斜巷人車(chē)液壓抱軌制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

孫健，　相恒進(jìn)，　朱軍

(徐州工程學(xué)院 機(jī)電工程學(xué)院， 江蘇 徐州　221111)

?

斜巷人車(chē)液壓抱軌制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

孫健，相恒進(jìn)，朱軍

(徐州工程學(xué)院 機(jī)電工程學(xué)院， 江蘇 徐州221111)

摘要：針對(duì)現(xiàn)有斜巷人車(chē)的運(yùn)輸安全問(wèn)題，設(shè)計(jì)了一種新型斜巷人車(chē)液壓抱軌制動(dòng)系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用高精度閥進(jìn)行速度檢測(cè)、放大并選擇，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)制動(dòng)器實(shí)現(xiàn)制動(dòng)；通過(guò)自動(dòng)測(cè)速裝置同步缸自主抱軌制動(dòng)，制動(dòng)精度高，能夠有效提高斜巷運(yùn)輸制動(dòng)的可靠性，降低事故率。

關(guān)鍵詞：斜巷人車(chē)； 液壓抱軌制動(dòng)； 超速保護(hù)； 緊急制動(dòng)

網(wǎng)絡(luò)出版地址：http://www.cnki.net/kcms/detail/32.1627.TP.20151231.1600.017.html

Design of hydraulic rail-holding braking system for inclined roadway man car

SUN Jian，XIANG Hengjin,ZHU Jun

(Mechanical and Electronic Department, Xuzhou Institute of Technology，Xuzhou 221111, China)

Abstract：For transportation safety problem of existing inclined roadway man car, a new type of hydraulic rail-holding braking system was designed. The system uses high precision valve for speed detection, amplification and selection, and then the drive brake achieves brake; it uses synchronous cylinder of automatic velocity measuring device to autonomously hold rail and brake, has high brake precision, and can effectively improve reliability of inclined roadway transportation braking and reduce accident rate.

[WTHZ]Key words[WTBZ]:inclined roadway man car; hydraulic rail-holding braking; over-speed protection; emergency brake

0引言

斜巷人車(chē)的安全運(yùn)輸在煤礦生產(chǎn)運(yùn)輸中占有十分重要的地位，直接影響著礦井生產(chǎn)的安全和效率[1]。斜巷軌道車(chē)輛通常采用鋼絲繩牽引，以此來(lái)適應(yīng)大坡度的運(yùn)輸，這些車(chē)輛都需要超速保護(hù)或斷繩保護(hù)[2]。為解決斜巷軌道車(chē)輛超速保護(hù)或斷繩保護(hù)問(wèn)題，本文設(shè)計(jì)了一種新型斜巷人車(chē)液壓抱軌制動(dòng)系統(tǒng)，以提高斜巷運(yùn)輸制動(dòng)安全[3-5]。

1斜巷人車(chē)液壓抱軌制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.1系統(tǒng)工作原理

圖1液壓抱軌制動(dòng)系統(tǒng)

1-液壓橋； 2-雙向定量泵； 3.1-溢流閥； 3.2-背壓閥； 4-流量控制閥； 5-順序閥； 6-球閥； 7-單向閥； 8-壓力表； 9-濾油器；

10-液壓泵； 11-三位四通換向閥； 12-分流集流閥； 13-液壓缸； 14-蓄能器； 15-閘閥； 16-液控單向閥

斜巷人車(chē)液壓抱軌制動(dòng)系統(tǒng)由信號(hào)檢測(cè)控制回路、執(zhí)行回路、制動(dòng)回路及輔助元件組成，如圖1所示。為保證在雙向運(yùn)行中，該系統(tǒng)能夠正常使用，采用雙向定量泵和液壓橋。雙向定量泵由安裝在人車(chē)上的取速輪直接驅(qū)動(dòng)。液壓泵的排油量與礦車(chē)的速度成正比，則經(jīng)過(guò)流量控制閥的流量與礦車(chē)的速度成正比。管路中的流量決定于流量控制閥的調(diào)定值，機(jī)車(chē)運(yùn)行前，需對(duì)流量控制閥進(jìn)行調(diào)節(jié)，以保證機(jī)車(chē)在超速時(shí)，剛好達(dá)到開(kāi)啟順序閥的壓力。如果管路中流量小于流量控制閥的調(diào)定值，則管路中無(wú)壓力；如果管路中流量大于流量控制閥的調(diào)定值，則管路中壓力迅速上升，此時(shí)壓力作用于液壓油釋放回路，液壓油驅(qū)動(dòng)液壓缸使制動(dòng)器工作制動(dòng)[6]。

1.2系統(tǒng)實(shí)施過(guò)程

執(zhí)行回路實(shí)施抱軌制動(dòng)，并接受信號(hào)檢測(cè)控制回路的控制，執(zhí)行回路與信號(hào)檢測(cè)控制回路通過(guò)管路A相連接。

1.2.1信號(hào)檢測(cè)回路

信號(hào)檢測(cè)回路包括液壓橋、雙向定量泵、溢流閥、流量控制閥、球閥6.1、壓力表8.1、順序閥、單向閥、球閥6.3、球閥6.2、壓力表8.2及濾油器9.1、9.2。液壓泵為雙向泵，液壓橋由4個(gè)單向閥組成，其作用是使雙向液壓泵無(wú)論正反轉(zhuǎn)都能輸出液壓油。當(dāng)流量控制閥調(diào)定完畢后，如果液壓泵輸出流量小于流量控制閥調(diào)定值，則壓力表8.1讀數(shù)為0，管道油液通過(guò)流量控制閥流回油箱；如果液壓泵輸出流量大于流量控制閥調(diào)定值，則流量控制閥只流出調(diào)定流量，此時(shí)油路壓力急劇上升，使順序閥打開(kāi)，進(jìn)而控制液控式三位四通換向閥，使制動(dòng)器制動(dòng)[7]。

1.2.2執(zhí)行回路

執(zhí)行回路由液壓泵、背壓閥及三位四通換向閥組成。當(dāng)人車(chē)超速時(shí)，油路壓力急劇上升,使順序閥打開(kāi)，油壓驅(qū)動(dòng)電液式換向閥換到左位，來(lái)自液壓泵的壓力油通過(guò)換向閥左位進(jìn)入液壓缸進(jìn)油腔，推出活塞桿，驅(qū)動(dòng)制動(dòng)裝置抱軌，摩擦片與軌道接觸，實(shí)現(xiàn)人車(chē)制動(dòng)。制動(dòng)成功后，取速輪停止驅(qū)動(dòng)，順序閥關(guān)閉，換向閥恢復(fù)到中位，換向閥A、B油口封閉，液壓缸鎖緊不動(dòng)。由于滑閥的泄露，液壓缸鎖緊精度不高，此時(shí)蓄能器進(jìn)行補(bǔ)油保壓，以保證液壓缸壓力穩(wěn)定，使制動(dòng)器保持良好的制動(dòng)狀態(tài)。退出制動(dòng)狀態(tài)時(shí)，電液換向閥換右位得電，制動(dòng)器液壓油通過(guò)右位，經(jīng)過(guò)單向調(diào)速閥進(jìn)入液壓缸右腔，活塞桿退回，抱軌裝置松開(kāi)[8]。

1.2.3制動(dòng)回路

制動(dòng)回路由分流集流閥、液控單向閥及4個(gè)液壓缸構(gòu)成。4個(gè)液壓缸組成2對(duì)制動(dòng)器，制動(dòng)力作用于車(chē)軌。分流集流閥控制2個(gè)液壓缸的流進(jìn)或流出的流量，可使2個(gè)液壓缸在承受不同負(fù)載時(shí)仍能實(shí)現(xiàn)同步。回路中的液控單向閥用于防止活塞停止時(shí)因2個(gè)缸負(fù)載不同而通過(guò)分流閥的內(nèi)節(jié)流孔竄油。

1.2.4輔助元件

輔助元件主要包括濾油器、蓄能器、油箱及各油管等[9]。在車(chē)輛行駛前應(yīng)對(duì)蓄能器進(jìn)行調(diào)試，并對(duì)蓄能器進(jìn)行蓄能[10]。蓄能器工作壓力為3.5~30 MPa，容量為0.6~200 L，溫度為-10~+65 ℃。蓄能器根據(jù)制動(dòng)器壓力選擇工作容積，蓄能器的工作過(guò)程遵守波義爾定律，即

(1)

由式(1)可得

(3)

式中：p0為供油前充氣壓力；V0為蓄能器的總?cè)莘e；n表示多變指數(shù)；pmax為最高工作壓力；Vmax為最高壓力時(shí)的氣體容積；p為工作壓力；V為壓力為p時(shí)的氣體容積；C為常數(shù)。

V-Vmax為蓄能器有效工作排量，令V-Vmax=ΔV，則對(duì)于等溫過(guò)程，蓄能器總?cè)莘e為

(4)

對(duì)于絕熱過(guò)程，當(dāng)n=1.4時(shí)，蓄能器總?cè)莘e為

(5)

利用式(4)、式(5)計(jì)算蓄能器總?cè)莘e時(shí)，需確定p0,p,pmax和ΔV的數(shù)值。

2系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)

(1) 系統(tǒng)采用自動(dòng)測(cè)速裝置對(duì)礦車(chē)的速度進(jìn)行在線測(cè)量，對(duì)突發(fā)情況更容易掌控，從而提高了安全性能。

(2) 系統(tǒng)采用同步缸同步抱軌制動(dòng)，制動(dòng)力穩(wěn)定且精度高，制動(dòng)性能更可靠，安裝調(diào)試方便，便于井下維修。

(3) 系統(tǒng)具有自動(dòng)制動(dòng)和人工制動(dòng)2種制動(dòng)方式，滿足《煤礦安全規(guī)程》的要求，人工制動(dòng)由電磁換向閥控制，制動(dòng)更方便，操作更簡(jiǎn)單。

3結(jié)語(yǔ)

斜巷人車(chē)液壓抱軌制動(dòng)系統(tǒng)采用高精度的液壓閥對(duì)礦車(chē)的速度信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)、放大并選擇，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)制動(dòng)器，以完成驅(qū)動(dòng)制動(dòng)工作，可在線檢測(cè)礦車(chē)速度，性能更穩(wěn)定可靠,且易于調(diào)試維護(hù)。此外，系統(tǒng)還具有自動(dòng)制動(dòng)和人工制動(dòng)2種制動(dòng)方式，以面對(duì)應(yīng)急局勢(shì)。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉建超,李宗旭.人車(chē)在斜井施工中的應(yīng)用[J]. 建井技術(shù),2013,34(6):39-41.

[2]戴志曄.輕型無(wú)軌輔助運(yùn)輸車(chē)輛制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[J].煤礦機(jī)械,2007,28(3):1-3.

[3]侯宇剛. 礦井軌道斜巷人車(chē)安全閉鎖裝置的研究[J]. 工礦自動(dòng)化,2009,35(1):69-71.

[4]譚廷帥,田力. XRC型斜井人車(chē)的制動(dòng)過(guò)程分析[J]. 煤礦機(jī)電,2013(3):58-60.

[5]張林慧.防爆膠輪車(chē)全液壓制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].煤礦機(jī)械,2012,33(11):1-3.

[6]朱理望,徐建波,葉強(qiáng),等. 一種便利實(shí)用的礦井安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)[J].重慶理工大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版, 2011,25(2):100-105.

[7]趙金元. UVP-5地下運(yùn)人車(chē)的研制[J]. 現(xiàn)代礦業(yè),2013(3):34-36.

[8]李敬兆,詹林,湯文兵,等. 礦井斜巷乘人裝置智能運(yùn)行系統(tǒng)的研制[J].工礦自動(dòng)化,2009,35(2):67-71.

[9]姜世文,姜漢武,李進(jìn)喜.車(chē)輛自動(dòng)液壓制動(dòng)系統(tǒng):中國(guó),200810243979.X[P].2008-10-24.

[10]張?jiān)?液壓與氣壓傳動(dòng)[M].成都:西南交通大學(xué)出版社,2014.

孫健，相恒進(jìn)，朱軍.斜巷人車(chē)液壓抱軌制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].工礦自動(dòng)化，2016,42(1)：57-59.

中圖分類(lèi)號(hào)：TD55

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B網(wǎng)絡(luò)出版時(shí)間：2015-12-31 16:00

文章編號(hào)：1671-251X(2016)01-0057-03DOI:10.13272/j.issn.1671-251x.2016.01.017