CN104595264B - 液压钻机控制器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了液压钻机控制器，属于液压钻机控制技术领域，包括马达进回油配油块，在马达进回油配油块的上方设有马达正反转多路阀块，在马达正反转多路阀块的上方设有推进缸快速进退多路阀块，在推进缸快速进退多路阀块的上方设有压力自适应控制模块，在压力自适应控制模块的上方设有推进缸进油配油块，在推进缸进油配油块的上方设置推进缸正常进退多路阀块，在推进缸正常进退多路阀块的上方设置推进缸回油配油块。本发明的液压钻机控制器，不仅保证成孔质量稳定的同时提高钻孔效率和钻头工作寿命，而且降低了工人的劳动强度，并有利于安全生产；易于在生产实践中推广应用，具备很好的实用性。

Description

液压钻机控制器
技术领域
本发明属于液压钻机控制技术领域，具体涉及液压钻机控制器。
背景技术
液压钻机用于矿山和坑道中钻凿瓦斯抽放孔、排放孔、探水孔、通风孔、通讯孔、电缆孔、地质孔及其它工程用孔。液压钻机通过钻头前端刀刃对岩层的挤压破碎和旋转切屑完成钻孔，液压钻机的推进缸提供钻头钻进所需的推进力，液压钻机的马达提供钻头旋转所需的旋转力矩。
液压钻机开始钻孔时，若钻头进给速度大，岩层阻力会使钻头摆动，不能准确定位，导致钻孔位置发生偏差，降低成孔率。这就需要液压钻机能够以较低的进给速度，通过钻头的旋转切屑，完成起钻。液压钻机钻孔过程中，钻头通过的岩层性质常常发生变化，导致钻头的推进力和旋转力矩突然增大，使钻头刀刃受到冲击载荷；一些特殊的岩层性质还会导致马达超压，引起突发性马达停转，导致钻头卡转。这就需要液压钻机能够根据岩层性质匹配钻头的推进力和旋转力矩。
现有技术中的液压钻机多为人工操控。钻头起钻时，需要工人凭借经验长时间地反复控制推进缸做小幅度的进退运动，工作人员劳动强度大，成孔质量不稳定。钻孔过程中，工人无法做到根据岩层性质完成对钻头推进力和旋转力矩的调节，不能使钻头推进力和旋转力矩相匹配，也不能避免钻头受到冲击载荷的作用，导致钻孔效率低下，钻头工作寿命缩短，极端情况下还会出现钻头卡转、孔报废、钻具损坏丢失。
发明内容
发明目的：本发明的目的提供一种液压钻机控制器，使钻头的推进力与旋转力矩相匹配，在液压钻机马达负载压力超过设定的安全值时，改变液压钻机推进缸的运动方向，带动钻杆后退，保证成孔质量稳定的同时提高钻孔效率和钻头工作寿命。
技术方案：为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：
液压钻机控制器，包括马达进回油配油块，在所述的马达进回油配油块的上方设有马达正反转多路阀块，在马达正反转多路阀块的上方设有推进缸快速进退多路阀块，在推进缸快速进退多路阀块的上方设有压力自适应控制模块，在压力自适应控制模块的上方设有推进缸进油配油块，在推进缸进油配油块的上方设置推进缸正常进退多路阀块，在推进缸正常进退多路阀块的上方设置推进缸回油配油块；所述的马达进回油配油块包括马达进油口和马达回油口，马达进油口与为马达提供驱动油压的第一液压钻机油泵相连，马达回油口连接液压钻机油箱；马达正反转多路阀块配置马达正反转控制阀，马达正反转控制阀的第一工作油口连接液压钻机马达的反转进油口，马达正反转控制阀的第二工作油口连接液压钻机马达的正转进油口；推进缸快速进退多路阀块配置推进缸快速进退控制阀，推进缸快速进退控制阀的第三工作油口连接液压钻机推进缸的无杆腔进油口，推进缸快速进退控制阀的第四工作油口连接液压钻机推进缸的有杆腔进油口；所述的压力自适应控制模块集成液控流量阀、液控减压阀和液控换向阀；推进缸进油配油块配置推进缸进油口，推进缸进油口与为推进缸提供驱动油压的第二液压钻机油泵相连；推进缸正常进退多路阀块配置推进缸正常进退控制阀；推进缸回油配油块配置推进缸回油口，推进缸回油口连接液压钻机油箱。
在所述的马达进油口和马达回油口之间配置用于限定液压钻机马达的最高驱动压力的第一溢流阀。
所述的推进缸进油配油块配置用于限定液压钻机推进缸最高驱动压力的第二溢流阀，所述的推进缸进油口与第二溢流阀相连。
所述的液控减压阀和液控换向阀汇流后通过压力自适应控制模块的泄油口直接与液压钻机油箱连通。
所述的推进缸正常进退控制阀配置第五工作油口和第六工作油口，第五工作油口和第六工作油口通过堵头密封。
所述的液控减压阀配置液控减压阀控制油口，液控减压阀控制油口与第二工作油口连通，液控减压阀的进油口与第六工作油口连通，液控减压阀的工作油口和液控流量阀的进油口连通，液控流量阀的工作油口和第四工作油口连通。
所述的液控流量阀配置液控流量阀控制油口，液控流量阀控制油口与第二工作油口连通，液控换向阀的进油口与第三工作油口连通，液控换向阀的回油口与第五工作油口连通。
所述的第二液压钻机油泵与推进缸进油口相连，第一液压钻机油泵与马达进油口相连，第一工作油口连接液压钻机马达反转进油口，第二工作油口连接液压钻机马达正转进油口，第三工作油口连接液压钻机推进缸无杆腔进油口；所述的第四工作油口连接液压钻机推进缸有杆腔进油口，并从液压钻机马达的正转进油口分支路与液控流量阀控制油口和液控减压阀控制油口分别相连。
有益效果：与现有技术相比，本发明的液压钻机控制器，当液压钻机控制器操纵液压钻机时，通过旋转切削方式起钻，能够提高成孔率；通过推进力与旋转力矩的匹配，提高钻孔效率，延长钻头工作寿命；通过超压退杆方式，避免马达超压、钻头卡死；以上功能都是液压钻机控制器在没有人为干预下自动完成，不仅保证成孔质量稳定的同时提高钻孔效率和钻头工作寿命，而且降低了工人的劳动强度，并有利于安全生产；易于在生产实践中推广应用，具备很好的实用性。
附图说明
图1是液压钻机控制器的工作原理图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的说明。
如图1所示，液压钻机控制器，包括马达进回油配油块100、马达正反转多路阀块200、推进缸快速进退多路阀块300、压力自适应控制模块400、推进缸进油配油块500、推进缸正常进退多路阀块600和推进缸回油配油块700。在马达进回油配油块100的上方设有马达正反转多路阀块200，在马达正反转多路阀块200的上方设有推进缸快速进退多路阀块300，在推进缸快速进退多路阀块300的上方设有压力自适应控制模块400，在压力自适应控制模块400的上方设有推进缸进油配油块500，在推进缸进油配油块500的上方设置推进缸正常进退多路阀块600，在推进缸正常进退多路阀块600的上方设置推进缸回油配油块700。
图1中包括马达进油口1、第一溢流阀2、马达回油口3、马达正反转控制阀4、第一工作油口5、第二工作油口6、推进缸快速进退控制阀7、第三工作油口8、第四工作油口9、液控流量阀10、液控换向阀、液控流量阀控制油口12、液控减压阀13、泄油口14、液控减压阀控制油口15、推进缸进油口16、第二溢流阀、推进缸正常进退控制阀18、第五工作油口19、第六工作油口20、推进缸回油口21、第二液压钻机油泵22、第一液压钻机油泵23、电机24、第二滤油器25、第一滤油器26、液压钻机油箱27、液压钻机马达28、钻头29和液压钻机推进缸30。
马达进回油配油块100包括马达进油口1和马达回油口3，马达进油口1与为马达提供驱动油压的第一液压钻机油泵23相连，马达回油口3连接液压钻机油箱27，在马达进油口1和马达回油口3之间配置第一溢流阀2，第一溢流阀2用于限定液压钻机马达的最高驱动压力。
马达正反转多路阀块200配置马达正反转控制阀4，马达正反转控制阀4的第一工作油口5连接液压钻机马达28的反转进油口，马达正反转控制阀4的第二工作油口6连接液压钻机马达28的正转进油口，马达正反转控制阀4通过人工操作换向，控制液压钻机马达28的正转或反转，分别对应液压钻机钻头的正转或反转。
推进缸快速进退多路阀块300配置推进缸快速进退控制阀7，推进缸快速进退控制阀7的第三工作油口8连接液压钻机推进缸30的无杆腔进油口，推进缸快速进退控制阀7的第四工作油口9连接液压钻机推进缸30的有杆腔进油口，推进缸快速进退控制阀7通过人工操作换向，控制液压钻机推进缸快速前进或后退，分别对应液压钻机钻头的前进或后退。
推进缸进油配油块500配置推进缸进油口16，推进缸进油口16与为推进缸提供驱动油压的第二液压钻机油泵22相连，推进缸进油配油块500配置第二溢流阀，推进缸进油口16与第二溢流阀相连，第二溢流阀限定液压钻机推进缸的最高驱动压力。
推进缸正常进退多路阀块600配置推进缸正常进退控制阀18，推进缸正常进退控制阀18的第五工作油口19和第六工作油口20用堵头密封。推进缸回油配油块700配置推进缸回油口21，推进缸回油口21连接液压钻机油箱27。
压力自适应控制模块400集成液控流量阀10、液控减压阀13和液控换向阀。液控减压阀控制油口15与第二工作油口6连通，液控减压阀13的进油口与第六工作油口20连通，液控减压阀13的工作油口和液控流量阀10的进油口连通，液控流量阀10的工作油口和第四工作油口9连通。液控流量阀控制油口12与第二工作油口6连通，液控换向阀的进油口与第三工作油口8连通，液控换向阀的回油口与第五工作油口19连通。液控减压阀13和液控换向阀汇流后通过压力自适应控制模块400的泄油口14直接与液压钻机油箱27连通。
第二液压钻机油泵22与推进缸进油口16相连，第二液压钻机油泵22向推进缸进油口16供油，第一液压钻机油泵23向马达进油口1供油，第一工作油口5连接液压钻机马达28反转进油口，第二工作油口6连接液压钻机马达28正转进油口，第三工作油口8连接液压钻机推进缸30无杆腔进油口，第四工作油口9连接液压钻机推进缸30有杆腔进油口，并从液压钻机马达28的正转进油口分支路，连接液控流量阀控制油口12和液控减压阀控制油口15。
工作过程如下：
1)首先，液压钻机安装好钻头29，马达正反转控制阀4、推进缸快速进退控制阀7和推进缸正常进退控制阀18的操作手柄置于中位，然后启动电机24，驱动第二液压钻机油泵22、第一液压钻机油泵23运行；第一溢流阀2限定第一液压钻机油泵23的最高压力，第二溢流阀限定第二液压钻机油泵22的最高压力；
2)起钻，向前推动马达正反转控制阀4操作手柄，液压钻机马达28正转，向前推动推进缸正常进退控制阀18操作手柄，推进缸30带动钻头29前进，开始钻孔。此时，液压钻机推进缸30的负载压力低，不足以使液控流量阀10得阀芯换向，只能通过阀芯的节流孔给液压钻机推进缸30供油，液压钻机推进缸30的速度低，钻头29的进给速度低，而液压钻机马达28在正常转速下运转，由此保证钻头29以旋转切削方式完成起钻，进而保证成孔率；
3)推进力与旋转力矩相匹配，钻孔过程中，马达正反转控制阀4和推进缸正常进退控制阀18操作手柄都置于向前状态；当钻头29通过的岩层性质改变，导致旋转力矩突然增大时，导致液压钻机马达28正转油压升高，此压力通过控制口15作用在液控减压阀13上，促使液控减压阀13降低阀后压力，使得经过液控流量阀10进入液压钻机推进缸30有杆腔的油压降低，进而降低作用在钻头29上的推进力，实现推进力与旋转力矩的匹配；
4)退杆防卡，钻孔过程中，当钻头29通过一些特殊的岩层时，旋转力矩会突然增大，并超过液压钻机马达28的工作压力，导致马达超压，引起突发性马达停转，导致钻头卡转。此超压压力通过液控流量阀控制油口12作用在液控换向阀上，促使液控换向阀阀芯换向，使得液压钻机推进缸30的有杆腔和无杆腔连通，促使液压钻机推进缸30作出伸杆的动作，改变了液压钻机推进缸30的运动方向，并带动钻头29后退，使得钻头29在零推进力条件下旋转，大大降低了液压钻机马达28的旋转力矩，有效避免卡转；
5)二次起钻，液压钻机控制器实现退杆防卡后，需要二次起钻，再进行钻孔；退杆时，液压钻机推进缸30的两个工作腔都是高压油，退杆后，液压钻机马达28驱动压力降低，液控换向阀阀芯复位，液压钻机推进缸30的无杆腔通过长油管回油，降压时间长，液压钻机推进缸30的两个工作腔的压差变化缓慢，就使得液压钻机推进缸30缓慢地由退杆状态转变为钻进状态，钻头29在此过程中就能够以旋转切削方式完成二次起钻。

Claims (6)

1.液压钻机控制器，其特征在于：包括马达进回油配油块(100)，在所述的马达进回油配油块(100)的上方设有马达正反转多路阀块(200)，在马达正反转多路阀块(200)的上方设有推进缸快速进退多路阀块(300)，在推进缸快速进退多路阀块(300)的上方设有压力自适应控制模块(400)，在压力自适应控制模块(400)的上方设有推进缸进油配油块(500)，在推进缸进油配油块(500)的上方设置推进缸正常进退多路阀块(600)，在推进缸正常进退多路阀块(600)的上方设置推进缸回油配油块(700)；所述的马达进回油配油块(100)包括马达进油口(1)和马达回油口(3)，马达进油口(1)与为马达提供驱动油压的第一液压钻机油泵(23)相连，马达回油口(3)连接液压钻机油箱(27)；马达正反转多路阀块(200)配置马达正反转控制阀(4)，马达正反转控制阀(4)的第一工作油口(5)连接液压钻机马达(28)的反转进油口，马达正反转控制阀(4)的第二工作油口(6)连接液压钻机马达(28)的正转进油口；推进缸快速进退多路阀块(300)配置推进缸快速进退控制阀(7)，推进缸快速进退控制阀(7)的第三工作油口(8)连接液压钻机推进缸(30)的无杆腔进油口，推进缸快速进退控制阀(7)的第四工作油口(9)连接液压钻机推进缸(30)的有杆腔进油口；所述的压力自适应控制模块(400)集成液控流量阀(10)、液控减压阀(13)和液控换向阀；推进缸进油配油块(500)配置推进缸进油口(16)，推进缸进油口(16)与为推进缸提供驱动油压的第二液压钻机油泵(22)相连；推进缸正常进退多路阀块(600)配置推进缸正常进退控制阀(18)；推进缸回油配油块(700)配置推进缸回油口(21)，推进缸回油口(21)连接液压钻机油箱(27)；在所述的马达进油口(1)和马达回油口(3)之间配置用于限定液压钻机马达(28)的最高驱动压力的第一溢流阀(2)；所述的推进缸进油配油块(500)配置用于限定液压钻机推进缸(30)最高驱动压力的第二溢流阀，所述的推进缸进油口(16)与第二溢流阀相连。
2.根据权利要求1所述的液压钻机控制器，其特征在于：所述的液控减压阀(13)和液控换向阀汇流后通过压力自适应控制模块(400)的泄油口(14)直接与液压钻机油箱(27)连通。
3.根据权利要求1所述的液压钻机控制器，其特征在于：所述的推进缸正常进退控制阀(18)配置第五工作油口(19)和第六工作油口(20)，第五工作油口(19)和第六工作油口(20)通过堵头密封。
4.根据权利要求3所述的液压钻机控制器，其特征在于：所述的液控减压阀(13)配置液控减压阀控制油口(15)，液控减压阀控制油口(15)与第二工作油口(6)连通，液控减压阀(13)的进油口与第六工作油口(20)连通，液控减压阀(13)的工作油口和液控流量阀(10)的进油口连通，液控流量阀(10)的工作油口和第四工作油口(9)连通。
5.根据权利要求4所述的液压钻机控制器，其特征在于：所述的液控流量阀(10)配置液控流量阀控制油口(12)，液控流量阀控制油口(12)与第二工作油口(6)连通，液控换向阀的进油口与第三工作油口(8)连通，液控换向阀的回油口与第五工作油口(19)连通。
6.根据权利要求5所述的液压钻机控制器，其特征在于：所述的第二液压钻机油泵(22)与推进缸进油口(16)相连，第一液压钻机油泵(23)与马达进油口(1)相连，第一工作油口(5)连接液压钻机马达(28)反转进油口，第二工作油口(6)连接液压钻机马达(28)正转进油口，第三工作油口(8)连接液压钻机推进缸(30)无杆腔进油口；所述的第四工作油口(9)连接液压钻机推进缸(30)有杆腔进油口，并从液压钻机马达(28)的正转进油口分支路与液控流量阀控制油口(12)和液控减压阀控制油口(15)分别相连。
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