阅读说明：本技术 一种煤矿井下防爆车辆液力-机械联合制动的控制系统 (Hydraulic-mechanical combined braking control system for underground coal mine explosion-proof vehicle ) 是由 赵瑞萍 王庆祥 焦正旭 赵海兴 李智伟 马艳卫 范江鹏 谢龙 刘德宁 王连柱 贾 于 2019-10-25 设计创作，主要内容包括：本发明属于煤矿井下防爆车辆联合制动控制技术领域,具体是一种煤矿井下防爆车辆液力-机械联合制动的控制系统。包括机械制动控制系统和液力制动控制系统。机械制动控制系统包括串联式双回路制动阀、蓄能器I、蓄能器II、充液阀、液压泵、单向阀I、驻车制动阀、手动泵和安全阀；液力制动控制系统包括储气罐、安全阀、旋扭开关阀、档位控制阀、液控气比例减压阀、单向阀II、单向阀III、调压阀I、调压阀II、梭阀I、梭阀II、控制阀、油气分离装置、排气管、排气阀、缓速器和油池。本发明可以通过手动方式对液力制动和机械-液力联合制动控制进行切换,增加了车辆制动的可靠性,车辆运行的安全性,有效降低车辆的安全事故。(The invention belongs to the technical field of combined brake control of an underground explosion-proof vehicle of a coal mine, and particularly relates to a hydraulic-mechanical combined brake control system of the underground explosion-proof vehicle of the coal mine. The system comprises a mechanical brake control system and a hydraulic brake control system. The mechanical brake control system comprises a serial double-loop brake valve, an energy accumulator I, an energy accumulator II, a liquid charging valve, a hydraulic pump, a one-way valve I, a parking brake valve, a manual pump and a safety valve; the hydraulic brake control system comprises an air storage tank, a safety valve, a knob switch valve, a gear control valve, a hydraulic control gas proportional pressure reducing valve, a one-way valve II, a one-way valve III, a pressure regulating valve I, a pressure regulating valve II, a shuttle valve I, a shuttle valve II, a control valve, an oil-gas separation device, an exhaust pipe, an exhaust valve, a retarder and an oil pool. The invention can switch hydraulic braking and mechanical-hydraulic combined braking control in a manual mode, thereby increasing the reliability of vehicle braking, improving the safety of vehicle operation and effectively reducing the safety accidents of vehicles.)

一种煤矿井下防爆车辆液力-机械联合制动的控制系统

技术领域

本发明属于煤矿井下防爆车辆联合制动控制技术领域，具体是一种煤矿井下防爆车辆液力-机械联合制动的控制系统。

背景技术

随着我国采掘技术的快速发展，近水平煤层的采区正逐步减少，倾斜煤层逐渐增多，使无轨辅助运输车辆的行车坡度和坡道距离均逐渐增大。目前用于煤矿井下辅助运输的防爆车辆按车架型式分为铰接式防爆车辆和整体式防爆车辆，两种类型车辆的动力传动方式和制动系统均不同，整体式防爆车辆采用一体式车架，一般适应坡道小于10°，运输距离不超过500m，然而近年来在山西北部、山东兖州和甘肃等地许多矿井中，辅运坡道坡度达到10-14°，坡道距离超过2000m，对车辆制动性能形成严峻考验。

目前在用的整体式防爆车辆仅依靠单一的机械摩擦制动，在上述长距离大坡度条件下，势必造成制动时油液温升过快、无法及时带走制动摩擦热量，从而使制动器频繁出现过热、密封失效漏油、摩擦片过度磨损、制动效能下降等严重问题，给煤矿生产运行带来安全隐患。

发明内容

本发明为了解决依靠单一的机械摩擦制动，在上述长距离大坡度条件下，势必造成制动时油液温升过快、无法及时带走制动摩擦热量，从而使制动器频繁出现过热、密封失效漏油、摩擦片过度磨损、制动效能下降的问题，提供一种煤矿井下防爆车辆液力-机械联合制动的控制系统。

本发明采取以下技术方案：一种煤矿井下防爆车辆液力-机械联合制动的控制系统，包括机械制动控制系统和液力制动控制系统。

机械制动控制系统包括串联式双回路制动阀、蓄能器I、蓄能器II、充液阀、液压泵、单向阀I、驻车制动阀、手动泵和安全阀，液压泵的压力油分成两路，一路与充液阀的P口连接，充液阀的两个出口A1和A2分别与蓄能器I及蓄能器II连接；另一路与安全阀的P口连接，安全阀的T口与分别接油箱以及串联式双回路制动阀的T1口，串联式双回路制动阀的A1口和A2口分别接前轮行车制动器和后轮行车制动器，串联式双回路制动阀的P2口通过单向阀I与驻车制动阀的P口连接，串联式双回路制动阀的A2口与机械独立制动切换阀的P口连接，机械独立制动切换阀的T口接油箱，机械独立制动切换阀的A口接液力制动控制系统。

液力制动控制系统包括储气罐、安全阀、旋扭开关阀、档位控制阀、液控气比例减压阀、单向阀II、单向阀III、调压阀I、调压阀II、梭阀I、梭阀II、控制阀、油气分离装置、排气管、排气阀、缓速器和油池，液控气比例减压阀的K口接机械独立制动切换阀的A口，液控气比例减压阀的P口通过安全阀接储气罐，储气罐底部设置排水开关，液控气比例减压阀的A口接梭阀II的P1口，梭阀II的P2口接梭阀I的A口，梭阀I的P1口接调压阀I，调压阀I接档位控制阀的B口，调压阀I上并联有单向阀II，梭阀I的P2口接调压阀II，调压阀II接档位控制阀的A口，调压阀II上并联有单向阀III；档位控制阀的P口与旋扭开关阀的A口连接，旋扭开关阀的P口与储气罐连接；梭阀II的A口与控制阀的P口和K口连接，控制阀的A口接油池，控制阀的R口接油气分离装置的进口，油气分离装置的的排气口上设置排气管，油气分离装置的出口通过排气阀接缓速器，缓速器与油池连接。

与现有技术相比，本发明可以通过手动方式对液力制动和机械-液力联合制动控制进行切换，机械制动采用液压控制，联合制动自动控制，联合制动时，液力制动为比例制动。液力独立制动采用气动控制方式，实现了两档控制。在目前对井下防爆胶轮车制动系统及安全方面严格控制的环境下，增加了车辆制动的可靠性，车辆运行的安全性，有效降低车辆的安全事故。

附图说明

图1为液力-机械联合制动控制系统；

图2为机械制动控制系统；

图3为液力制动控制系统；

图中1-前轮行车制动器，2-后轮行车制动器，3-串联式双回路制动阀，4-蓄能器I，5-蓄能器II，6-充液阀，7-液压泵，8-单向阀I，9-驻车制动阀，10-手动泵，11 -驻车制动器，12-储气罐，13-排水开关，14-安全阀，15-旋扭开关阀，16-档位控制阀，17-液控气比例减压阀，18-单向阀II，19-调压阀I，20-单向阀III、21-调压阀II，22-梭阀I，23-梭阀II，24-控制阀，25-油气分离装置，26-排气管，27-排气阀，28-缓速器，29-油池，30-油管，31-机械独立制动切换阀，32-安全阀，33-双液控阀，34-过滤器，35-节流阀，36-单向阀，37-液控阀，38-双路梭阀。

具体实施方式

一种煤矿井下防爆车辆液力-机械联合制动的控制系统，包括机械制动控制系统和液力制动控制系统。

机械制动控制系统包括串联式双回路制动阀3、蓄能器I4、蓄能器II5、充液阀6、液压泵7、单向阀I8、驻车制动阀9、手动泵10和安全阀32，液压泵7的压力油分成两路，一路与充液阀6的P口连接，充液阀6的两个出口A1和A2分别与蓄能器I4及蓄能器II5连接；另一路与安全阀32的P口连接，安全阀32的T口与分别接油箱以及串联式双回路制动阀3的T1口，串联式双回路制动阀3的A1口和A2口分别接前轮行车制动器1和后轮行车制动器2，串联式双回路制动阀3的P2口通过单向阀I8与驻车制动阀9的P口连接，串联式双回路制动阀3的A2口与机械独立制动切换阀31的P口连接，机械独立制动切换阀31的T口接油箱，机械独立制动切换阀31的A口接液力制动控制系统。

液力制动控制系统包括储气罐12、安全阀14、旋扭开关阀15、档位控制阀16、液控气比例减压阀17、单向阀II18、单向阀III20、调压阀I19、调压阀II21、梭阀I22、梭阀II23、控制阀24、油气分离装置25、排气管26、排气阀27、缓速器28和油池29，液控气比例减压阀17的K口接机械独立制动切换阀31的A口，液控气比例减压阀17的P口通过安全阀14接储气罐12，储气罐12底部设置排水开关13，液控气比例减压阀17的A口接梭阀II23的P1口，梭阀II23的P2口接梭阀I22的A口，梭阀I22的P1口接调压阀I19，调压阀I19接档位控制阀16的B口，调压阀I19上并联有单向阀II18，梭阀I22的P2口接调压阀II21，调压阀II21接档位控制阀16的A口，调压阀II21上并联有单向阀III20；档位控制阀16的P口与旋扭开关阀15的A口连接，旋扭开关阀15的P口与储气罐12连接；梭阀II23的A口与控制阀24的P口和K口连接，控制阀24的A口接油池29，控制阀24的R口接油气分离装置25的进口，油气分离装置25的的排气口上设置排气管26，油气分离装置25的出口通过排气阀27接缓速器28，缓速器28与油池29连接。

液压泵7由发动机带动，发动机启动后，液压泵运转；充液阀6采用双回路充液阀，其主要作用是给蓄能器充液和控制其充液压力；蓄能器I4、蓄能器II5的主要作用是储存和释放制动所需的液压能，稳定制动油压及保证连续踩踏制动时的大量供油，分别控制前轮和后轮的制动，相互独立；串联式双回路制动阀3的主要作用是控制从蓄能器中来的压力油按比例进入前后轮行车制动器，实现车辆制动，如果前轮或后轮其中一个制动回路失灵，另一个制动回路仍可以工作。前后轮行车制动器均采用液压制动，弹簧释放的形式，当踩下双回路制动阀3踏板时，两蓄能器中的压力油经该阀的上下两腔分别进入前后行车制动器，作用到制动器活塞上，压紧摩擦片对车轮实施制动，输出的制动压力与踩下的制动踏板的角度成比例。当放松脚踏板时，制动器内的高压油流回油箱，解除制动。

液压泵7的压力油分成两路，一路进入充液阀6的P口，一路到安全阀32的P口。进入充液阀6的压力油经内部液控阀33、过滤器34、节流阀35及单向阀36后到达梭阀38的两个出口A1和A2，向两蓄能器4及5充液，当两蓄能器内的压力充到充液阀的设定压力时，双液控阀换向到右位，从液压泵来的压力油经充液阀P口经旁通口O流回油箱。当需要制动时，踩下制动踏板，从两蓄能器来的压力油经串联式双回路制动阀3的P1和P2与该阀的A1和A2口接通进入到前后轮行车制动器1及2的活塞腔，压缩弹簧对车辆实施制动。当放松踏板时，前后轮行车制动器1及2的活塞腔的油液经串联式双回路制动阀3的A1和A2与T1和T2口通，流回油箱，制动释放。蓄能器4同时有一路压力油经单向阀8与驻车制动阀9的压力口P连通，图示位置时，驻车制动器11弹簧腔的油液经驻车制动阀9的A口及T口回油箱，这时驻车制动器处于弹簧制动位置，车辆静止。当车辆需要行走，解除制动时，将驻车制动阀9换向，这时，蓄能器来的压力油经驻车制动阀9的P口经内部减压后经A口进入驻车制动器的弹簧腔压缩弹簧解除制动。当车辆出现故障需要拖车时，可以经手动泵10向驻车制动器弹簧腔注油解除制动。

从蓄能器I4引出一路压力油经单向阀8到驻车制动阀9，驻车制动阀9的输出压力为一定值，其作用到中央制动器11上，中央制动器11为弹簧制动，液压释放，在驻车制动阀没有压力输出时，处于弹簧制动状态，当动作驻车制动阀时，输出一定压力作用到中央制动器上，压缩弹簧克服弹簧力，解除制动。

手动泵10是在车辆出现故障或动力缺失的情况下，手动解除中央制动器，使车辆拖行。

液力制动采用了气动控制。液力制动的关键元件为缓速器，作用缓速器上油量的多少决定了其输出制动力的大小。缓速器油量的控制装置采用了气动控制。

液力制动的控制采用了气动控制系统，其具有手动控制及自动控制两种模式。手动控制采用了两档控制，自动联动控制采用了比例控制。

手动控制是在防爆车辆行驶过程中，只需要液力制动减速而不执行机械制动时，该回路设置了气动旋扭开关阀15，打开旋扭阀为一档，操作档位控制阀16后，可以切换到二档。两档位主要靠两减压阀I19、减压阀II21设置不同的压力实现。

储气罐中的压缩空气压力维持在0.6—0.8MPa，图示位置为缓速器辅助制动没有使用的状态，压缩空气在旋扭开关阀15处封死。当需要进行缓速器制动时，开启旋扭开关阀15，使其工作在左位，这时，压缩空气经P口到A口，档位控制阀在右位工作，P与A相通，并经减压阀21减压后到达梭阀22的P2口，减压阀21的调定压力为0.15MPa，为缓速器工作的一档。压缩空气经梭阀A口经梭阀23的P2口到A口后到达控制阀24的压力口P口，一路到达控制阀24的控制口K使控制阀工作在上位，压缩空气经P到A进入到油池29的控制口K，压缩油液，油液经油管30进入到缓速器28壳体。

进入壳体的油量通过控制口口K压缩空气的压力决定。当需要加大制动力时，操作档位控制阀16，使其工作在左位，这时，压缩空气经旋扭开关阀15后，通过P口到达B，并经减压阀19到达梭阀22的P1，P1口到A口后经梭阀23的P2到A口，通过控制阀24进入到油池29的控制口K，减压阀19的调定压力为0.3MPa，使得进入到缓速器的油量增多，而P口的压力通过单向阀7，档位控制阀A口到R口排气。

当不需要缓速器工作时，关掉旋扭开关阀15，控制阀24压力口P的压缩空气经梭阀II23、梭阀I22、单向阀18、档位控制阀16及旋钮开关阀15排气。同时控制阀24控制口K1的压力消失，控制阀24在弹簧作用力下到下位，控制口K的压缩空气经控制阀24的A口到R口，进入到油气分离装置25，油气分离装置内部设置了气体流动的特殊的管道，压缩空气流经它后，空气中的油液分离进入壳体，干净的压缩空气经排气管26排入大气，减少了对环境的污染。

缓速器的最高点设置了排气阀27，壳体内的空气经排气阀27进入到油气分离装置25，进行油气分离后的压缩空气汇流到排气管26，排入大气。

机械制动独立控制还是和液力制动联动是通过切换阀31控制的，图示位置切换阀31处于下位时，液控气比例阀17的控制口K通过切换阀回油箱，从制动阀引出的压力油通过切换阀封死。这时机械制动独立运行。

当手动将切换阀操作到上位时，制动阀出口压力油通过切换阀到达液控气比例减压阀17的控制口K，当踩下制动阀进行机械制动时，制动阀出口压力达到液控气比例减压阀17的设定开启压力后，液力制动也同时开始起作用。实现了机械-液力制动的联合控制。

液控气比例阀17的输出压力A口的气压值与控制油K口的值在设定范围内成比例变化，这样，A口压缩空气经梭阀23的P1口到A口，经控制阀24的P口、A口油池29的控制口，按比例的将油液输入到缓速器28，使缓速器输出比例的制动力矩，自动的实现了机械和液力制动的联动。

可以通过各种控制方式，实现机械独立制动控制、液力独立制动控制以及机械-液力联动制动的控制。