CN104389579A - 凿岩钻机回转推进电液控制方法及其控制回路 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种凿岩钻机回转推进电液控制方法及其控制回路，由负载敏感变量泵、负载敏感比例多路阀、推进执行机构、电比例溢流阀等组成推进控制主油路、推进压力液压电比例远控油路，由压力传感器、控制器、电比例溢流阀组成信号传输及程序控制单元。推进压力通过液压电比例溢流阀远控，回转压力通过压力传感器检测并输入控制器，回转压力检测信号作为控制器程序控制的输入信号，电比例溢流阀压力特性通过控制器输出信号控制，控制器输入信号与输出信号关系依据控制器程序，控制器程序依据凿岩钻机回转控制推进控制工况需求而编制。本发明清晰、简洁、柔性化，实现凿岩钻机回转对推进的程序化控制，提升钻进过程中的岩层适应性、工况适应性。

Description

凿岩钻机回转推进电液控制方法及其控制回路
技术领域
本发明涉及一种凿岩钻机回转推进电液控制方法，本发明还涉及实现该凿岩钻机回转推进电液控制方法的控制回路。
背景技术
气动潜孔钻机、液压顶锤钻机、牙轮钻机和切削钻机为凿岩钻机的主流机型，回转、推进为上述凿岩钻机的关键作业动作，回转和推进的耦合控制为凿岩钻机液压控制技术关键点之一。凿岩作业钻进过程复杂，不同的岩层硬度需要不同的推进力；岩层较硬时，钻头较难吃进岩层，需要较大的推进力；岩层较软时，钻头较易吃进岩层，需要较小的的推进力。钻进过程中，岩层硬度是变化的，岩层变硬时，需增大推进力，反之需减小推进力。回转力变化能够反映岩层硬度的变化，回转力增大时，岩层变软，反之岩层变硬。推进力自适应与岩层变化，即可转化为推进力自适应与回转力变化，依据回转力变化主动控制推进力；控制工况为，回转力增大时，控制推进力减小，反之控制推进力增大。可靠的回转控制推进的控制回路及控制方法是实现上述控制需求的基础。
可靠的实现回转控制推进具有一定的技术难度，目前，国内品牌凿岩钻机大都没有回转控制推进功能。国外著名品牌Atlase凿岩钻机推进力控制采用远控负载敏感主泵的方法，但主泵不只给推进油路供油，同时并联给其他油路供油，这就使得不同油路、不同工况工作下主泵压力的远控逻辑复杂，电液逻辑功能阀块应用较多，液压系统故障检测及维修技术难以掌握，维护成本高。国内凿岩钻机开发过程中也存在仿制国外品牌钻机液压控制系统现象，但液压回路的复杂性致使电液逻辑功能阀块的仿制及系统集成匹配细节等很难到位，制约整机作业性能及可靠性。液压控制技术的提升已成为国内凿岩钻机发展的技术核心之一，需要适应液压件及系统匹配技术现状的液压控制技术创新。
发明内容
本发明所要解决的第一个技术问题是提供一种提升钻进过程中的岩层适应性、工况适应性且清晰、简洁、柔性化的凿岩钻机回转推进电液控制方法。
本发明所要解决的第二个技术问题是提供一种实现该凿岩钻机回转推进电液控制方法的控制回路。
为了解决上述第一个技术问题，本发明提供的凿岩钻机回转推进电液控制方法，推进压力通过液压电比例溢流阀远控，电比例溢流阀的压力范围以包含最高推进压力和最低推进压力为准则；电比例调节所述电比例溢流阀的设定值，从而实现推进压力的液压电比例远控；回转压力由压力传感器检测并输入控制器输入端口(I1)，作为所述控制器的程序控制输入信号，所述电比例溢流阀的压力特性通过所述控制器输出端口(O1)输出信号控制，所述输入端口(I1)信号与所述输出端口(O1)信号的控制关系依据所述控制器的控制程序，所述控制程序依据凿岩钻机回转控制推进控制工况需求而编制。
为了解决上述第二个技术问题，本发明提供的实现凿岩钻机回转推进电液控制方法的控制回路，包括由第一负载敏感变量泵、第一负载敏感比例多路阀、推进执行机构、液压油箱组成的凿岩钻机推进主油路；包括由第二液压泵、第二液压换向阀、回转马达、液压油箱等组成凿岩钻机回转主油路；所述的第一负载敏感比例多路阀包括首联、推进联和尾联，所述的推进联的第一油口(A1)设有负载敏感外控口(LsA1)，所述的第一负载敏感变量泵的负载敏感口(Ls1)与所述的第一负载敏感比例多路阀的负载敏感口(Ls1′)连接，所述的第一负载敏感比例多路阀的尾联负载敏感泄油口(LsD1)与所述的液压油箱连接；所述的负载敏感外控口(LsA1)与电比例溢流阀的进油口(C)连接，所述的电比例溢流阀回油口(D)与所述液压油箱连接；压力传感器安装在所述的回转马达的回转正转主油路上，所述的压力传感器的检测信号输出端口与控制器的输入端口(I1)连接，所述的控制器的输出端口(O1)与所述的电比例溢流阀的控制信号输入端口连接。
所述的推进联内设有压差补偿器和负载反馈梭阀，所述的压差补偿器的负载反馈口(Ls3)通过所述的推进联的阀芯的下位与所述的负载敏感外控口(LsA1)连接，所述的负载反馈口(Ls3)与所述的负载反馈梭阀的第一进油口(L31)连接，所述的负载反馈梭阀的第二进油口(L32)与所述的液压油箱连接，所述的负载反馈梭阀出油口(L3)与所述的负载敏感口(Ls1′)连接，所述的电比例溢流阀的设定值依次通过所述的推进联的阀芯、压差补偿器、负载反馈梭阀、负载敏感口(Ls1′)反馈至所述的负载反馈口(Ls1)。
所述的控制器的输入端口(I1)的配置与所述的压力传感器输出信号相匹配，以所述的压力传感器的检测信号能够输入所述的输入端口(I1)为准则；所述的输出端口(O1)配置与所述的电比例溢流阀的控制信号相匹配，以所述的输出端口(O1)输出信号能够控制所述的电比例溢流阀为准则。
采用上述技术方案的凿岩钻机回转推进电液程序控制回路及控制方法，具有以下优点：
1、采用推进压力液压电比例远控、控制器程序控制电比例溢流阀、回转压力信号检测并作为控制器程序控制输入信号等技术措施，实现凿岩钻机回转对推进的程序化控制，控制特性柔性化，且控制回路清晰、简洁。
2、通过推进联、电比例溢流阀、负载敏感变量泵等的特殊匹配设计，实现推进压力独立液压电比例远控，与其它工作联互不影响，提高液压功能回路的可靠性。
综上所述，本发明提供了一种凿岩钻机回转推进电液控制方法及其控制回路，推进压力通过液压电比例溢流阀远控，回转压力通过压力传感器检测并输入控制器，回转压力检测信号作为控制器程序控制的输入信号，电比例溢流阀压力特性通过控制器输出信号控制，控制器输入信号与输出信号关系依据控制器程序，控制器程序依据凿岩钻机回转控制推进控制工况需求而编制。上述电液程序控制回路及控制方法清晰、简洁、柔性化，实现凿岩钻机回转对推进的程序化控制，提升钻进过程中的岩层适应性、工况适应性。
附图说明
图1是本发明的原理图。
图2是本发明推进联的放大图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
参见图1，由第一负载敏感变量泵1、第一负载敏感比例多路阀3、推进执行机构5、液压油箱10组成凿岩钻机推进主油路。第一负载敏感比例多路阀3包括首联、推进联31和尾联，其中推进联31内设有压差补偿器311和负载反馈梭阀312，推进联31的第一油口A1设有负载敏感外控口LsA1；第一负载敏感变量泵1的进油口与液压油箱10连接，第一负载敏感变量泵1的出油口P1与第一负载敏感比例多路阀3的首联进油口P1′连接，第一负载敏感变量泵1的负载敏感口Ls1与第一负载敏感比例多路阀3的负载敏感口Ls1′连接，第一负载敏感比例多路阀3的尾联负载敏感泄油口LsD1与液压油箱连10接，推进联31的第一油口A1、第二油口B1分别与推进执行机构5的第三油口A1′、第四油口B1′连接。本文界定，推进执行机构5的第三油口A1′进油且第四油口B1′回油时为推进下推动作，第四油口B1′进油且第三油口A1′回油时为推进上提动作。负载敏感外控口LsA1与电比例溢流阀7的进油口C连接，电比例溢流阀7回油口D与液压油箱10连接。由推进联31、负载敏感外控口LsA1、电比例溢流阀7组成推进压力液压电比例远控回路。
由第二液压泵2、第二液压换向阀4、回转马达6、液压油箱10组成凿岩钻机回转主油路。第二液压泵2的进油口与液压油箱10连接，第二液压泵2的出油口P2与第二液压换向阀4首联进油口P2′连接，第二液压换向阀4的第一回转联油口A2、第二回转联油口B2分别与回转马达的第五油口A2′、第六油口B2′连接。本文界定，回转马达6的第五油口A2′进油且第六油口B2′回油时为回转正转动作，第六油口B2′进油且第五油口A2′回油时为回转反转动作。凿岩钻机回转主油路可以是变量系统，也可以是定量系统，以实现回转动作主控制功能为原则，具体液压回路方式本文不作界定。
压力传感器8安装在回转马达6的回转正转主油路上，压力传感器8用于检测回转正转主油路压力，压力传感器8检测信号输出端口与控制器9输入端口I1连接，控制器9输出端口O1与电比例溢流阀7的控制信号输入端口连接。压力传感器8、控制器9和电比例溢流阀7组成信号传输及程序控制单元。
如图2所示，推进联31内设有压差补偿器311和负载反馈梭阀312，压差补偿器311的负载反馈口Ls3通过推进联31的阀芯的下位与负载敏感外控口LsA1连接，压差补偿器311的负载反馈口Ls3与负载反馈梭阀312的第一进油口L31连接，本例中负载反馈梭阀312的第二进油口L32与液压油箱10连接，推进联31的负载反馈梭阀312的出油口L3与负载敏比例感多路阀3的负载敏感口Ls1′连接，电比例溢流阀7的设定值依次通过推进联31的阀芯、压差补偿器311、负载反馈梭阀312、负载敏感比例多路阀3的Ls1′口反馈至负载敏感变量泵1负载反馈口Ls1。
控制器9的输入端口I1配置与压力传感器8输出信号相匹配，以压力传感器8的检测信号能够输入输入端口I1为准则；输出端口O1配置与电比例溢流阀7的控制信号相匹配，以输出端口O1输出信号能够控制电比例溢流阀7为准则。
推进压力通过液压电比例溢流阀7远控，电比例溢流阀7的压力范围以包含最高推进压力和最低推进压力为准则；电比例调节电比例溢流阀7的设定值，从而实现推进压力的液压电比例远控。仅推进联31工作时，电比例溢流阀7设定值依次通过负载敏感外控口L sA1、推进联31的阀芯阀体结构、压差补偿器311、负载反馈梭阀312、负载敏感比例多路阀3的负载敏感口Ls1′反馈至负载敏感变量泵1的负载敏感口Ls1，实现负载敏感变量泵1的出口压力适应于电比例溢流阀7的设定值，进而控制推进力适应于电比例溢流阀7的设定值。推进联31与其它工作联同时工作时，若其它工作联的工作压力低于电比例溢流阀7的设定值，则具体实施过程与仅推进联31工作时相同；若其它工作联的工作压力高于电比例溢流阀7的设定值，则最高压力工作联工作压力通过负载敏感比例多路阀3各片的负载反馈梭阀312反馈至负载敏感变量泵1的负载敏感口Ls1，负载敏感变量泵1的输出压力适应于最高压力工作联工作压力；推进联31的压差补偿器311在最高压力工作联工作压力和电比例溢流阀7的设定值共同作用下，压差补偿器311连通进油联和推进联31的进油阀口关小，产生一定的压差补偿，从而控制推进联31的第一油口A1的工作压力适应于电比例溢流阀7的的设定值，不受其它工作联工作压力影响，也不影响其它工作联工作压力。
回转压力由压力传感器8检测并输入控制器9输入端口I1，作为控制器9的程序控制输入信号，电比例溢流阀7的压力特性通过控制器9输出端口O1输出信号控制，输入端口I1信号与输出端口O1信号的控制关系依据控制器9的控制程序，控制程序依据凿岩钻机回转控制推进控制工况需求而编制，控制程序可编程，柔性化，为本发明的优点所在，具体控制程序本例不作界定。

Claims (4)

1.一种凿岩钻机回转推进电液控制方法，其特征是：推进压力通过液压电比例溢流阀(7)远控，电比例溢流阀(7)的压力范围以包含最高推进压力和最低推进压力为准则；电比例调节所述电比例溢流阀(7)的设定值，从而实现推进压力的液压电比例远控；回转压力由压力传感器(8)检测并输入控制器(9)输入端口(I1)，作为所述控制器(9)的程序控制输入信号，所述电比例溢流阀(7)的压力特性通过所述控制器(9)输出端口(O1)输出信号控制，所述输入端口(I1)信号与所述输出端口(O1)信号的控制关系依据所述控制器(9)的控制程序，所述控制程序依据凿岩钻机回转控制推进控制工况需求而编制。
2.实现权利要求1所述的凿岩钻机回转推进电液控制方法的控制回路，包括由第一负载敏感变量泵(1)、第一负载敏感比例多路阀(3)、推进执行机构(5)、液压油箱(10)组成的凿岩钻机推进主油路；包括由第二液压泵(2)、第二液压换向阀(4)、回转马达(6)、液压油箱(10)组成凿岩钻机回转主油路，其特征是：所述的第一负载敏感比例多路阀(3)包括首联、推进联(31)和尾联，所述的推进联(31)的第一油口(A1)设有负载敏感外控口(LsA1)，所述的第一负载敏感变量泵(1)的负载敏感口(Ls1)与所述的第一负载敏感比例多路阀(3)的负载敏感口(Ls1′)连接，所述的第一负载敏感比例多路阀(3)的尾联负载敏感泄油口(LsD1)与所述的液压油箱(10)连接；所述的负载敏感外控口(LsA1)与电比例溢流阀(7)的进油口(C)连接，所述的电比例溢流阀(7)回油口(D)与所述液压油箱(10)连接；压力传感器(8)安装在所述的回转马达(6)的回转正转主油路上，所述的压力传感器(8)的检测信号输出端口与控制器(9)的输入端口(I1)连接，所述的控制器(9)的输出端口(O1)与所述的电比例溢流阀(7)的控制信号输入端口连接。
3.根据权利要求2所述的实现凿岩钻机回转推进电液控制方法的控制回路，其特征是：所述的推进联(31)内设有压差补偿器(311)和负载反馈梭阀(312)，所述的压差补偿器(311)的负载反馈口(Ls3)通过所述的推进联(31)的阀芯的下位与所述的负载敏感外控口(LsA1)连接，所述的负载反馈口(Ls3)与所述的负载反馈梭阀(312)的第一进油口(L31)连接，所述的负载反馈梭阀(312)的第二进油口(L32)与所述的液压油箱(10)连接，所述的负载反馈梭阀(312)出油口(L3)与所述的负载敏感口(Ls1′)连接，所述的电比例溢流阀(7)的设定值依次通过所述的推进联(31)的阀芯、压差补偿器(311)、负载反馈梭阀(312)、负载敏感口(Ls1′)反馈至所述的负载反馈口(Ls1)。
4.根据权利要求2或3所述的实现凿岩钻机回转推进电液控制方法的控制回路，其特征是：所述的控制器(9)的输入端口(I1)的配置与所述的压力传感器(8)输出信号相匹配，以所述的压力传感器(8)的检测信号能够输入所述的输入端口(I1)为准则；所述的输出端口(O1)配置与所述的电比例溢流阀(7)的控制信号相匹配，以所述的输出端口(O1)输出信号能够控制所述的电比例溢流阀(7)为准则。
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