一種搖臂采煤機(jī)峰值載荷調(diào)控系統(tǒng)及控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于采煤機(jī)械動力控制輔助系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，主要適用于包括采煤機(jī)在內(nèi)的礦山機(jī)械領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]礦山機(jī)械是直接用于礦物開采和富選等作業(yè)的機(jī)械。礦山機(jī)械主要由采掘機(jī)械、掘進(jìn)機(jī)械、礦井提升運(yùn)輸設(shè)備等構(gòu)成。采煤機(jī)是一種礦用采掘機(jī)械，該機(jī)械是機(jī)械化采煤作業(yè)的主要機(jī)械設(shè)備，其主要功能是落煤和裝煤。
[0003]采煤機(jī)的工作系統(tǒng)主要包括機(jī)械系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)，液壓系統(tǒng)主要應(yīng)用于輔助控制，如滾筒的調(diào)高和移動。采煤機(jī)工作環(huán)境、載荷特性惡劣，如果出現(xiàn)故障，將會導(dǎo)致整個(gè)生產(chǎn)過程的中斷，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失，特別是采煤機(jī)遇到峰值載荷時(shí)，該設(shè)備的故障更容易發(fā)生，如在采煤時(shí)遇到堅(jiān)硬的巖石，采煤機(jī)截割部所受外力加大，傳動系統(tǒng)承受的載荷增強(qiáng)，動力電機(jī)的內(nèi)部電流就會增大，這時(shí)就容易發(fā)生燜車現(xiàn)象，對采煤機(jī)主電機(jī)造成不可逆的損害。為此，采煤機(jī)常采用液力耦合器來實(shí)現(xiàn)過載保護(hù)，但增設(shè)液力耦合器后，會降低機(jī)器的工作效率。
[0004]由于采煤機(jī)轉(zhuǎn)動慣量大，在其啟動、制動和加減速時(shí)會有較大的轉(zhuǎn)矩，采煤機(jī)電機(jī)本身又不存在制動裝置，在實(shí)際當(dāng)中常設(shè)置制動電阻，通過將這些多余的能量消耗掉來輔助制動，這不僅會造成能量浪費(fèi)還會引起電機(jī)發(fā)熱，使采煤機(jī)搖臂對啟動制動或負(fù)載變化的響應(yīng)非常緩慢，會造成動力系統(tǒng)大量的能量損失與操作動作的延遲。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明提供一種控制系統(tǒng)，用于處理搖臂采煤機(jī)遇到峰值載荷的情況，以及在主電機(jī)啟動制動和加速減速時(shí)進(jìn)行輔助控制，進(jìn)一步減少采煤機(jī)在遇到峰值載荷時(shí)發(fā)生燜車的情況，提高電機(jī)在啟停的響應(yīng)速度，回收部分制動能量，降低損耗。
[0006]為了達(dá)成以上目的，本發(fā)明采取如下的技術(shù)方案:
本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思是在現(xiàn)有的搖臂采煤機(jī)上增加蓄能器、互感器、壓強(qiáng)傳感器及栗馬達(dá)所構(gòu)成的液壓控制系統(tǒng)，對搖臂采煤機(jī)在遇到峰值載荷、需要快速啟停以及制動的情況時(shí)，進(jìn)行快速、及時(shí)、有效的輔助控制調(diào)節(jié)。
[0007]本發(fā)明的技術(shù)方案:一種處理搖臂采煤機(jī)峰值載荷的液壓控制系統(tǒng)及控制方法，其特征是由蓄能器、液壓栗馬達(dá)、主電動機(jī)、輔助電動機(jī)、變頻器、互感器、控制單元、液壓回路、電磁換向閥、液壓栗、單向閥、安全閥和油箱構(gòu)成；
液壓栗馬達(dá)的兩個(gè)工作油口 Pa、Pb 口分別與液壓回路的A、B 口相連，主電動機(jī)與液壓栗馬達(dá)相連，液壓栗的進(jìn)、出油口分別與液壓回路的P口、單向閥的出油口相連;蓄能器的進(jìn)油口經(jīng)過一個(gè)電磁換向閥與液壓栗的出油口相連，蓄能器的出油口經(jīng)過另一個(gè)電磁換向閥與液壓栗的進(jìn)油口相連；
互感器與壓力傳感器通過采集主電機(jī)的電流與蓄能器處的壓強(qiáng)信號，反饋給控制單元并由控制單元對液壓閥的開閉及變頻器輸出的電流進(jìn)行調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)當(dāng)采煤機(jī)遇到峰值載荷時(shí)，對其進(jìn)行合理有效的動力輔助調(diào)節(jié)，防止采煤機(jī)發(fā)生故障。當(dāng)采煤機(jī)平時(shí)工作時(shí)蓄能器充能，當(dāng)采煤機(jī)遇到峰值載荷，主電機(jī)內(nèi)轉(zhuǎn)矩變大電流變強(qiáng)，互感器采集電流變化信號反饋給控制單元，控制單元發(fā)出控制信號將蓄能器接入液壓回路，蓄能器將所存儲的能量通過栗馬達(dá)的Pa 口通過栗馬達(dá)傳給主電機(jī)，從而提高主電機(jī)的轉(zhuǎn)矩直至主電機(jī)平穩(wěn)度過峰值載荷。
[0008]所述蓄能器為氣瓶式蓄能器，該蓄能器作為液壓輔助控制系統(tǒng)的核心，能在采煤機(jī)啟動時(shí)提供額外動力，從而降低主電機(jī)的額定功率，在采煤機(jī)制動時(shí)還能夠回收一部分的勢能，提高動力系統(tǒng)響應(yīng)速度減少動力系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間。此外蓄能器還有減震、吸壓等功能，能夠使采煤機(jī)在一個(gè)較為平穩(wěn)的液壓環(huán)境下進(jìn)行作業(yè)。
[0009]本發(fā)明具有下述有益效果:
1、本發(fā)明在互感器采集到采煤機(jī)主電機(jī)電流過大時(shí)，即采煤機(jī)遇到峰值載荷時(shí)，由蓄能器提供額外動力，這不僅能瞬時(shí)提高采煤機(jī)的開采功率，使采煤機(jī)平穩(wěn)度過峰值載荷，防止電機(jī)發(fā)生燜車現(xiàn)象，還能夠降低主電機(jī)的額定功率；
2、本發(fā)明采用的蓄能器，在動力液壓栗提供壓力充足時(shí)作為儲能裝置，在采煤機(jī)啟停及加減速時(shí)，作為輔助控制能源對采煤機(jī)進(jìn)行供能，采煤機(jī)制動減速時(shí)蓄能器吸收采煤機(jī)勢能，提高動力系統(tǒng)的能量利用率，減少能量損耗，并且起到降低動力系統(tǒng)噪聲、消除動力系統(tǒng)脈動的效果；
3、本發(fā)明的壓力傳感器能及時(shí)檢測到液壓工作回路中蓄能器處壓力的大小，并將具體信號變化反饋給控制單元，控制單元根據(jù)反饋信息對電機(jī)變頻器和兩個(gè)電磁換向閥發(fā)出快速調(diào)節(jié)信號，使電動機(jī)與蓄能器做出快速調(diào)節(jié)，達(dá)到輔助控制系統(tǒng)及時(shí)、快速、高效的調(diào)節(jié)供給壓力的目的。
【附圖說明】
[0010]圖1為本發(fā)明的液壓控制系統(tǒng)原理圖。
[0011]圖中，1、主電機(jī)，16、搖臂采煤機(jī)牽引傳動部，17、搖臂采煤機(jī)螺旋滾筒;2、液壓栗馬達(dá)，3、液壓回路，4、蓄能器，5、第一電磁閥，6、安全閥，7、第二電磁閥，8、油箱，9、單向閥，
10、輔助液壓栗，11、輔助電動機(jī)，12、變頻器，13、控制單元，14、壓力傳感器，15、互感器，16、搖臂采煤機(jī)牽引傳動系統(tǒng)，17、搖臂采煤機(jī)螺旋滾筒，1、搖臂采煤機(jī)牽引傳動系統(tǒng)，Π、采煤機(jī)處理峰值載荷的液壓控制系統(tǒng)，Pa、第一工作油口，Pb、第二工作油口，A、第一油口，B、第二油口，P、第三油口，T、第四油口，。
【具體實(shí)施方式】
[0012 ]以下結(jié)合附圖介紹本發(fā)明詳細(xì)技術(shù)方案。
[0013]實(shí)施例:如圖1所示，本發(fā)明采煤機(jī)處理峰值載荷的液壓控制系統(tǒng)與搖臂式采煤機(jī)的機(jī)械轉(zhuǎn)動系統(tǒng)連接。
[0014]搖臂式采煤機(jī)的機(jī)械轉(zhuǎn)動系統(tǒng)包括主電機(jī)1、搖臂采煤機(jī)牽引傳動系統(tǒng)16、搖臂采煤機(jī)螺旋滾筒17;
主電機(jī)1通過搖臂采煤機(jī)牽引傳動系統(tǒng)16與搖臂采煤機(jī)螺旋滾筒17相連。
[0015]采煤機(jī)處理峰值載荷的液壓控制系統(tǒng)包括:包括液壓栗馬達(dá)2，液壓回路3，蓄能器4，第一電磁閥5，安全閥6，第二電磁閥7，油箱8，單向閥9，輔助液壓栗10，輔助電動機(jī)11，變頻器12，控制單元13，壓力傳感器14，互感器15;
液壓栗馬達(dá)2與搖臂采煤機(jī)的主電機(jī)1相連，主電機(jī)1與液壓栗馬達(dá)2相連，液壓栗馬達(dá)的第一工作油口Pa、第二工作油口Pb 口分別與液壓回路3的第一油口 A、第一油口 B口相連，液壓回路3的第四油口 T口與油箱8相連，輔助液壓栗10的進(jìn)、出油口分別與液壓回路3的第三油口P口、單向閥9的出油口相連；液壓回路3的第三油口P口與輔助液壓栗10的出油口相連，輔助液壓栗10的進(jìn)油口通過單向閥9與油箱8相連，蓄能器4進(jìn)油口通過第一電磁閥5與液壓回路3的第三油口 P 口相連，蓄能器4出油口通過第二電磁閥7與輔助液壓栗10的進(jìn)油口相連，蓄能器4出油口還通過安全閥6與油箱8相連，輔助電動機(jī)11為輔助液壓栗10提供工作能量，控制單元13通過壓力傳感器14與蓄能器4出油口相連，控制單元13通過互感器15與主電機(jī)1相連，控制單元13還通過變頻器12與主電機(jī)1和輔助電動機(jī)11相連。
[0016]當(dāng)液壓栗馬達(dá)2以液壓栗狀態(tài)工作時(shí)，液壓栗馬達(dá)2的第一工作油口Pa為進(jìn)油口、第二工作油口 Pb為出油口，液壓回路3的第一油口 A為供油口、第二油口 B為回油口、第三油口P為進(jìn)油口、第四油口T為出油口，進(jìn)油口與供油口相連，出油口與回油口相連，主電機(jī)1與液壓栗馬達(dá)2相連，液壓回路3的進(jìn)油口與輔助液壓栗10的出油口為液壓閥回路供油，相連，液壓油首先通過液壓回路3的進(jìn)油口進(jìn)入液壓回路3中，然后通過液壓回路3的供油口供給液壓栗馬達(dá)2的第一工作油口 Pa 口，接著通過液壓栗馬達(dá)2的第二工作油口 Pb 口流回液壓回路3的回油口，最后通過液壓回路3的出油口流回油箱8;
當(dāng)液壓栗馬達(dá)2以液壓