梭车液压系统卷缆装置的动态特性研究及其应用

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1、2010年第1O期液压与气动71梭车液压系统卷缆装置的动态特性研究及其应用闫政DynamiccharacteristicsresearchandapplicationofhydraulicsystemforshuttlecarcablereelYANZheng(煤炭科学研究总院太原研究院，山西太原030006)摘要：对卷缆装置进行了理论分析，在此基础上建立了卷缆装置通用模型，通过动态特性研究全面认识了卷缆装置中各种参数的相互关系，同时得到现场验证；实现了卷缆装置的国产化，并进一步为理论研究与工程应用提供参考。关键词：梭车；卷缆装置；动态分析；短壁机械中图分类号：TH137文献标

2、识码：B文章编号：1000-4858(2010)10-0071-04引言上可分为卷电缆控制回路、卸料部升降回路、转向控制随着科学技术、仿真理论及计算机技术的不断发回路、制动控制回路和制动器冷却回路五部分。液压展，仿真技术不断提高。在如今的科学研究中仿真技系统的动力源为一个由电机驱动的双联齿轮泵，一联术提高了科学研究水平，缩短了研究周期，降低了科学为卷电缆阀组和卸料部升降液压缸提供动力；另一联成本及风险，促进了各个不同领域的融合，加速了科研齿轮泵为转向和制动提供动力。成果转换为生产力的进程。可以说，仿真技术已成为1．1卷缆控制回路构成科学研究中必不可少的使用技术。该回路由节流阀、

3、卷电缆阀(虚线方框内为卷缆我院长期以来一直从事煤机产品的研发及生产，阀的原理图)、卷电缆马达和压力表组成。压力表用短壁机械后配套煤机产品是我院主要研究开发动力之来显示该回路的压力，卷电缆马达为单级双向齿轮马一。随着煤炭市场的高速发展，也带来了一系列问题，达，卷缆控制液压原理如图1所示。矿方短壁机械化开采的机械产品主要依靠进口，这样会造成我国煤机产品关键技术的开发及应用与国外跨国公司的差距越来越大，难以形成和提高我国企业的核心竞争力；也会造成煤机短壁机械产品供应的垄断地位，进口价格越来越高。作为短壁机械化开采的后1．卷电缆闽2．节流网3．卷缆马达配套设备梭车很多年来一直主要依靠进

4、口l1]。为了图1卷缆控制液压原理图煤炭市场的健康发展，摆脱国外的垄断地位，我院自助1．2卷缆阀的原理研发了梭车，并对梭车关键元件实现国产化。卷电缆卷缆阀由阀体、控制弹簧、单向阀、控制滑阀、高扭装置实现梭车自由收缆放缆的装置，给梭车提供动力。矩溢流阀、低扭矩溢流阀等组成，具体结构如图2所它的好坏对梭车整机的开发起到很关键的作用，通过示。卷电缆回路从控制原理还可分为高扭矩回路和低多卷缆装置动态特性的研究，缩短了开发周期，降低了扭矩回路两部分。开发周期，实现了关键元件国产化的道路。1卷缆装置构成及其原理收稿日期：2010-04-09梭车液压系统主要功能是用来实现梭车转向、卸作者简介

5、：闰政(1979一)，男，山西朔州人，在读研究生，主料部升降、电缆卷筒的收放电缆和梭车制动。从功能要从事煤矿机械液压技术方面的工作。72液压与气动2010年第1O期硬，详细计算不作介绍，具体参数设置及其元件开发结构图见图3方框内。2)马达参数设置马达输入扭矩的大小，主要反应卷缆滚筒拉伸和收回力的大小，经过现场测试基本为线性关系，输入初始扭矩大小相见图5。2．2卷缆装置建模1．大扭矩溢流阀2．小扭矩溢流阀3．阌体在AMESim工作界面内，Sketchmode模式下，建了4．单向阀阀芯5．主阀芯如图3所示的卷缆装置模型。方框内的模型为从液压图2卷缆阀结构图元件库自己开发的卷缆阀。模

6、型的参数和尺寸根据图1)高扭矩回路工作原理2进行设置，弹簧的刚度由实验进行测试实验获得的。该回路控制原理，当梭车驶向电源时，液压油流过卷缆阀中的单向阀带动马达转动，马达带动卷筒进行电缆缠绕，当梭车运行速度较慢或停车时，电缆会绷紧，绷紧到一定程度，高扭矩溢流阀打开，防止由于过大的张力将电缆拉断。2)低扭矩回路工作原理该回路的控制原理是，当梭车远离电源时，电缆从卷电缆滚筒上拉出，液压马达反向旋转，此时马达的功能相当于泵，压力油使单向阀关闭，从而使二位六通滑阀右侧压力升高，滑阀阀芯左移；此时来自齿轮泵的油图3卷缆装置模型液直接通过滑阀后流回油箱，此时从液压马达排出油在建了卷缆装置模型

7、后，对方框内的卷缆阀在液通过低扭矩溢流阀后流回油箱，由于低扭矩溢流阀AMECustom进行打包处理，命名为CableReelValve。设定一定开启压力，因此在放电缆的同时，电缆保持有经过整理后的卷缆装置模型简化为如图4。一定的张力，同时可以梭车停止时阻止卷电缆滚筒继续转动。2卷缆装置研究方法及建模卷缆装置模型以AMESim软件为平台，建模进行动态分析，下面的仿真模型研究都是在AMESim软件基础之上开发的。2．1卷缆装置理论分析为了建立卷缆装置的仿真模型，由图1可以分析图4卷缆装置简化模型