力矩二级制动方式曲线图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明。以下实施例仅用于说明本实用新型，不用来限制本实用新型的保护范围。

本实用新型的制动器液压控制单元，该液压控制单元包括电机1、油泵2、供油蓄能器17、比例阀16、常闭电磁截止阀9和电磁脉冲阀组14，电机1与油泵2连接，由电机1驱动油泵2，油泵2的出油端连接管路过滤器3，用于过滤液压油，保证进入整个液压管路液压油的清洁度，油泵2的出口并联连接比例溢流阀5和单向阀4.1，这样组成一个液压供油系统，单向阀4.1出口并联3个分支油路；第一个分支油路是恒力矩二级制动模式油路，其油路上设有二位四通电磁阀8、流量节流阀6、溢流阀7、常开电磁截止阀13.1、小蓄能器10，这一油路还加装一个压力开关11.1和压力表12.1；第二个分支油路通过单向阀4.2与供油蓄能器17相通，组成补油功能回路；第三个分支油路是通过常开电磁截止阀13.2再同时连通4个分支油路，第1个分支油路连通制动器19；第2个分支油路连通常闭电磁阀截止9.1、电液比例阀16、供油蓄能器17组成输出油压可控回路，这一分支油路是主机主要工作制动模式回路，这一分支油路上还加装一个压力表；第3个分支油路连通电磁脉冲阀组14，确保主机断电时制动器能快速贴闸；第4个分支油路连通常闭电磁截止阀9.2和供油蓄能器17，确保主机正常工作时制动器开闸并保持开闸状态。

本液压站的制动器19采用盘式制动器。

本液压站配置了电磁脉冲阀组14，在电磁脉冲阀组14的油路上设置压力表12.3和压力开关11.2，确保制动器快速贴闸。液压站配置电液比例阀组，能根据载荷的大小双向调节制动器的油压，确保主机按照设定的减速度或减速时间制动模式停机，而且不受负载变化的影响，确保了主机制动性能的稳定性，可靠性。

液压站配置了UPS电源，即使突然停电，也可实现上述制动功能。

液压站配置了制动模式监控功能，当恒减速制动或恒时间制动模式失效时、或UPS电源失效时，会立即切换成恒力矩二级制动模式。

液压站采用蓄能器向制动器供油方式，油泵仅向蓄能器补油。

本液压系统工作原理如下：正常工作时，启动电机1，二位四通电磁阀8通电，比例溢流阀5输入设定的电流信号调节系统油压，液压油经油泵2通过单向阀4.1、4.2向供油蓄能器17供油，当供油蓄能器油压达到设定压力时，停止电机工作，压力传感器18向主机发出允许开机信号。当液压站接到主机开机信号，常闭电磁截止阀9.2通电，供油蓄能器17向制动器19输送油压，打开制动器19，主机可以运行。当主机需要工作制动模式停机时，电磁换向阀9.2断电，常闭电磁截止阀9.1通电，本液压站PLC向比例阀16提供预先设定的电信号，液压油经过比例阀16进入制动器19，其油压按照设定的要求变化，或者通过主机上安装的速度编码器的实测速度信号与PLC中预先设定的速度信号进行比较，产生的正或负差值信号输入给比例阀，使比例阀输出油压随载荷增大而减小或随载荷减小而增大，确保主机以恒定的减速度停机(见图2或图3减速停机曲线）。

由上所述得知本液压站工作制动部份主要由比例阀16、常闭电磁截止阀9.1、蓄能器17组成的油路实现。在正常工作制动时，都可以采取该制动模式；当主机在运行过程中出现紧急事故（如突然全矿停电或绞车电路出现故障断电等）时，需要立即启动紧急制动模式。紧急制动模式回路主要由UPS电源、电磁脉冲阀组14、比例阀16、常闭电磁截止阀9.1、供油蓄能器17组成，确保主机紧急制动时，实现恒减速制动停机。

液压站紧急制动模式的作用是，当主机紧急断电时，UPS电源仍保持供电，首先常闭电磁截止阀9.2断电，同时常闭电磁截止阀9.1通电，激活电磁脉冲阀，使系统压力快速下降到设定值，然后本液压站PLC向比例阀16提供预先设定的恒减速度值的电信号，液压油经过比例阀16进入制动器19，其油压通过主机上安装的速度编码器的实测速度信号与PLC中预先设定的速度信号进行比较，产生的正或负差值信号输入给比例阀，使比例阀输出油压随载荷增大而减小或随载荷减小而增大，确保主机以恒定的减速度停机。

液压站工作制动和紧急制动模式制动回路中各元件的作用如下:

（1）、比例阀16功能是可以根据需要自动调节制动器油压。正常工作时，比例阀16出口与制动器19之间由常闭电磁阀9.1截止，供油蓄能器17通过常闭电磁截止阀9.2通电，向制动器19提供油压，使制动器19打开，确保主机开机工作。当需要采取工作制动模式时，常闭电磁截止阀9.2断电，常闭电磁截止阀9.1通电打开，比例阀16出口与制动器19接通，液压站PLC可以按照预先设定的信号变换模式输送给比例阀16，比例阀16就按照该信号模式输出油压，使得制动器19可以按照载荷变化调节制动扭矩，确保主机按照设定的方式减速停机。

（2）、电磁脉冲阀组14确保制动器快速贴闸功能。当突然断电时，主机载荷失去了电力拖拽力而处于失重状态。UPS电源保持供电，电磁脉冲阀14得电快速打开，制动器中油压快速下降，确保产生一个制动力矩来平衡失重的载荷。当油压下降到设定压力时，压力传感器11.2发信号使电磁脉冲阀失电而切断泄压油路，保持设定油压，同时启动比例阀工作制动模式。

(3)、电机1、油泵2、比例溢流阀5、单向阀4.1、单向阀4.2、蓄能器17组合,实现液压站补油的功能。蓄能器17油压低于设定油压时，液压站PLC启动补油模式，油泵开始向蓄能器补油，当蓄能器油压达到设定油压时，停止补油模式。

(4)、保持二级制动功能。当突然断电时，UPS电源也不能供电，常开电磁截止阀13.2、二位四通电磁阀8、常开电磁截止阀13.1断电，制动器中油压首先经过电磁阀13.1、电磁阀8、溢流阀7回油箱，这时管路中溢流阀7的功能是调节一级油压压力，同时小蓄能器10实现给一级制动油压泄漏补油的功能。由于蓄能器10与制动器管路相通，当系统进入一级制动油压状况时，通过调节节流阀6开口大小,完成系统一级油压的延时功能，以保持一级制动压力恒定不变。

图4为惯性试验台的试验曲线，与设计理论曲线完全符合。

Claims (4)

1.制动器液压控制单元，其特征在于：该液压控制单元包括电机、油泵、供油蓄能器、比例阀、常闭电磁截止阀和电磁脉冲阀组，所述电机与油泵连接，由电机驱动油泵，所述油泵的出油端连接管路过滤器，所述油泵的出口并联连接比例溢流阀和第一单向阀，所述第一单向阀出口并联3个分支油路；第一个分支油路是恒力矩二级制动模式油路，第二个分支油路为补油功能回路，第三个分支油路是通过第二常开电磁截止阀再同时连通4个分支油路，第1个分支油路连通制动器，第2个分支油路为输出油压可控回路，第3个分支油路连通电磁脉冲阀组，第4个分支油路连通第二常闭电磁截止阀和供油蓄能器。

2.根据权利要求1所述的制动器液压控制单元，其特征在于：所述第一个分支油路上设有二位四通电磁阀、流量节流阀、溢流阀、第一常开电磁截止阀和小蓄能器。

3.根据权利要求1所述的制动器液压控制单元，其特征在于：所述第二个分支油路通过第二单向阀与供油蓄能器相通。

4.根据权利要求1所述的制动器液压控制单元，其特征在于：所述第2个分支油路连通常第一闭电磁阀截止、电液比例阀和供油蓄能器。