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负载敏感系统在掘锚机的应用

时间:2020年08月31日 分类:科学技术论文 次数:

摘要:掘锚机液压系统采用了负载敏感系统,辅泵为一进两出叶片泵,分别为风机马达和水泵马达供油;液压系统还配置了补油装置。锚杆机部分均为手动阀操作,配置了多路阀, 进给及马达旋转两联阀设有液控的定位机构,能自动锁定多路阀手柄;锚杆机上设有限位阀,

  摘要:掘锚机液压系统采用了负载敏感系统,辅泵为一进两出叶片泵,分别为风机马达和水泵马达供油;液压系统还配置了补油装置。锚杆机部分均为手动阀操作,配置了多路阀, 进给及马达旋转两联阀设有液控的定位机构,能自动锁定多路阀手柄;锚杆机上设有限位阀,保证锚杆机到达给定位置自动停止进给。

  关键词:负载敏感系统;掘锚机

中国工程机械学报

  该系统在掘进机完成掘进后锚杆机作先导液切换阀将主系统切换同时要将截割电机剐锁.才能进行机载锚枰钻机。此设计解决了另外单独设置锚杆机动力源.节省了空间增加了机载锚杆钻机在井下的适用范围。采用负载敏感控制液压系统吏现了与整机共泵控制.减少了系统油源的污染环节.系统发热明显改观,通过井下实际使用。该系统设计可行。

  一、负载敏感系统的优缺点

  开放式液压系统主要是指定量泵配溢流阀模式。多数情况下系统都只能部分做功,大部分流量都通过溢流阀发热损耗,能量损耗严重。负载敏感系统可以使工作能量的损失降到最低,积蓄更多的驱动能量,同时降低了冷却能量的要求。负载敏感系统实际上是一个封闭式回路,各条反馈回路把压力反应给负载敏感控制阀,不像带溢流阀的开放式回路那样直接返回油箱,而是通过控制阀感应负载压力变化,间接调节变量泵始终以最适宜负载的排量进行工作。

  因而避免了能量损失,更加节省能源。但是负载敏感系统还是有一些缺点需要改进的,比如工作时变量泵的输出压力始终超出负载反馈压力一个固定的压力差,如果压力差过高,会造成不必要的浪费。还有变量泵排量的调节过分依赖反馈回路,而反馈回路的梭阀不停地选择最大负载压力,活动频繁,加上反馈回油同时通向压力补偿阀以及压力切断阀,反馈信号会受到诸多因素的影响。

  该系统在多负载工作环境中只能根据最大负载压力来调节变量泵排量,大排量油路进入负载小的液压系统时,多余的能量是通过压力补偿阀自循环消耗掉的,其实也是一种浪费。负载敏感系统之后的改进思路应该是变量泵能够根据各负载压力精确输出排量,之后按照各负载压力之间的比例值进行二次分配,从而精确地把排量分配给各执行油缸。

  二、负载敏感系统在掘锚机的应用

  1.锚机负载敏感系统主要由变量柱塞泵、方向比例控制阀、负载压力反馈回路以及执行元件(油缸)组成。变量柱塞泵它属于斜盘变量轴向柱塞泵,启动时泵有最大排量,当执行元件工作产生负载压力后,通过负载压力反馈回路传感至控制阀,调节斜盘倾角,实现无极调节,保证泵提供执行元件所需排量。方向比例控制阀集成在变量柱塞泵上,包括负载敏感控制阀以及压力切断阀两部分。

  负载敏感控制阀本质上是一个两位三通换向阀,控制油路把泵的输出压力以及负载反馈回路内的负载压力分别传递至控制阀后,通过比较两者之间的压力差,调节变量柱塞泵至合适排量。压力切断阀也是一个两位三通换向阀,它主要负责监控泵的输出压力,当压力超过设定的极限压力值后,阀组将控制变量泵停止流量输出,避免溢流产生的能量损失,同时对系统起过载保护的作用。

  各回路的负载敏感比例换向阀相当予系统的变节流口,例如初始泵供流量为泵的最大流量,而1台液压锚杆钻机回路的流量较小,这样势必在换向阀前后产生压力差其压力差△p通过负载敏感比例多路阀LS口输出,控制泵控系统的组合式压力/流量控制器(负载敏感控制阀),实现泵的流量变化,即根据执行器需求流量泵供给相应流量。恒压控制优先负载敏感控制阀,即低于设定压力时负载敏感功能工作。当该液压系统都不工作时,如果泵还在运转,此时泵无工作油液输出。

  2.共泵液压系统的设计。

  为使使用起求方便灵话控制方便机载锚杆钻机与掘进机液是恒功率、恒住、负载敏感液脏系统.控制阀采用的是具有负载啦感控制的比例多路换向阀整机采用这样的液压系统对掘进机与锚杆钻机共用液压系统提供必要的条件,采用的先导式液压比例控制控制部分的先导油源来自油缸回路册联多路按向阀引出提供的压力在设计共泵系统时只需将60 mur泵切换就可以实现掘进机与锚杆钻机液压系统的互相互锁,在锚杆钻机系统设计时经过在主回路中用~个二位三通阀来实现主泵的互相切换。

  在系统设计时将60 mur泵的负载敏感压泵回路上并联一个通换向阔与一个减压阐组成的先导液控制阀组来控制主切换阀,在初始位置时主回路与掘进机回路联通需要锚杆钻机工作时将二位六通阀切换使整机系统与锚杆钻机液压系统实现互锁。因系统内压力达不到截割油缸所需的负载压力,液压油会大量分流至负载压力较小的支腿油缸,而截割油缸会因为液压油进入不足而停止工作,甚至悬空,这是极其危险的。

  为了改变这种情况,在液压系统设计时,可以考虑在主油路压力补偿阀之前设置一个节流口。如遇到恶劣工作环境时,主油路先经过各支路节流口进行压降,系统按比例把流量输送给工作中的各执行油缸,从而避免了在特殊高负荷压力环境下,最高负载执行油缸无法正常工作的危险窘境,可以有效减少事故发生。

  3.液压系统,液压系统安装完毕,加注液压油,泵没有待命压力,压力表值为零,其所控制的执行元件无动作,而泵待命压力正常,其控制的执行元件有动作;首先确认 泵吸油管处的蝶阀已经处于开启状态,因该泵是新泵,故障原因就集中到了布赫(此阀采用了旧件,由外协厂维修)上,拆下首联的溢流阀,发现溢流阀主阀芯的弹簧座安装反了,正确安装后,故障排除。液压油从经主阀芯的阻尼孔进入弹簧腔,弹簧腔与先导阀进油口相通。当压力达到先导阀的设定压力时,先导阀开启,液压油进入口,由于主阀芯上阻尼孔的存在,主阀芯弹簧腔的压力开始降低,于是在主阀芯上下两端产生了一个压差,当压差大于弹簧力时,主阀就会向上移动,溢流阀开启。

  如果先导阀进油口的压力下降, 低于先导阀的设定值时,先导阀将关闭,于是弹簧腔压力升高,主阀芯上下两端的压差为零,主阀芯在弹簧力的作用下向下移动,溢流阀关闭。如果弹簧座装反了,无论处于哪个位置,它都会阻断主阀芯腔与弹簧腔的联系,无法在两腔之间形成压差;这样液压泵启动后,溢流阀的主阀芯就会处于开启状态,的压力为零(仅为克服弹簧力的压力,这个压力非常小,可以忽略不计)。从液压泵的控制原理图节流阀就是液压系统中的负载敏感多路阀,压力补偿器的左腔连接油泵的压力油口,压力为零;右腔连接负载反馈油口,压力也是零(因液压阀无动作,无反馈油)。

  所以压力补偿器的阀芯由于弹簧力的作用被推向左侧,液压泵变量缸里面的液压油从补偿器进入泄油腔(液压泵壳体内),液压泵的斜盘处于最大位置,液压泵排量为最大,压力为零;于是就出现了刚开机时的故障现象。各支路汇集后,经梭阀进行相互比较,压力最大的一条回路可以传递至负载敏感控制阀,从而调节变量柱塞泵按截割油缸产生的负载压力进行排量输出。但是,此时支腿油缸只需系统在各回路设置了压力补偿阀,通过内部自流循环,把多余的压力消耗至油缸所需能量。

  机械论文投稿刊物:《中国工程机械学报》(季刊)创刊于2003年,是由中国科学技术协会主管,中国工程机械学会主办的科技期刊。主要刊登以下内容:有关工程机械基础理论和关键技术的研究成果;有关工程机械设计、制造和产品质量控制方面的研究成果;有关工程机械使用、维护、保养、修理和故障诊断的研究成果;有关机械设计、制造和使用过程中普遍适用的新理论、新技术、新材料的研究成果;有关工程机械企业管理、企业文化、企业发展策略、市场预测等方面的研究成果;工程机械及其基础件的新产品介绍,特别是各获奖产品的介绍;行业信息和动态报道;厂长、经理论坛等。

  目前国际液压传动技术已经向节能化、智能化、模块化以及易维护的方向发展。煤矿井下大型综采设备的设计除了安全性的考虑,也应顺应这股潮流。在抗饱和回路及排量分配上面都进行了很好的创新,负载敏感系统在不断进行发展完善。

  参考文献:

  [1]刘钊,张珊珊,变量泵控制方式及其应用[J].中国工程机械学报,2017,2(3):304_307.

  [2]苏剑坡,王旭.A10VsO—DFRl系列轴向柱塞泵原理及调节[J].科技视界,2017(8):36,38.

  [3]景俊华.负载敏感系统的原理及其应用[J].流体传动及控制,20l7(6):21_24.

  作者:张从兵

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