雙向駕駛滑移膠輪車行走液壓系統分析

(陜西鐵路工程職業技術學院， 陜西 渭南　714000)

引言

雙向駕駛滑移膠輪車是一種煤礦井下無軌輔助運輸車輛，主要用于高產高效礦井綜采工作面順槽巷道中錨桿、水管、掘進支護設備以及人員的運輸，尤其適用于礦井巷道斷面小、底板起伏多、路面松軟、轉彎半徑小、支護強度低、坡度大等環境。該類車型在煤礦井下的使用解決了我國煤礦長期以來順槽中物料及小型設備運輸的困難[1]，減輕了工人的勞動強度，提高了煤礦生產效率。而行走系統作為整車的核心，其性能的優劣不僅影響到整車的工作效率，同時也影響到駕駛員操作的舒適性。

1　雙向駕駛滑移膠輪車的結構特點

雙向駕駛滑移膠輪車的外形如圖1所示，主要由發動機裝置、前后駕駛室、主機架、液壓系統、氣動系統及電氣系統等組成。 該車最大的特點是外形尺寸小，能夠直接進出大部分中小型礦井的罐籠，避免了整車解體下井帶來的麻煩，在操作上不僅能夠進行原地滑移轉向，還可進行雙向駕駛操作。

1.電氣系統　2.后駕駛室　3.氣動系統　4.主機架 5.液壓系統　6.前駕駛室　7.發動機裝置

2　行走系統的類型及工作原理

2.1　行走系統類型的確定

2.2　液壓系統工作原理

液壓系統由主行走回路、行駛操縱回路、制動回路、前后駕駛室切換回路等組成，其原理見圖3。

1) 主行走回路

整車主行走回路采用變量泵-變量馬達組成的閉式液壓系統，且為雙泵-雙馬達組成的左右獨立驅動回路，兩回路進行統一控制，既可實現車輛的前進、后退及相應速度改變，又可實現不同半徑的轉向或原地轉向。變量泵與變量馬達的介入，可以保證發動機最大可能的工作在最佳效率區[2-4]， 不僅可以提高發動機的功率利用和使用壽命，還可以擴大車輛的調速范圍。在這個系統中，變量泵采用與先導壓力相關的液壓比例柱塞泵，它既是液壓能源又是主要的控制元件，通過調整泵的排量可以改變泵流量的大小和方向，從而可以改變液壓馬達輸出速度的大小和方向；變量馬達采用兩點式液壓控制柱塞馬達，通過改變變量馬達的排量，使系統在外負荷較大時，馬達為大排量，輸出大扭矩；外負荷較小時，馬達為小排量，提高行駛速度。采用兩點式變量馬達與變量泵結合，實現低速全扭矩，高速部分扭矩，無級變速，且兩點式變量馬達較全變量馬達結構簡單，易于控制，成本較低。

1.發動機　2.聯軸器　3、4.變量液壓泵　5、14.駐車制動器 6、16.車輪　7、13.減速器　8、12.鏈輪箱 9、15.緊急制動器　10、11.變量液壓馬達

1、2.變量液壓泵　3、8.變量液壓馬達　4、7.駐車制動器　5、6.緊急制動器　9.梭閥閥組　10、16.行走控制手柄 11、15.高低速切換閥　12、14.駐車(緊急)制動閥　13.前后駕駛切換閥組

2) 行駛操縱回路

車輛的增速、減速不僅可以通過對發動機油門的控制來實現，還可以通過調節變量泵和變量馬達的排量來實現。行駛操縱采用液壓比例伺服控制系統，該控制系統由齒輪泵供油，把前進、后退、左右轉向及靜液壓驅動特有的原地轉向性能集中于1個手柄，操縱非常省力，輕便靈敏，準確可靠，手柄外形如圖4所示。該手柄采用十字軸式結構，原理上由4個減壓閥和4個梭閥組成，利用外部壓力信號作為先導可以同時控制2個變量泵中的液控先導伺服閥，從而隨時調節2個變量泵的斜盤角度，進而控制驅動系統流量，實現對2個變量泵的控制。而整車高低速檔位的切換是通過高低速切換閥同時控制兩個變量馬達的排量實現的。

圖4　手柄外形圖

3) 制動回路

當7-點關聯一個3-面時,我們先來討論3-面和3-面上的點從7-點帶走的權值,并將其用于5.2—5.4的討論。根據權轉移規則可以分為以下4種情況:

根據礦用防爆柴油機無軌膠輪車通用技術條件可知，整車要設置工作制動、停車制動和緊急制動功能，其中停車制動和緊急制動可為一套系統[5]。

作為靜液壓傳動車輛，與一般的液力傳動車輛不同，靜液壓傳動裝置本身可以作為工作制動裝置使用，無需另設工作制動[4]。在行走過程中，減小行走控制手柄偏離中位的距離即可達到減速的目的；當行走控制手柄處于中立位置時，切斷了進入變量泵比例伺服控制閥的動力油，液壓泵排量為零，液壓馬達閉鎖，車輛不能行走，從而達到行車制動的目的。

為確保車輛安全，整車在馬達與減速器之間安裝有駐車制動器，在鏈輪箱與車輪之間安裝有緊急制動器，該類制動器采用彈簧制動液壓釋放型安全制動器。當駐車(緊急)制動閥處于制動位置時，制動器在彈簧力作用下閉鎖，實現車輛制動；而當駐車(緊急)制動閥處于非制動位置時，在控制油液的作用下打開制動器，此時操縱行走控制手柄，車輛即可行駛,其中，駐車(緊急)制動閥采用自鎖功能的比例式手動換向閥，外形如圖5所示。

圖5　駐車(緊急)制動閥外形圖

4) 前后駕駛室切換回路

由于該類車型主要工作于煤礦井下巷道斷面較小的順槽或皮帶巷，不僅要求前后駕駛室都能進行操縱，同時要求前后駕駛操縱不能互相干擾[6-10]。前后駕駛室的切換是通過前后駕駛切換閥組13和梭閥閥組9共同實現的，在前駕駛室駕駛時，操作前后駕駛切換閥組13中的三位四通換向閥，使其處于左位位置，此時操作行走控制手柄10，壓力油通過梭閥閥組9中的四個梭閥實現對前泵和后泵排量的控制；操作高低速切換閥11，壓力油則通過梭閥閥組9中的液控換向閥實現對兩個馬達排量的控制；操作駐車(緊急)制動閥12，壓力油則通過梭閥閥組9中的液控換向閥實現對四個制動器的控制；此時，后駕駛室的行走控制手柄16、高低速切換閥15以及駐車(緊急)制動閥14處于失效狀態。反之，在后駕駛室駕駛時，操作原理相同。

3　結論

雙向駕駛滑移膠輪車采用了靜液壓-機械傳動、雙向駕駛技術，解決了煤礦井下順槽巷道運輸的難題，降低了工人的勞動強度。實際使用表明，該雙向駕駛滑移膠輪車液壓系統達到了設計要求，具有可靠性高、性能穩定、結構緊湊及使用維護方便等特點。

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