CN209195851U - 齿辊式破碎机的全液压恒功率闭式驱动系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于齿辊式破碎机技术领域，具体涉及一种齿辊式破碎机的全液压恒功率闭式驱动系统，包括控制模块和液压系统，液压系统包括结构相同的两组主油路、两组控制油路和一组补油油路，主油路包括双向变量柱塞泵，双向变量柱塞泵的A、B油口分别与液压马达的C、D油口相连接，主油路的A、B油路上分别设有压力传感器；所述的液压系统根据运行负载产生的压力信号，通过压力传感器传输给控制模块，控制模块控制伺服变量总成作用于伺服变量油缸实现双向变量柱塞泵的排量大小变化，液压系统按控制模块设定的恒功率控制程序工作。本实用新型在恒定功率下运转，齿辊可以根据破碎负载自动变换破碎速度和破碎力度，达到节能、提高生产效率的目的。

Description

齿辊式破碎机的全液压恒功率闭式驱动系统

技术领域

本实用新型涉及一种齿辊式破碎机的全液压恒功率闭式驱动系统，属于齿辊式破碎机技术领域。

背景技术

齿辊式破碎机主要应用于矿山煤炭、碳酸钙的破碎。齿辊式破碎机安装不同的破碎齿，可用于工业垃圾、生活垃圾、建筑垃圾和陶瓷行业的各种物料破碎。

齿辊式破碎机有双齿辊和多齿辊破碎结构。对于双齿辊破碎机来说，两齿辊相对转动，安装于双轴上的破碎齿交错转动，对进入双齿辊破碎机的物料实施破碎。双齿辊破碎机主机主要由电机作为动力源，电机连接到限矩型液力耦合器，限矩型液力耦合器连接变速箱，变速箱连接双齿辊轴进行转动破碎。双齿辊安装在机架上，双轴由安装在机架中的调心轴承支撑。当电机通电启动后，双齿辊在机架内做相对方向转动，物料从进料口进入后落在齿辊上，经辊齿交错咬合而破碎，破碎后物料在自重力下，落到机架下的物料输送机上。破碎后的物料经输送机送入料场和下一道工序。

目前，双齿辊破碎机的主机驱动采用电机驱动。通过外接电源，由转速传感器、控制模块等组成控制系统。当破碎机内进入难以破碎物料时，传感器发出信号，经设定程序认证，控制模块发出信号控制电机自动停止工作。但是现有的电机驱动的齿辊式破碎机包括以下缺点：

1、设备在运行过程中电机不能频繁正反转。当齿辊式破碎机进入难以破碎的物料时，不能通过正反转反复破碎难以破碎的物料，不能通过自动反转清腔。

2、电机不能按照负载转换破碎速度。交流电机是恒转速运行，不能根据破碎力的大小自动调节转速。

3、电机驱动的齿辊式破碎机，破碎力是一个恒定的值，不能根据破碎物料的难易程度自动选择破碎力，致使生产效率低，耗能大。

实用新型内容

根据以上现有技术中的不足，本实用新型要解决的技术问题是：提供一种齿辊式破碎机的全液压恒功率闭式驱动系统，可以根据破碎负载自动变换回转速度和破碎力度进行破碎，达到节能降耗，提高生产效率的目的。

本实用新型所述的齿辊式破碎机的全液压恒功率闭式驱动系统，包括控制模块和液压系统，液压系统包括结构相同的两组主油路、两组控制油路和一组补油油路，主油路包括双向变量柱塞泵，双向变量柱塞泵的A、B油口分别与液压马达的C、D油口相连接，主油路的A、B油路上分别设有压力传感器；补油油路包括补油控制泵，补油控制泵的进油口与油箱相连，补油控制泵的出油口与第一单向阀的进油口相连，第一单向阀的出油口与主油路的A、B油路相连；控制油路包括二位四通电磁阀，二位四通电磁阀的进油口与补油控制泵的出油口相连，二位四通电磁阀的出油口与伺服变量总成的进油口相连，伺服变量总成的出油口与油箱相连，伺服变量总成的工作油口分别与伺服变量油缸的有杆腔和无杆腔相连，伺服变量油缸的活塞杆与机械式反馈连杆相连，机械式反馈连杆分别与伺服变量总成的阀芯和双向变量柱塞泵的斜盘相连；所述的液压系统根据运行负载产生的压力信号，通过压力传感器传输给控制模块，控制模块控制伺服变量总成作用于伺服变量油缸实现双向变量柱塞泵的排量大小变化，液压系统按控制模块设定的恒功率控制程序工作，本实用新型的控制模块可以是PLC控制系统。

开始时双向变量柱塞泵、补油控制泵启动，无控制信号输入，二位四通电磁阀不得电，阀位处于下位，伺服变量总成不得电，阀位处于中位，双向变量柱塞泵的斜盘倾角为0，空运转无排量，液压马达不转，齿辊不转不工作。

当有控制信号输入时，二位四通电磁阀得电，阀位处于上位，控制油路导通，伺服变量总成得电，伺服变量总成阀芯运动，导致伺服变量油缸的活塞杆运动，伺服变量油缸的活塞杆控制机械式反馈连杆从而决定双向变量柱塞泵的斜盘倾角，进而控制双向变量柱塞泵排量和供油方向的变化。双向变量柱塞泵的斜盘摆角位置变化通过机械式反馈连杆将信号反馈给伺服变量总成，即伺服变量总成受控制模块控制信号和机械式反馈连杆反馈信号的双作用控制。伺服变量总成由两个三位三通控制阀芯及一对安装在其两侧的比例电磁铁组成，比例电磁铁将输入电信号转换为推力作用于此阀芯，阀芯移动使压力油进入伺服变量油缸的活塞腔一侧，阀芯的开口度比例对应于作用在此伺服活塞腔一侧的压力，双作用伺服变量油缸的活塞在两侧压差的作用下带动斜盘角度改变，进而实现泵在正最大排量与负最大排量之间的无级变化。

当齿辊式破碎机破碎坚硬物或者难破碎物时，齿辊上力矩增大，主油路上的压力增大，压力传感器将压力信号传送给控制模块，控制模块发出控制信号配合机械式反馈连杆的反馈信号控制伺服变量总成的阀芯行程，导致伺服变量油缸的活塞杆行程改变，双向变量柱塞泵的斜盘倾角减小，泵排量减小，压力增大，使液压马达的速度减慢，输出扭矩增大。

若坚硬物或难破碎物仍无法破碎或卡死时，控制模块发出控制信号控制伺服变量总成的阀芯运动，导致伺服变量油缸的活塞杆行程改变，双向变量柱塞泵的斜盘倾角反向，泵的供油方向反向，液压马达反转，实现自动反转清腔功能。

当压力传感器检测到负载增大即油路的压力增大时，控制模块发出控制信号控制双向变量柱塞泵的泵排量减小，泵压力增大；当压力传感器检测到负载减小即油路的压力减小时，控制模块发出控制信号控制双向变量柱塞泵的泵排量增大，泵压力减小，从而实现系统在恒功率下液压马达的转速和破碎力矩随负载大小而变化。在这个过程中，双向变量柱塞泵的排量和泵压力的乘积为一定值(N＝P*Q/612η)，液压系统按控制模块设定的恒功率控制程序工作。

本实用新型所述的齿辊式破碎机的全液压恒功率闭式驱动系统，还包括第一高压溢流阀，第一高压溢流阀进油口与主油路的A、B油路相连，第一高压溢流阀溢流口与第一单向阀的进油口相连。当系统遇到故障时，第一高压溢流阀过载溢流，第一单向阀开启，即油路形成：双向变量柱塞泵-第一高压溢流阀-第一单向阀-双向变量柱塞泵的循环，避免主油路压力过高，保护机械、液压、电气系统的安全。

本实用新型所述的齿辊式破碎机的全液压恒功率闭式驱动系统，还包括第二单向阀和第二高压溢流阀(此处是否还是高压的)，第二单向阀和第二高压溢流阀设置在主油路上靠近液压马达位置，第二单向阀的出油口和第二高压溢流阀的进油口与主油路的A、B油路相连，第二高压溢流阀的溢流口与第二单向阀的进油口相连。若液压泵与液压马达之间的液压管路过长，A、B油路中靠近液压马达侧的第二高压溢流阀和第二单向阀可以起到缓解冲击的作用。

本实用新型所述的齿辊式破碎机的全液压恒功率闭式驱动系统，还包括梭阀和背压阀，梭阀的进油口与主油路的A、B油路相连，梭阀的出油口与背压阀的进油口相连，背压阀的出油口与油箱相连。补油控制泵压力油在对低压油路补油的同时，通过梭阀、背压阀将系统低压端热油置换出来。

本实用新型所述的齿辊式破碎机的全液压恒功率闭式驱动系统，所述的液压马达的壳体管路出油口与油箱相连，带走热油，对液压马达起冷却作用，并且可以对马达进行冲洗，带走油液中的杂质，对马达的寿命起到延长和保护作用。

本实用新型所述的齿辊式破碎机的全液压恒功率闭式驱动系统，还包括吸油过滤器，过滤进入系统的杂质，所述的补油控制泵通过吸油过滤器与油箱相连。

本实用新型所述的齿辊式破碎机的全液压恒功率闭式驱动系统，还包括补油溢流阀，补油溢流阀的进油口与补油控制泵的出油口相连，补油溢流阀溢流口与油箱相连，保护补油油路。

本实用新型所述的齿辊式破碎机的全液压恒功率闭式驱动系统，还包括气体隔离式蓄能器，气体隔离式蓄能器的进油口与补油控制泵的出油口相连，起到存储能量、吸收液压冲击、消除脉动的作用。

本实用新型所述的齿辊式破碎机的全液压恒功率闭式驱动系统，还包括管路过滤器，过滤液压管路中出现的各种杂质，管路过滤器的进油口与二位四通电磁阀的出油口相连，管路过滤器的出油口与伺服变量总成的进油口相连。

所述的双向变量柱塞泵和补油控制泵由一台电机驱动。

本实用新型与现有技术相比所具有的有益效果是：

本实用新型所述齿辊式破碎机的全液压恒功率闭式驱动系统可替代电机驱动系统，电机在恒定功率下运转，齿辊可以根据破碎负载自动变换破碎速度和破碎力度，达到节能、提高生产效率的目的。当遇到硬物或难破碎物卡死时，系统控制液压马达自动变换正反转而实行反复破碎。当系统遇到不能破碎物料时，系统可以做出判断报警并自动停机，保护电气、机械及液压系统，使破碎机实现了智能化，同时达到节能高效目的。

附图说明

图1是本实用新型的液压系统原理图；

图2是本实用新型的工作原理流程图；

图3是本实用新型机械结构的主视图；

图4是本实用新型机械结构的俯视图；

图5是本实用新型齿辊转向示意图。

图中：1、双向变量柱塞泵；2、补油控制泵；3、电机；4、第一高压溢流阀；5、第一单向阀；6、梭阀；7、液压马达；8、背压阀；9、油箱；10、压力传感器；11、吸油过滤器；12、气体隔离式蓄能器；13、补油溢流阀；14、管路过滤器；15、二位四通电磁阀；16、伺服变量总成；17、伺服变量油缸；18、机械式反馈连杆；19、第二单向阀；20、第二高压溢流阀；

21、减速机；22、底座；23、端板；24、齿辊；25、侧板。

具体实施方式

下面结合实施例对本实用新型做进一步描述：

实施例：

如图1～5所示，本实用新型所述的齿辊式破碎机的全液压恒功率闭式驱动系统，包括控制模块和液压系统，液压系统包括结构相同的两组主油路、两组控制油路和一组补油油路，主油路包括双向变量柱塞泵1，双向变量柱塞泵1的A、B油口分别与液压马达7的C、D油口相连接，主油路的A、B油路上分别设有压力传感器10；补油油路包括补油控制泵2，补油控制泵2的进油口与油箱9相连，补油控制泵2的出油口与第一单向阀5的进油口相连，第一单向阀5的出油口与主油路的A、B油路相连；控制油路包括二位四通电磁阀15，二位四通电磁阀15的进油口与补油控制泵2的出油口相连，二位四通电磁阀15的出油口与伺服变量总成16的进油口相连，伺服变量总成16的出油口与油箱9相连，伺服变量总成16的工作油口分别与伺服变量油缸17的有杆腔和无杆腔相连，伺服变量油缸17的活塞杆与机械式反馈连杆18相连，机械式反馈连杆18分别与伺服变量总成16的阀芯和双向变量柱塞泵1的斜盘相连；液压系统根据运行负载产生的压力信号，通过压力传感器10传输给控制模块，控制模块控制伺服变量总成16作用于伺服变量油缸17实现双向变量柱塞泵1的排量大小变化。在这个过程中，双向变量柱塞泵1的排量和泵压力的乘积为一定值(N＝P*Q/612η)，液压系统按控制模块设定的恒功率控制程序工作。

伺服变量总成16由两个三位三通控制阀芯及一对安装在其两侧的比例电磁铁组成，比例电磁铁将输入电信号转换为推力作用于此阀芯，阀芯移动使压力油进入伺服变量油缸17的活塞腔一侧，阀芯的开口度比例对应于作用在此伺服活塞腔一侧的压力，双作用伺服变量油缸17的活塞在两侧压差的作用下带动斜盘角度改变，进而实现泵在正最大排量与负最大排量之间的无级变化。

本实施例还包括第一高压溢流阀4，第一高压溢流阀4进油口与主油路的A、B油路相连，第一高压溢流阀4溢流口与第一单向阀5的进油口相连。

本实施例还包括第二单向阀19和第二高压溢流阀20，第二单向阀19和第二高压溢流阀20设置在主油路上靠近液压马达7位置，第二单向阀19的出油口和第二高压溢流阀20的进油口与主油路的A、B油路相连，第二高压溢流阀20的溢流口与第二单向阀19的进油口相连。

本实施例还包括梭阀6和背压阀8，梭阀6的进油口与主油路的A、B油路相连，梭阀6的出油口与背压阀8的进油口相连，背压阀8的出油口与油箱9相连。

液压马达7的壳体管路出油口与油箱9相连。

本实施例还包括吸油过滤器11，所述的补油控制泵2通过吸油过滤器11与油箱9相连。

本实施例还包括补油溢流阀13，补油溢流阀13的进油口与补油控制泵2的出油口相连，补油溢流阀13溢流口与油箱9相连。

本实施例还包括气体隔离式蓄能器12，气体隔离式蓄能器12的进油口与补油控制泵2的出油口相连。

本实施例还包括管路过滤器14，管路过滤器14的进油口与二位四通电磁阀15的出油口相连，管路过滤器14的出油口与伺服变量总成16的进油口相连。

双向变量柱塞泵1和补油控制泵2由一台电机3驱动。

本实施例还包括控制模块，液压系统内设置的压力传感器10在系统运行中向控制模块发讯，控制模块根据设定程序向比例电磁铁输入控制信号，实现过程控制。

本实施例的破碎机的主机和液压泵站设置在底座22上，主机上的双齿辊23四周装有端板23和侧板25，主机输入动力一侧安装减速机21，减速机21的输入轴侧安装液压马达7，液压马达7通过减速机21将动力传递给齿辊23。液压马达7由液压泵站提供压力油驱动，液压泵站主要包括油箱9、电机3、双向变量柱塞泵1、补油控制泵2。侧板25与底座22连为一体，侧板25上装有齿梳，齿梳用于清理粘结于双齿辊23的物料。

本实用新型的工作原理或过程：

a.启动过程

启动电机3，二位四通阀不得电，阀位处于下位，伺服变量总成16不得电，阀位处于中位，双向变量柱塞泵1斜盘倾角处于中位，空运转无排量，液压马达7不转。

输入控制信号，二位四通阀得电，阀位处于上位，伺服变量总成16得电，伺服变量总成16两侧电磁铁排斥阀芯，变量泵正向供油，驱动马达正转。

b.恒功率过程

当负载增大，主油路压力增大，达到第一设定压力值P1，此为恒功率过程开始的预设压力(120bar～150bar)，压力传感器10将压力信号传送给控制模块发出控制信号，伺服变量总成16得电，伺服变量总成16两侧电磁铁吸引阀芯，使双向变量柱塞泵1斜盘倾角向中位逐渐变化，即倾角减小，泵排量逐渐减小，液压马达7转速变慢，扭矩增大，以适应负载的增大。

当负载减小，主油路压力减小，压力传感器10将压力信号传送给控制模块，伺服变量总成16得电，伺服变量总成16两侧电磁铁排斥阀芯，使变量泵斜盘倾角远离中位变化，即倾角增大，泵排量增大，液压马达7转速变快，提高破碎效率。

在这个过程中，双向变量柱塞泵1的排量和泵压力的乘积为一定值(N＝P*Q/612η)，双向变量柱塞泵1恒功率工作。

c.正反转过程

当负载继续增大，主油路压力增大，达到第二设定压力值P2(350bar～400bar之间)，开始执行反转程序，压力传感器10将压力信号传给控制模块发出控制信号，伺服变量总成16得电，伺服变量总成16两侧电磁铁吸引阀芯，使双向变量柱塞泵1斜盘倾角经历先到达中位再反向的过程，变量泵由正向供油变为反向供油，驱动马达反转。

当主油路压力未达到第三设定值P3(400bar)、反转次数未达到n时，液压马达7正反转正常执行，即反转后执行正转，回到恒功率过程，反转次数(n为量值)按设定程序运行，达到反复破碎目的。当反转次数大于n时，系统判定破碎物难以破碎，通过反复破碎依然不能排除故障，伺服变量总成16吸引阀芯(此时主油路正向循环)，使变量泵斜盘倾角趋于中位(0°)变化，泵排量减小为0，双向变量柱塞泵1和电机3处于无负荷状态下运行，设备自动停机，同时启动报警装置发出警报。

d.过载延时报警停机过程

反转受压力传感器10和延时时间双作用控制。在正反转过程中，当主油路压力达到或超过第三设定值P3(400bar)时，液压马达7正反转受反转时间控制，当反转时间未达到设定值T(T为量值)，此时双齿辊23为短暂卡住状态，液压马达7正反转又回到受反转压力控制过程，当反转时间达到设定值T(T为量值)，此时双齿辊23为被卡死状态，为防止压力过高系统损坏，第一高压溢流阀4和第二高压溢流阀20溢流(第一高压溢流阀4和第二高压溢流阀20设定压力为420bar)，第一高压溢流阀4和第二高压溢流阀20溢流卸荷达到一定时间T1(默认值为3s)，控制模块发出控制信号，控制伺服变量总成16得电，伺服变量总成16两侧电磁铁排斥阀芯(此时主油路反向循环)，使变量泵斜盘倾角趋于中位(0°)变化，泵排量减小为0，电机处于无负荷状态下运行，设备自动停机，同时启动报警装置发出警报。

Claims (10)

1.一种齿辊式破碎机的全液压恒功率闭式驱动系统，其特征在于：包括控制模块和液压系统，液压系统包括结构相同的两组主油路、两组控制油路和一组补油油路，主油路包括双向变量柱塞泵(1)，双向变量柱塞泵(1)的A、B油口分别与液压马达(7)的C、D油口相连接，主油路的A、B油路上分别设有压力传感器(10)；补油油路包括补油控制泵(2)，补油控制泵(2)的进油口与油箱(9)相连，补油控制泵(2)的出油口与第一单向阀(5)的进油口相连，第一单向阀(5)的出油口与主油路的A、B油路相连；控制油路包括二位四通电磁阀(15)，二位四通电磁阀(15)的进油口与补油控制泵(2)的出油口相连，二位四通电磁阀(15)的出油口与伺服变量总成(16)的进油口相连，伺服变量总成(16)的出油口与油箱(9)相连，伺服变量总成(16)的工作油口分别与伺服变量油缸(17)的有杆腔和无杆腔相连，伺服变量油缸(17)的活塞杆与机械式反馈连杆(18)相连，机械式反馈连杆(18)分别与伺服变量总成(16)的阀芯和双向变量柱塞泵(1)的斜盘相连；所述的液压系统根据运行负载产生的压力信号，通过压力传感器(10)传输给控制模块，控制模块控制伺服变量总成(16)作用于伺服变量油缸(17)实现双向变量柱塞泵(1)的排量大小变化，液压系统按控制模块设定的恒功率控制程序工作，控制模块可以是PLC控制系统。

2.根据权利要求1所述的齿辊式破碎机的全液压恒功率闭式驱动系统，其特征在于：还包括第一高压溢流阀(4)，第一高压溢流阀(4)进油口与主油路的A、B油路相连，第一高压溢流阀(4)溢流口与第一单向阀(5)的进油口相连。

3.根据权利要求1所述的齿辊式破碎机的全液压恒功率闭式驱动系统，其特征在于：还包括第二单向阀(19)和第二高压溢流阀(20)，第二单向阀(19)和第二高压溢流阀(20)设置在主油路上靠近液压马达(7)位置，第二单向阀(19)的出油口和第二高压溢流阀(20)的进油口与主油路的A、B油路相连，第二高压溢流阀(20)的溢流口与第二单向阀(19)的进油口相连。

4.根据权利要求1所述的齿辊式破碎机的全液压恒功率闭式驱动系统，其特征在于：还包括梭阀(6)和背压阀(8)，梭阀(6)的进油口与主油路的A、B油路相连，梭阀(6)的出油口与背压阀(8)的进油口相连，背压阀(8)的出油口与油箱(9)相连。

5.根据权利要求1所述的齿辊式破碎机的全液压恒功率闭式驱动系统，其特征在于：所述的液压马达(7)的壳体管路出油口与油箱(9)相连。

6.根据权利要求1所述的齿辊式破碎机的全液压恒功率闭式驱动系统，其特征在于：还包括吸油过滤器(11)，所述的补油控制泵(2)通过吸油过滤器(11)与油箱(9)相连。

7.根据权利要求1所述的齿辊式破碎机的全液压恒功率闭式驱动系统，其特征在于：还包括补油溢流阀(13)，补油溢流阀(13)的进油口与补油控制泵(2)的出油口相连，补油溢流阀(13)溢流口与油箱(9)相连。

8.根据权利要求1所述的齿辊式破碎机的全液压恒功率闭式驱动系统，其特征在于：还包括气体隔离式蓄能器(12)，气体隔离式蓄能器(12)的进油口与补油控制泵(2)的出油口相连。

9.根据权利要求1所述的齿辊式破碎机的全液压恒功率闭式驱动系统，其特征在于：还包括管路过滤器(14)，管路过滤器(14)的进油口与二位四通电磁阀(15)的出油口相连，管路过滤器(14)的出油口与伺服变量总成(16)的进油口相连。

10.根据权利要求1所述的齿辊式破碎机的全液压恒功率闭式驱动系统，其特征在于：所述的双向变量柱塞泵(1)和补油控制泵(2)由一台电机(3)驱动。