CN103075101B - 矿用多逻辑保护回路及多联动功能钻机液压系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种矿用多逻辑保护回路及多联动功能钻机液压系统。履带式全液压坑道钻机保护功能欠缺，误动作易造成履带移位、制动装置过度磨损。本发明设置三联串泵，1号泵连接多路换向阀，多路换向阀包括两个行走联、回转联和给进联，分别连接两个履带行走马达、回转器马达和给进起拔油缸；2号泵连接泥浆泵控制阀组，连接泥浆泵马达；3号泵连接钻进选择阀和定向制动选择阀，前者连接给进起拔油缸，后者连接制动装置、夹转联动选择阀和定向钻进保护阀。本发明在满足正常钻进功能基础上还具有钻进保护、给进油缸倍速、钻杆螺纹保护等功能，可预防误操作引起的履带移位、制动装置过度磨损现象，提高给进装置工作效率。

Description

矿用多逻辑保护回路及多联动功能钻机液压系统

技术领域

    本发明属于钻探机械技术领域，具体涉及一种矿用多逻辑保护回路及多联动功能钻机液压系统。

背景技术

目前煤矿井下的履带式全液压坑道钻机将工人从繁重的钻机搬迁、稳固、移位等工作中解放出来，但钻机保护功能欠缺，工作过程中误动作容易造成履带移位、制动装置过度磨损和钻杆丝扣非正常损伤等现象；液压系统给进回路自身无倍速功能，钻进效率偏低，采用的机械倍速结构可提高效率，但体积增大，开孔高度被动升高，增加工人劳动强度；液驱泥浆泵回路为传统的泵、阀、马达组成，管线多，成本高，占用空间大。

发明内容

本发明的目的是提供一种工作过程更可靠、保护回路更完善的矿用多逻辑保护回路及多联动功能钻机液压系统。

本发明所采用的技术方案是：

矿用多逻辑保护回路及多联动功能钻机液压系统，设置有泵，其特征在于：

所述的泵为三联串泵，即1号泵、2号泵和3号泵；

1号泵的输出口连接多路换向阀的P口，多路换向阀由四联组成，包括1号行走联Y1、2号行走联Y2、回转联Y3和给进联Y4，分别连接1号履带行走马达、2号履带行走马达、回转器马达和给进起拔油缸；

2号泵的输出口连接泥浆泵控制阀组的进口，泥浆泵控制阀组的输出口连接泥浆泵马达；

3号泵的输出口连接钻进选择阀和定向制动选择阀，钻进选择阀的输出口连接给进起拔油缸，定向制动选择阀的输出口连接制动装置、夹转联动选择阀的输入口和定向钻进保护阀。

1号行走联Y1连接1号行走先导手柄H1的输出口；

2号行走联Y2连接2号行走先导手柄H2的输出口；

泥浆泵控制阀组的控制口a1连接泥浆泵先导手柄H3的输出口b1，泥浆泵先导手柄H3输出口b1连接倍速梭阀24输入口b1；

给进联Y4连接给进起拔先导手柄H4的输出口；

定向钻进保护阀输入口连接正转梭阀和反转梭阀的输出口，正转梭阀和反转梭阀的输入口分别连接回转先导手柄H5和拧卸钻杆先导手柄H6的正转和反转输出口。

所述的多路换向阀的给进联Y4上、与给进起拔油缸并联有起下钻联动选择阀，起下钻联动选择阀其一输出口连接卡盘和夹转联动选择阀的输入口，另一输出口连接节流快开阀组和倍速梭阀。

所述的行走先导手柄H1和2号行走先导手柄H2的输入口串接钻进保护阀。

所述的拧卸钻杆先导手柄H6的控制信号经浮动梭阀选择后连接到油缸浮动阀控制口。

所述的回转联Y3的正转输出口连接定向限压阀组。

所述的回转联Y3的两输出口连接转卡梭阀组两输入口，转卡梭阀组的输出口与卡盘和夹转联动选择阀一输入口相连；所述的夹转联动选择阀输出口连接夹持器的主松器；

所述的回转器马达的反转输入口串联有顺序阀，所述的顺序阀进口连接到夹持器的副松器。

所述的给进联Y4的输出口分别连接倍速选择阀的一进口和一出口，倍速选择阀另一进口和另一出口分别连接给进起拔油缸中一油缸的输入口，倍速选择阀的控制信号来自倍速梭阀输出口。

所述的夹持器的主松器为单作用油缸结构，副夹器为蝶形弹簧和单作用油缸结构，蝶形弹簧套装在单作用油缸外。

所述的泥浆泵马达上并联有泥浆泵马达保护阀组。

    本发明具有以下优点：

本发明的多逻辑保护回路及多联动功能钻机液压系统，在满足正常钻进功能基础上还具有钻进保护、给进油缸倍速、钻杆螺纹保护、节流快开等功能，可有效预防钻进过程中由误操作引起的履带移位、制动装置过度磨损现象，可提高给进装置工作效率，延长钻杆使用寿命，减小因人为节流引起的压力损失；该液压系统还具有起下钻联动、卡转联动、夹转联动等功能回路，相比传统单动液压系统，钻进效率高，操纵简单方便，司钻人员易快速掌握；泵不经多路阀直接连接液驱泥浆泵马达并可对其进行压力、流量和通断控制，与现有泵、多路阀和马达的回路相比，管路简单，体积小，效率高。

附图说明

图1为本发明的液压原理框图；

图2为本发明的夹持器原理图。

图中标号说明：1-1号泵；2-2号泵；3-3号泵；4-多路换向阀；5-泥浆泵控制阀组；6-泥浆泵马达；７-泥浆泵马达保护阀组；8-履带行走马达；9-履带行走马达；10-定向钻进保护阀；11-定值减压阀 12-钻进保护阀；13-正转梭阀；14-浮动梭阀；15-反转梭阀；16-定向限压阀组；17-转卡梭阀组；18-回转器马达；19-制动装置；20-顺序阀；21-夹持器；22-卡盘；23-起下钻联动选择阀；24-倍速梭阀；25-夹转联动选择阀；26-节流快开阀组；27-油缸浮动阀；28-倍速选择阀；29-给进起拔油缸；30-钻进选择阀；31-定向制动选择阀；32-主松器；33-蝶形弹簧；34-单作用油缸。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明进行详细的说明。

参见图1，本发明所涉及的液压系统包括三联串泵，即1号泵1、2号泵2和3号泵3，其中1号泵1和2号泵2为负载传感泵，3号泵3为恒压变量泵。1号泵1的输出口连接多路换向阀4的P口，多路换向阀4由四联组成，包括1号行走联Y1、2号行走联Y2、回转联Y3和给进联Y4，分别连接1号履带行走马达8、2号履带行走马达9、回转器马达18和给进起拔油缸29，多路换向阀4为液控负载传感阀。2号泵2出口连接泥浆泵控制阀组5的进口，泥浆泵控制阀组5的出口连接泥浆泵马达6，泥浆泵马达6的进出口并联有泥浆泵马达保护阀组7。3号泵3出口分别连接钻进选择阀30和定向制动选择阀31输入口，钻进选择阀30输出口连接给进起拔油缸29，实现给进油缸的慢速移动；定向制动选择阀31出口连接制动装置19进口、夹转联动选择阀25一输入口、定向钻进保护阀10控制口，所述的制动装置19为常开式斜面增力结构，液压制动弹簧松开，可分别实现制动装置19的卡紧、单独打开夹持器21和定向钻进时回转失效操作。

1号行走联Y1连接1号行走先导手柄H1的输出口；2号行走联Y2连接2号行走先导手柄H2的输出口；泥浆泵控制阀组5的控制口a1连接泥浆泵先导手柄H3的输出口b1，泥浆泵先导手柄H3输出口b1连接倍速梭阀24输入口b1；给进联Y4连接给进起拔先导手柄H4的输出口；定向钻进保护阀10输入口连接正转梭阀13和反转梭阀15的输出口，正转梭阀13和反转梭阀15的输入口分别连接回转先导手柄H5和拧卸钻杆先导手柄H6的正转和反转输出口。操纵先导手柄可实现对履带行走的控制和给进油缸的快速控制；回转先导手柄H5、拧卸钻杆先导手柄H6的正转和反转输出口分别连接正转梭阀13、反转梭阀15输入口，正转梭阀13、反转梭阀15输出口连接定向钻进保护阀10输入口，所述的钻进保护阀10为液控弹簧复位二位四通换向阀，其输出口连接回转联Y3两端控制口，操纵两先导手柄均可实现对回转器马达18的控制；泥浆泵先导手柄H3输出口a1连接泥浆泵控制阀组5控制口a1，实现对泥浆泵马达6的回转控制；泥浆泵先导手柄H3输出口b1连接倍速梭阀24输入口b1，可实现给进起拔油缸29的倍速功能控制。定值减压阀11使先导手柄H1 、H2 、H3、 H4、H5、 H6的压力油源不随外负载变化而保持稳定。

泵2出口连接泥浆泵控制阀组5的进口，泥浆泵控制阀组5的出口连接泥浆泵马达6，泥浆泵马达6的进出口并联有泥浆泵马达保护阀组7。

泵3出口分别连接钻进选择阀30和定向制动选择阀31输入口，钻进选择阀30输出口连接给进起拔油缸29，实现给进油缸的慢速移动；定向制动选择阀31出口连接制动装置19进口、夹转联动选择阀25一输入口、定向钻进保护阀10控制口，所述的制动装置19为常开式斜面增力结构，液压制动弹簧松开，可分别实现制动装置19的卡紧、单独打开夹持器21和定向钻进时回转失效操作。

给进联Y4两输出口并联有起下钻联动选择阀23，起下钻联动选择阀23为三位四通换向阀，其一输出口连接卡盘22和夹转联动选择阀25另一输入口，另一输出口连接节流快开阀组26控制口和梭阀24输入口；夹转联动选择阀25为二位三通换向阀；可实现送进、取出钻杆时给进起拔油缸29移动和卡盘22、夹持器21开合的自动联动功能，人为制造被压时在空载情况下给进起拔油缸29的快速移动功能和给进起拔油缸29的倍速功能。

回转联Y3正转输出口连接有定向限压阀组16，定向限压阀组16由一调压溢流阀和一二位二通阀串联组成；将二通阀置于通位，通过调整调压溢流阀的螺杆可实现不同的回转扭矩输出，或将调压溢流阀调定，通过操作二通阀的通断实现两档扭矩输出。

回转器马达18的反转输入口串联一顺序阀20，顺序阀20进口连接到夹持器22的副松器。在回转器马达18反转卸钻杆丝扣时压力油优先进入夹持器的副松器，在副松器油缸和蝶形弹簧合力作用下，实现可靠夹紧孔内钻杆防止发生掉钻事故。

给进联Y4的输出口分别连接倍速选择阀28的一进口和一出口，倍速选择阀28另一进口和另一出口分别连接给进起拔油缸29中一油缸的输入口；倍速选择阀28为弹簧复位液控二位四通阀，其控制信号来自倍速梭阀24输出口。通过操作对控制信号进行控制，可实现两条给进起拔油缸29同时工作，此时为正常钻进速度，或仅一条油缸工作，另一条油缸浮动，此时为油缸倍速功能。

给进起拔油缸29的输入端并联一油缸浮动阀27，油缸浮动阀27为弹簧复位液控二位二通阀，拧卸钻杆先导手柄H6控制信号经浮动梭阀14选择后连接到油缸浮动阀27控制口。正常钻进操作时油缸浮动阀27在弹簧作用下在断位，拧卸钻杆操作时油缸浮动阀27在控制信号作用下在通位，实现上卸钻杆丝扣时给进起拔油缸29浮动，无背压跟随丝扣移动，避免丝扣损伤。

泥浆泵控制阀组5由一连接泵2出口的节流阀和一弹簧复位液控二位三通阀串联，所述的二位三通阀出口连接泥浆泵马达6的输入端和经一节流口连接泵2的LS口，一调压溢流阀接泵2的LS口。通过泵2出口的节流阀两端压差实现对泵2的流量控制；通过二位三通阀实现对泵2的通断控制；通过节流口和调节调压溢流阀实现对泵2的压力控制。

泥浆泵马达保护阀组7由一单向阀和一调压溢流阀并联组成，并联连接在泥浆泵马达6的两端，可实现对泥浆泵马达6的防吸空保护和压力保护。

给进起拔油缸29的一输入端串联一节流快开阀组28，节流快开阀组28由一手动节流阀和一弹簧复位液控二位通断阀并联组成，液控二位通断阀控制信号来自起下钻联动选择阀23一输出端。手动节流阀用以给进速度控制及在需要时人为建立被压，保证在起下钻杆联动时卡盘22和夹持器21可靠的夹紧松开钻杆；弹簧复位液控二位通断阀在联动信号控制下，实现空载时油液旁通而不经节流阀，提高给进起拔油缸移动效率，避免压力损失。

行走先导手柄H1、H2输入口串接一钻进保护阀12，钻进保护阀12为二位二通换向阀；在不需要钻机移位时该二位二通换向阀置于断位使行走失效，可避免误操作引起的履带移动。

转卡梭阀组17两输入口分别与回转联Y3两输出口相连，转卡梭阀组17输出口与卡盘22和夹转联动选择阀25一输入口相连；夹转联动选择阀25输出口连接夹持器21主松器；回转器转动时高压油经转卡梭阀组17到卡盘22，使卡盘自动夹紧钻杆，实现卡转联动，同时高压油可经夹转联动选择阀25到夹持器21的主松器，使夹持器自动打开，实现夹转联动。

本发明工作过程如下：

    电动机启动后，泵1从油箱吸入低压油，输出高压油进入液控多路换向阀4。多路换向阀4由四联组成，括行走联Y1、Y2、回转联Y3、给进联Y4，分别控制履带行走马达8、9的正转、反转和停止，回转器马达18的正转、反转和停止，给进起拔油缸29的前进、后退和停止，四联阀都处于中位时，泵1卸荷，马达8、9自行制动，马达18处于浮动状态。泵1回油回到油箱，压力表12指示回油压力。

    泵2从油箱吸入低压油，输出的高压油经泥浆泵控制阀组5至泥浆泵马达6，泥浆泵马达保护阀组7与马达6并联。阀组5对泵2输出压力、流量和通断进行控制。阀组7防止马达6吸空并进行压力保护。

泵3从油箱吸入低压油，输出的高压油至钻进选择阀30和定向制动选择阀31输入口，一安全阀连接泵3出口限定最高压力。钻进选择阀30置于前位或后位，泵2压力油进入钻进油路。定向制动选择阀31置于前位为泵2溢流钻进，泵2压力油经钻进选择阀30进入钻进油路；定向制动选择阀31置于后位为定向钻进，泵2压力油经钻进选择阀30进入钻进油路的同时，也进入制动装置19和经单向阀进入卡盘22，并可经夹转联动选择阀25进入夹持器，实现主轴制动、卡盘夹紧和夹持器打开的动作，完成定线钻进的准备工作。

起下钻联动选择阀23为三位四通阀，通过该阀可以实现卡盘22、夹持器21与给进起拔油缸29的联动功能，即在起、下钻杆时先将起下钻联动选择阀23置于相应位置起钻或下钻位，然后操作给进起拔先导手柄H4，在给进起拔油缸29前后移动的同时，经起下钻联动选择阀23压力油即可进入或退出卡盘22、夹持器21，自动地完成卡盘22卡紧、夹持器21松开或卡盘22松开、夹持器21卡紧，协调的配合给进起拔油缸29的完成起、下钻杆作业。起下钻联动选择阀23处于中位时，联动功能失效。在给进起拔油缸26的出油管上串联一个节流快开阀组26，用于需要时人为调节油缸的背压，并可控制给进速度。

定向限压阀组16连接在回转联Y3正转输出口上，通过调整调压溢流阀的螺杆可实现不同的回转扭矩输出，或将调压溢流阀调定，通过操作二通阀的通断实现两档扭矩输出，可满足不同强度钻杆的扭矩需求。

在回转马达18回转时，高压油经转卡梭阀组17到卡盘22，使卡盘自动夹紧钻杆，实现卡转联动；同时高压油可经夹转联动选择阀25到夹持器21的主松器，使夹持器自动打开，实现夹转联动，利用这种联动功能可方便地进行扫孔作业。

在操作拧卸钻杆先导手柄H6进行拧卸钻杆时，油缸浮动阀27在控制信号作用下处在通位，给进起拔油缸29浮动可无背压跟随丝扣移动，避免丝扣损伤。同时回转马达18反转卸钻杆丝扣时，在顺序阀20作用下高压油优先进入夹持器21主夹器，保证先可靠夹紧孔内钻杆再卸丝扣，防止发生掉钻事故。

本发明的内容不限于实施例所列举，本领域普通技术人员通过阅读本发明说明书而对本发明技术方案采取的任何等效的变换，均为本发明的权利要求所涵盖。

Claims (9)

1.矿用多逻辑保护回路及多联动功能钻机液压系统，设置有泵，其特征在于：

所述的泵为三联串泵，即1号泵（1）、2号泵（2）和3号泵（3）；

1号泵（1）的输出口连接多路换向阀（4）的P口，多路换向阀（4）由四联组成，包括1号行走联（Y1）、2号行走联（Y2）、回转联（Y3）和给进联（Y4），分别连接1号履带行走马达（8）、2号履带行走马达（9）、回转器马达（18）和给进起拔油缸（29）；

2号泵（2）的输出口连接泥浆泵控制阀组（5）的进口，泥浆泵控制阀组（5）的输出口连接泥浆泵马达（6）；

3号泵（3）的输出口连接钻进选择阀（30）和定向制动选择阀（31），钻进选择阀（30）的输出口连接给进起拔油缸（29），定向制动选择阀（31）的输出口连接制动装置（19）、夹转联动选择阀（25）的输入口和定向钻进保护阀（10）；

1号行走联（Y1）连接1号行走先导手柄（H1）的输出口；

2号行走联（Y2）连接2号行走先导手柄（H2）的输出口；

泥浆泵控制阀组（5）的控制口a1连接泥浆泵先导手柄（H3）的输出口b1，泥浆泵先导手柄（H3）输出口b1连接倍速梭阀（24）输入口b1；

给进联（Y4）连接给进起拔先导手柄（H4）的输出口；

定向钻进保护阀（10）输入口连接正转梭阀（13）和反转梭阀（15）的输出口，正转梭阀（13）和反转梭阀（15）的输入口分别连接回转先导手柄（H5）和拧卸钻杆先导手柄（H6）的正转和反转输出口。

2.根据权利要求1所述的矿用多逻辑保护回路及多联动功能钻机液压系统，其特征在于：

所述的多路换向阀（4）的给进联（Y4）上、与给进起拔油缸（29）并联有起下钻联动选择阀（23），起下钻联动选择阀（23）其一输出口连接卡盘（22）和夹转联动选择阀（25）的输入口，另一输出口连接节流快开阀组（26）和倍速梭阀（24）。

3.根据权利要求2所述的矿用多逻辑保护回路及多联动功能钻机液压系统，其特征在于：

所述的行走先导手柄（H1）和2号行走先导手柄（H2）的输入口串接钻进保护阀（12）。

4.根据权利要求3所述的矿用多逻辑保护回路及多联动功能钻机液压系统，其特征在于：

所述的拧卸钻杆先导手柄（H6）的控制信号经浮动梭阀（14）选择后连接到油缸浮动阀（27）控制口。

5.根据权利要求4所述的矿用多逻辑保护回路及多联动功能钻机液压系统，其特征在于：

所述的回转联（Y3）的正转输出口连接定向限压阀组（16）。

6.根据权利要求5所述的矿用多逻辑保护回路及多联动功能钻机液压系统，其特征在于：

所述的回转联（Y3）的两输出口连接转卡梭阀组（17）两输入口，转卡梭阀组（17）的输出口与卡盘（22）和夹转联动选择阀（25）一输入口相连；所述的夹转联动选择阀（25）输出口连接夹持器（21）的主松器（32）；

所述的回转器马达（18）的反转输入口串联有顺序阀（20），所述的顺序阀（20）进口连接到夹持器（21）的副松器。

7.根据权利要求6所述的矿用多逻辑保护回路及多联动功能钻机液压系统，其特征在于：

所述的给进联（Y4）的输出口分别连接倍速选择阀（28）的一进口和一出口，倍速选择阀（28）另一进口和另一出口分别连接给进起拔油缸（29）中一油缸的输入口，倍速选择阀（28）的控制信号来自倍速梭阀（24）输出口。

8.根据权利要求7所述的矿用多逻辑保护回路及多联动功能钻机液压系统，其特征在于：

所述的夹持器（21）的主松器（32）为单作用油缸结构，副夹器为蝶形弹簧（33）和单作用油缸（34）结构，蝶形弹簧（33）套装在单作用油缸（34）外。

9.根据权利要求8所述的矿用多逻辑保护回路及多联动功能钻机液压系统，其特征在于：

所述的泥浆泵马达（6）上并联有泥浆泵马达保护阀组（7）。