一種礦用液壓絞車電液比例控制系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種液壓絞車的控制系統，尤其是礦用防爆液壓絞車的電液比例控制系統。
【背景技術】
[0002]目前，液壓絞車因其具有優越的防爆性能和良好的容積調速的特點，在煤礦中有廣泛的應用，是高瓦斯礦井井下提升煤炭和矸石、升降物料、設備和人員的主要設備，其運行狀態的優劣對煤礦安全生產以及高效運作產生重大影響。
[0003]圖1是傳統液壓絞車的液壓控制原理圖。司機扳動操縱手柄232，調節減壓式先導閥211的輸出壓力，以控制比例油缸212的活塞桿位移；比例油缸212的活塞桿推動伺服閥215的閥芯移動，因伺服閥215與差動油缸216組成機液位置伺服，差動油缸216的活塞桿跟隨伺服閥215的閥芯而移動，進而調節變量栗218的排量大小，改變栗的流量，進而調節液壓馬達225的轉速。液壓馬達225拖動卷筒226旋轉，然后卷筒226通過鋼絲繩227拖動負載228移動，最終實現了對負載的升降速度的控制。利用梭閥213將驅動與制動聯系起來，梭閥213并聯于比例油缸212的兩個控制油口之間，并取其高壓，驅動液控換向閥229換向，以控制盤閘224的開啟和關閉。當操縱手柄232處于零位時，減壓式先導閥211兩路輸出壓力都為零，比例油缸212的活塞桿處于中位，變量栗218處于零排量，系統流量為零，液壓馬達225不轉，同時液控換向閥229處于初始位，制動回油，盤閘224關閉制動；當操縱手柄232角度增大，比例油缸212的活塞桿處于偏離中位，變量栗218排量增大，減壓式先導閥211的高壓經梭閥213驅動液控換向閥229換向，使盤閘224開啟松閘，液壓馬達225開始轉動。電磁方向閥228用于斷電制動。
[0004]目前，煤礦液壓絞車的控制系統主要存在以下問題:
[0005](I)開環控制，調速精度低。
[0006]液壓絞車是依靠司機手動操作減壓式先導閥211，改變變量栗218的排量，以控制液壓馬達225的轉速，而該轉速并沒有被測量、反饋并參與控制，所以液壓絞車的驅動系統屬于典型的開環控制。但因液壓系統自身所具有的非線性、參數慢時變特性以及變量栗218調節死區的影響，致使進入液壓馬達225的流量不穩定，導致液壓馬達225的調速精度低。
[0007](2)手動控制，自動化水平低，平穩性差，安全性差。
[0008]在操作液壓絞車時，司機需監視深度指示器，依靠手動操作減壓式先導閥211，調節絞車速度。因手動操作具有隨意性、不精確性和不可重復性，絞車速度受人為因素過多，自動化水平低，嚴重影響絞車的平穩運行，特別是在減速段和停車點，極易引起壓力沖擊和震蕩，危及煤礦安全。
[0009](3)驅動與制動協同性差，壓力沖擊嚴重，可靠性差。
[0010]因驅動系統采用栗控，制動系統采用閥控，而閥控速度快于栗控，且制動無法單獨控制，導致驅動與制動協同性差，特別是當重負載工況時，極易引起常見的“坡起負載瞬時下滑”與停車時系統壓力沖擊現象，嚴重影響系統運行可靠性和液壓元件壽命。
【發明內容】
[0011]發明目的:為了解決礦用液壓絞車存在的自動化水平低、調速精度低、調速平穩性差以及驅動與制動協同性差的問題，提出一種礦用液壓絞車電液比例控制系統。
[0012]技術方案:為實現上述目的，本發明采用的技術方案為:
[0013]一種礦用液壓絞車電液比例控制系統，包括電液比例驅動部分和電液比例制動部分;
[0014]其中，所述電液比例驅動部分包括依次連接的旋轉編碼器、控制器、放大器、電液比例減壓閥、電磁換向閥，所述旋轉編碼器通過聯軸器連接液壓絞車的卷筒，所述電磁換向閥的輸出端連接比例油缸的控制油口，所述電液比例減壓閥的進油口連接驅動栗站；所述電液比例驅動部分還包括連接控制器的驅動手柄，所述驅動手柄為電位計型，并帶有上位和下位兩個開關，所述上位和下位開關分別與電磁換向閥左、右電磁鐵串聯；
[0015]所述電液比例制動部分包括制動栗站、液控換向閥、電磁換向閥、電液比例溢流閥，放大器、制動手柄；所述液控換向閥的進油口和電液比例溢流閥的溢流回油箱連接制動栗站的出油口，所述液控換向閥經電磁換向閥連接液壓絞車的盤閘；所述制動手柄為電位計型，制動手柄的輸出端經放大器連接電液比例溢流閥的控制端。
[0016]進一步的，當驅動手柄的上位或下位開關閉合時，所述旋轉編碼器的輸出信號在控制器中與控制指令比較得到液壓絞車的液壓馬達的轉速誤差值，所述轉速誤差值經放大器放大后傳輸到電液比例減壓閥的控制端；所述控制指令包括啟動、加速、勻速、減速、爬行、停車六個階段。
[0017]進一步的，所述電液比例制動部分還包括連接所述盤閘的腳踏制動閥。
[0018]進一步的，還包括減壓式先導閥、梭閥以及若干截止閥，減壓式先導閥的進油口經一個截止閥連接到驅動栗站，減壓式先導閥的兩個控制油口分別通過一個截止閥連接比例油缸的兩個控制油口，并在所述電磁換向閥和比例油缸的兩個控制油口之間也分別設置截止閥，所述梭閥并聯在減壓式先導閥的兩個控制油口之間，所述梭閥的信號輸出端連接液控換向閥的換向控制口。有益效果:(1)利用高性能的電液比例減壓閥取代手動減壓式先導閥，使變量栗的排量線性度更好，流量調節更準確，有利于實現系統的低速穩定性。
[0019](2)驅動系統采用自動控制，將液壓馬達的轉速并反饋，實現了轉速的閉環控制，提高了系統的調節精度，自動化控制水平，且控制信號來自于控制器，避免了人為因素的影響，改善了轉速調節的平穩性。
[0020](3)制動系統采用單獨油源，并采用電液比例溢流閥取代普通溢流閥，使盤閘的制動力獨立可調，增強驅動與制動協同性，基本上避免了“坡起負載瞬時下滑”與停車時系統壓力沖擊現象，提高了系統的可靠性。
[0021](4)該電液控制系統是在原系統的基礎上實現的，物盡所用，改造成本小，周期短。
【附圖說明】
[0022]圖1是傳統礦用液壓系統原理圖；
[0023]圖2是本發明礦用液壓絞車電液比例控制系統原理圖；
[0024]圖3是控制指令曲線；
[0025]圖4是電液比例減壓閥的控制特性曲線；
[0026]圖5是電液比例溢流閥的控制特性曲線；
[0027]圖中，101-電液比例減壓閥，102-電磁換向閥，103-截止閥，104-放大器，105-粗濾油器，106-截止閥，107-制動栗，108-制動電機，109-精濾油器，110-電液比例溢流閥，Ill-放大器，112-控制器，113-制動手柄，114-驅動手柄，115-旋轉編碼器，116-聯軸器，201 -油箱，202-粗濾油器，203-截止閥，204-雙聯葉片栗，205-輔電機，206-精濾油器，207-溢流閥，208-精濾油器，209-減壓閥，210-溢流閥，211-減壓式先導閥，212-比例油缸，213-梭閥，214-減壓閥，215-伺服閥，216-差動油缸，217-主電機，218-變量栗，219-單向閥組，220-安全閥，221-單向閥組，222-背壓閥，223-熱交換閥，224-盤閘，225-液壓馬達，226-卷筒，227-鋼絲繩，228-負載，229-液控換向閥，230-電磁換向閥，231-腳踏制動閥，232-操縱手柄。
【具體實施方式】
[0028]下面結合附圖對本發明作更進一步的說明。
[0029]如圖2所示，一種明礦用液壓絞車電液比例控制系統，包括電液比例驅動部分和電液比例制動部分。
[0030]電液比例驅動部分包括驅動栗站、旋轉編碼器115、控制器112、放大器104、電液比例減壓閥101、電磁換向閥102、驅動手柄114。其中，驅動栗站包括油箱201，粗濾油器202，截止閥203，雙聯葉片栗204，輔電機205，精濾油器206和208，溢流閥207和210、減壓閥209和214。粗濾油器202的入油端連接箱201，其出油端通過截止閥203連接雙聯葉片栗204的入油口，輔電機205用于驅動雙聯葉片栗204，雙聯葉片栗204的小流量栗經精濾油器208連接減壓閥209的入油口。
[0031]旋轉編碼器115通過聯軸器116與液壓絞車的卷筒226軸相連，旋轉編碼器115的輸出端連接到控制器112的一個輸入端。驅動手柄114為電位計型，其輸出信號為0-10V電壓信號，并帶有上位和下位兩個開關；驅動手柄114的輸出端接控制器112的另一個輸入端。控制器112的輸出端經放大器104接到電液比例減壓閥101的控制端。驅動栗站中的減壓閥209的出油口分兩路，一路經截止閥103.5連接比例減壓閥101的進油口。液比例減壓閥101經電磁換向閥102連接到比例油缸212，具體為，截止閥103.1和103.3分別串接在電磁換向閥102的兩個出油口與比例油缸212的兩腔之間。驅動手柄114的上位和下位兩個開關分別與電磁換向閥102的左、右電磁鐵串聯。
[0032]電液比例驅動部分還包括減壓式先導閥211以及若干截止閥。減壓式先導閥211的進油口經截止閥103.6連接到減壓閥209的出油口的另一路，減壓式先導閥211的兩個控制油口分別通過截止閥103.2、103.4連接到比例油缸212的兩腔。
[0033]比例油缸212的活塞桿與伺服閥215的閥芯固連；伺服閥215進油口接減壓閥214的出油口，精濾油器208連接在伺服閥215的入油口和雙聯葉片栗204中小流量栗的出油口之間，同時伺服閥215的閥芯與差動油缸216的活塞桿固連，形成機械反饋。主電機217通過聯軸器驅動變量栗218 ;變量栗218的進、出油口與液壓馬達225的進、出油口通過液壓管路相連，變量栗218能夠從液壓馬達225的低壓側吸油，并向液壓馬達225的高壓側排油，液壓馬達225帶動卷筒226旋轉，卷筒226纏繞鋼絲繩227拖動負載228運動。單向閥組221的進油口分別接變壓栗218到液壓馬達225之間的主回路的高壓側和低壓側，單向閥組221的出油口接安全閥220并溢流回油箱201。單向閥組221用于取高壓側壓力，安全閥220用于限定最高工作壓力，一般調定為20-25MPa。減壓閥209和214的作用是向電液比例驅動部分的變量控制機構提供穩定的低壓，減壓閥209的調定壓力為4-4.5MPa，減壓閥214的調定壓力為3-3.5MPa。
[0034]電磁換向閥102的作用是實現變量栗218的雙向變量，以改變液壓馬達225的旋轉方向，實現負載228的提升和下放。當驅動手柄114處于中位時，驅動手柄114的兩個開關都斷開，電磁換向閥102失電而處于中位，變量栗218處于零排量，液壓馬達225停止，負載228停止；當驅動手柄114