一種卷纜控制閥組的設(shè)計(jì)

(中國(guó)煤炭科工集團(tuán)太原研究院有限公司， 山西 太原　030006)

引言

卷纜液壓系統(tǒng)是井下電牽引礦用設(shè)備的重要組成部分，其性能直接影響設(shè)備的機(jī)動(dòng)性能和生產(chǎn)效率[1]。卷纜液壓系統(tǒng)的主要功能是保證設(shè)備在前進(jìn)和后退過(guò)程中隨動(dòng)地放纜和卷纜，并使電纜時(shí)刻處于張緊狀態(tài)[2]。

井下電牽引車(chē)輛大多結(jié)構(gòu)緊湊，液壓件和管路的安裝空間相對(duì)受限。由于一部分閥需要經(jīng)常調(diào)節(jié)，或是某些管路需要更換，這就給使用和維護(hù)帶來(lái)了不便。某電牽引車(chē)的卷纜液壓系統(tǒng)如圖1所示， 元件布置空間狹小，管路連接復(fù)雜，安裝覆蓋件后使用和維護(hù)更加不便。 因此有必要對(duì)部分液壓件進(jìn)行整合， 在保證卷纜液壓系統(tǒng)功能不變、性能不降低的基礎(chǔ)上，減少液壓件，減少連接管路進(jìn)而達(dá)到便于布置和維護(hù)的目的。本設(shè)計(jì)將卷纜閥和卷纜調(diào)節(jié)閥組整合成卷纜控制閥組。

1.卷纜調(diào)節(jié)閥組　2.卷纜閥圖1　卷纜液壓系統(tǒng)實(shí)物圖

1　卷纜液壓系統(tǒng)原理

卷纜液壓系統(tǒng)由卷纜閥、卷纜調(diào)節(jié)閥組和卷纜馬達(dá)組成。系統(tǒng)原理圖如圖2所示。

圖2　卷纜液壓系統(tǒng)原理圖

1.1　卷纜閥工作原理

卷纜閥由低扭矩溢流閥、高扭矩溢流閥、閥體、換向閥和單向閥組成，結(jié)構(gòu)原理圖如圖3所示。

1.低扭矩溢流閥　2.高扭矩溢流閥　3.閥體　4.換向閥　5.單向閥圖3　卷纜閥結(jié)構(gòu)原理圖

當(dāng)車(chē)輛駛向電纜固定點(diǎn)時(shí)，油泵出來(lái)的壓力油從P1口流入，經(jīng)單向閥后由P2口流入卷纜馬達(dá)，馬達(dá)帶動(dòng)滾筒卷纜。當(dāng)緩慢行駛或停車(chē)時(shí)，電纜繃緊，壓力升高到設(shè)定值時(shí)，高扭矩溢流閥打開(kāi)，防止張緊力過(guò)大拉斷電纜。當(dāng)車(chē)輛駛離電纜固定點(diǎn)時(shí)，電纜拖動(dòng)馬達(dá)使其按照泵工況動(dòng)作，P2口壓力大于P1口，單向閥關(guān)閉，閥芯向右運(yùn)動(dòng)，P2口處壓力油經(jīng)低扭矩溢流閥流入T口，此時(shí)低扭矩溢流閥起背壓閥作用。P1口的壓力油直接回油箱。低扭矩溢流閥能夠使電纜在放纜時(shí)保持一定張力。

1.2　卷纜調(diào)節(jié)閥組工作原理

卷纜調(diào)節(jié)閥組由節(jié)流閥和截止閥組成。

卷纜調(diào)節(jié)閥組與馬達(dá)并聯(lián)，其中節(jié)流閥與馬達(dá)組成旁路節(jié)流調(diào)速回路，通過(guò)調(diào)節(jié)節(jié)流閥的開(kāi)口大小就可以對(duì)卷纜馬達(dá)的轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)節(jié)，進(jìn)而調(diào)節(jié)卷、放纜速度。另一方面節(jié)流閥可以調(diào)節(jié)卷纜閥卷、放纜的切換速度，避免拉斷電纜。卷纜馬達(dá)正常工作時(shí)，截止閥關(guān)閉。若在開(kāi)機(jī)情況下遇到突發(fā)事件必須停止卷、放纜，或是在停機(jī)情況下拖拽電纜進(jìn)行檢修，則可將截止閥打開(kāi)，使馬達(dá)進(jìn)入自由輪工況，這樣卷、放纜就不受卷纜馬達(dá)控制。

2　卷纜控制閥組的結(jié)構(gòu)原理

在原有卷纜閥和卷纜調(diào)節(jié)閥組的基礎(chǔ)上，將兩者整合成一個(gè)卷纜控制閥組。以卷纜閥為主體，對(duì)閥體、換向閥芯、單向閥芯、彈簧進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，將節(jié)流閥、截止閥并入其中，保證其功能上等同于卷纜閥和卷纜調(diào)節(jié)閥組，且卷、放纜性能不下降。如圖4所示，卷纜控制閥組由節(jié)流閥、低扭矩溢流閥、高扭矩溢流閥、閥體、換向閥、單向閥和截止閥組成。

卷纜過(guò)程中，卷纜控制閥組各閥的動(dòng)作與卷纜閥的相同，節(jié)流閥和截止閥同時(shí)并聯(lián)在P2口和 T口上，調(diào)節(jié)方式與卷纜調(diào)節(jié)閥組相同。外形圖如圖5所示，卷纜控制閥組的P1口接進(jìn)油，P2口和T口分別接卷纜馬達(dá)的進(jìn)回油。

1.節(jié)流閥　2.低扭矩溢流閥　3.高扭矩溢流閥　4.閥體5.換向閥　6.單向閥　7.截止閥圖4　卷纜控制閥組結(jié)構(gòu)原理圖

1.節(jié)流閥　2.低扭矩溢流閥　3.高扭矩溢流閥　4.截止閥圖5　卷纜控制閥組外形圖

3　卷纜控制閥組的應(yīng)用

應(yīng)用了卷纜控制閥組的卷纜液壓系統(tǒng)原理圖如圖6所示。在實(shí)際使用過(guò)程中，用卷纜控制閥組代替卷纜閥和卷纜調(diào)節(jié)閥組，卷纜液壓系統(tǒng)的功能和性能都沒(méi)有發(fā)生變化。卷纜控制閥組的集成化程度高，便于布置，在車(chē)輛不拆卸覆蓋件時(shí)也能方便調(diào)節(jié)，便于維護(hù)，同時(shí)節(jié)省了液壓管路，降低了液壓系統(tǒng)的復(fù)雜程度。

圖6　卷纜液壓系統(tǒng)原理圖

4　結(jié)論

將卷纜閥和卷纜調(diào)節(jié)閥組整合成卷纜控制閥組后，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的現(xiàn)場(chǎng)使用，卷、放纜均正常，且便于調(diào)節(jié)和維護(hù)，說(shuō)明卷纜控制閥組具有使用價(jià)值。

參考文獻(xiàn)：

[1]程火金，石志儒，劉永才.卷纜閥失效分析[J].液壓與氣動(dòng)，1996，(6):21-22.

[2]王佃武，仇衛(wèi)建，楊瑋,等.一種自動(dòng)卷電纜控制閥[J].液壓與氣動(dòng)，2010，(1):63-64.

[3]李波,孫春耕,袁銳波. Inventor軟件在液壓閥塊中的設(shè)計(jì)應(yīng)用[J]. 液壓與氣動(dòng),2010,(3):53-54.

[4]雷天覺(jué).液壓工程手冊(cè)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社，1990.

[5]閆政. 梭車(chē)液壓系統(tǒng)卷纜裝置的動(dòng)態(tài)特性研究及其應(yīng)用[J]. 液壓與氣動(dòng),2010,(10):71-74.

[6]許焰,張文希. 電動(dòng)鏟運(yùn)機(jī)卷纜裝置數(shù)控方法及其設(shè)計(jì)[J]. 工礦自動(dòng)化,2005,(5):42-45.