串联同步回路在煤矿安全门中的应用

串联同步回路在煤矿安全门中的应用

1电气锁定关系煤矿辅助井安全门是防止人员、矿山车辆等人员进入危险区域的安全设施。目前我国煤矿安全门主要分为4种类型:即手动推拉式、电动式、液压式和气动式。结构方式分为水平滑移式、铰链门扇式和翻转式。《煤矿安全规程》规定:安全门开、关信号必须同煤矿副井整个操车系统建立电气闭锁关系。手动推拉式安全门由于不是电控方式,实现电气闭锁关系比较困难;电动式安全门和现有的液压式、气动式安全门大多为水平滑移方式,其上部横梁限制了安全门高度,向矿井下运送大尺寸构件时必须拆掉安全门,使用极不方便。翻转式安全门从结构上取消了上部横梁,不仅可以方便地下放大尺寸构件,也可以方便地实现闭锁关系,以满足《煤矿安全规程》的要求。翻转式安全门每两个为一组,由两个液压缸驱动,分别位于某一码罐笼的进、出口侧,因此对两个液压缸提出了同步要求。由于两个安全门的运动阻力存在差异,即使安全门液压缸结构尺寸完全一样,也很难实现同步动作,同步精度非常低。本论文设计的具有补油功能的串联同步回路较好地解决了两缸同步问题。2液压分流马达同步回路目前应用较多的液压同步控制方式有以下4种:(1)分流集流阀的同步回路这种同步回路的同步精度不高,其同步误差可以控制在1%～3%以内(2)电液比例流量阀闭环同步回路(3)液压分流马达同步回路将两个同轴等排量马达分别与两个有效作用面积相同的液压缸连接,可以实现两缸同步。该同步方式对油液污染不敏感,动作可靠,同步误差可以控制在1%以内。但是价格昂贵,体积较大,不能适用于负载差异较大和集成度要求较高的场合(4)串联同步回路这是一种基于等容积传递原理的同步回路,虽然其同步精度不高,但其结构简单,造价低,对油液污染不敏感,只要解决累计误差和补油问题,在煤矿安全门控制中有较好的应用前景。3设计连接同步电路3.1系统的两液压缸串联图1为副井安全门液压系统图。结构尺寸完全相同的两个液压缸的有杆腔通过油管相连,两液压缸的无杆腔接三位四通电磁换向阀的AB口,实现了两液压缸的串联。液压缸的伸出和缩回速度分别通过两个单向节流阀调节。由于存在泄漏,有杆腔需要补油,否则产生不同步累计误差。在两个液压缸的有杆腔端部各并联了一个螺纹插装结构的单向阀,当活塞运动到端部时,系统对两液压缸的有杆腔补油。液压缸每动作一次,完成一次补油,及时消除不同步累计误差。3.2螺纹插装阀补油来提高液压系统的内在准确度见表4(1)两液压缸的无杆腔分别与电磁换向阀对应工作油口相连接;两液压缸的有杆腔通过油管相串联,利用等容积传递原理,实现同步运动。如果不考虑泄漏因素,同步精度是很高的;(2)如果出现液压缸有杆腔的内泄漏,有可能产生不同步。随着泄漏量增大,不同步误差越大。通过单向阀在液压缸运动到端部时,对液压缸无杆腔进行补油,可以及时弥补同步误差,提高同步精度。每个循环周期补一次油,清除一次同步误差,避免了误差积累;(3)螺纹插装阀体积小,结构紧凑,有利于在液压缸上集成,简化了补油回路;(4)串联同步回路可以承受较大的偏载力。偏载力造成的压差仅仅对油液压缩量和泄漏量产生微小影响,不会影响等流量传递,因此可以实现一定的同步精度。3.3安全门及液压缸的最大负载带螺纹插装阀的液压缸结构如图2所示。图中1、3为油口,2为螺纹插装结构的单向阀。液压缸承受的最大负载包括工作负载、摩擦负载、惯性负载,可用下式表示:1)工作负载F因为安全门为翻转方式,根据力矩平衡方程式,其最大负载转矩可以折算为液压缸的最大工作负载,F式中FG——安全门有效重量l摩擦负载主要与接触面压力和摩擦系数有关,其大小为:Ff——滑动摩擦系数3)惯性负载Fm由于安全门质量比较小,启动加速度也不大,所以惯性负载可以忽略。液压缸的最大负载F为:F=FF由最大负载和液压缸内径,可以算出液压缸的最高工作压力。考虑一定的安全系数并结合现场条件确定液压缸主要尺寸和额定工作压力:液压缸内径70mm,活塞杆直径32mm,行程250mm,额定工作压力16MPa。4问题评估根据等容积传递原理5液压同步回路在煤矿安全门中的应用效果(1)串联同步回路可以实现一定的同步精度,并且工作可靠,能够适应环境恶劣、载荷偏差较大的场合;(2)在液压缸端部并联单向阀可以有效减小液压同步回路的累计误