專利名稱：一種礦井提升機(jī)恒減速安全制動系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及礦井提升機(jī)安全制動控制技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種礦井提升機(jī) 恒減速安全制動系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
礦井提升機(jī)是礦山開采的咽喉設(shè)備，承擔(dān)著井上井下之間礦物、設(shè)備、材料和人員 輸送的重要任務(wù)，其性能好壞對于礦山安全生產(chǎn)十分重要。而礦井提升機(jī)制動系統(tǒng)是關(guān)系 到提升機(jī)安全性能的關(guān)鍵部件。安全制動是指提升機(jī)或提升絞車在運行過程中，為避免出現(xiàn)安全事故而采取的迅 速停車的制動行為。提升機(jī)的安全制動過程主要是由電液制動系統(tǒng)完成的，其中，電液制動 系統(tǒng)由盤形制動器、液壓站、電控柜、檢測反饋裝置、液壓管路及連接電纜組成。目前，大部分礦井提升機(jī)仍采用恒力矩二級安全制動控制方式“簡稱二級制動”， 即安全制動時，將全部制動力矩以不同數(shù)值分兩個制動階段施加到提升機(jī)或提升絞車上， 并在第一級制動時保持制動力矩恒定直至停車；然后第二級制動時施加全部制動力矩的制 動方式，滿足安全規(guī)程對最大制動力矩的要求，使提升系統(tǒng)安全地處于靜止?fàn)顟B(tài)，即恒力矩 制動控制。二級制動解決了安全制動過程中制動減速度大小要求所需制動力矩和靜止?fàn)?態(tài)時停車可靠性要求所需制動力矩不一致的矛盾，使之符合國家有關(guān)安全規(guī)程要求，以實 現(xiàn)提升系統(tǒng)安全可靠工作。由于第一級制動力矩，即值，一經(jīng)調(diào)定后，將不再變動。為 了安全起見，一般按最大負(fù)荷、最惡劣工況，即全載下放工況來確定P—g值，即最大制動力 矩要求，這樣在重載上提工況下也只能使用這個最大制動力矩去制動；由于此時重力負(fù)載 方向是幫助提升系統(tǒng)制動的，因此，與重載下放工況相比，重載上提工況下制動減速度變化 大，制動沖擊大，制動過程不平穩(wěn)，在提升系統(tǒng)載荷變化情況下也存在同樣現(xiàn)象。尤其是對 于大型多繩提升設(shè)備，安全制動過程中很容易突破滑動極限，致使鋼絲繩打滑，降低了設(shè)備 的安全性能和使用壽命，甚至造成重大安全事故。目前，有進(jìn)口礦井提升機(jī)采用恒減速電液制動控制系統(tǒng)，采用電液伺服閥對提升 機(jī)安全制動過程中的系統(tǒng)油壓進(jìn)行調(diào)節(jié)，但抗污染能力差、成本高、維護(hù)工作量大、可靠性 低。如果設(shè)備維護(hù)稍有疏忽，在安全制動過程中就可能發(fā)生重大安全事故。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是提供一種礦井提升機(jī)恒減速安全制動系統(tǒng)，從而實現(xiàn)緊急制 動時，使制動減速度不隨負(fù)荷、工況變化而變化，始終按預(yù)先設(shè)定的速度值進(jìn)行制動，提高 礦井提升機(jī)制動的平穩(wěn)性和安全性；且本制動系統(tǒng)具有高響應(yīng)速度、高控制精度，可對制動 減速度實施雙向調(diào)節(jié)。為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本實用新型采用如下技術(shù)方案本實用新型的礦井提升機(jī)恒減速安全制動系統(tǒng)，包括設(shè)置在卷筒制動盤上的盤形 制動器、液壓站、電控裝置和檢測反饋裝置；[0009]所述系統(tǒng)的液壓站包括儲能裝置，至少包括一個將輸入的電信號轉(zhuǎn)換為相應(yīng)液壓 流量及改變液流方向的電液比例換向閥，還包括一個切換液壓站正常工作工況與安全制動 工況的電磁換向閥；所述儲能裝置與電液比例換向閥、電磁換向閥液壓管路連接，電磁換向 閥出口端液壓管路連接至盤形制動器油缸；所述系統(tǒng)的檢測反饋裝置包括設(shè)置在卷筒上的測速傳感器；所述測速傳感器采集提升機(jī)減速度信號并輸入電控裝置，電控裝置接收所述減速 度信號并與給定的速度值進(jìn)行比較發(fā)出控制指令，所述控制指令經(jīng)電信號處理，電液比例 換向閥將電信號控制指令轉(zhuǎn)換為液壓信號并輸出按輸入電信號控制指令變化的液壓壓力 信號控制盤形制動器形成速度閉環(huán)控制回路。所述的礦井提升機(jī)恒減速安全制動系統(tǒng)，所述檢測反饋裝置還包括設(shè)置在電液比 例換向閥出口端與盤形制動器油缸之間液壓管路上的壓力傳感器，所述壓力傳感器將采集 到的油壓信號經(jīng)電控裝置處理后反饋至電液比例換向閥入口端，形成壓力閉環(huán)控制回路。所述的礦井提升機(jī)恒減速安全制動系統(tǒng)，所述液壓站的電液比例換向閥的入口端 接儲能裝置，所述電液比例換向閥和電磁換向閥之間設(shè)旁路溢流閥；所述儲能裝置與液壓 泵源通過單向閥相關(guān)連并獲取壓力油補(bǔ)充，所述單向閥允許流體朝向儲能裝置的方向流動 而不能反向流動；所述電磁換向閥經(jīng)截止閥連至盤形制動器油缸。所述的礦井提升機(jī)恒減速安全制動系統(tǒng)，輸入電液比例換向閥的電信號控制指令 為正信號時，電液比例換向閥進(jìn)油閥口開啟、泄油閥口關(guān)閉，儲能裝置與電液比例換向閥的 進(jìn)油閥口聯(lián)通，液壓油通過電液比例換向閥進(jìn)油閥口進(jìn)入盤形制動器油缸，進(jìn)行開閘或減 小制動力矩的操作，所述電液比例換向閥進(jìn)油閥口開啟大小與輸入的電信號控制指令大小 成比例。所述的礦井提升機(jī)恒減速安全制動系統(tǒng)，輸入電液比例換向閥的電信號控制指令 為負(fù)信號時，電液比例換向閥泄油閥口開啟、進(jìn)油閥口關(guān)閉，盤形制動器油缸與電液比例換 向閥泄油閥口聯(lián)通、液壓油通過電液比例換向閥泄油閥口流回油箱進(jìn)行合閘或增加制動力 矩的操作，所述電液比例換向閥泄油閥口開啟大小與輸入的電信號控制指令大小成比例。所述的礦井提升機(jī)恒減速安全制動系統(tǒng)，輸入電液比例換向閥的電信號控制指令 為零時，電液比例換向閥閥芯在彈簧力的作用下自動處于中間位置，壓力油源入口、通往盤 形制動器油缸的工作油口和泄油口處于關(guān)閉狀態(tài)，制動系統(tǒng)處于停止調(diào)節(jié)工況。為更好的實施本發(fā)明創(chuàng)造，所述電液比例換向閥具有閥芯位置反饋功能，在該閥 閥芯上裝有位移傳感器。通過閥芯位置的檢測和信號閉環(huán)反饋控制，使電液比例換向閥的 輸出參數(shù)與輸入信號保持一致。且通過閥芯位置閉環(huán)反饋控制功能，使電液制動控制系統(tǒng) 成為高響應(yīng)速度、高控制精度的高性能控制系統(tǒng)。為更好的實施本發(fā)明創(chuàng)造，所述電液比例換向閥閥芯中位位置采用正遮蓋的滑閥 結(jié)構(gòu)，使制動系統(tǒng)處在非輸出參數(shù)工作狀態(tài)的閥芯中間位置時，既具有高響應(yīng)速度和高控 制精度，又具有良好的封閉性能和抗污染能力。本發(fā)明創(chuàng)造中的電液比例換向閥作為一種電液轉(zhuǎn)換放大元件，當(dāng)輸入連續(xù)變化的 電信號控制指令時，自動輸出隨動變化的液壓動力油流或壓力信號。由于電液比例換向閥 根據(jù)輸入控制信號的不同實施三種工作機(jī)能，即在安全制動過程中具有對制動減速度實施 增加制動力矩操作和減少制動力矩操作的雙向調(diào)節(jié)功能，從而具備了實現(xiàn)恒值閉環(huán)控制的良好條件。本實用新型的礦井提升機(jī)恒減速安全制動系統(tǒng)的制動方法為制動系統(tǒng)根據(jù)礦井 提升機(jī)安全制動要求和提升系統(tǒng)需要設(shè)定給定速度值，電控裝置將給定速度值和測速傳感 器實際反饋的減速度信號進(jìn)行比較后發(fā)出控制指令，控制指令經(jīng)過放大、矯正方式處理后， 再與從壓力傳感器反饋的油壓信號比較后發(fā)出電信號控制指令，通過電液比例換向閥轉(zhuǎn)換 為液壓信號，電液比例換向閥輸出按輸入控制指令指令變化的液壓動力油流或壓力信號控 制盤形制動器制動提升機(jī)的運動狀態(tài)，實施礦井提升機(jī)的恒減速安全制動。在實施安全制動時，本實用新型的制動系統(tǒng)可以實現(xiàn)在不同載荷、不同速度及不 同工況下，使提升系統(tǒng)按照給定的恒定速度進(jìn)行制動。在檢測反饋裝置檢測到實際減速度 偏離給定值的情況下，通過電液閉環(huán)制動控制系統(tǒng)的反饋調(diào)節(jié)和補(bǔ)償作用，使其迅速減小 偏差、保持制動過程減速度恒定不變，達(dá)到恒減速制動的效果。綜上所述，由于采用如上所述的技術(shù)方案，本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下 優(yōu)越性本實用新型避免了現(xiàn)有技術(shù)制動減速度變化大，制動沖擊大，制動過程不平穩(wěn)，制 動安全可靠性欠優(yōu)的不足。提高了制動平穩(wěn)性和安全可靠性，使系統(tǒng)達(dá)到較高的安全可靠 性和技術(shù)經(jīng)濟(jì)性。對提高礦山咽喉設(shè)備的安全可靠性，提高生產(chǎn)效率具有重要意義。通過采用本實用新型的技術(shù)方案，使本實用新型的安全制動系統(tǒng)具有對制動減速 度實施雙向調(diào)節(jié)功能，具備了實現(xiàn)恒值閉環(huán)控制的良好條件，具有高響應(yīng)速度、高控制精度 的制動性能，并具有良好的抗污染能力。

圖1是本實用新型雙閉環(huán)控制回路的方框圖；圖2是本實用新型液壓回路原理圖；圖3是電液比例換向閥結(jié)構(gòu)示意圖；圖中1 一卷筒；2 —制動盤；3 —盤形制動器；4 一截止閥；5 —電磁換向閥；6 一溢流閥；7 —單向閥；8 —電液比例換向閥；9 一蓄能器；10 —截止閥；11 一位 移傳感器；12 —閥芯。
具體實施方式
本實用新型的礦井提升機(jī)恒減速安全制動系統(tǒng)，包括盤形制動器、液壓站、電控裝 置和檢測反饋裝置；檢測反饋裝置持續(xù)將檢測到的提升機(jī)減速度信號反饋至電控裝置，電 控裝置將反饋信號與設(shè)定的信號比較后，發(fā)出控制指令至液壓站的電液比例換向閥，電液 比例換向閥根據(jù)輸入指令輸出變化的液壓動力油流或壓力信號控制盤形制動器油缸動作。結(jié)合圖2所示，其中液壓站的儲能裝置“本實施例選用蓄能器9”、電液比例換向閥 8和電磁換向閥5通過管路依次連接形成液壓回路，所述電磁換向閥5通過截止閥4連至 盤形制動器3，具體連至盤形制動器的油缸；電液比例換向閥8和電磁換向閥5之間設(shè)旁路 溢流閥6 ；所述蓄能器9經(jīng)單向閥7接至泵源，所述單向閥7允許流體朝向儲能裝置9的方 向流動而不能反向流動。其中電液比例換向閥8是電液轉(zhuǎn)換放大元件，輸入連續(xù)變化的電 信號控制指令，輸出隨動變化的液壓動力油流；蓄能器9作為系統(tǒng)的備用油源，在安全制動包括停電時為液壓制動系統(tǒng)提供控制壓力油；溢流閥6用來限制制動系統(tǒng)的預(yù)制動工作油 壓；電磁換向閥5用以正常工作回路和安全制動回路的切換；單向閥7用來與油泵來的壓 力油源進(jìn)行單向?qū)ê头聪蜿P(guān)閉；截止閥10是檢修時用來給蓄能器泄油的；截止閥4是檢 修時用來切斷液壓站與盤形制動器3之間油流的；盤形制動器3是作為整個系統(tǒng)的液壓和 力轉(zhuǎn)換裝置，也是制動執(zhí)行元件；盤形制動器3油缸的活塞桿機(jī)械連接制動盤2，制動盤在 盤形制動器3油缸的作用下與卷筒輪轂緊貼摩擦產(chǎn)生制動力。結(jié)合圖3所示，電液比例換向閥8選用三位四通閥，且在該閥閥芯上裝有位移傳感 器11，所述電液比例換向閥閥芯12中位位置采用正遮蓋的滑閥結(jié)構(gòu)，使制動系統(tǒng)處在非輸 出參數(shù)工作狀態(tài)的閥芯中間位置時，既具有高響應(yīng)速度和高控制精度，又具有良好的封閉 性能和抗污染能力。結(jié)合圖1所示，設(shè)置在電液比例換向閥8出口端的壓力傳感器將采集到的油壓信 號反饋至電液比例換向閥8入口端，形成壓力閉環(huán)控制回路；設(shè)置在卷筒1上的速度傳感器 將采集到的提升機(jī)減速度信號反饋至電控裝置，電控裝置將所述速度信號與給定的速度值 進(jìn)行比較后發(fā)出控制指令，所述控制指令經(jīng)電信號處理后，再與從壓力傳感器發(fā)出的油壓 壓力信號比較后發(fā)出電信號控制指令，電信號控制指令經(jīng)放大、矯正等方式處理后，經(jīng)電液 比例換向閥8轉(zhuǎn)換為液壓信號，電液比例換向閥8輸出按輸入電信號控制指令變化的液壓 壓力信號控制盤形制動器形成速度閉環(huán)控制回路。即電液比例換向閥輸出按輸入電信號控 制指令變化的液壓壓力信號即流量控制盤形制動器3油缸活塞桿輸出的力，盤形制動器油 缸活塞桿輸出的力與盤形制動器彈簧力進(jìn)行抵消后的剩余力通過閘瓦及制動盤作用在制 動盤2間盤上，形成的制動力矩控制提升系統(tǒng)的運動狀態(tài)按照輸入電信號控制指令的變化 規(guī)律而制動減速，實施了對提升系統(tǒng)的控制，實現(xiàn)了礦井提升機(jī)的恒值閉環(huán)恒減速安全制 動。本實施例的礦井提升機(jī)恒減速安全制動系統(tǒng)實施時，制動系統(tǒng)根據(jù)礦井提升機(jī)安 全制動要求和提升系統(tǒng)需要設(shè)定給定減速度值，電控裝置將給定減速度值和實際反饋速度 信號進(jìn)行比較后發(fā)出控制指令，控制指令經(jīng)過放大、矯正等方式處理后，再與從壓力傳感器 發(fā)出的油壓信號比較后發(fā)出電信號控制指令，通過電液比例換向閥轉(zhuǎn)換為液壓信號，電液 比例換向閥輸出按輸入控制指令指令變化的液壓壓力流量控制盤形制動器制動提升機(jī)的 運動狀態(tài)，實施礦井提升機(jī)的恒減速安全制動。電液比例換向閥8有三種工作機(jī)能在輸入電信號指令為零時，液壓閥芯12在彈 簧力的作用下自動處于中間位置，使壓力油源入口、通往制動器的工作油口和泄油口處于 關(guān)閉狀態(tài)，制動系統(tǒng)處于停止調(diào)節(jié)工況；在輸入電信號指令為正(或為負(fù))信號時，電液比例 換向閥8進(jìn)油閥口開啟、泄油閥口關(guān)閉，來自蓄能器的具有壓力能的液壓油通過該進(jìn)油閥 口進(jìn)入盤形制動器3油缸進(jìn)行開閘或減小制動力矩的操作，其閥口開啟大小即減小制動力 矩操作的程度大小與輸入的電信號指令大小成比例；在輸入電信號指令為負(fù)(或為正)信號 時，電液比例換向閥8泄油閥口開啟、進(jìn)油閥口關(guān)閉，盤形制動器3油缸內(nèi)的液壓油在制動 彈簧作用下通過該閥泄油閥口流回油箱進(jìn)行合閘或增加制動力矩的操作，其閥口開啟大小 即增加制動力矩操作的程度大小與輸入的電信號指令大小成比例。由于該電液比例換向閥 組成的電液控制回路具有上述三種控制功能，所以本發(fā)明在安全制動過程中具有對制動減 速度實施增加制動力矩操作和減少制動力矩的雙向調(diào)節(jié)功能，從而具備了實現(xiàn)恒值閉環(huán)控
6制的良好條件。需說明的是，本實施例中對輸入電信號控制指令的負(fù)信號、正信號的定義是相對 的。本發(fā)明創(chuàng)造中未詳盡敘述部分為現(xiàn)有技術(shù)。
權(quán)利要求1.一種礦井提升機(jī)恒減速安全制動系統(tǒng)，包括設(shè)置在卷筒制動盤上的盤形制動器、液 壓站、電控裝置和檢測反饋裝置；其特征是所述系統(tǒng)的液壓站包括儲能裝置(9)，至少包括一個將輸入的電信號轉(zhuǎn)換為相應(yīng)液壓 流量及改變液流方向的電液比例換向閥(8)，還包括一個切換液壓站正常工作工況與安全 制動工況的電磁換向閥(5)；所述儲能裝置(9)與電液比例換向閥(8)、電磁換向閥(5)液 壓管路連接，電磁換向閥(5)出口端液壓管路連接至盤形制動器C3)油缸；所述系統(tǒng)的檢測反饋裝置包括設(shè)置在卷筒(1)上的測速傳感器；所述測速傳感器采集提升機(jī)減速度信號并輸入電控裝置，電控裝置接收所述減速度信 號并與給定的速度值進(jìn)行比較發(fā)出控制指令，所述控制指令經(jīng)電信號處理，電液比例換向 閥(8)將電信號控制指令轉(zhuǎn)換為液壓信號并輸出按輸入電信號控制指令變化的液壓壓力 信號控制盤形制動器( 形成速度閉環(huán)控制回路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的礦井提升機(jī)恒減速安全制動系統(tǒng)，其特征是所述檢測反饋 裝置還包括設(shè)置在電液比例換向閥(8)出口端與盤形制動器(3)油缸之間液壓管路上的壓 力傳感器，所述壓力傳感器將采集到的油壓信號經(jīng)電控裝置處理后反饋至電液比例換向閥 (8)入口端，形成壓力閉環(huán)控制回路。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的礦井提升機(jī)恒減速安全制動系統(tǒng)，其特征是所述液壓站的 電液比例換向閥⑶的入口端接儲能裝置(9)，所述電液比例換向閥⑶和電磁換向閥(5) 之間設(shè)旁路溢流閥(6)；所述儲能裝置(9)與液壓泵源通過單向閥(7)相關(guān)連并獲取壓力 油補(bǔ)充，所述單向閥(7)允許流體朝向儲能裝置(9)的方向流動而不能反向流動；所述電磁 換向閥(8)經(jīng)截止閥(4)連至盤形制動器( 油缸。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的礦井提升機(jī)恒減速安全制動系統(tǒng)，其特征是輸入電 液比例換向閥(8)的電信號控制指令為正信號時，電液比例換向閥進(jìn)油閥口開啟、泄油閥 口關(guān)閉，儲能裝置(9)與電液比例換向閥⑶的進(jìn)油閥口聯(lián)通，液壓油通過電液比例換向閥 進(jìn)油閥口進(jìn)入盤形制動器C3)油缸，進(jìn)行開閘或減小制動力矩的操作，所述電液比例換向 閥進(jìn)油閥口開啟大小與輸入的電信號控制指令大小成比例。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的礦井提升機(jī)恒減速安全制動系統(tǒng)，其特征是輸入電 液比例換向閥(8)的電信號控制指令為負(fù)信號時，電液比例換向閥泄油閥口開啟、進(jìn)油閥 口關(guān)閉，盤形制動器(3)油缸與電液比例換向閥(8)泄油閥口聯(lián)通、液壓油通過電液比例換 向閥泄油閥口流回油箱進(jìn)行合閘或增加制動力矩的操作，所述電液比例換向閥泄油閥口開 啟大小與輸入的電信號控制指令大小成比例。
6.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的礦井提升機(jī)恒減速安全制動系統(tǒng)，其特征是輸入電 液比例換向閥(8)的電信號控制指令為零時，電液比例換向閥閥芯在彈簧力的作用下自動 處于中間位置，壓力油源入口、通往盤形制動器油缸的工作油口和泄油口處于關(guān)閉狀態(tài)，制 動系統(tǒng)處于停止調(diào)節(jié)工況。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的礦井提升機(jī)恒減速安全制動系統(tǒng)，其特征是所述電液 比例換向閥(8)具有閥芯位置反饋功能，在該閥閥芯(12)上裝有位移傳感器。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的礦井提升機(jī)恒減速安全制動系統(tǒng)，其特征是所述電液 比例換向閥(8)閥芯中位位置采用正遮蓋的滑閥結(jié)構(gòu)。
專利摘要本實用新型公開的一種礦井提升機(jī)恒減速安全制動系統(tǒng)，涉及礦井提升機(jī)安全制動控制技術(shù)領(lǐng)域，所述系統(tǒng)包括設(shè)置在卷筒制動盤上的盤形制動器、液壓站、電控裝置和檢測反饋裝置；設(shè)置在卷筒上的測速傳感器采集提升機(jī)減速度信號并輸入電控裝置，電控裝置接收此信號并與給定的速度值進(jìn)行比較發(fā)出控制指令，控制指令經(jīng)電信號處理后，再與從設(shè)置在電液比例換向閥出口端與盤形制動器油缸之間液壓管路上的壓力傳感器反饋的油壓信號比較后發(fā)出電信號控制指令，液壓站的電液比例換向閥輸出按輸入控制指令指令變化的液壓壓力信號控制盤形制動器制動提升機(jī)的運動狀態(tài)，實施礦井提升機(jī)的恒減速安全制動。
文檔編號F15B13/044GK201857238SQ201020595350
公開日2011年6月8日 申請日期2010年11月8日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月8日
發(fā)明者劉大華, 呂翔, 姜海濤, 孫富強(qiáng), 張偉, 張鳳林, 張步斌, 朱峰, 王繼生, 程愛學(xué), 趙寶法 申請人:中信重工機(jī)械股份有限公司, 洛陽中重自動化工程有限責(zé)任公司