一种防爆液压绞车电液控制系统技术领域
本发明涉及一种防爆液压绞车电液控制系统，适用于机械领域。
背景技术
液压绞车因具有优越的防爆性能和功率质量比大的特点，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。目前煤矿普遍应用的防爆液压绞车是我国于上世纪80年代研制的JKY型液压绞车。
目前液压绞车都是通过司机操作手柄控制系统流量，实现对负载的升降和运行速度的控制，属于手动开环的控制模式，存在以下关键技术问题难以解决：开环控制，调速精度低；手动控制，自动化水平低，平稳性差；驱动与制动协同性差，压力冲击严重，可靠性差；缺少状态监测系统，安全性差。
发明内容
本发明提出了一种防爆液压绞车电液控制系统，可以实现液压绞车的闭环调速、制动力可调以及状态监测。采用电液闭环控制，液压绞车的自动化水平明显提高，调速精度更准，速度跟随特性更好，排除故障的时间明显减少。
本发明所采用的技术方案是：
所述电液比例控制系统采用双手柄控制，驱动手柄控制驱动马达转动，制动手柄控制马达制动，所以通过制动手柄调节制动力的大小以及制动时间，可实现驱动与制动的协同控制。驱动系统与制动系统是防爆液压绞车电液比例控制系统的核心，包括电液比例驱动系统和电液比例制动系统。
所述电液比例驱动系统是在原驱动回路的基础上增加驱动手柄，电液比例减压阀、电磁换向阀、旋转编码器、放大器1及控制器而形成。用高性能的电液比例减压阀取代减压式先导阀，来调节泵的排量；电液比例减压阀经电磁换向阀连接到比例油缸;驱动手柄是电位计型，输出0～10V电压信号至控制器输入端，同时驱动手柄自带两开关，并分别与电磁换向阀的左右电磁铁相连，以控制电磁换向阀的动作，改变比例油缸活塞杆的移动方向，进而使泵可以双向变排量，使液压马达可以双向旋转。
所述驱动系统有两种工作模式：自动控制模式和手动控制模式，一般情况下系统工作于自动控制模式，而手动控制模式用于系统调试与维修。驱动手柄扳动最大角度，以控制马达的旋转方向，同时马达的转速通过旋转编码器测量，并被反馈到控制器，与控制指令比较，得到转速误差，然后经放大器调节电液比例减压阀的出口压力，即控制比例油缸的一腔压力(其另一腔则通过电磁换向阀回油箱)，该压力与比例油缸的弹簧力平衡，推动比例油缸的活塞杆移动，同时比例油缸推动伺服阀阀芯移动，因伺服阀与差动油缸组成机液位置伺服，差动油缸的活塞杆跟随伺服阀的阀芯而移动，进而调节变量泵的排量大小，改变泵的流量，最终实现液压马达转速的闭环控制。
本发明的有益效果是：该系统可以实现液压绞车的闭环调速、制动力可调以及状态监测。采用电液闭环控制，液压绞车的自动化水平明显提高，调速精度更准，速度跟随特性更好，排除故障的时间明显减少。
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
附图说明
图1是本发明的防爆液压绞车电液比例控制系统简图。
图中：1.变量泵；2.盘闸；3.液压马达；4.卷筒；5.液控换向阀；6.制动手柄；7.放大器2；8.电液比例溢流阀；9.驱动手柄；10.放大器1；11.电液比例减压阀；12.梭阀；13.比例油缸；14.伺服阀；15差动油缸。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
如图1，电液比例控制系统采用双手柄控制，驱动手柄控制驱动马达转动，制动手柄控制马达制动，所以通过制动手柄调节制动力的大小以及制动时间，可实现驱动与制动的协同控制。驱动系统与制动系统是防爆液压绞车电液比例控制系统的核心，包括电液比例驱动系统和电液比例制动系统。
电液比例驱动系统是在原驱动回路的基础上增加驱动手柄，电液比例减压阀、电磁换向阀、旋转编码器、放大器1及控制器而形成。用高性能的电液比例减压阀取代减压式先导阀，来调节泵的排量；电液比例减压阀经电磁换向阀连接到比例油缸;驱动手柄是电位计型，输出0～10V电压信号至控制器输入端，同时驱动手柄自带两开关，并分别与电磁换向阀的左右电磁铁相连，以控制电磁换向阀的动作，改变比例油缸活塞杆的移动方向，进而使泵可以双向变排量，使液压马达可以双向旋转。
具体如下：当驱动手柄处于零位时，两开关都断开，电磁换向阀失电而处于中位，变量泵处于零排量，液压马达停止；当驱动手柄向前推时，左位开关闭合，电磁换向阀左电磁铁得电而处于左位，液压马达正转，负载提升；当驱动手柄向后推时，右位开关闭合，电磁换向阀右电磁铁得电而处于右位，液压马达反转，负载下放。
驱动系统有两种工作模式：自动控制模式和手动控制模式，一般情况下系统工作于自动控制模式，而手动控制模式用于系统调试与维修。驱动手柄扳动最大角度，以控制马达的旋转方向，同时马达的转速通过旋转编码器测量，并被反馈到控制器，与控制指令比较，得到转速误差，然后经放大器调节电液比例减压阀的出口压力，即控制比例油缸的一腔压力(其另一腔则通过电磁换向阀回油箱)，该压力与比例油缸的弹簧力平衡，推动比例油缸的活塞杆移动，同时比例油缸推动伺服阀阀芯移动，因伺服阀与差动油缸组成机液位置伺服，差动油缸的活塞杆跟随伺服阀的阀芯而移动，进而调节变量泵的排量大小，改变泵的流量，最终实现液压马达转速的闭环控制。
电液比例制动系统是在原制动回路的基础上增加制动手柄、电液比例溢流阀、放大器2形成。用梭阀将驱动与制动联系起来，梭阀并联于比例油缸两腔，并取其高压，驱动液控换向阀换向，以控制盘闸的开启和关闭。当驱动手柄偏离零位时，电磁换向阀处于左位或右位，比例油缸两腔有压差，比例油缸的活塞处于偏离中位，变量泵排量不为零，马达即将转动，同时驱动液控换向阀换向(一般大于0．5 MPa)，制动油液进入盘闸，使盘闸开启松闸，使马达得以转动。当驱动手柄处零位时，电磁换向阀处于中位，比例油缸两腔因回油而无压差，比例油缸的活塞处于中位，变量泵排量为零，马达停止，同时液控换向阀处于初始位，制动回油，盘闸关闭，马达制动。可见驱动优先于制动，即马达无驱动的情况下，盘闸是关闭的，马达始终处于制动状态的，只有马达有了驱动力后，盘闸系统才能开启，这样防止了“零速溜车”现象，更安全。当液控换向阀在液控力的驱动下换向(处于左位)时，制动油源经液控换向阀进入盘闸，司机操纵制动手柄，向放大器输入电压信号，以调节电液比例溢流阀的溢流压力，控制盘闸内液流的压力，从而使马达的制动力可调。