CN102536141A - 一种凿岩钻车的自动换钎控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种凿岩钻车的自动换钎控制系统.整个换钎过程由操作员在驾驶室即可操作完成，提高了换钎的工作效率，降低了操作人员的工作强度；根据钎杆和凿岩机中心轴上的螺纹的螺距和凿岩机中心轴回转速度，采用两套压力调节阀组分别控制凿岩机中心轴的推进和后退压力，使推进或后退速度配合与转速度，避免对钎杆和凿岩机中心轴造成损坏；采用机械爪压力控制阀组，对机械爪对钎杆的加紧压力进行调节，保证在接卸钎杆的过程中使钎杆保持与凿岩机中心轴同轴，将其与上一根钎杆对准，还能通过压力控制阀组调整控制压力，以适应不同钎杆的重量，从而保证换钎过程顺利完成。
Description
技术领域
本发明涉及液压控制领域，具体涉及一种凿岩钻车的自动换钎控制系统。
背景技术
目前高速钻孔机械在其它发达国家已广泛用于部队及各民用领域，我国近两年在民用方面的应用也越来越广泛，在交通、能源、矿山、地质灾害治理、城市建设等领域，用于开挖隧道、开挖运河、矿山开采、建造地下洞室等工程。
凿岩钻车在工作过程中需要连续的换钎以达到打孔的深度要求，国内凿岩钻车的种类也有很多，但在换钎这个环节大多采用人工手动换钎或半自动换钎，这既影响了工作效率，同时也增加了操作人员的劳动强度。申请号为200920121924.1的专利公开了一种钻机用油缸式换钎系统，该系统采用旋转油缸控制机械手在钎仓和凿岩机之间的旋转工作，卸钎时利用夹紧油缸卡紧钎杆，使钎杆轻松卸下，但该专利未公开换钎系统的控制部分，即未解决关于换钎系统如何自动完成换钎过程的问题、解决换钎过程中凿岩机与钎杆、钎杆与钎杆的对接问题以及钎杆续接过程中的速度控制等问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提出一种凿岩钻车的自动换钎控制系统，该控制系统可控制换钎机构自动完成换钎，保证钎杆与凿岩机准确对接并使对接过程中的推进速度和回转速度配合，保证换钎顺利完成。
本发明的一种凿岩钻车的自动换钎控制系统包括钎库控制模块、钎杆控制模块、接/卸钎杆控制模块、中心轴控制模块、推进压力控制模块和动力机构：
动力机构包括两个负载压力敏感控制的变量泵P1-LS1和P2-LS2，变量泵P2-LS2为中心轴控制模块中的回转阀组提供压力油，变量泵P1-LS1为本系统中除回转阀组以外的负载提供压力油；
钎库控制模块包括机械爪摆臂阀、卡盘旋转阀和卡钎器阀，其中机械爪摆臂阀控制机械爪摆臂到钎库位置或摆臂到凿岩机中心轴位置，卡盘旋转阀控制卡盘正转或反转，卡钎器阀控制卡钎器卡紧或打开；
钎杆控制模块包括机械爪阀和压力控制阀组，机械爪阀控制机械爪打开和夹紧，在机械爪打开的情况下，压力控制阀组控制机械爪完全打开或松开，并控制机械爪在松开状态时的压力；
接/卸钎杆控制模块包括一个电磁换向阀，通过改变阀芯位置，该电磁换向阀的两个工作口分别向中心轴控制模块和推进压力控制模块发送先导控制信号，该先导控制信号包括接钎杆先导控制信号和卸钎杆先导控制信号；
中心轴控制模块包括推进阀组和回转阀组，推进阀组和回转阀组根据各自的先导控制口接收的来自接/卸钎杆控制模块发来的先导控制信号，对凿岩机中心轴进行控制：当接到接钎杆的先导控制信号时，推进阀组控制凿岩机中心轴推进，同时回转阀组控制凿岩机中心轴正转；当接到卸钎杆的先导控制信号时，推进阀组控制凿岩机中心轴后退，同时回转阀组控制凿岩机中心轴回转马达反转；推进阀组引出一个推进压力被控油口；
推进压力控制模块包括两套相同的压力调节阀组，当接到接/卸钎杆控制模块发来的接杆的先导控制信号时，第一套压力调节阀组通过控制推进阀组引出的推进压力被控油口的出油压力来控制推进阀组以某一设定压力驱动凿岩机中心轴推进；当接到接/卸钎杆控制模块发来的卸杆的先导控制信号时，第二套压力调节阀组通过推进阀组的推进压力被控油口的出油压力来控制推进阀组以某一设定压力驱动凿岩机中心轴后退；两套压力调节阀组的控制压力可根据需要分别进行调节。
所述钎库控制模块还包括液压锁Z15和液压锁Z17，所述机械爪摆臂阀为三位四通电磁换向阀D13，电磁换向阀D13的进油口和回油口分别连接变量泵P1-LS1的压力油口和外接油箱；在电磁换向阀D13工作口D13-A和工作口D13-B与机械爪摆臂油缸的工作油口之间正向连接液压锁Z15，液压锁Z15的两个出油口分别与机械爪摆臂油缸的两个工作油口相连，液压锁Z15的两个进油口分别与电磁换向阀D13的工作口D13-A和工作口D13-B相连；
卡盘旋转阀为三位四通的电磁换向阀D14，电磁换向阀D14的供油口和回油口分别连接变量泵P1-LS1的压力油口和外接油箱；电磁换向阀D14的两个工作口D14-A和D14-B分别与卡盘旋转马达的两个工作口相连；
卡钎器阀为二位四通的电磁换向阀D16，电磁换向阀D16供油口和回油口分别连接变量泵P1-LS1的压力油口和外接油箱；在电磁换向阀D16的工作口D16-A和工作口D16-B与卡钎器油缸的工作油口之间正向连接液压锁Z17，液压锁Z17的两个出油口分别卡钎器油缸的两个工作油口相连，液压锁Z17的两个进油口分别与电磁换向阀D16的工作口D16-A和工作口D16-B相连；
所述机械爪阀为二位四通的电磁换向阀D12，电磁换向阀D12供油口和回油口分别连接动力源P1-LS1油泵的压力油口和外接油箱；电磁换向阀D12的工作口D12-B与机械爪油缸1的工作口B1和机械爪油缸2的工作口B2均相连，电磁换向阀D12的工作口D12-A与电磁换向阀D11的进油口D11P相连；
所述压力控制阀组进一步包括二位二通电磁换向阀D11、溢流阀E27、液控单向阀Z13和液控单向阀Z14：电磁换向阀D11的工作口D11-A正向串接液控单向阀Z13的进油口，液控单向阀Z13的出油口与机械爪油缸1的工作口A1和机械爪油缸2的工作口A2相连；其中液控单向阀Z13的控制口Z13-K分别与机械爪油缸1的工作口B1和机械爪油缸2的工作口B2相连，以上三者均与外接油箱连通；电磁换向阀D11的工作口D11-B正向串接液控单向阀Z14的进油口，液控单向阀Z14的出油口与机械爪油缸1的工作口A1和机械爪油缸2的工作口A2相连；液控单向阀Z14的控制口K与电磁换向阀D11的工作口D11-B连通；电磁换向阀D11工作口D11-B与回油口D11-T之间并联溢流阀E27；
所述推进阀组包括控制凿岩机中心轴推进和后退的三位七通的液控换向阀Y8、溢流阀E8、溢流阀E9、梭阀X10、单向阀Z5、单向阀Z6及单向减压阀G2：液控换向阀Y8的工作口Y8-A与Y8-X1在阀体内部相通，工作口Y8-B与工作口Y8-X2在阀体内部相通；液控换向阀Y8进油口Y8-P串接单向减压阀G2后与变量泵P1-LS1的压力油口相连；工作口Y8-A和工作口Y8-B分别与凿岩机中心轴的推进油缸的两个工作口相连，工作口Y8-A与油箱之间的油路正向并联液控溢流阀E9，液控溢流阀E9两个工作口两端反向并联单向阀Z6；工作口Y8-B与油箱之间的油路正向并联液控溢流阀E8，液控溢流阀E8两个工作口两端反向并联单向阀Z5；工作口Y8-X1和工作口Y8-X2分别连接梭阀X10的两个进油口，梭阀X10的出油口与变量泵P1-LS1中的压力敏感控制口相连；工作口Y8-X1和工作口Y8-X2又分别连接梭阀X11的两个进油口；梭阀X11的出油口与推进压力控制模块相连；
回转阀组包括控制凿岩机中心轴转动的三位七通的液控换向阀Y11、溢流阀E15、溢流阀E16、梭阀X15、单向阀Z11和单向阀Z12：液控换向阀Y11的工作口Y11-A与Y11-X1在阀体内部相通，工作口Y11-B与工作口Y11-X2在阀体内部相通；液控换向阀Y11进油口Y11-P串接单向减压阀G5后与变量泵P2-LS2的压力油口相连；工作口Y11-A和工作口Y11-B分别与驱动凿岩机中心轴转动的回转马达的两个工作口相连，工作口Y11-A与油箱之间的油路正向并联液控溢流阀E16，液控溢流阀E16两个工作口两端反向并联单向阀Z12；工作口Y11-B与油箱之间的油路正向并联液控溢流阀E15，液控溢流阀E15两个工作口两端反向并联单向阀Z11；工作口Y11-X1和工作口Y11-X2分别连接梭阀X15的两个进油口，梭阀X15的出油口与变量泵P2-LS2中的压力敏感控制口相连；
接/卸钎杆控制模块中的电磁换向阀为三位四通的电磁换向阀D8，该电磁换向阀进油口和回油口分别连接变量泵P1-LS1的压力油口和外接油箱；从电磁换向阀D8的工作口D8-A引出三个油路，其中两路分别与中心轴控制模块中的推进阀组的一个先导控制口以及回转阀组的一个先导控制口相连，第三路与推进压力控制模块中的第一套压力调节阀组的先导控制口相连；从电磁换向阀D8的工作口D8-B引出三个油路，其中两路分别与中心轴控制模块中的推进阀组的另一个先导控制口以及回转阀组的另一个先导控制口相连，第三路与推进压力控制模块中的第二套压力调节阀组的先导控制口相连；
所述第一套压力调节阀组包括二位三通的液控换向阀Y14和液控溢流阀E21，第二套压力调节阀组包括二位三通的液控换向阀Y15和液控溢流阀E22；液控换向阀Y14的先导控制口接收来自接/卸钎杆控制模块的接钎杆先导控制信号，液控换向阀Y15的先导控制口接收来自接/卸钎杆控制模块的卸钎杆先导控制信号；液控换向阀Y14和液控换向阀Y15的出油口均与中心轴控制模块中推进阀组的推进压力被控油口相连；液控换向阀Y14的工作口Y14-S与溢流阀E21的进油口相连；液控换向阀Y15的工作口Y15-S与溢流阀E22的进油口相连；液控溢流阀E21和液控溢流阀E22的出油口T均与油箱相连。
本发明公开的一种凿岩钻车的自动换钎控制系统具有以下有益效果：
1.整个换钎过程由操作员在驾驶室即可操作完成，提高了换钎的工作效率，降低了操作人员的工作强度；
2.根据钎杆和凿岩机中心轴上的螺纹的螺距和凿岩机中心轴回转速度，采用两套压力调节阀组分别控制凿岩机中心轴的推进和后退压力，使推进或后退速度配合与转速度，避免对钎杆和凿岩机中心轴造成损坏；
3.采用机械爪压力控制阀组，对机械爪对钎杆的加紧压力进行调节，保证在接卸钎杆的过程中使钎杆保持与凿岩机中心轴同轴，将其与上一根钎杆对准，还能通过压力控制阀组调整控制压力，以适应不同钎杆的重量，从而保证换钎过程顺利完成。
附图说明
图1为本发明的一种凿岩钻车的自动换钎控制系统的钎杆控制模块的原理图。
图2为本发明的一种凿岩钻车的自动换钎控制系统的钎库控制模块的原理图；
图3为本发明的一种凿岩钻车的自动换钎控制系统的接/卸钎杆控制模块的原理图；
图4为本发明的一种凿岩钻车的自动换钎控制系统的中心轴控制模块的原理图；
图5为本发明的一种凿岩钻车的自动换钎控制系统的动力机构的示意图；
图6为本发明的一种凿岩钻车的自动换钎控制系统的推进压力控制模块的原理图；
图7为本发明实施例中的一种凿岩钻车的自动换钎机构示意图；
图8为本发明实施例中的一种凿岩钻车的自动换钎机构中的钎库示意图；其中，1-钎库，2-机械爪，3-卡盘，4-推进梁，5-凿岩机中心轴，6-卡钎器；
具体实施方式
下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。
首先介绍凿岩机的换钎机构的工作原理：如图7和图8所示凿岩机换钎机构包括钎库1、机械爪2、卡盘3、凿岩机中心轴5和卡钎器6，钎库1中设置有卡盘3，钎杆卡在卡盘3圆周上均匀分布的半圆孔中，卡盘3可由卡盘马达控制绕钎库中心轴转动；两只机械手2固定在凿岩机的推进梁4上，可通过机械爪摆臂油缸控制摆臂到凿岩机中心轴位置和钎库1的位置；机械爪2用于将钎杆从钎库1转移到凿岩机中心轴5位置；凿岩机中心轴5安装在凿岩机的推进梁4上，并与钎杆的螺纹配合连接，并带动钎杆转动的同时并推进，完成凿岩动作；当机械爪2摆臂到钎库1位置时，卡盘3旋转，可把钎杆转移到空载的卡盘3中；卡钎器6安装在推进梁4的前端，由卡钎器油缸驱动，用于固定钎杆；以上所述的机械爪摆臂、机械爪夹紧和松开、卡盘转动、凿岩机中心轴转动、凿岩机中心轴和卡钎器6分别由机械爪摆臂油缸、两个机械爪油缸、卡盘转动马达、凿岩机回转马达、凿岩机推进油缸和卡钎器油缸驱动；
凿岩机在工作过程中，当凿岩机中心轴5上现有的钎杆完全伸出后仍达不到设定深度时，需要将凿岩机中心轴5上连接的钎杆与凿岩机中心轴5脱离，在两者之间再接一根新钎杆，换钎的工作流程为：凿岩机中心轴5反转，将与其螺纹连接的旧钎杆旋下，凿岩机中心轴5后退，留出空间后，机械爪2抓着新钎杆摆臂到该空间位置，凿岩机中心轴5正转将新钎杆的尾部与其螺纹连接到位后，再继续正转，将新钎杆的前端与旧钎杆的尾部螺纹连接，如此，即把新钎杆接在凿岩机中心轴上，凿岩机可继续凿岩工序。
针对以上的凿岩机换钎机构，本发明提供了自动换钎控制系统，该系统包括钎库控制模块、钎杆控制模块、接/卸钎杆控制模块、中心轴控制模块、推进压力控制模块和动力源：
如图5所示，动力源包括两个负载压力敏感控制的变量泵P1-LS1和P2-LS2，变量泵P2-LS2为中心轴控制模块中的回转阀组提供压力油，变量泵P1-LS1为本系统除回转阀组以外的负载提供压力油；
如图2钎库控制模块包括机械爪摆臂阀、卡盘旋转阀和卡钎器阀，其中机械爪摆臂阀控制机械爪2摆臂到钎库1和摆臂到凿岩机中心轴5位置，卡盘旋转阀控制卡盘正转和反转，卡钎器阀控制卡钎器6卡紧和打开；
机械爪摆臂阀为三位四通电磁换向阀D13，电磁换向阀D13的进油口和回油口分别连接变量泵P1-LS1的压力油口和外接油箱；在电磁换向阀D13工作口D13-A和工作口D13-B与机械爪摆臂油缸的工作油口之间正向连接液压锁Z15，液压锁Z15的两个出油口分别与执行机构的两个工作油口相连，液压锁Z15的两个进油口分别与电磁换向阀D13的工作口D13-A和工作口D13-B相连；
卡盘旋转阀为三位四通的电磁换向阀D14，电磁换向阀D14的供油口和回油口分别连接变量泵P1-LS1的压力油口和外接油箱；电磁换向阀D14的两个工作口D14-A和D14-B分别与卡盘旋转马达的两个工作油口相连；
卡钎器阀为二位四通的电磁换向阀D16，电磁换向阀D16供油口和回油口分别连接变量泵P1-LS1的压力油口和外接油箱；在电磁换向阀D16的工作口D16-A和工作口D16-B与卡钎器油缸的工作油口之间正向连接液压锁Z17，液压锁Z17的两个出油口分别卡钎器油缸的两个工作油口相连，液压锁Z17的两个进油口分别与电磁换向阀D16的工作口D16-A和工作口D16-B相连；
如图1所示，钎杆控制模块包括机械爪阀和压力控制阀组，机械爪阀控制机械爪2打开和夹紧，在机械爪2打开的情况下，压力控制阀组控制机械爪2完全打开或松开，并控制机械爪2在松开状态时的压力，其中：
压力控制阀组包括二位二通电磁换向阀D11、溢流阀E27、液控单向阀Z13和液控单向阀Z14：电磁换向阀D11的工作口D11-A正向串接液控单向阀Z13的进油口，液控单向阀Z13的出油口与机械爪油缸1的工作口A1和机械爪油缸2的工作口A2相连；其中液控单向阀Z13的控制口Z13-K分别与机械爪油缸1的工作口B1和机械爪油缸2的工作口B2相连，以上三者均与外接油箱连通；电磁换向阀D11的工作口D11-B正向串接液控单向阀Z14的进油口，液控单向阀Z14的出油口与机械爪油缸1的工作口A1和机械爪油缸2的工作口A2相连；液控单向阀Z14的控制口K与电磁换向阀D11的工作口D11-B连通；电磁换向阀D11工作口D11-B与回油口D11-T之间并联溢流阀E27；
所述机械爪阀为二位四通的电磁换向阀D12，电磁换向阀D12供油口和回油口分别连接动力源P1-LS1油泵的压力油口和外接油箱；电磁换向阀D12的工作口D12-B与机械爪油缸1的工作口B1和机械爪油缸2的工作口B2均相连，电磁换向阀D12的工作口D12-A与电磁换向阀D11的进油口D11P相连；
如图3所示，接/卸钎杆控制模块包括一个三位四通电磁换向阀D8，通过改变切换阀的阀芯位置，该电磁换向阀的两个工作口分别向中心轴控制模块和推进压力控制模块发送先导控制信号，该先导控制先好包括接钎杆先导控制信号和卸钎杆先导控制信号；三位四通电磁换向阀D8的进油口和回油口分别连接变量泵P1-LS1的压力油口和外接油箱；从电磁换向阀D8的工作口D8-A引出三个油路，其中两路分别与中心轴控制模块中的推进阀组的先导控制口Y8-d1和回转阀组的先导控制口Y11-d1相连，第三路与推进压力控制模块中的第一套压力调节阀组的液控换向阀Y15的先导控制口相连；从电磁换向阀D8的工作口D8-B引出三个油路，其中两路分别与中心轴控制模块中的推进阀组的先导控制口Y8-d2和回转阀组的先导控制口Y11-d2相连，第三路与推进压力控制模块中的第二套压力调节阀组的液控换向阀Y14的先导控制口相连；
如图6所示，中心轴控制模块包括推进阀组和回转阀组，推进阀组和回转阀组根据各自的先导控制口接收的来自接/卸钎杆控制模块发来的先导控制信号，对凿岩机中心轴5进行控制：当接到接钎杆的先导控制信号时，推进阀组控制凿岩机中心轴5推进，同时回转阀组控制凿岩机中心轴5正转；当接到卸钎杆的先导控制信号时，推进阀组控制凿岩机中心轴5后退，同时回转阀组控制凿岩机中心轴5回转马达反转；
推进阀组包括制凿岩机中心轴推进和后退的三位七通的液控换向阀Y8、溢流阀E8、E9、E10和E11、梭阀X10、单向阀Z5、单向阀Z6、节流阀N23和节流阀N22：液控换向阀Y8进油口为Y8-P，工作口Y8-A与Y8-X1相通，工作口Y8-B与工作口Y8-X2相通，Y8-d1和Y8-d2分别为先导控制口；液控换向阀Y8的进油口Y8-P串接单向减压阀G2后与变量泵P1-LS1的压力油口相连；工作口Y8-A和Y8-B分别与推进油缸的两个工作口相连，工作口Y8-A与油箱之间的油路正向并联液控溢流阀E9，液控溢流阀E9两个工作口两端反向并联单向阀Z6；工作口Y8-B与油箱之间的油路正向并联液控溢流阀E8，液控溢流阀E8两个工作口两端反向并联单向阀Z5；工作口Y8-X1和工作口Y8-X2分别连接梭阀X10的两个进油口，两工作口与梭阀进油口之间分别串接节流阀N23和N22，梭阀X10的出油口与变量泵P1-LS1中的压力敏感控制口相连；流经与工作口Y8-X1相连的节流阀N23的油路分成三条油路：第一条与梭阀X10的一个进油口相连，第二条正向串接液控溢流阀E11后与油箱相连，第三条与梭阀X11的一个进油口相连；流经与工作口Y8-X2相连的节流阀N22的油路分成三条油路：第一条与梭阀X10的另一个进油口相连，第二条正向串接液控溢流阀E10后与油箱相连，第三条与梭阀X11的另一个进油口相连；
梭阀X11的出油口分别连接推进压力控制模块中的液控换向阀Y15的出油口T和液控换向阀Y14的出油口T；
回转阀组包括控制凿岩机中心轴转动的三位七通的液控换向阀Y11、溢流阀E13、溢流阀E14、溢流阀E15、溢流阀E16、梭阀X15、单向阀Z11、单向阀Z12、节流阀N29和节流阀N28：液控换向阀Y11的进油口为Y11-P，工作口Y11-A与工作口Y11-X1在液控换向阀Y11的内部相通，工作口Y11-B与工作口Y11-X2在液控换向阀Y11的内部相通，Y11-d1和Y11-d2分别为先导控制口；进油口Y11-P串接单向减压阀G5后与变量泵P2-LS2的压力油口相连；工作口Y11-A和Y11-B分别与回转马达的两个工作口相连，工作口Y11-A与油箱之间的油路正向并联液控溢流阀E16，液控溢流阀E16两个工作口两端反向并联单向阀Z12；工作口Y11-B与油箱之间的油路正向并联液控溢流阀E15，液控溢流阀E15两个工作口两端反向并联单向阀Z11；工作口Y11-X1和工作口Y11-X2分别连接梭阀X15的两个进油口，两工作口与梭阀进油口之间分别串接节流阀N29和节流阀N28，梭阀X15的出油口与变量泵P2-LS2中的压力敏感控制口相连；与节流阀N29相连的另一条油路正向串接液控溢流阀E14后与油箱相连；与节流阀N28相连的另一条油路正向串接液控溢流阀E13后与油箱相连；
如图4所示，推进压力控制模块中的第一套压力调节阀组包括二位三通的液控换向阀Y14和液控溢流阀E21，第二套压力调节阀组包括二位三通的液控换向阀Y15和液控溢流阀E22；液控换向阀Y14的先导控制口接收来自接/卸钎杆控制模块的接钎杆先导控制信号，液控换向阀Y15的先导控制口接收来自接/卸钎杆控制模块的卸钎杆先导控制信号；液控换向阀Y14和液控换向阀Y15的出油口均与中心轴控制模块中推进阀组的推进压力被控油口相连；液控换向阀Y14的工作口Y14-S与溢流阀E21的进油口相连；液控换向阀Y15的工作口Y15-S与溢流阀E22的进油口相连；液控溢流阀E21和液控溢流阀E22的出油口T均与油箱相连。
本发明的一种凿岩钻车的自动换钎控制系统的控制过程包括：
1、先将凿岩机中心轴5与上一根钎杆的尾部脱离，控制过程为：
电磁换向阀D8的D8-a端给电，压力油经工作口D8-A分别流向液控换向阀Y8的先导控制口Y8-d1和液控换向阀Y11的先导控制口Y11-d1以及液控换向阀Y15的先导控制口Y15-d：液控换向阀Y8和液控换向阀Y11阀芯换到左位，压力油分别经工作口Y8-A流入凿岩机中心轴5推进油缸一端工作口A6，经工作口Y11-A流入凿岩机中心轴回转马达的一端工作口A7，此时凿岩机中心轴5与其固连的上一根钎杆正转并推进，到达推进梁4的最前端位置后，电磁换向阀D8的D8-a断电，控制凿岩机中心轴5停止推进和正转；然后电磁换向阀D16给电，控制卡钎器6将上一根钎杆卡紧，电磁换向阀D8-D8-b给电，压力油经工作口D8-B分别流向液控换向阀Y8的先导控制口Y8-d2和液控换向阀Y11的先导控制口Y11-d2以及液控换向阀Y14的先导控制口Y14-d，液控换向阀Y8和液控换向阀Y11阀芯换到右位，压力油经工作口Y8-B流入中心轴推进油缸另一端工作口B6，经工作口Y11-B流入中心轴回转马达的另一端工作口B7，此时凿岩机中心轴5反转并后退，由于上一根钎杆被卡钎器6卡紧，凿岩机中心轴5反转并后退，即将上一根钎杆和凿岩机中心轴5上的螺纹旋开，使两者脱离；脱离到位后，电磁换向阀D8的D8-b断电，凿岩机中心轴5停止后退和反转；
在凿岩机中心轴5后退过程中，由于压力油从工作口Y8-B也会流入到液控换向阀Y14的先导控制口Y14-d中，控制液控换向阀Y14换位，从工作口Y8-X2来的压力油就会依次经梭阀X10和X11后流入液控换向阀Y14的进油口Y14-P，再经由工作口Y14-S后流入液控溢流阀E21的进油口，最后流回油箱；调节液控溢流阀E21的压力，即可调节工作口Y8-X2的压力值，由于工作口Y8-X2和工作口Y8-B连通，即可控制流入中心轴推进油缸工作口B6的压力油的压力，该压力可控制凿岩机中心轴5后退的压力，根据凿岩机中心轴5和上一根钎杆的螺纹的螺距以及后退速度，调节该后退压力，使后退压力和回转速度配合，保护凿岩机中心轴5和钎杆的螺纹不受损害，同时防止中心轴推进油缸内的压力油超高；
2、机械爪2带着新钎杆从钎库1的位置摆臂到凿岩机中心轴5的位置，控制过程为：
电磁换向阀D14的D14-a端通电，压力油从电磁换向阀D14的工作口D14-A流出至卡盘旋转马达的工作口A4，驱动卡盘3正转，转到有钎杆的位置后，电磁换向阀D14-a断电，卡盘3停止转动；电磁换向阀D12给电，电磁换向阀D12阀芯换向，压力油经工作口D12-B分别流入两个机械爪油缸的工作口B1和工作口B2，机械爪2打开，然后将电磁换向阀D13的D13-a端给电，电磁换向阀D13阀芯换位，工作口D13-A导通，压力油流入机械爪摆臂油缸的工作口A3，机械爪2摆臂到钎库1位置后，电磁换向阀D13的D13-a端断电；电磁换向阀D12断电，电磁换向阀D12阀芯换向，压力油经工作口D12-B导通至电磁换向阀D11的进油口D11-P，从工作口D11-A流出，经过液控单向阀Z13后分别流进两个机械爪油缸的工作口A1和工作口A2，机械爪2夹紧钎杆，电磁换向阀D13的D13-b端给电，电磁换向阀D13阀芯换位，工作口D13-B导通，压力油流入机械爪摆臂油缸的工作口B3，机械爪2带着钎杆摆臂到凿岩机中心轴5位置；
3、凿岩机中心轴5先与新钎杆的尾部连接后，将新钎杆和上一根钎杆的前端连接，控制过程为：
钎杆到达凿岩机中心轴5位置后，电磁换向阀D8的D8-a端通电，压力油从工作口D8-A分别流入液控换向阀Y8的先导控制口Y8-d1、液控换向阀Y11的先导控制口Y11-d1以及液控换向阀Y15的先导控制口Y15-d，凿岩机中心轴5正转并向前推进，凿岩机中心轴5与新钎杆的尾部的螺纹逐渐旋合，推进速度由液控溢流阀E21控制；当凿岩机中心轴5与新钎杆连接完毕后，电磁换向阀D8的D8-a端断电，凿岩机中心轴5停止推进和正转；电磁换向阀D16给电，卡钎器6将上一根钎杆的尾部卡紧，电磁换向阀D12断电，电磁换向阀D11给电，电磁换向阀D12和电磁换向阀D11阀芯换向，压力油经工作口D12-B导通至电磁换向阀D11的进油口D11-P，从工作口D11-B流出，经过液控单向阀Z14后分成两路，一路分别流进两个机械爪油缸的工作口A1和工作口A2，另一路经由液控溢流阀E27流回油箱，由于液控溢流阀E27的调压作用，流入两个机械爪油缸的压力油的压力与液控溢流阀E27调节压力相同，导致机械爪2没有完全夹紧钎杆，机械爪2处于松开状态；当给电磁换向阀D8的D8-a端通电，凿岩机中心轴5推进并正转，由于机械爪2的导向作用，钎杆沿凿岩机中心轴5的轴向推进并正转，当钎杆与上一根钎杆接触后，新钎杆端部的螺纹与上一根钎杆的尾部的螺纹旋合，两者连接到位后，电磁换向阀D8的D8-a端断电，凿岩机中心轴5停止正转和推进，电磁换向阀D16端电，卡钎器6松开，将电磁换向阀D12给电，电磁换向阀D11断电，机械爪2完全打开，电磁换向阀D13的D13-a端给电，机械爪2摆臂到钎库1位置，此时凿岩机可进入正常工作状态。
综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。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。
Claims (6)
1.一种凿岩钻车的自动换钎控制系统，其特征在于，包括：钎库控制模块、钎杆控制模块、接/卸钎杆控制模块、中心轴控制模块、推进压力控制模块和动力机构，其中：
动力机构包括两个负载压力敏感控制的变量泵P1-LS1和P2-LS2，变量泵P2-LS2为中心轴控制模块中的回转阀组提供压力油，变量泵P1-LS1为本系统中除回转阀组以外的负载提供压力油；
钎库控制模块包括机械爪摆臂阀、卡盘旋转阀和卡钎器阀，其中机械爪摆臂阀控制机械爪摆臂到钎库位置或摆臂到凿岩机中心轴位置，卡盘旋转阀控制卡盘正转或反转，卡钎器阀控制卡钎器卡紧或打开；
钎杆控制模块包括机械爪阀和压力控制阀组，机械爪阀控制机械爪打开和夹紧，在机械爪打开的情况下，压力控制阀组控制机械爪完全打开或松开，并控制机械爪在松开状态时的压力；
接/卸钎杆控制模块包括一个电磁换向阀，通过改变阀芯位置，该电磁换向阀的两个工作口分别向中心轴控制模块和推进压力控制模块发送先导控制信号，该先导控制信号包括接钎杆先导控制信号和卸钎杆先导控制信号；
中心轴控制模块包括推进阀组和回转阀组，推进阀组和回转阀组根据各自的先导控制口接收的来自接/卸钎杆控制模块发来的先导控制信号，对凿岩机中心轴进行控制：当接到接钎杆的先导控制信号时，推进阀组控制凿岩机中心轴推进，同时回转阀组控制凿岩机中心轴正转；当接到卸钎杆的先导控制信号时，推进阀组控制凿岩机中心轴后退，同时回转阀组控制凿岩机中心轴反转；推进阀组引出一个推进压力被控油口；
推进压力控制模块包括两套相同的压力调节阀组，当接到接/卸钎杆控制模块发来的接杆的先导控制信号时，第一套压力调节阀组通过控制推进阀组引出的推进压力被控油口的出油压力来控制推进阀组以某一设定压力驱动凿岩机中心轴推进；当接到接/卸钎杆控制模块发来的卸杆的先导控制信号时，第二套压力调节阀组通过推进阀组的推进压力被控油口的出油压力来控制推进阀组以某一设定压力驱动凿岩机中心轴后退；两套压力调节阀组的控制压力可根据需要分别进行调节。
2.如权利要求1所述的一种凿岩钻车的自动换钎控制系统，其特征在于，所述钎库控制模块还包括液压锁Z15和液压锁Z17，所述机械爪摆臂阀为三位四通电磁换向阀D13，电磁换向阀D13的进油口和回油口分别连接变量泵P1-LS1的压力油口和外接油箱；在电磁换向阀D13工作口D13-A和工作口D13-B与机械爪摆臂油缸的工作油口之间正向连接液压锁Z15，液压锁Z15的两个出油口分别与机械爪摆臂油缸的两个工作油口相连，液压锁Z15的两个进油口分别与电磁换向阀D13的工作口D13-A和工作口D13-B相连；
所述卡盘旋转阀为三位四通的电磁换向阀D14，电磁换向阀D14的供油口和回油口分别连接变量泵P1-LS1的压力油口和外接油箱；电磁换向阀D14的两个工作口D14-A和D14-B分别与卡盘旋转马达的两个工作口相连；
所述卡钎器阀为二位四通的电磁换向阀D16，电磁换向阀D16供油口和回油口分别连接变量泵P1-LS1的压力油口和外接油箱；在电磁换向阀D16的工作口D16-A和工作口D16-B与卡钎器油缸的工作油口之间正向连接液压锁Z17，液压锁Z17的两个出油口分别卡钎器油缸的两个工作油口相连，液压锁Z17的两个进油口分别与电磁换向阀D16的工作口D16-A和工作口D16-B相连。
3.如权利要求1所述的一种凿岩钻车的自动换钎控制系统，其特征在于，所述机械爪阀为二位四通的电磁换向阀D12，电磁换向阀D12供油口和回油口分别连接动力源P1-LS1油泵的压力油口和外接油箱；电磁换向阀D12的工作口D12-B与机械爪油缸1的工作口B1相连，电磁换向阀D12的工作口D12-A与电磁换向阀D11的进油口D11P相连；
所述压力控制阀组进一步包括二位二通电磁换向阀D11、溢流阀E27、液控单向阀Z13和液控单向阀Z14：电磁换向阀D11的工作口D11-A正向串接液控单向阀Z13的进油口，液控单向阀Z13的出油口与机械爪油缸1的工作口A1和机械爪油缸2的工作口A2相连；其中液控单向阀Z13的控制口Z13-K分别与机械爪油缸1的工作口B1和机械爪油缸2的工作口B2相连，以上三者均与外接油箱连通；电磁换向阀D11的工作口D11-B正向串接液控单向阀Z14的进油口，液控单向阀Z14的出油口与机械爪油缸1的工作口A1和机械爪油缸2的工作口A2相连；液控单向阀Z14的控制口K与电磁换向阀D11的工作口D11-B连通；电磁换向阀D11工作口D11-B与回油口D11-T之间并联溢流阀E27。
4.如权利要求1所述的一种凿岩钻车的自动换钎控制系统，其特征在于，所述推进阀组包括控制凿岩机中心轴推进和后退的三位七通的液控换向阀Y8、溢流阀E8、溢流阀E9、梭阀X10、单向阀Z5、单向阀Z6及单向减压阀G2：液控换向阀Y8的工作口Y8-A与Y8-X1在阀体内部相通，工作口Y8-B与工作口Y8-X2在阀体内部相通；液控换向阀Y8进油口Y8-P串接单向减压阀G2后与变量泵P1-LS1的压力油口相连；液控换向阀Y8的工作口Y8-A和工作口Y8-B分别与凿岩机中心轴的推进油缸的两个工作口相连，工作口Y8-A与油箱之间的油路正向并联液控溢流阀E9，液控溢流阀E9两个工作口两端反向并联单向阀Z6；工作口Y8-B与油箱之间的油路正向并联液控溢流阀E8，液控溢流阀E8两个工作口两端反向并联单向阀Z5；工作口Y8-X1和工作口Y8-X2分别连接梭阀X10的两个进油口，梭阀X10的出油口与变量泵P1-LS1中的压力敏感控制口相连；工作口Y8-X1和工作口Y8-X2又分别连接梭阀X11的两个进油口；梭阀X11的出油口与推进压力控制模块相连；
所述回转阀组包括控制凿岩机中心轴转动的三位七通的液控换向阀Y11、溢流阀E15、溢流阀E16、梭阀X15、单向阀Z11和单向阀Z12：液控换向阀Y11的工作口Y11-A与Y11-X1在阀体内部相通，工作口Y11-B与工作口Y11-X2在阀体内部相通；液控换向阀Y11进油口Y11-P串接单向减压阀G5后与变量泵P2-LS2的压力油口相连；工作口Y11-A和工作口Y11-B分别与驱动凿岩机中心轴转动的回转马达的两个工作口相连，工作口Y11-A与油箱之间的油路正向并联液控溢流阀E16，液控溢流阀E16两个工作口两端反向并联单向阀Z12；工作口Y11-B与油箱之间的油路正向并联液控溢流阀E15，液控溢流阀E15两个工作口两端反向并联单向阀Z11；工作口Y11-X1和工作口Y11-X2分别连接梭阀X15的两个进油口，梭阀X15的出油口与变量泵P2-LS2中的压力敏感控制口相连。
5.如权利要求1所述的一种凿岩钻车的自动换钎控制系统，其特征在于，所述接/卸钎杆控制模块中的电磁换向阀为三位四通的电磁换向阀D8，该电磁换向阀进油口和回油口分别连接变量泵P1-LS1的压力油口和外接油箱；从电磁换向阀D8的工作口D8-A引出三条油路，其中两路分别与中心轴控制模块中的推进阀组的一个先导控制口以及回转阀组的一个先导控制口相连，第三路与推进压力控制模块中的第一套压力调节阀组的先导控制口相连；从电磁换向阀D8的工作口D8-B引出三个油路，其中两路分别与中心轴控制模块中的推进阀组的另一个先导控制口以及回转阀组的另一个先导控制口相连，第三路与推进压力控制模块中的第二套压力调节阀组的先导控制口相连。
6.如权利要求1所述的一种凿岩钻车的自动换钎控制系统，其特征在于，所述第一套压力调节阀组包括二位三通的液控换向阀Y14和液控溢流阀E21，第二套压力调节阀组包括二位三通的液控换向阀Y15和液控溢流阀E22；液控换向阀Y14的先导控制口接收来自接/卸钎杆控制模块的接钎杆先导控制信号，液控换向阀Y15的先导控制口接收来自接/卸钎杆控制模块的卸钎杆先导控制信号；液控换向阀Y14和液控换向阀Y15的出油口均与中心轴控制模块中推进阀组的推进压力被控油口相连；液控换向阀Y14的工作口Y14-S与溢流阀E21的进油口相连；液控换向阀Y15的工作口Y15-S与溢流阀E22的进油口相连；液控溢流阀E21和液控溢流阀E22的出油口T均与油箱相连。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
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Granted publication date: 20131106 Termination date: 20190120 |