一种高能效矿用梭车液压控制系统

技术领域

本发明涉及巷道掘进开采运输设备领域，特别涉及一种高能效矿用梭车液压控制系统。

背景技术

梭车是机械化开采技术的关键配套设备，用于短壁工作面煤炭的短距运输。具体工作流程是从连续采煤机或掘锚机处装煤，运输至给料破碎机处卸煤，频繁往复运行于装卸点之间，实现工作面煤炭的运输。梭车由拖曳电缆提供电源，配备机载自动卷电缆系统，该装置可容纳一定长度的电缆，具有随设备后退及前进以自动收放电缆的功能。机载电缆自动收放控制系统的稳定性和可靠性对梭车的安全高效运行至关重要。

梭车不仅是短壁机械化开采技术关键配套设备，也是一些掘进工作面、钾盐矿开采工作面重要的运输设备。具体工作流程是从连续采煤机或掘锚机处装料，运输至给料破碎机处卸料，频繁往复运行于装卸点之间，实现工作面煤炭或钾盐的运输。

现有梭车液压系统采用异步电机驱动定量泵的方案，所有概况下为定流量、最大流量输出，易造成液压系统冲击过大，系统效率低、发热量大，如：在油泵启动瞬间，油泵输出最大流量，对梭车卷缆系统造成过大冲击，而这也缩减了液压系统以及电缆的服役寿命。另外，梭车处于怠机状态或低速行驶状态下，液压系统存在较大的溢流能量损失。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种高能效矿用梭车液压控制系统，其克服了以上技术问题。

为了实现上述目的，本申请第一方面提供了一种高能效矿用梭车液压控制系统，包括：

控制器；

变频装置，电连接于所述控制器，所述控制器根据所述梭车工况控制所述变频装置的输出工频；

动力装置，电连接于所述变频装置，基于所述输出工频实时调节该动力装置所提供的驱动源大小；

执行装置，连接于所述动力装置的动力输出端，并基于所述驱动源实时调节工作功率，以完成梭车在相应工况下的工作；

其中，所述变频装置的输出工频与所述梭车所处工况一一对应。

可选的，所述控制器获取不同工况下梭车的运行参数，并基于所述运行参数控制所述变频装置的输出工频。

可选的，所述驱动源包括：液压泵单位时间内工作介质的输出流量；

所述动力装置，包括：

油泵电机，电连接于所述变频装置，用于基于所述输出工频调节运行转速；

所述液压泵，连接于所述油泵电机的动力输出端，基于所述油泵电机的运行转速以调节单位时间内工作介质的输出流量，从而调节所述执行装置输出相应工作功率。

可选的，在所述梭车处于卷缆行驶工况时，所述控制器用于：

基于卷缆行驶工况下的运行参数，所述控制器通过预设调节计算模型实时确定所述油泵电机的运行转速；

基于所述油泵电机的运行转速，根据预设工频计算模型计算出所述变频装置的输出工频，并控制所述变频装置输出该计算出的输出工频。

可选的，所述预设调节计算模型包括：

所述油泵电机的运行转速n

其中，

而且，在所述梭车处于卷缆行驶工况时，所述运行参数包括：所述梭车处于卷缆行驶工况下的实时行驶速度v

可选的，所述预设工频计算模型包括：

n

其中，n

可选的，所述执行装置包括以下各项中的一项或多项：卷缆马达、转向油缸、蓄能器及举升油缸。

可选的，所述卷缆马达连接于所述液压泵；

在所述梭车处于原地启动工况时，所述控制器通过所述变频装置的输出工频以控制所述油泵电机的运行转速，从而驱动液压泵单位时间内工作介质的输出流量匀速增加并据此控制所述卷缆马达驱动的卷电缆滚筒转速匀速增大。

可选的，在梭车处于怠机工况时所述运行参数包括：所述蓄能器的压力大小；

所述执行装置还包括：

蓄能器，连接于所述液压泵，且连接于所述控制器；

充液阀，设置于所述蓄能器与所述液压泵之间，且连接于所述控制器，用于响应所述控制器控制所述蓄能器与所述液压泵之间的通断；

在梭车处于怠机工况下，所述控制器基于所述蓄能器的压力情况，所述控制器通过控制所述变频装置，以调节所述液压泵单位时间内供给所述蓄能器的工作介质流量。

本申请第一方面提供了一种梭车，包括上述的高能效矿用梭车液压控制系统。

通过本发明的高能效矿用梭车液压控制系统，基于梭车所处工况，该控制器通过控制变频装置的输出工频来实时调节动力装置输出的驱动源大小来实时调节执行装置的工作功率，有助于避免动力装置受到冲击，并就此提高了系统效率；在原地启动工况下，避免了电缆被冲击性张拉，也避免了梭车处于怠机状态或低速行驶状态下，液压系统存在较大的溢流能量损失的缺点。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，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为本发明一种高能效矿用梭车液压控制系统的结构示意图；

图2为本发明一种高能效矿用梭车液压控制系统的示意图。

图中，20、动力装置；21、油泵电机；22、液压泵；30、执行装置；31、卷缆马达；311、卷缆阀；32、转向油缸；321、转向阀；33、蓄能器；331、充液阀；34、举升油缸；341、输送机举升阀。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

为了便于理解本发明实施例，下面通过几个具体实施例对本发明的结构进行详细的阐述。

图1为本发明高能效矿用梭车液压控制系统的结构示意图；图2为本发明高能效矿用梭车液压控制系统的示意图。

根据图1及2所示，本发明第一实施例提供了一种高能效矿用梭车液压控制系统，包括：控制器；变频装置，电连接于所述控制器，所述控制器根据所述梭车工况控制所述变频装置的输出工频；动力装置20，电连接于所述变频装置，基于所述输出工频实时调节该动力装置20所提供的驱动源大小；所述执行装置30，连接于所述动力装置20的动力输出端，并基于所述驱动源实时调节工作功率，以完成梭车在相应工况下的工作；其中，所述变频装置的输出工频与所述梭车所处工况一一对应。

就此，基于梭车所处工况，该控制器通过控制变频装置的输出工频来实时调节动力装置20输出的驱动源大小来实时调节执行装置30的工作功率，有助于避免动力装置20受到冲击，并就此提高了系统效率；在原地启动工况下，避免了电缆被冲击性张拉，也避免了梭车处于怠机状态或低速行驶状态下，液压系统存在较大的溢流能量损失的缺点。

具体的，根据图1及2所示，本发明第一实施例提供了一种高能效矿用梭车液压控制系统，包括：控制器、变频装置、动力装置20及执行装置30。其中，控制器连接于梭车操作端，用于接收操作台的控制指令，如：转动操作台上的转向手柄以通过控制器转向油缸32完成梭车转向、转动操作台上的行走踏板以通过控制器控制行走电机完成梭车行驶与启闭、通过操作台上的升降按钮以通过控制器控制举升油缸34完成物料装卸。而且，该控制器还可根据执行部件的反馈对相应执行部件的启闭、工作状态和功率进行控制。

针对该变频装置，其电连接于所述控制器，所述控制器根据所述梭车工况控制所述变频装置的输出工频。在另一实施例中，该变频装置包括但不限于：变频器。

针对该动力装置20，其电连接于所述变频装置，而且，基于所述输出工频实时调节该动力装置20所提供的驱动源大小。在另一实施例中，该动力装置20包括：油泵电机21及液压泵22(在下文细述)，此外，在本实施例中，并不对该动力装置20进行限定，只需其能够满足本实施例的要求即可，如：该动力装置20可设置为以下各项中的一项或多项：机械动力装置20、电气动力装置20、液压动力装置20以及气压动力装置20。

针对该执行装置30，其连接于所述动力装置20的动力输出端，并基于所述驱动源实时调节工作功率，以完成梭车在相应工况下的工作；在另一实施例中，该执行装置30包括但不限于以下各项中的一项或多项：卷缆马达31、转向油缸32、蓄能器33及举升油缸34。

而且，所述变频装置的输出工频与所述梭车所处工况一一对应。

而且，在另一实施例中，该梭车所处工况包括但不限于以下各项中的一项或多项：原地启动工况、怠机工况、原地转向工况、卷缆行驶工况、放缆行驶工况及卸料工况。

此外，在另一实施例中，该动力装置20与变频装置可作为一体设置，如：变频电机。

而且，在另一实施例中，该控制器获取不同工况下梭车的运行参数，并基于所述运行参数控制所述变频装置的输出工频。

在另一实施例中，该驱动源包括：液压泵22单位时间内工作介质的输出流量；

而且，该动力装置20包括：油泵电机21及液压泵22，其中，该油泵电机21电连接于所述变频装置，该油泵电机21用于基于所述输出工频调节运行转速；该液压泵22连接于所述油泵电机21的动力输出端，该液压泵22基于所述油泵电机21的运行转速以调节单位时间内工作介质的输出流量，从而调节所述执行装置30输出相应工作功率。

值得注意的是，在本实施例汇总，液压泵22单位时间内输出的工作介质流量可采用普通异步电机驱动电液比例、伺服变量泵实现。

在另一实施例中，在所述梭车处于卷缆行驶工况时，所述控制器用于：

基于卷缆行驶工况下的运行参数，所述控制器通过预设调节计算模型实时确定所述油泵电机21的运行转速；

基于所述油泵电机21的运行转速，根据预设工频计算模型计算出所述变频装置的输出工频，并控制所述变频装置输出该计算出的输出工频。

其中，该预设调节计算模型包括：

所述油泵电机21的运行转速n

其中，

而且，在所述梭车处于卷缆行驶工况时，所述运行参数包括：所述梭车处于卷缆行驶工况下的实时行驶速度v

在另一实施例中，该n

而且，所述预设输出工频计算模型包括：

n

其中，n

当梭车处于卷缆行驶工况时，液压泵22的输出流量或油泵电机21的运行转速与车速匹配。使卷缆马达31转速与卷缆线速度匹配，避免恒流流量溢流发热。

当行驶按钮在“返回”档时，梭车处于卷缆行驶工况，此时，油泵电机21转速n

其中，v

而且，设：

卷缆行驶过程中油泵电机21转速与车速关系如下：

n

当液压系统和卷缆滚筒设计完成后，梭车行驶速度v

为了保证转向灵敏，n

变频调速技术的基本原理是根据油泵电机21的运行转速与工作电源输入频率成正比的关系：

n

式(5)中n

此外，在该梭车处于放缆行驶工况时，若梭车行驶按钮处于“前进”档时，该梭车处于放缆状态，此时系统只需满足转向所需最小流量，油泵电机21以n

所以，在梭车处于卷缆行驶工况时，该控制器用于：基于卷缆行驶工况下的运行参数，并通过上述公式(a)及(b)实时确定所述油泵电机21的运行转速；然后，基于所述油泵电机21的运行转速，通过上述公式(c)计算出所述变频装置的输出工频，并控制所述变频装置输出该计算出的输出工频。接着，控制器控制该变频装置输出该输出工频，以控制油泵电机21以对应的运行转速转动，同时，该油泵电机21的运行转速也与车速匹配，控制器也通过该运行车速控制行走电机来控制梭车以该车速运行。就此，实现了液压泵22的输出流量或油泵电机21的运行转速均与梭车车速的实时调节与相互匹配。其中，该梭车车速可通过转速传感器获知。

就此，当梭车处于卷缆行驶工况时，液压泵22单位时间内的工作介质输出流量或油泵电机21的运行转速与车速匹配。使卷缆电机的运行转速与卷缆线速度匹配，避免了恒流流量溢流发热。

在另一实施例中，该执行装置30为卷缆马达31时，该卷缆马达31连接于所述液压泵22，而且，卷缆阀311设置于卷缆马达31与液压阀之间，该卷缆阀311用于控制卷缆马达31油路的切换，并据此控制卷缆马达31的启闭；在所述梭车处于原地启动工况时，所述控制器通过所述变频装置的输出工频以控制所述油泵电机21的运行转速，从而驱动液压泵22单位时间内工作介质的输出流量匀速增加并据此控制所述卷缆马达31驱动的卷电缆滚筒转速匀速增大。其中，该卷缆阀311可优选为液压电磁阀。

具体的，在梭车处于原地启动工况时，当按下液压泵22启动按钮后，变频器控制油泵电机21匀加速启动，液压泵22的运行转速从0逐渐增加至怠机转速n

在另一实施例中，该执行装置30包括蓄能器33时，具体的，在梭车处于怠机工况时所述运行参数包括：所述蓄能器33的压力大小；所述执行装置30具体包括：蓄能器33以及充液阀331，其中，该蓄能器33连接于所述液压泵22，且连接于所述控制器；该充液阀331设置于所述蓄能器33与所述液压泵22之间，且连接于所述控制器，该充液阀331用于响应所述控制器控制所述蓄能器33与所述液压泵22之间的通断；在梭车处于怠机工况下，所述控制器基于所述蓄能器33的压力情况，所述控制器通过控制所述变频装置，以调节所述液压泵22单位时间内供给所述蓄能器33的工作介质流量。

具体的，在梭车处于怠机工况时，当系统监测到蓄能器33压力小于设定压力时(或蓄能器33压力小于设定压力时，该蓄能器33反馈响应状况信息至控制器，以触发控制器完成该怠机工况时的充液工作)，油泵电机21的运行转速由n

在另一实施例中，该执行装置30包括转向装置时，具体的，该装向装置包括转向油缸32以及转向阀321，其中，该专项油缸连接于所述液压泵22，且电连接于所述控制器；该转向阀321设置于所述转向油缸32与所述液压泵22之间，且电连接于所述控制器，该转向阀321用于响应所述控制器控制所述转向油缸32与所述液压泵22之间的通断；在梭车处于原地转向工况下，所述控制器通过控制所述变频装置的输出工频，以调节所述油泵电机21驱动所述液压泵22给所述转向油缸32的充液流量。

具体的，在梭车处于原地转向工况时，转向电控手柄(上述转动操作台上的转向手柄)发出转向信号，控制器接受转向信号，同时输出指令给变频器与转向阀321，变频器控制油泵电机21转速为n

在另一实施例中，当梭车处于卸料工况时，输送机举升阀341与油泵电机21的运行转速关联，当按下“举升”按钮(上述操作台上的升降按钮)后，变频器控制油泵电机21转速从n

就此，结合上述内容可知，根据工况，可实时采用变频器控制油泵电机21的转速，使得液压泵22的输出流量可根据工况实时可调，而且，液压泵22在启动时，油泵电机21转速按照程序设计匀速增大到设定值，可减小液压泵22启动瞬间的压力冲击，避免电缆被冲击性张拉，避免了液压泵22以最大流量恒流输出，减小各个执行部件所属的液压系统冲击，提高了系统效率，减小了系统发热量。

在另一实施例中，提供了一种梭车，包括上述的高能效矿用梭车液压控制系统。

本实施例中的一种梭车所涉及的名词及实现原理具体可以参照本发明上述实施例中的的一种高能效矿用梭车液压控制系统，在此不再赘述。

在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。