煤矿液压传动控制系统设计

夏新斌

摘 要

现代化的生产工作中，离不开机械工程的大力支持，液压传动控制系统以其特有的功能优势，越来越广泛的应用在煤矿生产中。本文主要结合煤矿中发动机冷却风扇驱动改进方法，研究的液压传动控制系统的设计方式，希望对相相关领域研究提供借鉴经验。

【关键词】煤矿 液压传动控制系统 马达元件

液压传动是机械发动机中一种重要的传动方式，当前在煤矿被广泛应用在煤矿生产中。例如采煤机、液压支架、液压绞车以及岩巷掘进等设备都与液压传统控制系统关系密切。生产中的机械设备能否有效运转，直接影响到煤矿的生产情况。而液压控制系统作为煤矿生产设备的关键性组成部分，一定要对加强对液压传动控制系统的设计，以提升我国煤矿生产效率，促进我国煤矿业的平稳、可持续发展。

1 液压传动控制系统设计

煤矿中的液压传动控制系统在正常工作时，执行元件能够在最高和最低旋转速度范围内任意一个旋转速度下稳定运行，此时对液压传动控制系统基本上可以通过以下步骤来实现。

1.1 制定液压传动控制系统设计要求

首先在对工程机械发动机的冷却风扇驱动方式进行改进设计，把冷却风扇中的传统驱动方式转化成液压驱动，并要给发动机提供一个合适的温度环境。对液压传动控制系统的设计应该满足如下要求条件：

（1）由于控制系统需要安放在合适的移动设备上，因而要求控制系统设计需要的所有液压元件要具备较高程度的耐温、抗震以及对油液污染敏感度差等功能特性。

（2）为了使发动机能够更好的进行散热，可以把发动机的最大功率工况作为冷却控制系统中计算工况，从发动机的散入冷却控制系统中热量进入，从而以反推形式实现风扇驱动转矩。

（3）控制系统可以由其所匹配的发动机直接进行驱动，控制系统产生单项的旋转运动来直接驱动冷却风扇在发动机的运转速度范围内平稳转动。

1.2 设计液压传动控制系统总方案

1.2.1 确定执行元件形式

在这个环节，主要依据主发动机的运动要求标准来选择执行元件的形式，由于对控制系统的设计中要求用单向回转运驱动风扇旋转，因此最好是选择单向液压马达形式的执行元件。另外，控制系统所匹配的发动机冷却控制系统对散热功能需求高，不同工况所需散热量的差别也很大，因此要保证冷却风扇的转速必须要高且转速范围也大，受这些条件束缚，因而可以选用外啮合式高速齿轮液压马达，该类型马达价格低廉、结构较为简单、而且对油液污染要求较低，转速通常要超过500r/min，性价比较高，因而被广泛使用。

1.2.2 确定回路类型

控制系统中的回路，也就是油液循环，主要有闭合式和开放式两种。由于开放式回路结构简单，而且散热性能较好，因而在控制系统设计中，经常会采用开放式循环回路方式。这种方式的主要工作流程是，液压泵首先把液压油从油箱中吸入，同时将油压送到执行元件中，再由执行元件的回油控制系统排到油箱中，不仅能够对沉淀物进行过滤，还能够有效析出气体。由于煤矿工程周围环境中的灰尘较大，因而比较较适合采用开放式的循环回路。

1.2.3 制定调速控制方案

速度—流量控制速度和速度—压力控制都是对液压传动速度进行控制调节的方式。在速度—流量控制方式中，如果采用变量马达或者是结构较为复杂的变量泵，会花费大量的成本；而如果采用流量控制阀进行控制，多数情况下，循环回路中必须要有溢流阀进行流溢，因此控制系统工作效率较低。而要是选择速度—压力控制这种方式，可以采取定量泵来供油，也可以用压力控制阀等来调整液压马达的转动速度。这种方式相对于速度—流量控制方式可以省去流量控制阀安装这个环节，回路结构更为简便。因而常会采用速度—压力的方式来对控制系统进行调节。

1.2.4 制定压力控制方案

在上述速度—压力控制液压控制系统中，为了实现设计控制系统需要根据温度变化自动调节液压马达转速的目的，在循环回路中可以使用电磁比利溢流阀，通过对输入阀中的电流进行改变来实现设计控制系统中的无极调压，从而可以十分精确的对液压马达进行无极调速。

2 控制系统液压元件的选择

2.1 执行液压元件马达选择

通过对齿轮马达使用指南手册上知识内容的学习，可以明确液压马达的负荷压力、输出转矩及排量，从而就能够从产品样本中选取合适的液压马达类型。其中输出转矩应该具备1.3—1.5倍的储存功能；负荷压力可以根据控制系统中匹配的工程机械实际情况要确定，通常选择12Mpa；液压马达机械效率一般在0.9—0.97之间。

2.2 动力元件液压泵选择

在对液压泵进行选择时，首要满足使用需求，然后再考虑维修保养、成本价格等因素。根据煤矿生产特点和实际生产工作中的实际需要，在对控制系统设计时要选取外啮合齿轮泵作为动力元件。通过对液压泵的最高供油压力、最大供油量及转动速度的分析，并对外啮合齿轮泵的样本产品进行查看，就可以确定出其型号规格。而在选择型号的过程中值得注意的是，所选取的液压泵额定流量要和计算所得出的最大供油量相符合，不要超出太多；额定压力应该比计算得出的最高负荷压高，通常要高出25%—60%左右，因此扩充压力储备能力；另外，控制系统中的最高供油压力一般是由液压马达最大压力与进油路的压力损失量来确定，煤矿控制系统中的压力值一般在0.5—1.5 Mpa 之间，而最大供油量可以通过以下公式来计算：

QP≥K（QM+qYmin）

其中 K为修正系数，一般在 1.1～1.3 之间取值；QM是指液压马达实际所需最大流量，可以用排量乘以转速所得的理论流量与其容积效率的比值求得；qYmin是指—溢流阀最小溢流量，一般取值 0.5×10-4m3/S。

随着机电一体化的发展，液压传动控制系统与微电子、计算机等现代化技术相结合，使得液压传动无级调速的应用更加广泛。对于液压传动控制系统的设计没有定性的方式和步骤，要根据实际生产需要进行科学合理设计，使其更好的为生产服务。

参考文献

[1]徐灏.机械设计手册--流体传动与控制[M].北京：机械工业出版社，2013（05）.

[2]吴海荣，郭新民.发动机冷却控制系统设计参数的确定[J].农机化研究，2012，（21）.

[3]张惠生.PLC在可装拆式液压传动实验控制系统中的应用研究[J].北京：建筑工程学学报，2012，（03）.

作者单位

通化矿业（集团）有限责任公司 吉林省白山市 134300endprint