雙向駕駛滑移膠輪車行走液壓系統(tǒng)分析

(陜西鐵路工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院， 陜西 渭南　714000)

引言

雙向駕駛滑移膠輪車是一種煤礦井下無軌輔助運輸車輛，主要用于高產(chǎn)高效礦井綜采工作面順槽巷道中錨桿、水管、掘進支護設(shè)備以及人員的運輸，尤其適用于礦井巷道斷面小、底板起伏多、路面松軟、轉(zhuǎn)彎半徑小、支護強度低、坡度大等環(huán)境。該類車型在煤礦井下的使用解決了我國煤礦長期以來順槽中物料及小型設(shè)備運輸?shù)睦щy[1]，減輕了工人的勞動強度，提高了煤礦生產(chǎn)效率。而行走系統(tǒng)作為整車的核心，其性能的優(yōu)劣不僅影響到整車的工作效率，同時也影響到駕駛員操作的舒適性。

1　雙向駕駛滑移膠輪車的結(jié)構(gòu)特點

雙向駕駛滑移膠輪車的外形如圖1所示，主要由發(fā)動機裝置、前后駕駛室、主機架、液壓系統(tǒng)、氣動系統(tǒng)及電氣系統(tǒng)等組成。 該車最大的特點是外形尺寸小，能夠直接進出大部分中小型礦井的罐籠，避免了整車解體下井帶來的麻煩，在操作上不僅能夠進行原地滑移轉(zhuǎn)向，還可進行雙向駕駛操作。

1.電氣系統(tǒng)　2.后駕駛室　3.氣動系統(tǒng)　4.主機架 5.液壓系統(tǒng)　6.前駕駛室　7.發(fā)動機裝置

2　行走系統(tǒng)的類型及工作原理

2.1　行走系統(tǒng)類型的確定

2.2　液壓系統(tǒng)工作原理

液壓系統(tǒng)由主行走回路、行駛操縱回路、制動回路、前后駕駛室切換回路等組成，其原理見圖3。

1) 主行走回路

整車主行走回路采用變量泵-變量馬達組成的閉式液壓系統(tǒng)，且為雙泵-雙馬達組成的左右獨立驅(qū)動回路，兩回路進行統(tǒng)一控制，既可實現(xiàn)車輛的前進、后退及相應(yīng)速度改變，又可實現(xiàn)不同半徑的轉(zhuǎn)向或原地轉(zhuǎn)向。變量泵與變量馬達的介入，可以保證發(fā)動機最大可能的工作在最佳效率區(qū)[2-4]， 不僅可以提高發(fā)動機的功率利用和使用壽命，還可以擴大車輛的調(diào)速范圍。在這個系統(tǒng)中，變量泵采用與先導(dǎo)壓力相關(guān)的液壓比例柱塞泵，它既是液壓能源又是主要的控制元件，通過調(diào)整泵的排量可以改變泵流量的大小和方向，從而可以改變液壓馬達輸出速度的大小和方向；變量馬達采用兩點式液壓控制柱塞馬達，通過改變變量馬達的排量，使系統(tǒng)在外負荷較大時，馬達為大排量，輸出大扭矩；外負荷較小時，馬達為小排量，提高行駛速度。采用兩點式變量馬達與變量泵結(jié)合，實現(xiàn)低速全扭矩，高速部分扭矩，無級變速，且兩點式變量馬達較全變量馬達結(jié)構(gòu)簡單，易于控制，成本較低。

1.發(fā)動機　2.聯(lián)軸器　3、4.變量液壓泵　5、14.駐車制動器 6、16.車輪　7、13.減速器　8、12.鏈輪箱 9、15.緊急制動器　10、11.變量液壓馬達

1、2.變量液壓泵　3、8.變量液壓馬達　4、7.駐車制動器　5、6.緊急制動器　9.梭閥閥組　10、16.行走控制手柄 11、15.高低速切換閥　12、14.駐車(緊急)制動閥　13.前后駕駛切換閥組

2) 行駛操縱回路

車輛的增速、減速不僅可以通過對發(fā)動機油門的控制來實現(xiàn)，還可以通過調(diào)節(jié)變量泵和變量馬達的排量來實現(xiàn)。行駛操縱采用液壓比例伺服控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)由齒輪泵供油，把前進、后退、左右轉(zhuǎn)向及靜液壓驅(qū)動特有的原地轉(zhuǎn)向性能集中于1個手柄，操縱非常省力，輕便靈敏，準(zhǔn)確可靠，手柄外形如圖4所示。該手柄采用十字軸式結(jié)構(gòu)，原理上由4個減壓閥和4個梭閥組成，利用外部壓力信號作為先導(dǎo)可以同時控制2個變量泵中的液控先導(dǎo)伺服閥，從而隨時調(diào)節(jié)2個變量泵的斜盤角度，進而控制驅(qū)動系統(tǒng)流量，實現(xiàn)對2個變量泵的控制。而整車高低速檔位的切換是通過高低速切換閥同時控制兩個變量馬達的排量實現(xiàn)的。

圖4　手柄外形圖

3) 制動回路

當(dāng)7-點關(guān)聯(lián)一個3-面時,我們先來討論3-面和3-面上的點從7-點帶走的權(quán)值,并將其用于5.2—5.4的討論。根據(jù)權(quán)轉(zhuǎn)移規(guī)則可以分為以下4種情況:

根據(jù)礦用防爆柴油機無軌膠輪車通用技術(shù)條件可知，整車要設(shè)置工作制動、停車制動和緊急制動功能，其中停車制動和緊急制動可為一套系統(tǒng)[5]。

作為靜液壓傳動車輛，與一般的液力傳動車輛不同，靜液壓傳動裝置本身可以作為工作制動裝置使用，無需另設(shè)工作制動[4]。在行走過程中，減小行走控制手柄偏離中位的距離即可達到減速的目的；當(dāng)行走控制手柄處于中立位置時，切斷了進入變量泵比例伺服控制閥的動力油，液壓泵排量為零，液壓馬達閉鎖，車輛不能行走，從而達到行車制動的目的。

為確保車輛安全，整車在馬達與減速器之間安裝有駐車制動器，在鏈輪箱與車輪之間安裝有緊急制動器，該類制動器采用彈簧制動液壓釋放型安全制動器。當(dāng)駐車(緊急)制動閥處于制動位置時，制動器在彈簧力作用下閉鎖，實現(xiàn)車輛制動；而當(dāng)駐車(緊急)制動閥處于非制動位置時，在控制油液的作用下打開制動器，此時操縱行走控制手柄，車輛即可行駛,其中，駐車(緊急)制動閥采用自鎖功能的比例式手動換向閥，外形如圖5所示。

圖5　駐車(緊急)制動閥外形圖

4) 前后駕駛室切換回路

由于該類車型主要工作于煤礦井下巷道斷面較小的順槽或皮帶巷，不僅要求前后駕駛室都能進行操縱，同時要求前后駕駛操縱不能互相干擾[6-10]。前后駕駛室的切換是通過前后駕駛切換閥組13和梭閥閥組9共同實現(xiàn)的，在前駕駛室駕駛時，操作前后駕駛切換閥組13中的三位四通換向閥，使其處于左位位置，此時操作行走控制手柄10，壓力油通過梭閥閥組9中的四個梭閥實現(xiàn)對前泵和后泵排量的控制；操作高低速切換閥11，壓力油則通過梭閥閥組9中的液控換向閥實現(xiàn)對兩個馬達排量的控制；操作駐車(緊急)制動閥12，壓力油則通過梭閥閥組9中的液控換向閥實現(xiàn)對四個制動器的控制；此時，后駕駛室的行走控制手柄16、高低速切換閥15以及駐車(緊急)制動閥14處于失效狀態(tài)。反之，在后駕駛室駕駛時，操作原理相同。

3　結(jié)論

雙向駕駛滑移膠輪車采用了靜液壓-機械傳動、雙向駕駛技術(shù)，解決了煤礦井下順槽巷道運輸?shù)碾y題，降低了工人的勞動強度。實際使用表明，該雙向駕駛滑移膠輪車液壓系統(tǒng)達到了設(shè)計要求，具有可靠性高、性能穩(wěn)定、結(jié)構(gòu)緊湊及使用維護方便等特點。

參考文獻：

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