提升机双泵液压站中液动换向阀的设计（上）

时间：2024-03-27 08:15:36  点击数：

导读

      介绍了提升机恒力矩安全制动系统中双泵液压站的工作原理和功能；分析了常用板式液动换向阀应用中存在的阀芯容易卡阻、弹簧使用寿命短等问题；设计了一种基于二通插装阀的新型液动换向阀，并阐述了其原理；详细说明了提升机双泵液压站中，新型液动换向阀的两种设计和安装方式。采用新型液动换向阀，简化了阀组油路块的油孔设计，使其寿命更长，安全可靠性更高。

      矿井提升系统是矿山开采的关键设备，主要承担全矿的煤炭、矿石、废石等的提升任务，以及人员、设备、材料等的运送任务。液压站是矿井提升机重要的安全和控制部件，它和盘形制动器组合成为一套完整的制动系统。

      为提高制动系统的安全可靠性，液压站通常设计有备用装置。目前，提升机液压站常用的备用装置设计方案有以下 3 种。

      (1) 双泵液压站 该方案中，1 套制动系统配置1 台液压站。液压站上设计 2 套泵装置+1 套液压阀组，2 套泵装置互为备用，1 套液压阀组共用。当工作泵出现故障时，通过电控程序可实现备用泵的自动切换。

      (2) 双系统液压站 该方案中，1 套制动系统配置 1 台液压站。液压站上设计 2 套液压系统，互为备用。当工作液压系统出现故障时，通过人工调整出油口球阀及电控程序，可实现备用液压系统的切换。

      (3) 双液压站 该方案中，1 套制动系统配置 2台完全相同的液压站。每台液压站上设计 1 套完整的液压系统，2 台液压站互为备用。当工作液压站出现故障时，通过人工调整出油口球阀及电控程序，可实现备用液压站的切换。

      上述方案中，双泵液压站结构很简单，备用装置切换很方便，安装空间很小，经济成本很低；因此，在用户对价格、安装空间比较敏感的项目中，经常选用此方案。

      双泵液压站中，2 套互为备用的泵装置通过液动换向阀向 1 套共用的液压阀组供油。为了保证泵装置的可靠切换，液动换向阀需要具备可靠的性能。常用的板式液动换向阀，其安装面上油孔众多，阀组油路块设计复杂，同时还存在液动换向阀阀芯容易卡阻、弹簧使用寿命短等问题，使用效果不佳。基于此，本研究提出一种基于二通插装阀设计的新型液动换向阀。

1 双泵液压站

1.1 组成及工作原理

      以中信重工生产的恒力矩安全制动双泵液压站为例，其原理如图1 所示。双泵液压站由油箱 1、互为备用的 2 套泵装置、1 套共用的液压阀组组成。其中，泵装置由液压泵 2、电动机 3、过滤器 4、比例溢流阀 5 构成；液压阀组由液动换向阀 6、电磁换向阀(7、11、12、16、17)、溢流阀 8、单向节流阀 9、蓄能器 10、压力传感器 13、过滤器 14、出油口球阀 15构成。连接管路将液压站出油口 B 和盘式制动器连接。
 

 
图1 双泵液压站工作原理
1.油箱；2.液压泵；3.电动机；4,14.过滤器；5.比例溢流阀；6.液动换向阀；7,11,12,16,17.电磁换向阀；8.溢流阀；9.单向节流阀；10.蓄能器；13.压力传感器；15.球阀。
 

1.2 主要功能

     1.2.1 工作制动

      液压站可以为盘式制动器提供不同油压的压力油，油压的变化由电液比例溢流阀来调节。制动系统正常工作时，电动机 3.1 通电，电磁铁 G3、G4、G5、G6、G7 得电，液压泵 2.1 的压力油经过过滤器4.1、液动换向阀 6、电磁换向阀 7、过滤器 14、球阀15 和出油口 B 进入盘式制动器。司机可以通过调节比例溢流阀 5.1 的比例电磁铁，以控制电压实现油压的变化，从而达到调节制动力矩的目的。当控制电压增加时，系统油压升高，制动器开闸；当控制电压减小时，制动系统油压下降，制动器合闸；当控制电压减小至零时，制动系统的油压很低，降为残压，提升机处于完全制动状态。

     1.2.2 安全制动

      矿井提升系统发生故障时，提升机需要实现紧急制动。此时，电动机 3.1、比例溢流阀 5.1 的比例电磁铁，以及电磁铁 G3、G4、G7 断电，盘式制动器油压降为溢流阀 8 的调定压力 p1级 值，即第 一 级制动油压值；保压至时间继电器动作时，电磁铁 G5、G6断电，油压降到零，实现全制动。在延时过程中，蓄能器 10 起稳压补油作用，调节单向节流阀 9 的开度可调节其补油速度，使延时过程中 p1级 值基本稳定在要求值。