矿用挖掘机气路故障引起的铲斗失控保护系统及方法

技术领域

本发明涉及矿用挖掘机技术领域，尤其涉及一种矿用挖掘机气路故障引起的铲斗失控保护系统及方法。

背景技术

矿用挖掘机(以下称电铲)是一种电驱动的机械设备，主要由提升机构、推压机构、回转机构、行走机构四大机构组成。电铲停车时，先通过电制动方式实现停车，然后由电铲上各机构上的制动器实现断电保持。

在电铲停铲过程中，若制动器动作的时间过长或不动作，将导致制动器不能及时提供足够的制动力，电铲在数秒的延时后，电制动力矩停止，铲斗在重力作用下发生下落，上述的失控故障，严重威胁设备和人身安全。

发明内容

为解决上述现有技术中存在的部分或全部技术问题，本发明提供一种矿用挖掘机气路故障引起的铲斗失控保护系统及方法，能够避免因制动器动作延迟或不动作导致铲斗失控，避免造成人身伤害和电铲损坏。

本发明的技术方案如下：

第一方面，本发明提供了一种气路故障引起的铲斗失控保护系统，包括：

连接管路；

制动器，所述制动器连接于所述连接管路上，用于对电铲运行机构进行制动；

排气阀，所述排气阀设置于所述连接管路上，一端与所述制动器相连接；

换向阀，所述换向阀的一端连接于外部气源，另一端连接通过所述连接管路连接于所述排气阀的另一端；

继电器，所述继电器位于所述换向阀与所述排气阀之间的连接管路上，用于检测所述制动器状态。

进一步地，所述制动器为空气盘式制动器。

进一步地，所述排气阀为快速排气阀。

进一步地，所述换向阀为电磁换向阀。

进一步地，所述继电器为压力继电器。

第二方面，本发明提供了一种矿用挖掘机，所述挖掘机上设置有上述气路故障引起的铲斗失控保护系统，用于防止矿用挖掘机铲斗失控下落。

第三方面，本发明提供了一种气路故障引起的铲斗失控保护方法，包括：

对制动器上的微动开关或连接管路进行检测；

若检测到制动器上微动开关没有动作或检测到连接管路中有压力时，电动机的动力供电单元维持供电状态；

若检测到制动器上微动开关动作或检测到连接管路中没有压力时，电动机的动力供电单元断电。

进一步地，电铲在接收到停止运行指令时，监测制动器的闭合状态；

若制动器闭合，则用于失控保护的系统停止运行；

若制动器没有闭合，则用于失控保护的系统运行。

进一步地，若用于失控保护的系统启动运行，则用于失控保护的系统及其设备禁止断电。

本发明技术方案的主要优点如下：

本发明的一种气路故障引起的铲斗失控保护系统，只需依据连接管路、制动器、排气阀、换向阀和压力继电器等元件的状态，控制电动机的动力供电单元，结构简单，能够通过连接管路中气路的通断，实现制动器的开闭，并通过通电和断电控制换向阀的换向，实现连接管路中气源的通断，通过本发明的系统，能够解决由于电铲服役环境极端恶劣、工作载荷极其复杂，由于元器件的质量及运行环境恶劣引起的阀芯卡死等原因，出现换向电磁阀无法正常换向和快速排气阀排气不畅等气路故障，造成铲斗在重力作用下失控下落，危害电铲的安全运行的问题。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明一实施例的气路故障引起的铲斗失控保护系统气路示意图；

图2为本发明一实施例提供的气路故障引起的铲斗失控保护方法的流程示意图；

图3为本发明一实施例提供的电铲的结构示意图。

图4为采用本发明一种气路故障引起铲斗失控的控制的流程示意图。

附图标记说明：

1、电动机；2、制动器；3、排气阀；4、继电器；5、换向阀；6、电铲；7、铲斗。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施例及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

以下结合附图，详细说明本发明实施例提供的技术方案。

实施例1

如附图1所示，本发明实施例提供了一种气路故障引起的铲斗失控保护系统，该系统包括：

连接管路；

制动器2，制动器2连接于连接管路上，用于对电铲的运动机构进行制动；

排气阀3，排气阀3设置于连接管路上，一端与制动器2相连接；

换向阀5，换向阀5的一端连接于外部气源，另一端连接通过连接管路连接于排气阀3的另一端；

继电器4，继电器4位于换向阀5与排气阀3之间的连接管路上，用于检测制动器2的状态。

优选地，铲斗7的制动器2为空气盘式制动器2，排气阀3为快速排气阀3，换向阀5为电磁换向阀5，继电器4为压力继电器。具体地，本发明系统的原理和作用为：换向电磁阀用于控制空气盘式制动器2的开闭；当电磁阀通电时，连接管路中的气路接通，在连接管路气压的作用下快速排气阀3关闭，压缩空气进入制动器2使制动盘里的弹簧压缩，从而制动器2打开；换向电磁阀断电时，气路关断，连接管路的进口失去压力的快速排气阀3迅速排出管路里的气体，制动器2腔内弹簧将压紧盘压向固定法兰，进而夹紧旋转的制动盘，完成制动功能。

具体地，本发明的一种气路故障引起的铲斗失控保护系统还包括微动开关(图中未示出)，且微动开关安装在制动器2上；依据制动器2的状态，对铲斗的电动机动力供电进行控制。

由此，本发明的一种气路故障引起的铲斗失控保护系统，只需连接管路、制动器2、排气阀3、换向阀5和压力继电器4等元件，结构简单，能够通过连接管路中气路的通断，实现制动器2的开闭，并通过得电和失电控制换向阀5的换向，实现连接管路中气源的通断，从而能够达到制动器2制动运动机构的目的，通过本发明的系统，能够解决由于电铲6的服役环境极端恶劣、工作载荷复杂，元器件的质量及运行环境恶劣引起的阀芯卡死等原因，出现换向电磁阀无法正常换向和快速排气阀3排气不畅等气路故障，造成制动器2无法及时产生足够的制动力，导致铲斗在重力作用下失控下落，给电铲安全生产造成安全隐患的问题。

实施例2

本发明实施例提供了一种矿用挖掘机，如图3所示，该挖掘机上设置有上述实施例1中的气路失控保护系统，用于防止电铲6的铲斗失控下落。

实施例3

本发明实施例提供了一种气路故障引起的铲斗失控保护方法，如图2所示，该方法包括对制动器2上的微动开关或连接管路气压进行检测；若检测到制动器2上微动开关没有动作或检测到连接管路中有压力时，电动机的动力供电单元不能断电；若检测到制动器2上微动开关动作或检测到连接管路中没有压力时，电机的动力供电单元可以断电。

具体地，在接收到停止指令时，监测制动器2的闭合状态；若制动器2闭合，则用于失控保护的系统停止运行；若制动器2没有闭合，则用于失控保护的系统启动，控制电动机的动力供电单元运行，同时控制器发送报警信号。

具体地，若用于失控保护的系统启动运行，则用于失控保护的系统及其设备禁止断电。

由此，本发明的一种气路故障引起的铲斗失控保护方法将铲斗7驱动的电动机设置为有条件的时序控制，即用制动器2闭合的状态信号作为电铲停铲时序控制必要条件，制动器2上的微动开关或气路中的压力继电器4的压力信号均可反映制动器2的闭合状态，可以作为铲斗7的电动机断电的控制条件，铲斗7接收到停止运行信号后，电磁阀失电，控制系统将检测制动器2的状态，如果制动器2上微动开关指示制动器2没有闭合或检测到气路中有压力时，表示换向电磁阀不能正常换向或快速排气阀3排气不畅，在这种情况下，制动器2不能产生足够的制动力矩，这时即使时序控制的延时时间已到也不能断开驱动电动机的电源，驱动电动机应继续输出力矩，否则，铲斗会失控下落，另外，在电铲收到停止信号后，启动一个计时器，在数秒钟后制动器2没有闭合，说明换向电磁阀或快速排气阀3有故障，系统发出报警信号，控制各机构的速度迅速降为零，使电铲迅速处于静止状态，同时，整流装置禁止断电，确保电铲有足够的电能供给。

如图4所示，结合本实施例3的方法对电铲6进行失控保护时，当电铲6接收到停铲的指令时，电铲6的控制器将铲斗7的速度设定为零，同时断开用于控制制动器2的气源的电磁换向阀5的电源，同时，判断制动器2是否关闭，若制动器关闭，启动第一计时器进行延时计时，若时间到，则关闭电动机电源，完成电铲的6停铲作业；若制动器2没有关闭，则此时需要禁止关闭电动机的电源，同时需要禁止关闭整流、供电电源(或使得电铲处于供电状态)，同时通过第二计时器启动，延时时间到，电铲报警，电铲各机构速度给定设为零，若第二计时器延时时间未到，则重复制动器2是否关闭的判断。

作为本实施例中一种可选的方式，上述第一计时器和第二计时器进行延时计时时，所延时的时间为2s-10s，优选为2s-5s。

综上，本发明的一种气路故障引起的铲斗失控保护方法，能够避免因制动器2延迟关闭导致铲斗下降造成生产的安全事故问题，同时还能够避免铲斗7损坏。

需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。此外，本文中“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”均以附图中表示的放置状态为参照。

最后应说明的是：以上实施例仅用于说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。