快速制动液压系统的研究

快速制动液压系统的研究张江林1门志顺2陈志辉2（1.邢台职业技术学院，河北邢台0540352.河北煤炭科学研究所，河北邢台054000）摘要：本文详细介绍了一种辅助运输机车的能够实现快速的液压系统，分析了影响机车制动空动时间的主要因素，提出了解决问题的方法，设计了用于此系统的主要部件制动油缸，简述了系统的特点和安装使用要求。关键词：液压缸；制动；辅助运输ResearchonhydraulicpressuresystemforfastbrakingZHANGJiang-lin1MENZhi-shun2CHENZhi-hui2(1.XingtaiVocationalandTechnicalCollege,Xingtai,Hebei054035)(2.HebeiCoalScienceInstitute,Xingtai,Hebei054000,China)Abstract:Thearticleintroducesindetailthehydraulicpressuresystemforfastbrakingusedinakindofcoalmineauxiliaryconveyancelocomotive,analysesthemainfactorswithrelationtofastbraking,designsabrakecylinderforthissystem.Thenthearticlebrieflyintroducesthecharactersandtheusingmethodsoftheststem.KeyWords:cylinder;brake;auxiliaryconveyance1引言辅助运输设备在煤矿井下的应用，提高了运输效率，减轻了运输人员的劳动强度，降低了运输事故，经济效益明显提高。为重型采掘设备的运输提供了行之有效的解决方案。从而大大地推动了煤矿高产高效工作面的发展。当前，各国煤矿实用的高效辅助运输设备的类型有单轨吊车、卡轨车、齿轨车和无轨胶轮车等四大类，而机车的制动性能在安全生产中处于至关重要的作用。《煤矿安全规程》第378条规定：单轨吊车、卡轨车、齿轨车和胶套轮车的牵引机车和驱动绞车，应具有可靠的制动系统。其中要求设有保险制动，且施闸时的空动时间不大于0.7s。这个空动时间是指操纵手柄或安全保护机构开始动作到制动闸块接触轨道这段时间。对于影响机车制动空动时间的主要因素是制动油缸有杆腔内油液排出腔外的时间，根据流体力学理论，管道直径越大、管路长度越短、油液通过的阀件越少，则局部压力损失和沿程压力损失越小、液压油流速越高、流量越大，制动油缸活塞动作越快，也即制动空动时间越短。因此，为了保证保险制动的快速反应，减少空动时间，机车的制动系统设计以及相关部件的结构设计成了机车设计的关键部分。2液压系统原理及制动油缸结构按有关资料介绍的制动回路，不能满足于机车制动空动时间的要求，因此我们设计了一个液压系统和一个特殊结构的制动油缸，能够满足使用要求。2.1液压系统工作原理图1液压系统原理图Fig.1Principlediagramofhydraulicpressuresystem1-过滤器2-液压泵3-溢流阀4-精过滤器5-液控换压阀6-单向阀7-逻辑阀8-液压缸液压系统原理如图1所示，单向阀、逻辑阀和液压缸组成制动油缸。打开制动闸，液控换向阀有控制压力，即左位是工作状态；液压油经过滤器由液压泵排出，之后高压油经精过滤器、液控换向阀，然后再经过单向阀进入液压缸的有杆腔，在压力油作用下，油缸活塞杆压缩弹簧向内缩进，打开制动闸；同时油缸无杆腔液压油经管路排回液压油箱；制动泵通过溢流阀溢流，给油缸保持压力，维持制动闭打开状态。一旦液控换向阀（或电磁换向阀）换向（液控换向阀的控制信号来自于受控于离心释放器控制的释放阀），即控制压力为零，在弹簧作用下液控换向阀右位进入工作状态，此时切断液压泵的高压油，液控换向阀（或电磁换向阀）出口压力为零，而液压缸有杆腔内液压油在弹簧力的作用下维持高压状态，此高压油经管路作用在逻辑阀环形面积上并打开逻辑阀，液压油经逻辑阀进入液压缸无杆腔，活塞杆外移，从而实现有杆腔液压油经过最短油路排出腔内的目的，完成快速制动功能，此回路也可称为欠压制动。2.2制动油缸结构图2制动油缸结构图Fig.2Thestructurediagramofbrakecylinder1-活塞杆2-密封圈3-导向套4-单向阀5-密封环公司6-逻辑阀7-球堵8-耐磨环9-空芯螺钉10-缸体11-弹簧制动油缸结构如图2所示，主要由活塞杆、导向套、单向阀、逻辑阀、缸体和弹簧等组成。其工作原理为：高压油经制动油缸进油口A进入，经活塞杆内孔口a、孔口b、单向阀进入有杆腔，同时逻辑阀大端作用高压油而被封死，油液不能进入孔口d；在高压油作用下，活塞连同活塞杆压缩弹簧向左移动，无杆腔油液经出油口B流出，完成打开制动闸动作。当高压油路被切断，即制动油缸进油口A压力近似为零，油缸有杆腔内油液在弹簧的作用下产生高压油，经活塞上的四个油孔c进入逻辑阀小端，由于单向阀的作用，活塞杆内的液压油压力为零，即逻辑阀大端压力为零，使得逻辑阀被打开，即逻辑阀阀芯向右移动，有杆腔油液经过孔口d进人进入无杆腔，活塞杆向右移动，完成制动过程。3系统特点(1)液压系统简单，使用液压元件少，液压管路短，避免了液压油外泄漏污染环境，提高了液压系统的安全可靠性，减少了液压元、部件的维护量。(2)本系统设计为欠压制动，即供油压力（油缸进油口压力）小于由弹簧压缩而产生的压力就开始制动，因此，根据液压油不可压缩性质，制动油缸动作响应时间非常快，切断高压油路的同时制动油缸即开始动作，迅速排空有杆腔液压油，实现快速制动的目的。(3)结构紧凑，集成化程度高，减小了结构尺寸，减轻了重量。(4)工艺堵头使用高压球堵，加工简单，安装方便，压力等级高，工作可靠。(5)能够使机车达到制动空动时间小于0.7s的要求。4安装使用要求(1)粗过滤器流量按液压泵最大流量两倍选择，精度按80μm选择；滤芯要有足够的强度，足够的抗腐蚀性。(2)液压泵额定压力等级按制动油缸最大工作压力的1.5倍选取，排量按制动油缸循环工作时间要求计算选取。(3)溢流阀额定压力控按实际工作压力的1.2倍选取，流量按最大溢流量的1.5倍选取，压力调定值按最大负载压力的1.1倍设定。(4)液控换向阀通经按最大通过流量的1.5倍选取。(5)制动弹簧按最大制动力计算求出。(6)工艺孔直径不宜过大，以Φ6一Φ10mm为宜，安装时注意球堵的方向性。(7)制动油缸装配环境要清洁，避免异物进入缸体内。(8)使用时保证液压油清洁度，以使逻辑阀和单向阀工作正常、可靠。5结束语使用该制动油缸的单轨吊车的制动系统性能经“煤炭工业邢台防爆柴油机械产品质量监督检验测试中心”检测合格，达到了《煤炭安全规程》的要求，机车经汾西矿务局水峪矿和潞安矿务局漳村煤矿井下使用，证明该制动油缸制动快速、安全可靠。参考文献：[1]张江林，门志顺，陈志辉.蓄电池单轨吊机车液压系统工作原理分析[J].河北煤炭，1999，(2):42-43.[2]张江林.防爆特殊型蓄电池单轨吊车工作制动系统的改进及试验[J].煤矿机电，1999，(1):31-32.[3]国家煤矿安全监察局.煤矿安全规程.2001.作者简介：张江林（1964—）河北邢台人，硕士，副教授，1986年毕业于山西矿业学院机械制造专业，曾在河北煤炭科学研究所从事辅助运输设备研究；现任邢台职业技术学院基础部主任，从事机电一体化教学与研究。联系：河北邢台市钢铁北路552#邢台职业技术学院基础部054035EMAIL：[e-mail]0319-2273254(O)13082038999(M)