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液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)在架空乘人裝置中的研究與應(yīng)用
發(fā)布時(shí)間：2017-09-01
概述
架空乘人裝置系統(tǒng)在煤礦井下輔助運(yùn)輸工作中發(fā)揮重要作用，它主要用于運(yùn)送人員上下井，是現(xiàn)代化礦井必不可少的運(yùn)人系統(tǒng)。 目前協(xié)莊煤礦在井下三個(gè)生產(chǎn)水平分別安設(shè)五套架空乘人裝置。驅(qū)動(dòng)部系統(tǒng)是架空乘人裝置中的重要環(huán)節(jié)，現(xiàn)架空乘人裝置多采用機(jī)械動(dòng)系統(tǒng)配置變頻調(diào)速裝置，變頻調(diào)速裝置是通過改變電動(dòng)機(jī)電源的頻率而達(dá)到改變驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)輸出轉(zhuǎn)速的目的。變頻調(diào)速裝置能夠達(dá)到軟啟動(dòng)和調(diào)節(jié)速度的功能，但目前變頻器存在如下缺陷：一是產(chǎn)生的諧波干擾，直接影響其它電氣設(shè)備的工作，有時(shí)甚至使其它電氣設(shè)備無法正常工作；二是工作性能也不穩(wěn)定，核心元件易損壞；三是調(diào)速范圍受限，且防爆變頻器及與其配套的變頻電機(jī)價(jià)格較高；四是配置變頻器的驅(qū)動(dòng)裝置電機(jī)啟動(dòng)時(shí)也是帶負(fù)載啟動(dòng)， 不能空載啟動(dòng)；五是減速機(jī)安裝方位存在一定的局限性等。
1方案提出
要解決機(jī)械驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)上存在的缺陷，最好的方案是采用液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，同時(shí)體現(xiàn)節(jié)能和安全性能，顯得尤為重要，對實(shí)現(xiàn)人員安全運(yùn)輸具有重要的意義。
1．1 液壓系統(tǒng)方案的選擇
由于井下潮濕、高溫散熱條件差、多塵且存在易爆炸的瓦斯氣體，因此要求液壓系統(tǒng)具有良好的防腐性能、足夠的冷卻能力、嚴(yán)格的防塵和防爆性能，因此液壓系統(tǒng)必須采用閉式傳動(dòng)系統(tǒng)。 因?yàn)閭鹘y(tǒng)的開式系統(tǒng)在多塵環(huán)境下易污染，穩(wěn)定性和可靠性較差，調(diào)速性能較差，不能空啟動(dòng)(開式泵啟動(dòng)時(shí)輸出流量不為零)，在啟動(dòng)和換向過程中，會(huì)對系統(tǒng)本身形成較大的沖擊力。 而閉式系統(tǒng)具有很強(qiáng)的抗污染能力，只要換油時(shí)不被污染，則其它情況下根本不會(huì)受污染。在啟動(dòng)、停止和換向過程中很平穩(wěn)，不會(huì)對系統(tǒng)本身形成較大的沖擊力。 目前閉式液壓傳在國際上屬于成熟的先進(jìn)技術(shù)。
1．2 液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)
1.2.1 液壓驅(qū)動(dòng)能實(shí)現(xiàn)無級調(diào)速和正反轉(zhuǎn)；
1.2.2 可以實(shí)現(xiàn)電機(jī)空載起動(dòng)，從而提高電動(dòng)機(jī)和電氣元件的使用壽命；
1.2.3 可以任意設(shè)定起動(dòng)和停車的加、減速特性從而提高乘坐的舒適性；
1.2.4 液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的單件質(zhì)量較小，便于在巷道中安裝和維護(hù)；
1.2.5 可靠性高。 在惡劣工作環(huán)境（多塵、潮濕和要求防爆）條件下，液壓驅(qū)動(dòng)裝置采用結(jié)構(gòu)緊湊、調(diào)速方便且能適用于惡劣環(huán)境的閉式液壓傳動(dòng)系統(tǒng)，因而不會(huì)產(chǎn)生吸空和不容易污染系統(tǒng)。另外，由于系統(tǒng)中沒有方向閥和流量閥，而閉式液壓泵的可靠性又非常高，故閉式液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的可靠性高于開式液壓傳動(dòng)系統(tǒng)。
1.2.6 液壓馬達(dá)可以安裝于任何方位。
1.2.7 與同等功能的機(jī)械驅(qū)動(dòng)裝置相比，造價(jià)偏低，使用壽命長。
1.3 液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的調(diào)速方式
采用電比例無級調(diào)速技術(shù)， 這種技術(shù)在液壓調(diào)速領(lǐng)域是最先進(jìn)的。
2方案的組織實(shí)施
經(jīng)過大量調(diào)研論證后，確定實(shí)施方案。 在-850 水平人行井架空乘人系統(tǒng)中研究應(yīng)用液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。
液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的配置方式
2.1 驅(qū)動(dòng)部分的組成
該驅(qū)動(dòng)部分主要包括液壓站、液壓馬達(dá)總成、驅(qū)動(dòng)輪、機(jī)架及聯(lián)接裝置等。
2.2 液壓馬達(dá)直接驅(qū)動(dòng)
液壓馬達(dá)直接與驅(qū)動(dòng)輪相聯(lián)接，要求馬達(dá)的輸出扭矩至少為負(fù)載扭矩的 1.5 倍，以保證馬達(dá)工作的穩(wěn)定性和可靠性。 液壓馬達(dá)為低速大扭矩馬達(dá)。
2.3 液壓馬達(dá)加減速器驅(qū)動(dòng)
液壓馬達(dá)與減速器聯(lián)接，減速器再與驅(qū)動(dòng)輪相聯(lián)接，馬達(dá)的輸出扭矩與減速器的輸入扭矩相匹配。 液壓馬達(dá)則為高速小扭矩馬達(dá)，高速小扭矩馬達(dá)的工作穩(wěn)定性和可靠性能高于低速大扭矩馬達(dá)。
2.4 雙動(dòng)力源工作方式
驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力部分采用雙油泵配置方式，即動(dòng)力系統(tǒng)由兩組獨(dú)立的供油系統(tǒng)并聯(lián)組成。這種方式適合于大負(fù)載且高速運(yùn)行的系統(tǒng)采用。 當(dāng)架空乘人裝置高速運(yùn)行時(shí)（如上下人高峰期），兩路供油系統(tǒng)同時(shí)啟動(dòng)工作；當(dāng)架空乘人裝置低速運(yùn)行時(shí)（如零星人員上下時(shí)），只啟動(dòng)一路供油系統(tǒng)工作， 這樣即可以節(jié)約能源又提高了系統(tǒng)工作的效率，同時(shí)保證了系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性和可靠性。 當(dāng)一路供油系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，另一路供油系統(tǒng)可以維持工作，從而保證了系統(tǒng)工作效率和生產(chǎn)效率。
3液壓驅(qū)動(dòng)與機(jī)械驅(qū)動(dòng)+變頻器調(diào)速裝置的性價(jià)比
3.1 性能比較
從上表可以看出, 液壓驅(qū)動(dòng)裝置克服了機(jī)械驅(qū)動(dòng)+變頻調(diào)速裝置的以下缺陷：一是產(chǎn)生諧波干擾，對附近的電氣和通訊設(shè)備影響較大；二是性能不是很穩(wěn)定，內(nèi)部關(guān)鍵元件容易出故障；三是電機(jī)不能空載啟動(dòng)，四是惡劣環(huán)境下的可靠性低等特點(diǎn)，因此液壓驅(qū)動(dòng)的產(chǎn)品先進(jìn)性十分突出。
3．2 價(jià)格比較：在達(dá)到同等功能的情況下 ，液壓驅(qū)動(dòng)與變頻（四象限變頻器）調(diào)速驅(qū)動(dòng)價(jià)格約低 15～25 萬元。
4液壓系統(tǒng)的可靠性分析
4．1 液壓系統(tǒng)的密封
4．1.1 液壓站中的油泵和馬達(dá)采用先進(jìn)的滲鉬技術(shù)，使得其內(nèi)部元件（如活塞）有很好的性能，經(jīng)久耐磨，因此油泵和馬達(dá)不會(huì)發(fā)生漏油現(xiàn)象；
4．1.2 液壓油管為多層高耐壓（≥35MPa）油管，液壓站內(nèi)多半采用優(yōu)質(zhì)不銹鋼管，管接頭采用獨(dú)特的 24 度錐度加密封圈的聯(lián)接方式，嚴(yán)格杜絕了漏油的現(xiàn)象。
4．2 液壓系統(tǒng)的散熱
4.2.1 閉式系統(tǒng)主要通過散熱器散熱冷卻， 冷卻方式可以采用水冷；也可以采用風(fēng)冷方式。 油箱溫度在 55℃左右
4.2.2 液壓馬達(dá)的散熱采用冷油沖洗方式降溫，馬達(dá)溫度在 75～80℃
4.3 液壓系統(tǒng)的抗污染能力
液壓系統(tǒng)采用閉式回路，主油路與外部不接觸，只要更換過濾器和液壓油時(shí)注意清潔，則液壓系統(tǒng)不會(huì)被污染，因此本液壓系統(tǒng)抗污染能力很強(qiáng)。
綜上所述， 采用液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)調(diào)速具有傳統(tǒng)的機(jī)械傳動(dòng)+變頻調(diào)速無法比擬的優(yōu)點(diǎn)。
5工作狀況
采用液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)后，實(shí)現(xiàn)無極調(diào)速和雙速運(yùn)行，可以節(jié)約能源、提高系統(tǒng)工作的效率，同時(shí)保證系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性和可靠性。 使用液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是今后架空乘人裝置系統(tǒng)的發(fā)展方向， 社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益顯著，應(yīng)用前景廣闊。
摘自：中國計(jì)量測控網(wǎng)
