CN111285281B - 一种矿井提升机多套制动器贴闸动作一致性控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种矿井提升机多套制动器贴闸动作一致性控制方法，首先对高速重载矿井提升机盘式制动器控制方式进行改进，每个盘式制动器采用一个独立的电液比例换向阀进行控制；通过人为预先设定相同的贴闸时间，采用盘式制动器位置闭环控制的方式，保证了多个盘式制动器贴闸动作的一致性；通过实时检测闸瓦磨损量，并通过磨损量修正各个盘式制动器的贴闸供油压力控制值，采用压力闭环控制方式使得所有盘式制动器最终作用在制动盘接触面上的压紧力相同，保证了多个盘式制动器贴闸压力的一致性。本发明提供的方法简单可靠、操作方便、适应性强、控制性能高、使用效果好，具有广泛的实用性。

Description

一种矿井提升机多套制动器贴闸动作一致性控制方法

技术领域

本发明属于矿井提升机技术领域，具体涉及一种矿井提升机多套制动器贴闸动作一致性控制方法。

背景技术

矿井提升机承担着矿井物料、井下设备和作业人员的输送任务，是矿井生产的咽喉，而制动系统作为提升机最后一道也是最关键的安全保障设备，是提升机不可缺少的重要组成部分。制动系统能否安全有效地工作，直接关系到提升机的安全运行，从而对全矿的生产乃至人员的生命安全都有重要影响。

随着矿井提升机运行速度和提升载荷的不断增大，需采用多套盘式制动器同时制动以保障制动过程的安全性。盘式制动器工作过程中首先需要进行贴闸动作，即消除盘式制动器闸瓦与提升机制动盘间的间隙。现有的矿机提升机多套制动器均采用同一套液压元件控制，贴闸动作均是控制盘式制动器供油腔的压力处于相同的贴闸压力，制动器在碟簧作用下克服供油腔高压油作用力消除制动器闸瓦与制动盘之间的间隙，在闸瓦接触制动盘后各制动器保持一定的压紧力。这种控制方式存在以下问题：①虽然理论上各个盘式制动器参数一致，但由于液压管路长短不一、制动器闸瓦磨损、盘式制动器响应特性差异等因素，仅保证制动器供油腔油压相同，会导致各个制动器闸瓦到达制动盘接触面的时间不一致，无法保证多个制动器贴闸运动一致性；②由于实际使用中闸瓦会存在磨损，各个盘式制动器贴闸运动位移存在差异，在相同供油压力下会导致作用在制动盘接触面上的压紧力不同，无法保证多个制动器作用在制动盘上压紧力的一致性。上述问题的存在会进一步使得各个制动器闸瓦磨损差异加大，导致部分盘式制动器提前失效，进而降低了有效制动力矩，极大地增加了制动安全隐患。

发明内容

本发明的目的是提供一种矿井提升机多套制动器贴闸动作一致性控制方法，能够使多个制动器同时贴闸且能保证闸瓦接触制动盘时作用在制动盘上的压紧力一致。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：一种矿井提升机多套制动器贴闸动作一致性控制方法，包括以下步骤：

a)对高速重载矿井提升机盘式制动器控制方式进行改进，每个盘式制动器采用一个独立的电液比例换向阀进行控制；

b)设定盘式制动器贴近制动盘的方向为位移运动测量的正方向，在盘式制动器安装调试完成且尚未正式运行前，利用安装在每个盘式制动器上的位移传感器记录下对应盘式制动器贴闸时位移y_imax0和完全松闸后位移y_imin0，其中i表示第i个盘式制动器；

c)在矿井提升机开机运行给出松闸命令前，利用安装在每个盘式制动器上的位移传感器记录下当前每个盘式制动器的位移y_imax，矿井提升机开机运行给出松闸命令后，待盘式制动器完全打开后记录下当前每个盘式制动器的位移y_imin；

d)当矿井提升机运行过程中需要盘式制动器进行制动时，设定每个盘式制动器位移跟踪曲线y_i为

其中：ΔT为人为预先设定的贴闸时间给定值、t为时间变量，

在电液比例换向阀作用下，每个盘式制动器的制动闸在对应电液比例换向阀位置闭环控制下按照设定的位移跟踪曲线y_i运行，完成盘式制动器贴闸动作；

e)当每个盘式制动器运行到达贴闸位置点时，计算每个盘式制动器的贴闸压力，贴闸压力P_iref计算公式为

其中：P_i0为依据实际工况预先设定的第i个盘式制动器供油腔油压值、A_i为第i个盘式制动器供油腔活塞杆有效作用面积、K_i为第i个盘式制动器蝶形弹簧的劲度系数、Δy_i为第i个盘式制动器的闸瓦磨损量，Δy_i计算公式为Δy_i＝(y_imax-y_imin)-(y_imax0-y_imin0)；

f)在电液比例换向阀作用下，利用安装在盘式制动器供油腔上的油压传感器，盘式制动器的制动闸从位置闭环控制模式立即切换到压力闭环控制模式，控制每个盘式制动器的贴闸压力保持在相应的设定值上；

g)完成多个盘式制动器的本次同步贴闸动作，当需要进行下一次贴闸制动时，重复步骤c)至步骤f)。

优选的，所述的电液比例换向阀采用中位正遮盖的阀芯结构。

优选的，所述的人为预先设定的贴闸时间给定值ΔT的取值范围为ΔT≤250ms。

进一步的，当所述的闸瓦磨损量Δy_i的数值大于设定的制动闸瓦允许磨损量上限值时，控制系统发出预警提醒更换第i个盘式制动器的闸瓦。

进一步的，当同一时刻下闸瓦磨损量Δy_i在i＝k为最大时，控制系统发出预警提醒第k个盘式制动器的性能与其余盘式制动器差异最大。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

1)现有的矿井提升机多个盘式制动器均采用的“一控多”的控制模式，各个盘式制动器无法独立控制，因而不具备多个制动器贴闸动作一致性控制能力，而本发明采用每个盘式制动器独立控制的模式，提高了贴闸动作控制的灵活性；

2)本发明在控制所有盘式制动器贴闸动作时，通过人为预先设定相同的贴闸时间，进一步采用盘式制动器位置闭环控制的方式，即使在各个盘式制动器存在闸瓦磨损差异的情况下，仍然可以使所有的盘式制动器在同一时刻运行到制动盘接触面上，保证了多个盘式制动器贴闸动作的一致性；

3)现有的盘式制动器均具备位移和油压检测功能，本发明可以在不额外增加传感器的前提下，实时检测各个盘式制动器的闸瓦磨损量，并可以根据磨损量进行闸瓦更换提醒和盘式制动器差异性预警，提高了使用安全性；

4)现有矿井提升机贴闸压力均是控制盘式制动器供油腔的压力为相同的恒定值，由于实际中闸瓦会存在磨损，各盘式制动器贴闸运动位移存在差异，在相同供油压力下会导致作用在制动盘接触面上的压紧力不同，无法真正意义上保证多个制动器压紧力的一致性；本发明通过检测闸瓦磨损量，并通过磨损量修正各个盘式制动器的贴闸供油压力控制值，采用压力闭环控制方式使得所有盘式制动器最终作用在制动盘接触面上的压紧力相同，保证了真正意义上多个盘式制动器贴闸压力的一致性；

5)本发明提供的方法简单可靠、操作方便、适应性强、控制性能高、使用效果好，具有广泛的实用性。

附图说明

图1为本发明的矿井提升机多套制动器贴闸动作一致性控制方法原理图。

图2为改造后矿井提升机盘式制动系统示意图。

图3为盘式制动器闸瓦磨损量计算示意图。

图中：1-卷筒，2-制动盘，3-盘式制动器，4-油压传感器，5-位移传感器，6-电液比例换向阀。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。

如图1所示，本发明提供的一种矿井提升机多套制动器贴闸动作一致性控制方法，包括以下步骤：

a)对高速重载矿井提升机盘式制动器控制方式进行改进，每个盘式制动器采用一个独立的电液比例换向阀进行控制；

改造后矿井提升机盘式制动系统结构如图2所示，包括卷筒1，所述卷筒1的一侧连接制动盘2，所述制动盘2上下左右对称设置有四个盘式制动器3对卷筒1进行制动，每个盘式制动器3的油缸通过液压管路连接一个电液比例换向阀6，四个电液比例换向阀6分别连接液压系统，本实施例中，所述的电液比例换向阀6选用三位四通阀，电液比例换向阀6的阀芯中位位置采用正遮盖的滑阀结构，采用中位正遮盖可以实现阀芯在中位时锁死制动器，具有良好的封闭性能，如果采用零遮盖或者负遮盖则中位时容易有油液进出制动器而动作。此外，所述的电液比例换向阀6也可采用电液伺服阀替代。

每个盘式制动器3供油腔上安装有一个油压传感器4，且每个盘式制动器3上贴近制动盘2一侧安装有一个位移传感器5。

b)设定盘式制动器3贴近制动盘2的方向为位移运动测量的正方向，在盘式制动器3安装调试完成且尚未正式运行前，利用安装在每个盘式制动器3上的位移传感器5记录下对应盘式制动器3贴闸时位移y_imax0和完全松闸后位移y_imin0，其中i表示第i个盘式制动器；

c)在矿井提升机开机运行给出松闸命令前，利用安装在每个盘式制动器3上的位移传感器5记录下当前每个盘式制动器3的位移y_imax，矿井提升机开机运行给出松闸命令后，待盘式制动器3完全打开后记录下当前每个盘式制动器3的位移y_imin；

d)当矿井提升机运行过程中需要盘式制动器3进行制动时，设定每个盘式制动器3位移跟踪曲线y_i为

其中：ΔT为人为设定的贴闸时间给定值，ΔT的取值范围为ΔT≤250ms；t为时间变量；

在电液比例换向阀6作用下，每个盘式制动器3的制动闸在对应电液比例换向阀6位置闭环控制下按照设定的位移跟踪曲线y_i运行，完成盘式制动器3贴闸动作；

e)当每个盘式制动器3运行到达贴闸位置点时，计算每个盘式制动器3的贴闸压力，贴闸压力P_iref计算公式为

其中：P_i0为依据实际工况预先设定的第i个盘式制动器供油腔油压值；A_i为第i个盘式制动器供油腔活塞杆有效作用面积；K_i为第i个盘式制动器蝶形弹簧的劲度系数；Δy_i为第i个盘式制动器的闸瓦磨损量，Δy_i计算公式为Δy_i＝(y_imax-y_imin)-(y_imax0-y_imin0)，闸瓦磨损量计算示意图如图3所示；

f)在电液比例换向阀6作用下，利用安装在盘式制动器3供油腔上的油压传感器4，盘式制动器3的制动闸从位置闭环控制模式立即切换到压力闭环控制模式，控制每个盘式制动器3的贴闸压力保持在相应的设定值上；

g)完成多个盘式制动器3的本次同步贴闸动作，当需要进行下一次贴闸制动时，重复步骤c)至步骤f)。

其中，当所述的闸瓦磨损量Δy_i的数值大于设定的制动闸瓦允许磨损量上限值时，控制系统发出预警提醒更换第i个盘式制动器3的闸瓦。

其中，当同一时刻下闸瓦磨损量Δy_i在i＝k时为最大时，控制系统发出预警提醒第k个盘式制动器3的性能与其余盘式制动器3差异最大。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种矿井提升机多套制动器贴闸动作一致性控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

a)对高速重载矿井提升机盘式制动器控制方式进行改进，每个盘式制动器采用一个独立的电液比例换向阀进行控制；

b)设定盘式制动器贴近制动盘的方向为位移运动测量的正方向，在盘式制动器安装调试完成且尚未正式运行前，利用安装在每个盘式制动器上的位移传感器记录下对应盘式制动器贴闸时位移y_imax0和完全松闸后位移y_imin0，其中i表示第i个盘式制动器；

c)在矿井提升机开机运行给出松闸命令前，利用安装在每个盘式制动器上的位移传感器记录下当前每个盘式制动器的位移y_imax，矿井提升机开机运行给出松闸命令后，待盘式制动器完全打开后记录下当前每个盘式制动器的位移y_imin；

d)当矿井提升机运行过程中需要盘式制动器进行制动时，设定每个盘式制动器位移跟踪曲线y_i为

其中：ΔT为人为预先设定的贴闸时间给定值、t为时间变量；

在电液比例换向阀作用下，每个盘式制动器的制动闸在对应电液比例换向阀位置闭环控制下按照设定的位移跟踪曲线y_i运行，完成盘式制动器贴闸动作；

e)当每个盘式制动器运行到达贴闸位置点时，计算每个盘式制动器的贴闸压力，贴闸压力P_iref计算公式为

其中：P_i0为依据实际工况预先设定的第i个盘式制动器供油腔油压值、A_i为第i个盘式制动器供油腔活塞杆有效作用面积、K_i为第i个盘式制动器蝶形弹簧的劲度系数、Δy_i为第i个盘式制动器的闸瓦磨损量，Δy_i计算公式为Δy_i＝(y_imax-y_imin)-(y_imax0-y_imin0)；

f)在电液比例换向阀作用下，利用安装在盘式制动器供油腔上的油压传感器，盘式制动器的制动闸从位置闭环控制模式立即切换到压力闭环控制模式，控制每个盘式制动器的贴闸压力保持在相应的设定值上；

g)完成多个盘式制动器的本次同步贴闸动作，当需要进行下一次贴闸制动时，重复步骤c)至步骤f)。

2.根据权利要求1所述的一种矿井提升机多套制动器贴闸动作一致性控制方法，其特征在于，所述的电液比例换向阀采用中位正遮盖的阀芯结构。

3.根据权利要求1所述的一种矿井提升机多套制动器贴闸动作一致性控制方法，其特征在于，所述的人为预先设定的贴闸时间给定值ΔT的取值范围为ΔT≤250ms。

4.根据权利要求1所述的一种矿井提升机多套制动器贴闸动作一致性控制方法，其特征在于，当所述的闸瓦磨损量Δy_i的数值大于设定的制动闸瓦允许磨损量上限值时，控制系统发出预警提醒更换第i个盘式制动器的闸瓦。

5.根据权利要求1所述的一种矿井提升机多套制动器贴闸动作一致性控制方法，其特征在于，当同一时刻下闸瓦磨损量Δy_i在i＝k为最大时，控制系统发出预警提醒第k个盘式制动器的性能与其余盘式制动器差异最大。

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