煤矿副井安全门液压同步问题的研究

　　1引言

　　煤矿副井安全门是防止人员、矿车等误进危险区域而设置的安全设施。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液压同步回路的比较

　　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%一3%以内,可以满足一般同步精度的要求。但分流集流阀不能承受过大的偏载力,且对油液污染较敏感,因此不适应煤矿恶劣的工作环境;

　　(2)电液比例流量阀闭环同步回路采用位移传感器检测某一个液压缸位移量来控制另一个液压缸与之同步。电液比例流量阀有较高频响,所以这种同步回路的同步精度可以做得很高,但是系统复杂、成本高、对油液污染较敏感,不适合煤矿的恶劣环境;

　　(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叹

　　(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串联同步回路的设计

　　3.1串联同步回路原理

　　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。