CN101457634B - 压电晶体电位移反馈负载口独立控制液压冲击器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种压电晶体电位移反馈负载口独立控制液压冲击器。变量泵由电机直接驱动，变量泵的出油口分别与比例溢流阀的进油口、单向阀的进口相连；单向阀的出口分别与位移传感器，第一、第二比例方向阀的P口和溢流阀的进口相连。液压缸的有杆腔和无杆腔分别与第一、第二比例方向阀的A口相连，控制器与第一、第二比例方向阀、比例溢流阀、压电晶体电连接。本发明通过压电晶体输出的电压检测液压缸活塞杆冲击位移，控制器分阶段给定比例方向阀和比例溢流阀的输入控制信号，实现液压缸的活塞杆对冲击物的高频快速冲击，同时可根据工况的需要，实现冲击位移和冲击功率的无级调节。

Description

压电晶体电位移反馈负载口独立控制液压冲击器

技术领域

本发明涉及电液控制的液压冲击器，尤其是涉及一种压电晶体电位移反馈负载口独立控制液压冲击器。

背景技术

液压冲击器是一种目前应用比较普遍的凿岩机，早在1813年特里维西斯就发明了蒸汽凿岩机，随后上世纪二十年代Dormann设计了第一台液压凿岩机，上世纪六七十年代出现了一些液压冲击器的专利，同时液压冲击器也开始进入市场。液压冲击器与气动凿岩机相比具有能耗低，效率高，环境污染度小，操作方便，容易实现自动化的优点。

液压冲击器主要是实现冲击活塞的往复运动，冲程是活塞杆打击被打击体输出能量，回程只是为了下次冲击做准备。为了破碎不同性质的岩石，液压冲击器的性能参数应该是可以调整的，但目前国内大多数液压冲击器采用信号孔反馈活塞杆位移信号，实现液压冲击能和冲击频率的改变，由于结构的限制，这只是一种有级参数的调节，国内外学者、研发人员试图改善液压冲击器的调节性能，国内已有专利(92243167)压力反馈式液压冲击器，通过压力检测，来实现冲击能和冲击频率的无级调节。但是由于所用的阀为单阀芯结构，进油口出油口存在着耦合联动关系，因而在提高系统的响应频率上还有空间，同时由于活塞杆冲击时，系统的压力波动较大，对压力检测来说有一定的难度。液压冲击器改善的空间比较大。

总体来说液压冲击器大的发展方向是大冲击功率输出，高频率，多功能复合控制，研发提高系统频响，提高系统效率，采用无级调节液压冲击器结构来改善冲击器应对各种工况的能力，具有重要的意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种压电晶体电位移反馈负载口独立控制液压冲击器是为了提高冲击器的快速切换频率，引入负载口独立控制系统，利用其进口、出口油压可以分别控制的特点，使得液压冲击器可以实现快速回程，高速高压冲击，同时考虑到传统的液压冲击器通过反馈孔来实现位移反馈，不能分工况实现冲击的无级调节，引入压电晶体检测活塞杆冲击位移，通过程序设计输出比例溢流阀、比例方向阀的控制信号，可实现液压冲击器的无级调节。

为了达到上述目的，本发明采用的的技术方案如下：

包括比例溢流阀、单向阀、变量泵、油箱、电机、控制器、被冲击物、压电晶体、液压缸、两个比例方向阀、溢流阀；其相互连接关系如下：

变量泵由电机驱动，变量泵的出油口分别与比例溢流阀的进油口、单向阀的进油口相连；单向阀的出油口分别与第一比例方向阀和第二比例方向阀的P口相连、第一比例方向阀的A口与液压缸的有杆腔相连，T口分别与第二比例方向阀的T口、比例溢流阀的回油口、溢流阀的回油口和油箱相连，第二比例方向阀的A口和液压缸的无杆腔相连；液压缸的活塞杆与压电晶体相连；控制器分别与比例溢流阀、第一比例方向阀、第二比例方向阀和压电晶体电连接。

所述的控制器为PC工控机或可编程控制器。

本发明与背景技术相比，具有有益的效果是：

1、系统采用负载口独立控制阀，实现冲程和回程的快速切换，提高系统的响应频响，同时减少系统的节能损失。

2、活塞杆位移由压电晶体检测活塞杆的冲击位移，配合控制器设定程序，实现冲击频率冲击功率无级调节。

附图说明

附图是本发明的结构原理图。

附图中：1、比例溢流阀，2、单向阀，3、变量泵，4、油箱，5、电机，6、控制器，7、被冲击物，8、压电晶体，9、液压缸，10、比例方向阀，11、比例方向阀，12、溢流阀。

具体实施方式

下面结合附图，通过对实施例的描述给出本发明的细节。

如附图所示，包括比例溢流阀1、单向阀2、变量泵3、油箱4、电机5，控制器6，被冲击物7、压电晶体8、液压缸9，比例方向阀10，比例方向阀11，溢流阀12；其相互连接关系如下：

变量泵3由电机5驱动，变量泵3的出油口分别与比例溢流阀1的进油口、单向阀2的进油口相连；单向阀2的出油口分别与第一比例方向阀10和第二比例方向阀11的P口相连、第一比例方向阀10的A口与液压缸9的有杆腔相连，T口分别与第二比例方向阀11的T口、比例溢流阀1的回油口、溢流阀12的回油口和油箱4相连，第二比例方向阀11的A口和液压缸9的无杆腔相连；液压缸9的活塞杆与压电晶体8相连；控制器6分别与比例溢流阀1、第一比例方向阀10、第二比例方向阀11和压电晶体8电连接。

所述的控制器6为可编程控制器。

本发明的工作原理如下：

冲击器的工作过程分为活塞杆加速进程、冲击阶段和快速回程三个阶段，加速进程阶段：液压缸9活塞杆在液压能的作用下，加速下行；主冲阶段液压缸9的活塞杆输出冲击能，作用在被冲击物7，使得被冲击物7被凿开或者压实(取决于冲击器的用途)，快速回程阶段，是活塞杆快速回程，为下一冲程做准备，压电晶体8检测到液压缸活塞杆冲击位移输入到控制器，控制器自动切换控制比例方向阀10、比例方向阀11和比例溢流阀1的控制信号，实现液压缸9活塞杆的快速回程和加速进程切换。具体描述如下：

加速进程阶段：活塞杆没有与被冲击物接触，压电晶体8没有触发电压，活塞杆向下运动时，比例方向阀11工作在左位，比例方向阀10工作在右位，而且处于全开位置，使得液压缸9的有杆腔压力很低，减少节能损失，电动机5带动变量泵3高速旋转，输出的高压液压油经过变量泵3的出油口，单向阀2，比例方向阀11的P口进入液压缸9的无杆腔，推动活塞杆加速下行，液压缸9有杆腔的油液经过比例方向阀10的A口和T口回到油箱。

冲击阶段：由于活塞杆与被冲击物接触，压电晶体变形，输出高电压，延时切换触发比例方向阀11和比例方向阀10的控制信号，在没有切换之前，高压冲击并液压加载被冲击物7，提高了冲击的效率，单向阀2和溢流阀12起安全保护作用，切换之后，比例方向阀11工作在右位，处于全开位置，直接回油箱，比例方向阀10工作在左位，这时，由于液压缸9的无杆腔压力很低，可以实现活塞杆的快速回程。

快速回程阶段：控制器程序设定回程时间，而且活塞杆向上运动时，电动机5带动变量泵3高速旋转，输出的高压液压油经过变量泵3的出油口，单向阀2，比例方向阀10的P口进入液压缸9的有杆腔，推动活塞杆加速上行，液压缸9无杆腔的油液经过比例方向阀11的A口和T口回到油箱。当到达回程时间时，切换比例方向阀11和比例方向阀10的控制信号，使得比例方向阀11工作在左位，比例方向阀10工作在右位，而且处于全开位置，为下一加速进程做准备。

Claims (2)

1.一种压电晶体电位移反馈负载口独立控制液压冲击器，其特征在于：包括比例溢流阀(1)、单向阀(2)、变量泵(3)、油箱(4)、电机(5)、控制器(6)、被冲击物(7)、压电晶体(8)、液压缸(9)、两个比例方向阀(10，11)、溢流阀(12)；其相互连接关系如下：

变量泵(3)由电机(5)驱动，变量泵(3)的出油口分别与比例溢流阀(1)的进油口、单向阀(2)的进油口相连；单向阀(2)的出油口分别与第一比例方向阀(10)和第二比例方向阀(11)的P口相连、第一比例方向阀(10)的A口与液压缸(9)的有杆腔相连，T口分别与第二比例方向阀(11)的T口、比例溢流阀(1)的回油口、溢流阀(12)的回油口和油箱(4)相连，第二比例方向阀(11)的A口和液压缸(9)的无杆腔相连；液压缸(9)的活塞杆与压电晶体(8)相连；控制器(6)分别与比例溢流阀(1)、第一比例方向阀(10)、第二比例方向阀(11)和压电晶体(8)电连接。

2.根据权利要求1所述的一种压电晶体电位移反馈负载口独立控制液压冲击器，其特征在于：所述的控制器(6)为PC工控机或可编程控制器。

Images