防爆柴油機(jī)單軌吊機(jī)車液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)

丁彥輝

（中平能化集團(tuán)機(jī)械制造有限公司，河南平頂山 467000）

0 引言

近年來，防爆柴油機(jī)單軌吊作為一種煤礦井下重要的輔助運(yùn)輸設(shè)備得到廣泛應(yīng)用。驅(qū)動機(jī)車行駛在懸吊單軌上，不僅可以運(yùn)送材料、人員和設(shè)備，還可以完成井下設(shè)備的提升、吊裝等工作。機(jī)車液壓系統(tǒng)是其重要的組成部分，關(guān)系到機(jī)車的穩(wěn)定運(yùn)行。

1 液壓系統(tǒng)功能及總體設(shè)計(jì)

液壓系統(tǒng)是防爆柴油機(jī)單軌吊重要的組成部分，與防爆柴油機(jī)及配套的電控系統(tǒng)配合，以保證機(jī)車穩(wěn)定、可靠運(yùn)行。液壓系統(tǒng)在防爆柴油發(fā)動機(jī)的驅(qū)動下，需要完成系統(tǒng)夾緊、驅(qū)動、變速、制動、系統(tǒng)清洗、冷卻、為起吊梁供液及其他安全保護(hù)功能。液壓回路各閥組協(xié)調(diào)工作，保證單軌吊穩(wěn)定工作，系統(tǒng)原理如圖1 所示。

2 液壓系統(tǒng)主要部分設(shè)計(jì)說明

2.1 液壓驅(qū)動回路

單軌吊液壓驅(qū)動回路主要由變量主泵和驅(qū)動部馬達(dá)組成閉式回路，即變量主泵進(jìn)、回油口與驅(qū)動部馬達(dá)進(jìn)、回油口直接相連組成回路，通過調(diào)速閥組變換驅(qū)動部馬達(dá)投入的數(shù)量，從而調(diào)整單軌吊驅(qū)動力和速度。變量主泵是整個驅(qū)動回路的重要部件，由防爆柴油發(fā)動機(jī)直接驅(qū)動，通過外接的控制閥組調(diào)整變量缸活塞位置控制泵的輸出，該閥具有壓力切斷功能。采用液控回路調(diào)節(jié)泵的變量機(jī)構(gòu)，在DA 控制閥配合下實(shí)現(xiàn)不同工作狀態(tài)下泵的快速響應(yīng)輸出，補(bǔ)油泵主要向主泵回路補(bǔ)充液壓油，同時(shí)起到冷卻的作用。

2.2 主泵控制閥塊

主泵控制閥塊主要由功率閥、雙比例減壓閥、梭閥等組成（圖2）。當(dāng)機(jī)車需要提高牽引力時(shí)，推動駕駛室控制器，加大發(fā)動機(jī)油門，控制器控制輸出的電信號，通過比例閥將電信號按比例換成液壓壓力輸出信號，對主泵進(jìn)行控制輸出。功率閥是當(dāng)系統(tǒng)壓力超過設(shè)定值時(shí)，可以降低泵的排量，保證發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速不變的情況下的預(yù)設(shè)驅(qū)動功率不變，即預(yù)設(shè)的壓力不變，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)恒功率輸出。

圖2 主泵控制閥組

2.3 速度切換閥組

速度切換閥組由兩個相同閥組單元構(gòu)成，分別控制各自回路。每個閥組單元由二位四通電磁閥、三位四通液控閥和二位四通液控閥組成（圖3）。

圖3 速度切換閥組

電磁換向閥由機(jī)車駕駛室變速按鈕控制，通過3 組液控?fù)Q向閥實(shí)現(xiàn)驅(qū)動單元先夾緊再驅(qū)動的工作順序。P 為系統(tǒng)夾緊回路。系統(tǒng)共有三種速度模式，第一種為恒速模式，僅有驅(qū)動單元15 工作，此時(shí)驅(qū)動速度最快，系統(tǒng)牽引力最?。划?dāng)單軌吊需要增大牽引力時(shí)，可按下司機(jī)室變速1 的模式按鈕，電磁閥動作，驅(qū)動單元14 投入運(yùn)行，與驅(qū)動單元15 共同驅(qū)動機(jī)車前行。同理，遇到爬坡需要更大牽引力時(shí)，按下司機(jī)室變速2 的按鈕，則另一組電磁閥動作，驅(qū)動單元16 投入運(yùn)行，與驅(qū)動單元14、15 同時(shí)工作，此時(shí)單軌吊輸出最大牽引力，而機(jī)車速度為三種工作模式下最小。注意，當(dāng)機(jī)車運(yùn)行過程中需要加大機(jī)車牽引力時(shí)，應(yīng)先停車再變速。

2.4 主控閥組

主控閥組主要實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)夾緊制動功能控制，其中夾緊制動控制閥組為該系統(tǒng)的核心組件，如圖4 所示，主要由3 組二位四通電磁換向閥、1 組三位四通電磁換向閥、2 組減壓閥、卸荷溢流閥、安全溢流閥以及輔助的單向閥、截止閥等組成。

圖4 主控閥組

系統(tǒng)工作時(shí)，從輔齒輪泵輸出液壓油經(jīng)過濾器，首先通過二位四通電磁換向閥，該換向閥主要用于選擇為夾緊制動系統(tǒng)或?yàn)槠鸬趿汗┯汀．?dāng)為夾緊制動系統(tǒng)供油時(shí)，液壓油在通過該換向閥，分成兩路，一路用于驅(qū)動輪夾緊，在通過減壓閥減壓至合適的油壓后，至三位四通電磁換向閥，該換向閥左位是向夾緊油缸供油，使系統(tǒng)夾緊，當(dāng)系統(tǒng)達(dá)到夾緊壓力，壓力傳感器控制電磁閥處于中位狀態(tài)，使系統(tǒng)保持夾緊狀態(tài)，同時(shí)通過小蓄能器組件為夾緊系統(tǒng)保壓，保證夾緊力恒定，換向閥右位則是松開夾緊。另外一路用于開啟制動并給蓄能器組件補(bǔ)壓，單軌吊制動系統(tǒng)為失效制動，停車時(shí)，系統(tǒng)始終處于制動狀態(tài)，通過減壓閥和兩組電磁換向閥至制動油缸。手壓泵和氣液增壓泵主要用于單軌吊故障狀態(tài)下的拖車功能，此時(shí)，關(guān)閉截止閥，通過手壓泵或氣液增壓泵給制動系統(tǒng)打壓，打開制動油缸，將車拖走。另外，制動系統(tǒng)進(jìn)油和回油管由兩個司機(jī)室的急停球閥直接連接，當(dāng)遇到緊急情況時(shí)，操作人員可以直接打開急停球閥，實(shí)現(xiàn)緊急制動。

2.5 系統(tǒng)過濾冷卻

系統(tǒng)過濾冷卻主要由沖洗閥、冷卻器組件、高壓過濾器組件等組成，用于冷卻系統(tǒng)油溫、濾除系統(tǒng)雜質(zhì)，以保證液壓各回路可靠工作。

2.6 其他安全保護(hù)功能

為了保證單軌吊安全可靠運(yùn)行，分別設(shè)置了兩級超速制動，第一級采用電子測速傳感器，當(dāng)速度達(dá)到額定速度1.05 倍時(shí)，機(jī)車自動減速，當(dāng)速度達(dá)到額定速度1.15 倍時(shí)，制動回路的兩個二位四通電磁閥任意一個動作，打開制動回油路，使制動缸卸荷，實(shí)現(xiàn)制動停車。若因閥組損壞或卡阻不能卸油，當(dāng)車速超過額定速度1.3 倍時(shí)，第二級機(jī)械式超速卸荷閥動作，制動系統(tǒng)直接卸荷，超速卸荷閥的離心限速機(jī)構(gòu)與軌道直接接觸。一旦機(jī)車超過設(shè)定值，觸發(fā)離心限速機(jī)構(gòu)使制動回路直接泄油制動。

3 結(jié)束語

該液壓系統(tǒng)在DC 95 kW 機(jī)車上投入實(shí)際應(yīng)用，在各種工況下進(jìn)行試驗(yàn)，整個液壓系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，機(jī)車動力輸出均勻，重載上坡時(shí)，提高發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速，變量泵響應(yīng)速度快，輸出壓力跟隨性能優(yōu)異，機(jī)車超速時(shí)系統(tǒng)能可靠減速或制動。通過實(shí)際應(yīng)用表明，該液壓系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡單、運(yùn)行穩(wěn)定、安全可靠性高等特點(diǎn)。