防爆柴油機單軌吊機車液壓系統設計

丁彥輝

（中平能化集團機械制造有限公司，河南平頂山 467000）

0 引言

近年來，防爆柴油機單軌吊作為一種煤礦井下重要的輔助運輸設備得到廣泛應用。驅動機車行駛在懸吊單軌上，不僅可以運送材料、人員和設備，還可以完成井下設備的提升、吊裝等工作。機車液壓系統是其重要的組成部分，關系到機車的穩定運行。

1 液壓系統功能及總體設計

液壓系統是防爆柴油機單軌吊重要的組成部分，與防爆柴油機及配套的電控系統配合，以保證機車穩定、可靠運行。液壓系統在防爆柴油發動機的驅動下，需要完成系統夾緊、驅動、變速、制動、系統清洗、冷卻、為起吊梁供液及其他安全保護功能。液壓回路各閥組協調工作，保證單軌吊穩定工作，系統原理如圖1 所示。

2 液壓系統主要部分設計說明

2.1 液壓驅動回路

單軌吊液壓驅動回路主要由變量主泵和驅動部馬達組成閉式回路，即變量主泵進、回油口與驅動部馬達進、回油口直接相連組成回路，通過調速閥組變換驅動部馬達投入的數量，從而調整單軌吊驅動力和速度。變量主泵是整個驅動回路的重要部件，由防爆柴油發動機直接驅動，通過外接的控制閥組調整變量缸活塞位置控制泵的輸出，該閥具有壓力切斷功能。采用液控回路調節泵的變量機構，在DA 控制閥配合下實現不同工作狀態下泵的快速響應輸出，補油泵主要向主泵回路補充液壓油，同時起到冷卻的作用。

2.2 主泵控制閥塊

主泵控制閥塊主要由功率閥、雙比例減壓閥、梭閥等組成（圖2）。當機車需要提高牽引力時，推動駕駛室控制器，加大發動機油門，控制器控制輸出的電信號，通過比例閥將電信號按比例換成液壓壓力輸出信號，對主泵進行控制輸出。功率閥是當系統壓力超過設定值時，可以降低泵的排量，保證發動機轉速不變的情況下的預設驅動功率不變，即預設的壓力不變，實現系統恒功率輸出。

圖2 主泵控制閥組

2.3 速度切換閥組

速度切換閥組由兩個相同閥組單元構成，分別控制各自回路。每個閥組單元由二位四通電磁閥、三位四通液控閥和二位四通液控閥組成（圖3）。

圖3 速度切換閥組

電磁換向閥由機車駕駛室變速按鈕控制，通過3 組液控換向閥實現驅動單元先夾緊再驅動的工作順序。P 為系統夾緊回路。系統共有三種速度模式，第一種為恒速模式，僅有驅動單元15 工作，此時驅動速度最快，系統牽引力最小；當單軌吊需要增大牽引力時，可按下司機室變速1 的模式按鈕，電磁閥動作，驅動單元14 投入運行，與驅動單元15 共同驅動機車前行。同理，遇到爬坡需要更大牽引力時，按下司機室變速2 的按鈕，則另一組電磁閥動作，驅動單元16 投入運行，與驅動單元14、15 同時工作，此時單軌吊輸出最大牽引力，而機車速度為三種工作模式下最小。注意，當機車運行過程中需要加大機車牽引力時，應先停車再變速。

2.4 主控閥組

主控閥組主要實現系統夾緊制動功能控制，其中夾緊制動控制閥組為該系統的核心組件，如圖4 所示，主要由3 組二位四通電磁換向閥、1 組三位四通電磁換向閥、2 組減壓閥、卸荷溢流閥、安全溢流閥以及輔助的單向閥、截止閥等組成。

圖4 主控閥組

系統工作時，從輔齒輪泵輸出液壓油經過濾器，首先通過二位四通電磁換向閥，該換向閥主要用于選擇為夾緊制動系統或為起吊梁供油。當為夾緊制動系統供油時，液壓油在通過該換向閥，分成兩路，一路用于驅動輪夾緊，在通過減壓閥減壓至合適的油壓后，至三位四通電磁換向閥，該換向閥左位是向夾緊油缸供油，使系統夾緊，當系統達到夾緊壓力，壓力傳感器控制電磁閥處于中位狀態，使系統保持夾緊狀態，同時通過小蓄能器組件為夾緊系統保壓，保證夾緊力恒定，換向閥右位則是松開夾緊。另外一路用于開啟制動并給蓄能器組件補壓，單軌吊制動系統為失效制動，停車時，系統始終處于制動狀態，通過減壓閥和兩組電磁換向閥至制動油缸。手壓泵和氣液增壓泵主要用于單軌吊故障狀態下的拖車功能，此時，關閉截止閥，通過手壓泵或氣液增壓泵給制動系統打壓，打開制動油缸，將車拖走。另外，制動系統進油和回油管由兩個司機室的急停球閥直接連接，當遇到緊急情況時，操作人員可以直接打開急停球閥，實現緊急制動。

2.5 系統過濾冷卻

系統過濾冷卻主要由沖洗閥、冷卻器組件、高壓過濾器組件等組成，用于冷卻系統油溫、濾除系統雜質，以保證液壓各回路可靠工作。

2.6 其他安全保護功能

為了保證單軌吊安全可靠運行，分別設置了兩級超速制動，第一級采用電子測速傳感器，當速度達到額定速度1.05 倍時，機車自動減速，當速度達到額定速度1.15 倍時，制動回路的兩個二位四通電磁閥任意一個動作，打開制動回油路，使制動缸卸荷，實現制動停車。若因閥組損壞或卡阻不能卸油，當車速超過額定速度1.3 倍時，第二級機械式超速卸荷閥動作，制動系統直接卸荷，超速卸荷閥的離心限速機構與軌道直接接觸。一旦機車超過設定值，觸發離心限速機構使制動回路直接泄油制動。

3 結束語

該液壓系統在DC 95 kW 機車上投入實際應用，在各種工況下進行試驗，整個液壓系統穩定可靠，機車動力輸出均勻，重載上坡時，提高發動機轉速，變量泵響應速度快，輸出壓力跟隨性能優異，機車超速時系統能可靠減速或制動。通過實際應用表明，該液壓系統具有結構簡單、運行穩定、安全可靠性高等特點。