1.2　高速矿井架空人车液压系统

1.2.1　主机功能结构

矿井架空人车（俗称“猴车”），是一种煤矿辅助运输装置，主要用于煤矿井下人员和材料的输送。其工作原理是：将钢丝绳安装在驱动轮、托绳轮、压绳轮、迂回轮上并经张紧装置拉紧后，由驱动装置输出动力带动驱动轮转动，驱动轮通过摩擦带动钢丝绳在驱动轮和迂回轮之间循环运行，从而实现矿工或物料输送。矿井架空人车减少了矿工上下井的时间及工作强度。高速架空人车的运行速度可达到3.6m/s以上（传统的矿井架空人车平均速度只有1.3m/s左右），故对其速度调节以及启动与制动有较高要求。矿井架空人车需实现软启动、软制动和速度可调，其驱动装置如图1-3所示。

图1-3　矿井架空人车驱动装置

1—液压马达；2—液力制动器；3—减速器；4—驱动轮支架；5—驱动轮

1.2.2　液压系统原理

（1）主回路

主回路为闭式容积式调速回路，其主要部件为双向变量泵1和双向定量马达6（图1-4）。双向变量泵1内集成有伺服变量缸，变量缸两个油口作为泵1的排量控制油口。三位四通电磁换向阀12的两个出口与泵1的两个排量控制油口相接，电液比例减压阀11通过电信号改变出口压力的大小，控制变量泵1的排量，从而实现系统软启动（软启动是指启动时系统的速度从零渐变到正常运行速度，以避免启动时对系统零部件和电网造成大的冲击，且更加安全）。溢流阀7通过单向阀组3、5防止系统过载。补油泵8通过单向阀组为低压回路补油，补油压力由溢流阀10设定。

图1-4　主回路液压原理

1—双向变量泵；2～5—单向阀；6—双向定量马达；7，10—溢流阀；8—补油泵；9，14—过滤器；11—电液比例减压阀；12—电磁换向阀；13—冷却器

当启动时，电动机（图1-4中未画出）带动变量泵1转动，电磁换向阀12切换至左位或右位，同时给电液比例减压阀11一个斜坡电信号，阀11的出口压力随着斜坡电信号成比例地变化，刚开始其出口压力接近于零，此时双向变量泵1的两个排量控制油口压差也很小，故变量泵1的排量也很小，此时马达6几乎不转；随着斜坡电信号的上升，阀11的出口压力逐渐增大，变量泵1排量控制油口压差增大，推动其内部的排量控制机构加大排量，从而马达6的转速如同给定的电信号一样呈斜坡趋势上升，通过传感器检测矿井架空人车运行的速度并与设定值比较，当系统运行速度达到要求以后，阀12复至中位，马达6的速度保持，这样便实现了矿井架空人车的软启动。

在调速时，根据调速要求，将电磁换向阀12切换至左位或者右位即可实现双向变量泵1排量的增大或减小，马达6速度也随着变化，当矿井架空人车的速度达到指定速度时，阀12再次复至中位，马达6速度保持，矿井架空人车调速完成。

（2）制动回路

制动回路的油源为定量液压泵2，泵的压力设定与过载保护由溢流阀3完成（图1-5）。在液力制动器的回油路上所接电液比例流量阀6，可通过控制其输入的电信号实时控制电液比例阀6的流量大小，从而控制液力制动器回油速度，实现软制动（系统正常运行时制动器处于保压状态，当需要制动时将制动器压力卸荷，通过控制信号使制动器从保压到卸荷呈渐变的过程，这就是软制动），以保护系统零部件不因突然制动而损坏，同时也保证制动时人员的安全。避免制动器瞬时动作对系统造成冲击，提高系统的安全可靠性。

图1-5　制动回路液压原理

1—过滤器；2—定量液压泵；3—溢流阀；4—单向阀；5，10—电磁换向阀；6—电液比例流量阀；7—压力表及其开关；8—蓄能器；9—压力继电器

矿井架空人车在正常运行状态时，制动回路中电磁换向阀5断电而处于图1-5所示左位，定量液压泵2的压力油可通入液力制动器，推动其蝶形弹簧使制动器保持张开。在制动时，阀5通电而切换至右位，由于蝶形弹簧的作用，液力制动器内的油液经过电液比例流量阀6排回油箱，制动器闭合，系统制动。制动时响应的时间可通过调节电液比例流量阀6的电信号来改变。

泵2并不是一直处于转动的状态，当泵2转动时会向蓄能器8充液，当充液压力达到压力继电器9的上限值时，压力继电器9动作而使泵2停止运转；制动之后，回路中的压力卸载，当其压力小于压力继电器9的下限值时泵2重新启动，此时若将电磁换向阀5切换至右位，则蓄能器8蓄能，如此循环。正常情况下电磁换向阀10断电而处于图示左位，当系统需要卸荷或是紧急制动时，只要给电磁换向阀10通电，则系统内的油液就会经阀10排回油箱，液力制动器立即响应制动。

1.2.3　液压系统特点

高速矿井架空人车液压系统通过电液比例控制技术，安全、可靠、方便地实现系统的软启动、软制动和调速，为煤矿安全高效的生产提供了保障。