一种矿用液压绞车电液比例控制系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种液压绞车的控制系统，尤其是矿用防爆液压绞车的电液比例控制系统。
【背景技术】
[0002]目前，液压绞车因其具有优越的防爆性能和良好的容积调速的特点，在煤矿中有广泛的应用，是高瓦斯矿井井下提升煤炭和矸石、升降物料、设备和人员的主要设备，其运行状态的优劣对煤矿安全生产以及高效运作产生重大影响。
[0003]图1是传统液压绞车的液压控制原理图。司机扳动操纵手柄232，调节减压式先导阀211的输出压力，以控制比例油缸212的活塞杆位移；比例油缸212的活塞杆推动伺服阀215的阀芯移动，因伺服阀215与差动油缸216组成机液位置伺服，差动油缸216的活塞杆跟随伺服阀215的阀芯而移动，进而调节变量栗218的排量大小，改变栗的流量，进而调节液压马达225的转速。液压马达225拖动卷筒226旋转，然后卷筒226通过钢丝绳227拖动负载228移动，最终实现了对负载的升降速度的控制。利用梭阀213将驱动与制动联系起来，梭阀213并联于比例油缸212的两个控制油口之间，并取其高压，驱动液控换向阀229换向，以控制盘闸224的开启和关闭。当操纵手柄232处于零位时，减压式先导阀211两路输出压力都为零，比例油缸212的活塞杆处于中位，变量栗218处于零排量，系统流量为零，液压马达225不转，同时液控换向阀229处于初始位，制动回油，盘闸224关闭制动；当操纵手柄232角度增大，比例油缸212的活塞杆处于偏离中位，变量栗218排量增大，减压式先导阀211的高压经梭阀213驱动液控换向阀229换向，使盘闸224开启松闸，液压马达225开始转动。电磁方向阀228用于断电制动。
[0004]目前，煤矿液压绞车的控制系统主要存在以下问题:
[0005](I)开环控制，调速精度低。
[0006]液压绞车是依靠司机手动操作减压式先导阀211，改变变量栗218的排量，以控制液压马达225的转速，而该转速并没有被测量、反馈并参与控制，所以液压绞车的驱动系统属于典型的开环控制。但因液压系统自身所具有的非线性、参数慢时变特性以及变量栗218调节死区的影响，致使进入液压马达225的流量不稳定，导致液压马达225的调速精度低。
[0007](2)手动控制，自动化水平低，平稳性差，安全性差。
[0008]在操作液压绞车时，司机需监视深度指示器，依靠手动操作减压式先导阀211，调节绞车速度。因手动操作具有随意性、不精确性和不可重复性，绞车速度受人为因素过多，自动化水平低，严重影响绞车的平稳运行，特别是在减速段和停车点，极易引起压力冲击和震荡，危及煤矿安全。
[0009](3)驱动与制动协同性差，压力冲击严重，可靠性差。
[0010]因驱动系统采用栗控，制动系统采用阀控，而阀控速度快于栗控，且制动无法单独控制，导致驱动与制动协同性差，特别是当重负载工况时，极易引起常见的“坡起负载瞬时下滑”与停车时系统压力冲击现象，严重影响系统运行可靠性和液压元件寿命。
【发明内容】
[0011]发明目的:为了解决矿用液压绞车存在的自动化水平低、调速精度低、调速平稳性差以及驱动与制动协同性差的问题，提出一种矿用液压绞车电液比例控制系统。
[0012]技术方案:为实现上述目的，本发明采用的技术方案为:
[0013]一种矿用液压绞车电液比例控制系统，包括电液比例驱动部分和电液比例制动部分;
[0014]其中，所述电液比例驱动部分包括依次连接的旋转编码器、控制器、放大器、电液比例减压阀、电磁换向阀，所述旋转编码器通过联轴器连接液压绞车的卷筒，所述电磁换向阀的输出端连接比例油缸的控制油口，所述电液比例减压阀的进油口连接驱动栗站；所述电液比例驱动部分还包括连接控制器的驱动手柄，所述驱动手柄为电位计型，并带有上位和下位两个开关，所述上位和下位开关分别与电磁换向阀左、右电磁铁串联；
[0015]所述电液比例制动部分包括制动栗站、液控换向阀、电磁换向阀、电液比例溢流阀，放大器、制动手柄；所述液控换向阀的进油口和电液比例溢流阀的溢流回油箱连接制动栗站的出油口，所述液控换向阀经电磁换向阀连接液压绞车的盘闸；所述制动手柄为电位计型，制动手柄的输出端经放大器连接电液比例溢流阀的控制端。
[0016]进一步的，当驱动手柄的上位或下位开关闭合时，所述旋转编码器的输出信号在控制器中与控制指令比较得到液压绞车的液压马达的转速误差值，所述转速误差值经放大器放大后传输到电液比例减压阀的控制端；所述控制指令包括启动、加速、匀速、减速、爬行、停车六个阶段。
[0017]进一步的，所述电液比例制动部分还包括连接所述盘闸的脚踏制动阀。
[0018]进一步的，还包括减压式先导阀、梭阀以及若干截止阀，减压式先导阀的进油口经一个截止阀连接到驱动栗站，减压式先导阀的两个控制油口分别通过一个截止阀连接比例油缸的两个控制油口，并在所述电磁换向阀和比例油缸的两个控制油口之间也分别设置截止阀，所述梭阀并联在减压式先导阀的两个控制油口之间，所述梭阀的信号输出端连接液控换向阀的换向控制口。有益效果:(1)利用高性能的电液比例减压阀取代手动减压式先导阀，使变量栗的排量线性度更好，流量调节更准确，有利于实现系统的低速稳定性。
[0019](2)驱动系统采用自动控制，将液压马达的转速并反馈，实现了转速的闭环控制，提高了系统的调节精度，自动化控制水平，且控制信号来自于控制器，避免了人为因素的影响，改善了转速调节的平稳性。
[0020](3)制动系统采用单独油源，并采用电液比例溢流阀取代普通溢流阀，使盘闸的制动力独立可调，增强驱动与制动协同性，基本上避免了“坡起负载瞬时下滑”与停车时系统压力冲击现象，提高了系统的可靠性。
[0021](4)该电液控制系统是在原系统的基础上实现的，物尽所用，改造成本小，周期短。
【附图说明】
[0022]图1是传统矿用液压系统原理图；
[0023]图2是本发明矿用液压绞车电液比例控制系统原理图；
[0024]图3是控制指令曲线；
[0025]图4是电液比例减压阀的控制特性曲线；
[0026]图5是电液比例溢流阀的控制特性曲线；
[0027]图中，101-电液比例减压阀，102-电磁换向阀，103-截止阀，104-放大器，105-粗滤油器，106-截止阀，107-制动栗，108-制动电机，109-精滤油器，110-电液比例溢流阀，Ill-放大器，112-控制器，113-制动手柄，114-驱动手柄，115-旋转编码器，116-联轴器，201 -油箱，202-粗滤油器，203-截止阀，204-双联叶片栗，205-辅电机，206-精滤油器，207-溢流阀，208-精滤油器，209-减压阀，210-溢流阀，211-减压式先导阀，212-比例油缸，213-梭阀，214-减压阀，215-伺服阀，216-差动油缸，217-主电机，218-变量栗，219-单向阀组，220-安全阀，221-单向阀组，222-背压阀，223-热交换阀，224-盘闸，225-液压马达，226-卷筒，227-钢丝绳，228-负载，229-液控换向阀，230-电磁换向阀，231-脚踏制动阀，232-操纵手柄。
【具体实施方式】
[0028]下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
[0029]如图2所示，一种明矿用液压绞车电液比例控制系统，包括电液比例驱动部分和电液比例制动部分。
[0030]电液比例驱动部分包括驱动栗站、旋转编码器115、控制器112、放大器104、电液比例减压阀101、电磁换向阀102、驱动手柄114。其中，驱动栗站包括油箱201，粗滤油器202，截止阀203，双联叶片栗204，辅电机205，精滤油器206和208，溢流阀207和210、减压阀209和214。粗滤油器202的入油端连接箱201，其出油端通过截止阀203连接双联叶片栗204的入油口，辅电机205用于驱动双联叶片栗204，双联叶片栗204的小流量栗经精滤油器208连接减压阀209的入油口。
[0031]旋转编码器115通过联轴器116与液压绞车的卷筒226轴相连，旋转编码器115的输出端连接到控制器112的一个输入端。驱动手柄114为电位计型，其输出信号为0-10V电压信号，并带有上位和下位两个开关；驱动手柄114的输出端接控制器112的另一个输入端。控制器112的输出端经放大器104接到电液比例减压阀101的控制端。驱动栗站中的减压阀209的出油口分两路，一路经截止阀103.5连接比例减压阀101的进油口。液比例减压阀101经电磁换向阀102连接到比例油缸212，具体为，截止阀103.1和103.3分别串接在电磁换向阀102的两个出油口与比例油缸212的两腔之间。驱动手柄114的上位和下位两个开关分别与电磁换向阀102的左、右电磁铁串联。
[0032]电液比例驱动部分还包括减压式先导阀211以及若干截止阀。减压式先导阀211的进油口经截止阀103.6连接到减压阀209的出油口的另一路，减压式先导阀211的两个控制油口分别通过截止阀103.2、103.4连接到比例油缸212的两腔。
[0033]比例油缸212的活塞杆与伺服阀215的阀芯固连；伺服阀215进油口接减压阀214的出油口，精滤油器208连接在伺服阀215的入油口和双联叶片栗204中小流量栗的出油口之间，同时伺服阀215的阀芯与差动油缸216的活塞杆固连，形成机械反馈。主电机217通过联轴器驱动变量栗218 ;变量栗218的进、出油口与液压马达225的进、出油口通过液压管路相连，变量栗218能够从液压马达225的低压侧吸油，并向液压马达225的高压侧排油，液压马达225带动卷筒226旋转，卷筒226缠绕钢丝绳227拖动负载228运动。单向阀组221的进油口分别接变压栗218到液压马达225之间的主回路的高压侧和低压侧，单向阀组221的出油口接安全阀220并溢流回油箱201。单向阀组221用于取高压侧压力，安全阀220用于限定最高工作压力，一般调定为20-25MPa。减压阀209和214的作用是向电液比例驱动部分的变量控制机构提供稳定的低压，减压阀209的调定压力为4-4.5MPa，减压阀214的调定压力为3-3.5MPa。
[0034]电磁换向阀102的作用是实现变量栗218的双向变量，以改变液压马达225的旋转方向，实现负载228的提升和下放。当驱动手柄114处于中位时，驱动手柄114的两个开关都断开，电磁换向阀102失电而处于中位，变量栗218处于零排量，液压马达225停止，负载228停止；当驱动手柄114