矿井提升机液压制动系统讲义

第二讲 提升机液压站分类及优缺点比较 一、提升机液压站分类
中低压液压站(TH118；TH119；TH102；TH104；TH112；TH113) 按工作压力划分 中高压液压站(TH114；TH115) 恒力矩（二级制动）液压站 按工作功能划分 恒减速液压站(TH123；TH129；TH129A) 电气延时液压站 按延时方式划分 液压延时液压站 单机双泵单站(TH118；TH119；TH102；TH104) 按结构形式划分 单机单泵双站(TH114；TH115 ；TH123；TH129； TH129A)
c．集油路装置Ⅱ：该装置为两套独立系统共用部分。由液控换向阀H，H＇ 及精过滤器2L2 ，2L2 ＇及管件等组成，为两套独立调质系统提供自动切换 及回油过滤的功能。 当 需 要 调 绳 功 能 时 ， 该 装 置 上 加 装 一 个 油 路 块 及G 5， G 6 三 位 四 通 电 磁 换 向 阀和液控换向阀即可为系统提供调绳缸的离合功能。 另外还有一部分附件，油箱、压力表、温度计、阀门等。 下面主要把各元件的作用及工作原理等给大家介绍一下。 a．液压泵的工作原理 现以液压千斤顶的液压泵为例，说明液压泵的工作原理。 如图所示，当压杆1向下运动时，活塞2向上运行，使泵腔中 体积扩大形成真空，于是在弹簧力作用下单向阀3关闭，在 大气压力作用下，单向阀6打开，液体经吸油管5吸入泵腔内， 当压杆向上时，活塞2向下运动，腔内油压上升将单向阀6关 闭，而将单向阀3推开，液体则经排油管4排除，Fra Baidu bibliotek就是最简 单的单缸活塞泵的工作原理，从上述泵的工作过程，可以得 出所有液压泵工作的必要条件。 •吸 油 腔 和 压 油 腔 要 互 相 隔 开 ， 并 具 有 良 好 的 密 封 性 。 •由 吸 油 腔 体 积 扩 大 吸 入 工 作 液 体 ， 靠 压 油 腔 体 积 缩 小 排 出 液 体 ， 即 液 压 泵 靠“容积变化”进行工作
振幅
油压上升和下降对应同一控制电流I(电压U)时的油压值之差不得大于下表的规定
设计压力Pmax 油压差值
6.3 ≤0.3
14 ≤0.4
21 ≤0.6
未接入盘形制动器时，在(0.2~0.8) Pmax区间，油压跟随电流(电压)的时间常数应符合 下表规定。
设计压力Pmax 时间常数(s) 6.3 ≤0.1 14 ≤0.15 21
第三讲 提升机液压站各系统构成及各器件介绍
一、液压站在绞车中的作用和地位 1．为盘形制动器提供不同油压值的压力油，以获得不同的制动力矩，以满 足绞车正常运行。 2．在事故状态下，可以使制动器的油压迅速降到预先调定的值，经过延时 后，制动器的油压迅速降到零，即实现二级制动，或在紧急情况下，使制动 器的油压迅速降到零以达到全制动状态，即实现一级制动。 3．给单绳双筒提升机的调绳装置提供压力油，以达到调绳的目的。 二、标准JB/T 3277-2004《矿用提升机和矿用提升绞车液压站》对液压站 的主要要求： 1．液压站的设计油压为6.3MPa、14 MPa、21 MPa。 2．液压站的专用阀装配后，滑阀动作应灵活、准确、可靠，各阀的结合面 、堵头、集油块使用1.25倍的设计压力Pmax进行试验，保持5min，不应渗 油。 3．液压站采用的“调压装置”的调压性能应满足下列要求： a．油压为设计油压Pmax时，控制电流(电压)不得超过设计规定值 b．残压Po应符合下表的规定
运动粘度mm2 /s 17~33 粘度指数 ≥90 氧化安定性h ≥100 抗泡沫性ml/min ≤20
g．液压站应装有液压油温度检测元件，油温温升不得超过34℃，最高油 温不得超过70℃，测量油温的位置应在油泵吸油管中心半径为200mm范围 内，液压站用压力表精度等级不得低于1.5级，压力表的量程一般为额定压 力的1.5~2倍。液压站中过滤器的过滤精度不得大于20μm，具有比例阀压 力口处滤油器的过滤精度不得大于10μm。在使用过程中，应对液压站用油 液的粘度、酸值、水与清洁度等品质进行定期检验，如不符合质量要求的 应全部更换，一般三个月检查一次，最长不应超过六个月。 三、液压站的系统组成（以TH102、TH104为例） a．油源部分：两套独立的油源均由粗、精过滤器、叶片油泵、电机及管 件等组成，为系统提供P=6.3 MPa，Q=9L/min的压力油源，一用一备。 b．集油路装置Ⅰ：两套独立的集油路装置Ⅰ均由电液比例溢流阀BL，二 位三通电磁换向阀G1 、G2 ，二位二通电磁换向阀G3 、G4 ，弹簧蓄力器 和二级制动溢流阀Y2 等组成，为系统提供可变的油压值P=0~6.3 MPa，A 、B管油路，电延时二级制动等功能。
确定的，故应在保证承载能力的条件下，选择合适的介质粘度，工作介质的粘度太大，系统 的压力损失大，效率降低，而且泵的吸油状况恶化，容易产生空穴和气蚀作用，使泵产生噪 声并运转困难， 粘度太小，则系统泄露太多，容积损失增加，系统效率降低，此外，季节改 变，以及机器在启动前后和正常运转的过程中，工作介质的温度会发生变化，因此，为了使 液压系统能够正常和稳定的工作，要求工作介质的粘度随温度变化要小。 b.润滑性良好，工作介质对液压系统中的各运动起润滑作用，以降低摩擦和减少磨损，保证 系统能够长时间正常工作。 c.抗氧化性好，工作介质与空气接触会产生氧化变质，高温、高压和某些物质会加速氧化过 程，因此，要求工作介质具有良好的抗氧化性。 d.清洁度，工作介质中的机械杂质会堵塞液压元件通路，引起系统故障，机械杂质又会使液 压元件加速磨损，影响设备正常工作，加大生产成本。 2.管流及其压力损失 压力损失，它关系到确定系统的供油压力，允许流速，管边的布置和尺寸等，同时压力损 失转变为热能，使流体温度升高，粘度变小，泄露增大，所以我们在安装管边时尽量减小管 边中的压力损失。
一、液压系统是以液压油为工作介质传递动力和控制信号的系统，典型的液压传动系统主要由以下四部 分组成。 1．动力部分：液压泵用以将机械能转换成液体的压力能(有时也将蓄能器作为紧急或辅助动力源)。 2．控制部分：各类压力、流量、方向等控制阀用以实现对执行元件的运动速度、方向、作用力等的控制 ，也用于实现过载保护，程序控制等。 3．执行部分：液压缸、液压马达等用以将液体压力能转换成机械能。 4．辅助装置：管道、蓄能器、过滤器、油箱，冷却器，加热器、压力表、流量计、温度计、油标等。 二、液压系统的类型和特点 1．按主要用途分：液压传动系统——以传递动力为主 液压控制系统——注重信息传递，以达到液压执行元件运动参数(如行程速度、位移 量或位置、转速或转角)的准确控制为主。 2．液压传动和控制的优缺点 (1)优点 a: 同其他传动方式比较，传动功率相同，液压传动装置的重量轻，体积紧凑。 b: 可实现无级变速，调速范围大。 c: 运动件的惯性小，能够频繁迅速换向；传动工作平稳，系统容易实现缓冲吸震，并能自动防止过载。 (2)缺点 a: 容易产生泄露。 b: 因有泄露和弹性变形大，不易做到精确的定比传动。 c: 系统内混入空气，会引起爬行、噪声和振动。 d: 故障诊断与排除要求较高技术。
蓄能器、过滤器、油箱、管件的选择 四、液压系统基本回路 1.压力控制回路 压力控制回路是以控制回路压力，使之完成特定功能的回路。 a. 减压回路：减压回路的作用在于使系统中部分油路得到比油源供油压力低的稳定压力。 当泵供油源高压时，回路中局部工作系统或执行元件需要低压，便可采用减压回路。 b.保压回路：用蓄能器保压回路，液压泵卸荷时，蓄能器作为能源使液压系统实现保压。 2.速度控制回路 a.调速回路 b.增速回路 c.减速回路 d.同步回路 机械连接同步回路，液压缸机械连接方式同步回路，采用刚性梁、齿条、 齿轮等将液压缸连接起来。该回路简单，工作可靠，但只适用于两缸载荷相差不大的场合， 连接件应具有良好的导向结构和刚性，否则会出现卡滞现象，而我们生产的提升机中调绳装 置实际上就是同步回路，移动毂与左，右两活塞杆连接，利用油压使活塞杆移动以完成齿块 与齿圈的离合，以达到调绳的目的。 3.方向控制回路 利用进入执行元件的液流通断或改变方向以实现执行元件的启动、停止或改变运动方向。 五、液压工作介质 1.对液压工作介质的主要要求 a.粘度合适，随温度变化小,工作介质粘度是根据液压系统中重要液压元件的油膜承载能力
d．液压站应具有可调整的二级制动性能，即一级制动油压P1 和一级制动油压 时间t1 均可根据需要调整，一级制动油压冲击值△P不得大于0.3 MPa，在一 级制动油压P1 和作用时间t1 内，P1 的下降值△P1 不得大于5%Pmax，如下图
竖井提升时，井口附近应能解除二级制动，即实现一级制动 e．用于单绳双筒缠绕式矿矿井提升机和矿用提升绞车的液压站应满足“ 调绳要求”，液压站应具有必要的油压监视、监测元件，如电接点压力表 、压力继电器、压力传感器等。 f．液压站用液压油性能应符合下表的规定
矿井提升机液压制动系统
主讲人:赵先锋
山西新富升机器制造有限公司
目
录
一、 第一讲：液压系统的基本知识
二、 第二讲：提升机液压站分类及优缺点比较
三、 第三讲：提升机液压站各系统构成及各器件介绍 四、 第四讲：提升机液压站系统工作原理及调试程序 五、 第五讲：提升机液压站常见故障排除
第一讲 液压系统的基本知识
三、液压系统的构成及组成过程及步骤
液压系统是整台设备的一个重要组成部分，它与主机关系密切，其设计时一般要做到在 达到功能要求的前提下设计出的系统重量轻、体积小、效率高、工作可靠、结构简单、操作 和维护保养方便、经济性好，设计步骤大致如下： a: 明确设计要求，明确压力，流量等。 b: 总体规划，确定液压执行元件(液压执行元件的类型、数量和安装位置等)。 c: 明确液压执行元件的载荷、速度及其变化规律等。 d: 确定系统的工作压力。 系统工作压力由载荷大小确定，压力分为：低压 (<7MPa),中压(7~21MPa),高压 (21~31.5MPa),超高压(>31.5MPa)。 e: 绘制液压系统原理图。 f: 计算泵的流量，选择液压泵。 g: 选择液压控制元件。 h: 计算液压泵的驱动功率，选择电动机。 ψ PN QN P= 103 ηP PN —————液压泵的额定压力Pa QN —————液压泵的额定流量m3 /s ηP ————— 液压泵的总效率 ψ————— 转换系数 i: 选择、计算液压辅助件
设计压力Pmax
残压Po
6.3 MPa
≤0.5
14 MPa
≤1.0
21 MPa
c．油压在0.2Pmax至0.8Pmax区间，P=F(I)或P=F(U)特性曲线应近似于直线，如下图所示
油压稳定，压力振幅不得大于下表的规定，且不允许有振幅大于0.1 MPa的高频振 荡。
设计压力 Pmax ≤0.8Pmax ±0.2 6.3 >0.8Pmax ±0.4 ≤0.8Pmax ±0.3 14 >0.8Pmax ±0.6 ≤0.8Pmax ±0.45 21 >0.8Pmax ±0.9
二、提升机液压站优缺点比较
我公司原生产的液压站工作原理图如下
我公司现生产的恒力矩液压站工作原理图如下
我公司现生产的恒减速液压站工作原理图如下
恒减速液压站是矿井提升机重要的安全控制部件。它和盘形制动器及电 控系统共同组成矿井提升机高性能恒减速电液控制系统。 恒减速液压站及其成套闸控系统主要应用于矿山提升系统。其主要 功能是在紧急停车工况下进行减速-制动，及工作制动后的完全抱闸。功能 特点是在紧急制动工况下，通过电液系统实现恒减速控制制动，同时保留 原有的恒力矩二级制动性能，可在恒减速控制系统失效时，自动转换备用 恒减速制动方式，增加了系统的可靠性。同时，系统具备恒力矩二级制动 方式，当上述安全制动都失效的时候，进行恒力矩制动。 目前，国内提升机采用的安全制动方式多为恒力矩二级制动，也就是将 某台提升机所需的全部制动力矩分成两级进行制动。实现第一级制动时， 使系统产生符合矿山安全规程的减速度，以确保整个提升系统安全可靠停 车，然后把第二级制动力矩全部加上，满足《安全规程》对最大制动力矩 的要求，使提升系统安全地处于静止状态，即恒力矩制动控制。由于第一 级 制 动 力 矩 即 P 一级值 ， 一 经 调 定 将 不 再 变 动 。 为 了 安 全 起 见 ， 一 般 按 最 大 负 荷 、 最 恶 劣 工 况 ， 即 全 载 下 放 工 况 来 确 定 P 一级值 。 而 对 于 主 井 提 升 机 ， 多为上提工况；副井提升机负荷、工况变化大，既有全载下放、全载上提 ，又有轻负荷工况。这样，恒力矩二级制动往往造成紧急制动减速度过大 ，对于多绳提升机，过大的减速度将导致钢绳滑动突破防滑极限；对于单 绳提升机，则增加断绳的危险性，从而危及设备及人身安全。我公司开发 的恒减速液压站在紧急制动时，能使制动减速度不随负载、工况变化而变 化，始终按预先设定的减速度值进行制动，大大提高了设备的运行安全。