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液压提升机的层位控制精度问题

发布时间:2019-06-19  发布者:鼎恒液压机械
液压提升机是复杂的机电液一体化产品,是液压技术与电控式提升机的机械部分相结合的一种矿井提升机械。广泛应用于矿山井下作提升或下放人员、物料的主要设备。液压提升机主要由液压驱动系统、液压制动系统、液压控制系统、卷筒-负载系统、操作系统及其它如深度指示、提升超速、过卷安全保护等辅助系统组成;液压驱动系统由变量泵、定量马达及其变量控制系统组成,定量液压马达通过卷筒实现提升容器的升降;液压制动系统由盘形制动器及其液压控制系统组成,与液压驱动系统协同实现对负载的停车制动与松闸升降。
目前液压提升机存在层位控制精度不高、乘坐欠舒适及驱动与制动协同性欠佳等一系列问题。层位精度控制是指立井提升箕斗或罐笼在升降过程中要准确,而不是靠司机一次或多次微动操作才能停稳在各水平巷道的相应层位上,层位精度控制问题得不到解决,将严重影响液压提升机的运行工作效率和工作可靠性。液压提升机的乘坐性是指提升机的运行速度曲线必须满足人乘坐的舒适性基本要求,乘坐欠舒适的液压提升机将给乘坐人员带来一定生理、心理反应。而液压提升机的工作协同性是指液压驱动系统与液压制动系统之间的协同工作,这是液压提升机可靠安全有序工作的关键。
在司机操作减压式比例控制阀向液压驱动与制动系统同时发出液控信号时的瞬态过程中,液压马达的输出转速、扭矩,因受到液压驱动系统与制动系统的参数设计如系统瞬时流量的变化、液压油的可压缩性、管道的弹性、液压元件的泄漏等因素的影响,都是从零动态的过渡到其额定值;在液压马达的瞬态输出扭矩小于其负载扭矩时,若液压制动系统松闸,负载必将产生瞬时下滑,一旦失控,将产生严重后果。若制动系统松闸过缓,卷筒一负载系统被制动,液压驱动系统中压力必将迅速升高,引起系统故障甚至损坏液压元件。可见提升机驱动与制动间的欠协同性是液压提升机存在的严重安全隐患,因此在液压提升机实现立井提升之前,首先必须解决这些问题。
在立井提升过程中,要求提升箕斗或罐笼在升降过程中准确停稳在各水平巷道的相应水平层位上,即要求液压提升有较高的层位精度,这是确保提升机运行工作效率和工作可靠性的基本要求。液压提升机目前还不能真正用于立井提升,液压提升机难以满足负载的层位精度控制要求是其中主要原因。这当然与提升机主轴装置、提升钢丝绳系统等的工作特性有关,但更主要的是取决于液压驱动系统的工作动态特性。
这类变量系统输出的流量能随外部负载变化而变化,即提升机液压驱动系统是一个变负载的时变大功率系统。由于变量液压泵的容积效率随系统工作压力的升降而变化,使泵的输出流量随负载变化,从而得不到精确的流量控制。也就是说,液压马达通过主轴装置、提升钢丝绳驱动提升箕斗或罐笼的实际运行速度,很难达到预设速度曲线要求,引起提升箕斗或罐笼的层位精度得不到精确控制,即使在同水平或不同水平但等距离水平之间运行,若负载不同,即使操作指令完全一样,也不可能精确停稳在要求层位上,只能靠司机一次或多次微动操作才可能保证,这就严重影响了提升机运行效率和乘坐舒适性。
可见液压马达输出速度在上述各项设计参数确定的情况下取决于手动操作比例式减压阀的阀芯位移和负载力矩的变化,而提升箕斗或罐笼的运行速度则还受钢丝绳提升系统的动态特性的影响。
控制系统之所以难以实现液压提升机层位的精确控制,一是因为变量泵为直接反馈排量调节,使得液压泵的输出流量随负载变化而变化;二是因为系统没有马达输出速度检测与负反馈控制回路,系统不能自动消除负载变化而引起的液压马达输出速度误差。
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