提升機雙泵液壓站中液動換向閥的設計（上）

時間：2024-03-27 08:15:36  點擊數：

導讀

      介紹了提升機恒力矩安全制動系統中雙泵液壓站的工作原理和功能；分析了常用板式液動換向閥應用中存在的閥芯容易卡阻、彈簧使用壽命短等問題；設計了一種基于二通插裝閥的新型液動換向閥，并闡述了其原理；詳細說明了提升機雙泵液壓站中，新型液動換向閥的兩種設計和安裝方式。采用新型液動換向閥，簡化了閥組油路塊的油孔設計，使其壽命更長，安全可靠性更高。

      礦井提升系統是礦山開采的關鍵設備，主要承擔全礦的煤炭、礦石、廢石等的提升任務，以及人員、設備、材料等的運送任務。液壓站是礦井提升機重要的安全和控制部件，它和盤形制動器組合成為一套完整的制動系統。

      為提高制動系統的安全可靠性，液壓站通常設計有備用裝置。目前，提升機液壓站常用的備用裝置設計方案有以下 3 種。

      (1) 雙泵液壓站 該方案中，1 套制動系統配置1 臺液壓站。液壓站上設計 2 套泵裝置+1 套液壓閥組，2 套泵裝置互為備用，1 套液壓閥組共用。當工作泵出現故障時，通過電控程序可實現備用泵的自動切換。

      (2) 雙系統液壓站 該方案中，1 套制動系統配置 1 臺液壓站。液壓站上設計 2 套液壓系統，互為備用。當工作液壓系統出現故障時，通過人工調整出油口球閥及電控程序，可實現備用液壓系統的切換。

      (3) 雙液壓站 該方案中，1 套制動系統配置 2臺完全相同的液壓站。每臺液壓站上設計 1 套完整的液壓系統，2 臺液壓站互為備用。當工作液壓站出現故障時，通過人工調整出油口球閥及電控程序，可實現備用液壓站的切換。

      上述方案中，雙泵液壓站結構很簡單，備用裝置切換很方便，安裝空間很小，經濟成本很低；因此，在用戶對價格、安裝空間比較敏感的項目中，經常選用此方案。

      雙泵液壓站中，2 套互為備用的泵裝置通過液動換向閥向 1 套共用的液壓閥組供油。為了保證泵裝置的可靠切換，液動換向閥需要具備可靠的性能。常用的板式液動換向閥，其安裝面上油孔眾多，閥組油路塊設計復雜，同時還存在液動換向閥閥芯容易卡阻、彈簧使用壽命短等問題，使用效果不佳。基于此，本研究提出一種基于二通插裝閥設計的新型液動換向閥。

1 雙泵液壓站

1.1 組成及工作原理

      以中信重工生產的恒力矩安全制動雙泵液壓站為例，其原理如圖1 所示。雙泵液壓站由油箱 1、互為備用的 2 套泵裝置、1 套共用的液壓閥組組成。其中，泵裝置由液壓泵 2、電動機 3、過濾器 4、比例溢流閥 5 構成；液壓閥組由液動換向閥 6、電磁換向閥(7、11、12、16、17)、溢流閥 8、單向節流閥 9、蓄能器 10、壓力傳感器 13、過濾器 14、出油口球閥 15構成。連接管路將液壓站出油口 B 和盤式制動器連接。
 

 
圖1 雙泵液壓站工作原理
1.油箱；2.液壓泵；3.電動機；4,14.過濾器；5.比例溢流閥；6.液動換向閥；7,11,12,16,17.電磁換向閥；8.溢流閥；9.單向節流閥；10.蓄能器；13.壓力傳感器；15.球閥。
 

1.2 主要功能

     1.2.1 工作制動

      液壓站可以為盤式制動器提供不同油壓的壓力油，油壓的變化由電液比例溢流閥來調節。制動系統正常工作時，電動機 3.1 通電，電磁鐵 G3、G4、G5、G6、G7 得電，液壓泵 2.1 的壓力油經過過濾器4.1、液動換向閥 6、電磁換向閥 7、過濾器 14、球閥15 和出油口 B 進入盤式制動器。司機可以通過調節比例溢流閥 5.1 的比例電磁鐵，以控制電壓實現油壓的變化，從而達到調節制動力矩的目的。當控制電壓增加時，系統油壓升高，制動器開閘；當控制電壓減小時，制動系統油壓下降，制動器合閘；當控制電壓減小至零時，制動系統的油壓很低，降為殘壓，提升機處于完全制動狀態。

     1.2.2 安全制動

      礦井提升系統發生故障時，提升機需要實現緊急制動。此時，電動機 3.1、比例溢流閥 5.1 的比例電磁鐵，以及電磁鐵 G3、G4、G7 斷電，盤式制動器油壓降為溢流閥 8 的調定壓力 p1級 值，即第 一 級制動油壓值；保壓至時間繼電器動作時，電磁鐵 G5、G6斷電，油壓降到零，實現全制動。在延時過程中，蓄能器 10 起穩壓補油作用，調節單向節流閥 9 的開度可調節其補油速度，使延時過程中 p1級 值基本穩定在要求值。