一种采煤机高可靠性机电液短程截割传动系统及控制方法
【专利摘要】本发明公开了一种采煤机高可靠性机电液短程截割传动系统，包括截割电机、液压传动系统、齿轮传动系统、截割滚筒、控制器、数据采集装置和处理器；所述截割电机的动力经液压传动系统、齿轮传动系统后输入截割滚筒；还公开了一种截割传动系统的控制方法；本发明采用液压传动系统传递功率，实现了短程传动，能避免因重载摇臂变形产生破坏，可靠性高；其能分别对牵引速度和截割滚筒转速进行调节，可使截割滚筒按合理切削厚度进行切割，发挥出整机最大的截割功效的能力；其采用的液压传动系统相对传统电机—齿轮传动系统而言有着更为理想的抗冲击性能；其采用的多泵多马达系统可在某个元件失效时降功率继续工作，能避免停工损失。
【专利说明】一种采煤机高可靠性机电液短程截割传动系统及控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及采煤机【技术领域】，特别涉及一种采煤机的截割传动系统及控制方法。【背景技术】
[0002]目前，采煤机截割传动系统所应用的原理都是电机带动机械齿轮传动，放大传输转矩，实现采煤截割，现有采煤机存在以下主要缺点:
[0003]一、现有采煤机截割部的传动结构对采煤机的摇臂提出了非常高的要求，使得摇臂不但结构复杂、加工难度大、生产成本高，而且最重要的一点是摇臂在重载工况下的受力变形会带来齿轮传动系统破坏，从而导致其可靠性降低。
[0004]二、现有采煤机主要是通过调节牵引速度来使截割功率保持在设定功率附近，而截割滚筒的转速不能调节。实际工作过程中要使截割滚筒在截割过程中按合理切削厚度进行切割，发挥整机最大的截割功效的能力，则牵引速度与截割滚筒转速需要保持一定的关系，所以截割滚筒的转速需要根据牵引速度大小进行调节。
[0005]三、采煤机受载情况比较恶劣，常伴有强冲击和振动，现有采煤机截割传动系统的抗冲击能力不理想，长期在强冲击和振动工况下工作传动部件容易损坏。
[0006]四、采煤机某个传动部件损坏后即失去采煤能力，导致停工，使得采煤企业蒙受巨大的损失。
[0007]因此现有采煤机截割传动系统面临重载摇臂变形，截割滚筒不能调速，抗冲击能力不理想和部件损坏导致停工的问题，要从根本上解决这些问题，需要设计一种新型截割传动系统。
【发明内容】
[0008]有鉴于此，本发明的目的是提供一种采煤机高可靠性机电液短程截割传动系统及控制方法，以解决现有采煤机截割部传动系统易在重载工况摇臂变形情况下损坏、截割滚筒不能调速、抗冲击能力不理想和部件损坏导致停工等问题。
[0009]本发明采煤机高可靠性机电液短程截割传动系统，包括截割电机、液压传动系统、齿轮传动系统、截割滚筒、控制器、数据采集装置和处理器；
[0010]所述截割电机的动力输入液压传动系统，所述液压传动系统的动力输入齿轮传动系统，所述齿轮传动系统的动力输入截割滚筒；
[0011]所述数据采集装置包括检测截割滚筒转速的滚筒转速传感器，检测液压传动系统工作压力的压力传感器和检测采煤机牵引速度的速度传感器；
[0012]所述处理器与控制器电连接，且处理器还与滚筒转速传感器、压力传感器和速度传感器电连接；
[0013]所述处理器用于:根据所述压力传感器检测到的液压传动系统工作压力值和所述滚筒转速传感器检测到的截割滚筒转速值，计算出采煤机截割部实际输出功率值，并判断截割部实际输出功率值是否在设定功率附近；根据速度传感器检测到的牵引速度值和牵引速度与截割滚筒转速最佳对应关系计算出最佳截割滚筒转速值，并判断滚筒转速传感器检测到的截割滚筒转速值是否接近计算出的最佳截割滚筒转速值；
[0014]所述控制器用于根据所述处理器的判断结果控制所述牵引速度和所述截割滚筒的速度。
[0015]进一步，所述液压传动系统包括主回路和辅助回路；所述主回路包括由泵组、定量马达组和控制阀组组成的闭式回路；所述辅助回路包括热交换回路和补油回路，所述热交换回路由背压阀、冷却器和背压单向阀串联组成，所述主回路的部分高温油液经背压阀、冷却器、背压单向阀回流至油箱；补油回路由补油电机、补油电机驱动的补油泵、油箱、设置在补油泵入口的粗过滤器、设置在补油泵出口的精过滤器、串联设置在补油回路中的补油单向阀以及溢流阀组成。
[0016]进一步，所述齿轮传动系统包括动力耦合机构、第一级行星轮系和第二级行星轮系；所述动力耦合机构包括一个中间齿轮和若干个与中间齿轮外啮合的周边齿轮；所述第一级行星轮系的太阳轮与中间齿轮同轴固定连接，所述第一级行星轮系的行星架和第二级行星轮系的太阳轮固定连接，所述第二级行星轮系的行星架与截割滚筒连接，所述第一级行星轮系和第二行星轮系的齿圈固定设置；所述定量马达组的各定量马达的动力输出端分别与各周边齿轮同轴固定连接。
[0017]进一步，所述采煤机高可靠性机电液短程截割传动系统还包括辅助电机、检测辅助电机电流的检测器和检测定量马达转速的马达转速传感器，所述齿轮传动系统包括动力耦合机构、第一级行星轮系和第二级行星轮系，所述动力耦合机构包括一个行星轮系、若干与行星轮系的齿圈外哨合的周边齿轮和用于制动动力稱合机构齿圈的制动器；
[0018]所述动力耦合机构的太阳轮和辅助电机的转子同轴固定连接，所述动力耦合机构的各周边齿轮和定量马达组的各定量马达的动力输出端同轴固定连接；所述动力耦合机构的行星架与第一级行星轮系的太阳轮固定连接，所述第一级行星轮系的行星架和第二级行星轮系的太阳轮固定连接，所述第二级行星轮系的行星架与截割滚筒连接，所述第一级行星轮系和第二行星轮系的齿圈固定设置；
[0019]所述处理器还用于:在液压传动系统正常工作时，根据马达转速传感器检测到的转速值和压力传感器检测到的压力值计算出液压传动系统实际功率，根据检测器检测到的电流值计算出辅助电机实际功率，并进一步计算出截割部实际输出功率值；
[0020]所述处理器还用于:在液压传动系统失效时，根据检测器的检测值计算出辅助电机的实际功率，并判断辅助电机的实际功率是否在设定功率附近；所述控制器还用于在液压传动系统失效时向截割电机发出关闭信号，并根据处理器的判断结果控制辅助电机以设定功率运行。
[0021]进一步，所述采煤机高可靠性机电液短程截割传动系统还包括助力马达、设置在精过滤器与补油单向阀之间的蓄能器，设置在蓄能器与补油单向阀之间的定压减压阀、设置在连接助力马达与蓄能器油路上的开关阀和根据蓄能器中压力控制补油电机的压力继电器；所述助力马达的动力输出端与中间齿轮同轴固定连接。
[0022]进一步,所述泵组为变量泵组；
[0023]进一步，所述采煤机高可靠性机电液短程截割传动系统还包括用于控制截割电机转速的变频器，所述泵组为定量泵组。[0024]进一步，所述控制阀组包括控制泵组中各泵出口油路的若干两位三通液控换向阀、控制定量马达组中各定量马达进口油路的若干两位三通液控换向阀和控制各两位三通液控换向阀的两位四通电磁换向阀；所述两位四通电磁换向阀与所述控制器电连接。
[0025]进一步，所述控制泵组中各泵出口油路的两位三通液控换向阀和控制定量马达组中各定量马达进口油路的两位三通液控换向阀为滑阀或插装阀。
[0026]本发明一种采煤机高可靠性机电液短程截割传动系统的控制方法，包括以下步骤:
[0027]第一步:通过数据采集装置采集信号，并将所采集的信号输入处理器；
[0028]第二步:通过处理器根据数据采集装置输入的信号计算出采煤机截割部的实际输出功率，并判断实际输出功率是否在截割部设定功率附近；通过处理器根据数据采集装置输入的信号和牵引速度与截割滚筒转速最佳对应关系计算出最佳截割滚筒转速值，并判断滚筒转速传感器检测到的截割滚筒转速值是否接近计算出的最佳截割滚筒转速值；
[0029]第三步:当采煤机截割部的实际输出功率偏大或偏小于截割部设定功率，通过控制器控制采煤机牵引机构调节牵引速度，使采煤机截割部的实际输出功率保持在设定功率附近；当滚筒转速传感器检测到的截割滚筒转速值偏大或偏小于计算出的最佳截割滚筒转速值时，通过控制器控制泵组的排量或截割电机的转速，以使截割滚筒实际转速等于计算出的最佳截割滚筒转速。
[0030]本发明的有益效果:
[0031]1、本发明采煤机高可靠性机电液短程截割传动系统及控制方法，采用液压传动系统传递功率，实现了短程传动，传动系统可以避免因重载摇臂变形产生破坏，其可靠性相对于传统电机一齿轮传动系统更高。
[0032]2、本发明采煤机高可靠性机电液短程截割传动系统及控制方法，其能分别对采煤机牵引速度和截割滚筒转速进行调节，使采煤机截割部的输出功率保持在设定功率附近，使牵引速度和截割滚筒转速保持在最佳比例附近，可使截割滚筒在截割过程中按合理切削厚度进行切割，发挥出整机最大的截割功效的能力。
[0033]3、本发明采煤机高可靠性机电液短程截割传动系统及控制方法，其采用的液压传动系统相对传统电机一齿轮传动系统而言有着更为理想的抗冲击性能。
[0034]4、本发明采煤机高可靠性机电液短程截割传动系统及控制方法，其采用的多泵多马达系统可以在某个元件失效时降功率继续工作，传动系统的可靠性进一步提高。
【专利附图】
【附图说明】
[0035]图1为实施例一中采煤机高可靠性机电液短程截割传动系统的结构布置图；
[0036]图2为实施例一中米煤机高可靠性机电液短程截割传动系统的液压系统的原理图；
[0037]图3为实施例一中泵的原理图；
[0038]图4为实施例一中齿轮传动系统的原理图；
[0039]图5为实施例一中动力耦合机构的结构示意图；
[0040]图6为实施例二中采煤机高可靠性机电液短程截割传动系统的结构布置图；
[0041]图7为实施例二中齿轮传动系统的原理图；[0042]图8为实施例二中动力耦合机构的结构示意图；
[0043]图9为实施例三中采煤机高可靠性机电液短程截割传动系统的结构布置图；
[0044]图10为实施例四中采煤机高可靠性机电液短程截割传动系统的结构布置图；
[0045]图11为实施例五中米煤机高可靠性机电液短程截割传动系统的液压系统的原理图。
【具体实施方式】
[0046]下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。
[0047]实施例一,如图1所不，本实施例一种米煤机高可靠性机电液短程截割传动系统，包括截割电机2、液压传动系统、齿轮传动系统7、截割滚筒6、控制器4.1、数据采集装置和处理器4.2 ;本实施例中截割电机2、液压传动系统和齿轮传动系统7设置于壳体12中，控制器4.1和处理器4.2设置于电控箱4中；
[0048]所述截割电机2的动力输入液压传动系统,所述液压传动系统的动力输入齿轮传动系统7，所述齿轮传动系统7的动力输入截割滚筒6 ；
[0049]本实施例中，所述数据采集装置包括检测截割滚筒转速的滚筒转速传感器8，检测液压传动系统工作压力的压力传感器11和检测采煤机牵引速度的速度传感器5 ；
[0050]所述处理器4.2与控制器4.1电连接，且处理器4.2还与滚筒转速传感器8、压力传感器11和速度传感器5电连接；
[0051]所述处理器4.2用于:根据所述压力传感器11检测到的液压传动系统工作压力值和所述滚筒转速传感器8检测到的截割滚筒转速值，计算出采煤机截割部实际输出功率值，并判断截割部实际输出功率值是否在设定功率附近；根据速度传感器5检测到的牵引速度值和牵引速度与截割滚筒转速最佳对应关系计算出最佳截割滚筒转速值，并判断滚筒转速传感器8检测到的截割滚筒转速值是否接近计算出的最佳截割滚筒转速值；
[0052]所述控制器4.1用于根据所述处理器4.2的判断结果控制所述牵引速度和所述截割滚筒的速度。
[0053]本实施例中，所述液压传动系统包括主回路和辅助回路I ;所述主回路包括由泵组13、定量马达组9和控制阀组10组成的闭式回路(本实施例中，所述泵组13为变量泵，其包括两个泵13.1、13.2，所述定量马达组9包括四个定量马达9.1、9.2、9.3、9.4，具体实施中泵和定量马达的数量还可根据需要增减)；所述辅助回路I包括热交换回路和补油回路，所述热交换回路由背压阀1.8、冷却器1.6和背压单向阀1.5串联组成，所述主回路的部分高温油液经背压阀1.8、冷却器1.6、背压单向阀1.5回流至油箱1.4，换热回路用于对系统进行热交换；补油回路由补油电机1.7、补油电机驱动的补油泵1.2、油箱1.4、设置在补油泵1.2入口的粗过滤器1.3、设置在补油泵出口的精过滤器1.10、串联设置在补油回路中的补油单向阀1.9以及溢流阀1.1组成；补油回路对系统进行补油，溢流阀1.1用于调定补油泵1.2的工作压力。
[0054]本实施例中，所述控制阀组10包括控制泵组13中各泵出口油路的两个两位三通液控换向阀10.25与10.26、控制定量马达组9中各定量马达进口油路的四个两位三通液控换向阀10.21,10.22,10.23,10.24和控制各两位三通液控换向阀的六个两位四通电磁换向阀10.11,10.12,10.13,10.14,10.15,10.16 ;所述各两位三通液控换向阀为滑阀，所述两位四通电磁换向阀与所述控制器4.1电连接。
[0055]本实施例中，辅助回路I可与采煤机已有摇臂液压系统进行紧密结合，主回路中控制阀组10的先导压力也可由摇臂液压系统提供，X接高压端，Y接回油箱。
[0056]本实施例中，所述齿轮传动系统包括动力稱合机构、第一级行星轮系7.6和第二级行星轮系7.7 ;所述动力耦合机构包括一个中间齿轮7.5和四个与中间齿轮外啮合的周边齿轮7.1,7.2,7.3和7.4 ;所述第一级行星轮系7.6的太阳轮与中间齿轮7.5同轴固定连接，所述第一级行星轮系7.6的行星架和第二级行星轮系7.7的太阳轮固定连接，所述第二级行星轮系7.7的行星架与截割滚筒6连接，所述第一级行星轮系7.6和第二行星轮系
7.7的齿圈固定设置在壳体12上；所述定量马达组9的各定量马达的动力输出端分别与各周边齿轮同轴固定连接。
[0057]本实施例采煤机高可靠性机电液短程截割传动系统的控制方法，包括以下步骤:
[0058]第一步:通过数据采集装置采集信号，具体为:滚筒转速传感器8采集截割滚筒的转速信号，压力传感器11采集液压传动系统的工作压力信号和速度传感器5采集采煤机的牵引速度信号，并将所采集的信号输入处理器4.2 ；
[0059]第二步:通过处理器4.2根据数据采集装置输入的截割滚筒的转速信号和牵引速度信号计算出采煤机截割部的实际输出功率，并判断实际输出功率是否在截割部设定功率附近；通过处理器4.2根据数据采集装置输入的牵引速度信号和牵引速度与截割滚筒转速最佳对应关系计算出最佳截割滚筒转速值，并判断滚筒转速传感器检测到的截割滚筒转速值是否接近计算出的最佳截割滚筒转速值；
[0060]第三步:当采煤机截割部的实际输出功率偏大或偏小于截割部设定功率，通过控制器4.1控制采煤机牵引机构3调节牵引速度，使采煤机截割部的实际输出功率保持在设定功率附近；当滚筒转速传感器8检测到的截割滚筒转速值偏大或偏小于计算出的最佳截割滚筒转速值时，通过控制器4.1控制泵组13的排量(变排量容积调速)，以使截割滚筒6的实际转速接近计算出的最佳截割滚筒转速。
[0061]由本实施例采煤机高可靠性机电液短程截割传动系统的结构及控制方法可知，本实施例中的截割传动系统采用液压传动系统传递功率，实现了短程传动，传动系统可以避免因重载摇臂变形产生破坏，其可靠性相对于传统电机一齿轮传动系统更高；其能分别对采煤机牵引速度和截割滚筒转速进行调节，可使采煤机截割部的输出功率保持在设定功率附近、牵引速度和截割滚筒转速保持在最佳比例附近，可使截割滚筒在截割过程中按合理切削厚度进行切割，发挥出整机最大的截割功效的能力；并且其采用的液压传动系统相对传统电机一齿轮传动系统而言有着更为理想的抗冲击性能。
[0062]值得指出的是，本实施例采煤机高可靠性机电液短程截割传动系统及控制方法，其采用的多泵多马达系统，通过控制器4.1发出信号控制阀组10来断开失效元件与液压传动系统的联系；同时，控制器4.1根据失效元件在工作过程中功率所占比重相应调整截割部设定功率值，使传动系统可降功率继续运行，传动系统的可靠性进一步提高。例如泵13.1失效，控制器4.1发出信号使电磁阀10.15得电从而使换向阀10.25右位工作，泵13.1出油口直接与油箱1.4连接，不参与工作，控制器4.1调整截割部设定功率值为额定功率二分之一(传动系统正常工作下，截割部设定功率即为其额定功率值)，即系统以额定功率的一半值继续运行。[0063]实施例二:本实施例米煤机高可靠性机电液短程截割传动系统是在实施例一结构上的改进，具体为本实施例相对于实施例一中的米煤机高可靠性机电液短程截割传动系统增加了辅助电机14、检测辅助电机电流的检测器15和检测定量马达转速的马达转速传感器16 ;所述齿轮传动系统相对于实施例也做了改进，具体为:所述齿轮传动系统包括动力耦合机构、第一级行星轮系7.6和第二级行星轮系7.7，所述动力耦合机构包括一个行星轮系、若干与行星轮系的齿圈7.12外啮合的周边齿轮和用于制动动力耦合机构齿圈的制动器 7.8 ;
[0064]所述动力耦合机构的太阳轮7.10和辅助电机14的转子同轴固定连接，所述动力耦合机构的各周边齿轮和定量马达组9的各定量马达的动力输出端同轴固定连接；所述动力耦合机构的行星架7.14与第一级行星轮系7.6的太阳轮固定连接，所述第一级行星轮系
7.6的行星架和第二级行星轮系7.7的太阳轮固定连接，所述第二级行星轮系7.7的行星架与截割滚筒6连接，所述第一级行星轮系7.6和第二行星轮系7.7的齿圈固定设置在壳体12上；
[0065]本实施例米煤机高可靠性机电液短程截割传动系统的其它结构与实施例相同，在此不再赘述。
[0066]本实施例中，所述处理器4.2还用于:在液压传动系统正常工作时，根据马达转速传感器16检测到的转速值和压力传感器11检测到的压力值计算出液压传动系统实际功率，根据检测器15检测到的电流值计算出辅助电机14的实际功率，并进一步计算出截割部的实际输出功率值；
[0067]所述处理器4.2还用于:在液压传动系统失效时，根据检测器15的检测值计算出辅助电机14的实际功率，并判断辅助电机14的实际功率是否在设定功率附近；
[0068]所述控制器4.1还用于在液压传动系统失效时向截割电机2发出关闭信号,并根据处理器4.2的判断结果控制辅助电机14以设定功率运行。
[0069]本实施例采煤机高可靠性机电液短程截割传动系统的控制方法，包括以下步骤:
[0070]第一步:通过数据采集装置采集信号，具体为:马达转速传感器16检测定量马达的转速值、压力传感器11检测液压传动系统的压力值、检测器15检测辅助电机14的电流值，并将所采集的信号输入处理器4.2 ；
[0071]第二步:通过处理器4.2根据数据采集装置输入的定量马达的转速信号和液压传动系统的压力信号计算出液压系统的实际功率，通过处理器4.2根据数据采集装置输入的电流信号计算出辅助电机14的实际功率，同时根据前两者的计算结果得出截割部的实际输出功率，并判断截割部的实际输出功率是否在截割部设定功率附近；通过处理器4.2根据数据采集装置输入的牵引速度信号和牵引速度与截割滚筒转速最佳对应关系计算出最佳截割滚筒转速值，并判断滚筒转速传感器8检测到的截割滚筒转速值是否接近计算出的最佳截割滚筒转速值；
[0072]第三步:当采煤机截割部的实际输出功率偏大或偏小于截割部设定功率，通过控制器4.1控制采煤机牵引机构3调节牵引速度，使采煤机截割部的实际输出功率保持在设定功率附近；当滚筒转速传感器8检测到的截割滚筒转速值偏大或偏小于计算出的最佳截割滚筒转速值时，通过控制器4.1控制泵组13的排量(变排量容积调速)，以使截割滚筒6的实际转速接近计算出的最佳截割滚筒转速。[0073]本申请实施例二提供的系统除具有与实例一同样应对液压元件失效的控制方式夕卜，还具有应对整个液压系统失效的控制方式；若液压系统因为漏油或油液污染等情况失效时，通过控制器4.1发出信号关闭截割电机2，然后，处理器4.2对检测器15检测值进行处理和计算可得出辅助电机14的实际功率，判断其是否在额定功率附近，如果实际值偏小则提高牵引速度，偏大则降低牵引速度，进而始终保持辅助电机14以额定功率运行；因此本实施例米煤机高可靠性机电液短程截割传动系统除了具有和实施例一相同的优点以外，还增加了一个在液压系统失效时的由辅助电机14驱动的工作模式，进一步提高了系统的可靠性。
[0074]实施例三:本实施例米煤机高可靠性机电液短程截割传动系统是在实施例一结构上的改进，具体为本实施例相对于实施例一中的米煤机高可靠性机电液短程截割传动系统增加了助力马达17、设置在精过滤器1.10与补油单向阀1.9之间的蓄能器1.11，设置在蓄能器1.11与补油单向阀1.9之间的定压减压阀1.13、设置在连接助力马达17与蓄能器1.11油路上的开关阀1.14和根据蓄能器1.11中压力控制补油电机1.7的压力继电器1.12，所述助力马达17的动力输出端与中间齿轮7.5同轴固定连接。
[0075]本实施例米煤机高可靠性机电液短程截割传动系统的其它结构与实施例一相同，在此不再一一赘述。
[0076]本实施例采煤机高可靠性机电液短程截割传动系统增设助力马达17主要是为采煤机截割硬的岩石时提供短时助力。当截割部遇到硬岩石时，先通过助力马达17为截割部提供辅助动力，当助力马达17参与工作动力也不足时，关闭助力马达17，再通过调节牵引速度，避免系统超载。助力马达17的动力来自于蓄能器1.11，由开关阀1.14控制，蓄能器
1.11的油液来自于补油泵1.2，补油泵1.2由压力继电器1.12控制，保证蓄能器1.11保持在设定压力范围，蓄能器1.11还通过定压减压阀1.13给截割传动系统里的液压闭式回路补油。在助力马达17关闭情况下，本实施例采煤机高可靠性机电液短程截割传动系统的控制方法与实施例一相同。
[0077]实施例四，本实施例采煤机高可靠性机电液短程截割传动系统是在实施例一结构上的改进，具体为本实施例相对于实施例一中的米煤机高可靠性机电液短程截割传动系统增加了用于控制截割电机转速2的变频器18，且所述泵组13为定量泵组；本实施例采煤机高可靠性机电液短程截割传动系统的其它结构与实施例一相同，在此不再 赘述。本实施例采煤机高可靠性机电液短程截割传动系统的控制方法与实施例一的控制方法的不同点在于:当滚筒转速传感器8检测到的截割滚筒转速值偏大或偏小于计算出的最佳截割滚筒转速值时，通过控制器4.1通过控制变频器18对截割电机2进行转速调节，以使截割滚筒6的实际转速接近计算出的最佳截割滚筒转速；控制方法中的其它步骤与实施例一相同。
[0078]本实施例采煤机高可靠性机电液短程截割传动系统在工作过程中除了具有和实施例一相同的优点以外，主要是实现了液压系统的变转速容积调速，较变排量容积调速而言，此种调速方式下的液压传动系统效率更高。
[0079]实施例五:本实施例米煤机高可靠性机电液短程截割传动系统是在实施例一结构上的改进，具体为本实施例中控制泵组13中各泵出口油路的两位三通液控换向阀和控制定量马达组9中各定量马达进口油路的两位三通液控换向阀由实施例一中的滑阀更改为插装阀，控制阀组10的先导油路高压端与主回路连接，低压端接回油箱；本实施例采煤机高可靠性机电液短程截割传动系统中的其它结构与实施例一相同，同时其控制方法也与实施例一相同。
[0080]本实施例采煤机高可靠性机电液短程截割传动系统在工作过程中除了具有和实施例一相同的优点以外，主要还结合了插装阀的优点:通流能力大，适用于采煤机截割传动系统高压大流量的场合；响应速度快；较滑阀的密封性更好，泄露小；易于集成，可以大大减小阀组占据的空间。
[0081]最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
【权利要求】
1.一种采煤机高可靠性机电液短程截割传动系统，其特征在于:包括截割电机、液压传动系统、齿轮传动系统、截割滚筒、控制器、数据采集装置和处理器； 所述截割电机的动力输入液压传动系统，所述液压传动系统的动力输入齿轮传动系统，所述齿轮传动系统的动力输入截割滚筒； 所述数据采集装置包括检测截割滚筒转速的滚筒转速传感器，检测液压传动系统工作压力的压力传感器和检测采煤机牵引速度的速度传感器； 所述处理器与控制器电连接，且处理器还与滚筒转速传感器、压力传感器和速度传感器电连接； 所述处理器用于:根据所述压力传感器检测到的液压传动系统工作压力值和所述滚筒转速传感器检测到的截割滚筒转速值，计算出采煤机截割部实际输出功率值，并判断截割部实际输出功率值是否在设定功率附近；根据速度传感器检测到的牵引速度值和牵引速度与截割滚筒转速最佳对应关系计算出最佳截割滚筒转速值，并判断滚筒转速传感器检测到的截割滚筒转速值是否接近计算出的最佳截割滚筒转速值； 所述控制器用于根据所述处理器的判断结果控制所述牵引速度和所述截割滚筒的速度。
2.根据权利要求1所述的采煤机高可靠性机电液短程截割传动系统，其特征在于:所述液压传动系统包括主回路和辅助回路；所述主回路包括由泵组、定量马达组和控制阀组组成的闭式回路；所述辅助回路包括热交换回路和补油回路，所述热交换回路由背压阀、冷却器和背压单向阀串联组成，所述主回路的部分高温油液经背压阀、冷却器、背压单向阀回流至油箱；补油回路由补油电机、补油电机驱动的补油泵、油箱、设置在补油泵入口的粗过滤器、设置在补油泵出口的精过滤器、串联设置在补油回路中的补油单向阀以及溢流阀组成。
3.根据权利要求1所述的采煤机高可靠性机电液短程截割传动系统，其特征在于:所述齿轮传动系统包括动力耦合机构、第一级行星轮系和第二级行星轮系；所述动力耦合机构包括一个中间齿轮和若干个与中间齿轮外啮合的周边齿轮；所述第一级行星轮系的太阳轮与中间齿轮同轴固定连接，所述第一级行星轮系的行星架和第二级行星轮系的太阳轮固定连接，所述第二级行星轮系的行星架与截割滚筒连接，所述第一级行星轮系和第二行星轮系的齿圈固定设置；所述定量马达组的各定量马达的动力输出端分别与各周边齿轮同轴固定连接。
4.根据权利要求1所述的采煤机高可靠性机电液短程截割传动系统，其特征在于:还包括辅助电机、检测辅助电机电流的检测器和检测定量马达转速的马达转速传感器，所述齿轮传动系统包括动力耦合机构、第一级行星轮系和第二级行星轮系，所述动力耦合机构包括一个行星轮系、若干与行星轮系的齿圈外啮合的周边齿轮和用于制动动力耦合机构齿圈的制动器； 所述动力耦合机构的太阳轮和辅助电机的转子同轴固定连接，所述动力耦合机构的各周边齿轮和定量马达组的各定量马达的动力输出端同轴固定连接；所述动力耦合机构的行星架与第一级行星轮系的太阳轮固定连接，所述第一级行星轮系的行星架和第二级行星轮系的太阳轮固定连接，所述第二级行星轮系的行星架与截割滚筒连接，所述第一级行星轮系和第二行星轮系的齿圈固定设置；所述处理器还用于:在液压传动系统正常工作时，根据马达转速传感器检测到的转速值和压力传感器检测到的压力值计算出液压传动系统实际功率，根据检测器检测到的电流值计算出辅助电机实际功率，并进一步计算出截割部实际输出功率值； 所述处理器还用于:在液压传动系统失效时，根据检测器的检测值计算出辅助电机的实际功率，并判断辅助电机的实际功率是否在设定功率附近；所述控制器还用于在液压传动系统失效时向截割电机发出关闭信号，并根据处理器的判断结果控制辅助电机以设定功率运行。
5.根据权利要求3所述的采煤机高可靠性机电液短程截割传动系统，其特征在于:还包括助力马达、设置在精过滤器与补油单向阀之间的蓄能器，设置在蓄能器与补油单向阀之间的定压减压阀、设置在连接助力马达与蓄能器油路上的开关阀和根据蓄能器中压力控制补油电机的压力继电器，所述助力马达的动力输出端与中间齿轮同轴固定连接。
6.根据权利要求3-5中任一所述的采煤机高可靠性机电液短程截割传动系统，其特征在于:所述泵组为变量泵组。
7.根据权利要求2所述的采煤机高可靠性机电液短程截割传动系统，其特征在于:还包括用于控制截割电机转速的变频器；所述泵组为定量泵组。
8.根据权利要求1-7中任一所述的采煤机高可靠性机电液短程截割传动系统，其特征在于:所述控制阀组包括控制泵组中各泵出口油路的若干两位三通液控换向阀、控制定量马达组中各定量马达进口油路的若干两位三通液控换向阀和控制各两位三通液控换向阀的两位四通电磁换向阀；所述两位四通电磁换向阀与所述控制器电连接。
9.根据权利要求8所述的采煤机高可靠性机电液短程截割传动系统，其特征在于:所述控制泵组中各泵出口油路的两位三通液控换向阀和控制定量马达组中各定量马达进口油路的两位三通液控换向阀为滑阀或插装阀。
10.一种权利要求2所述采煤机高可靠性机电液短程截割传动系统的控制方法，其特征在于:包括以下步骤: 第一步:通过数据采集装置采集信号，并将所采集的信号输入处理器； 第二步:通过处理器根据数据采集装置输入的信号计算出采煤机截割部的实际输出功率，并判断实际输出功率是否在截割部设定功率附近；通过处理器根据数据采集装置输入的信号和牵引速度与截割滚筒转速最佳对应关系计算出最佳截割滚筒转速值，并判断滚筒转速传感器检测到的截割滚筒转速值是否接近计算出的最佳截割滚筒转速值； 第三步:当采煤机截割部的实际输出功率偏大或偏小于截割部设定功率，通过控制器控制采煤机牵引机 构调节牵引速度，使采煤机截割部的实际输出功率保持在设定功率附近；当滚筒转速传感器检测到的截割滚筒转速值偏大或偏小于计算出的最佳截割滚筒转速值时，通过控制器控制泵组的排量或截割电机的转速，以使截割滚筒实际转速等于计算出的最佳截割滚筒转速。
【文档编号】E21C31/02GK103982181SQ201410227486
【公开日】2014年8月13日 申请日期:2014年5月27日 优先权日:2014年5月27日
【发明者】杨阳, 邹佳航, 秦大同, 孙冬野, 胡明辉, 胡建军, 刘振军, 刘永刚 申请人:重庆大学