CN105156018A - 一种按功率控制防卡钎的液压凿岩机控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种按功率控制防卡钎的液压凿岩机控制系统，它包括负载敏感柱塞泵、负载敏感换向阀、顺序阀组、换向阀组、单联先导阀、减压阀、安全溢流阀、梭阀、液压凿岩机，顺序阀组与换向阀组相连，负载敏感柱塞泵与负载敏感换向阀相连，负载敏感换向阀与换向阀组相连，换向阀组与驱动液压凿岩机相连，换向阀组通过压力调节反馈油路与流量变化检测油路相连，负载敏感换向阀与安全溢流阀和减压阀相连，减压阀与单联先导阀相连，单联先导阀与顺序阀组相连，本发明可提前预警发现可能会出现卡钎、卡钻头、打入空洞、突然进入断层等危急情况，为提前采取处理措施赢得时间。同时简化了油路，减少了用阀数量和溢流造成的能量损失，提高了功效。

Description

一种按功率控制防卡钎的液压凿岩机控制系统

技术领域

本发明涉及一种液压流体工作系统，尤其与由同时控制液体压力、流量以传递物理量变化的控制系统有关，属于液压凿岩台车使用范围。

背景技术

目前国内外液压凿岩机的液压控制系统，一般是单纯根据压力变化进行控制的系统，如定量泵、手动变量泵、恒压变量泵和恒功率变量泵系统等，也有少量采用流量控制系统，它们的控制方法是通过单纯控制压力或流量来控制泵的输出，以达到控制液压凿岩机的输出功率，即冲击和冲击频率等输出参数的目的，是一种有极分立控制。为满足液压凿岩机开孔时的轻冲击（低能量）和正常工作时的重冲击（全能量）的需要，一般都设计了二级压力控制回路，其缺点是分段控制，不能及时反馈钻孔过程中负载连续变化的情况，不能及时预先发现可能出现的卡钎、卡钻头、打入空洞、断层的情况预警。

发明内容

针对上述现有技术中所存在的问题，本发明拟提供了一种按功率控制防卡钎的液压凿岩机控制系统，实现由有极分立控制向无极连续集中控制过渡，重点是提前预警发现可能会出现卡钎、卡钻头、打入空洞、突然进入断层等危急情况，为提前采取处理措施赢得时间。同时可简化油路，减少用阀数量和溢流造成的能量损失，提高液压凿岩机的功效。

本发明要解决的技术问题所采取的技术方案是：所述按功率控制防卡钎的液压凿岩机控制系统包括负载敏感柱塞泵、负载敏感换向阀、顺序阀组、换向阀组、单联先导阀、减压阀、安全溢流阀、梭阀和液压凿岩机，所述顺序阀组依据液压凿岩机回转马达反馈油路的压力信号与推进油缸反馈油路的压力信号通过油路与换向阀组相连，负载敏感柱塞泵通过油路与负载敏感换向阀相连，负载敏感换向阀通过油路与换向阀组相连，换向阀组通过油路与液压凿岩机相连，换向阀组通过压力调节反馈油路与流量变化检测油路相连，负载敏感换向阀与安全溢流阀和减压阀相连，减压阀通过油路与单联先导阀相连，单联先导阀通过油路与顺序阀组相连，流量变化检测油路通过马达反馈油路和推进油缸反馈油路与顺序阀组分别相连，梭阀通过油路与顺序阀组相连，单联先导阀、换向阀组、液压凿岩机分别通过油路与油箱相连。

本发明所述液压凿岩机控制系统可提前预警发现可能会出现卡钎、卡钻头、打入空洞、突然进入断层等危急情况，为提前采取处理措施赢得时间。同时简化了油路，减少了用阀数量和溢流造成的能量损失，提高了液压凿岩机的功效。

附图说明

图1是本发明所述液压凿岩机控制系统的液压工作原理图。

在图中，1、油路2、油路3、油路4、油路5、油路6、油路7、油路8、油路9、油路10、油路11、滑架补偿油缸油路12、油路13、油路14、回转马达反馈油路15、油路16、推进油缸反馈油路17、顺序阀组18、液压凿岩机19、换向阀组20、单联先导阀21、负载敏感换向阀22、负载敏感柱塞泵23、安全溢流阀24、减压阀25、梭阀26、压力调节反馈油路27、流量变化检测油路。

具体实施方式

所述按功率控制防卡钎的液压凿岩机控制系统包括负载敏感柱塞泵22、负载敏感换向阀21、顺序阀组17、换向阀组19、单联先导阀20、减压阀24、安全溢流阀23、梭阀25、液压凿岩机18，所述顺序阀组17依据液压凿岩机回转马达反馈油路14的压力信号与推进油缸反馈油路16的压力信号通过油路13与换向阀组19相连，负载敏感柱塞泵22通过油路1与负载敏感换向阀21相连，负载敏感换向阀通过油路7或油路8与换向阀组19相连，换向阀组通过油路10与液压凿岩机相连，换向阀组通过压力调节反馈油路26与流量变化检测油路27相连，负载敏感换向阀21与安全溢流阀23和减压阀24相连，减压阀24通过油路4与单联先导阀20相连，单联先导阀通过油路5与顺序阀组相连，流量变化检测油路27通过回转马达反馈油路14和推进油缸反馈油路16与顺序阀组17分别相连。换向阀组通过油路10与液压凿岩机相连（驱动液压凿岩机），负载敏感换向阀21与安全溢流阀23和减压阀24相连，减压阀通过油路4与单联先导阀20相连，单联先导阀通过油路5与流量变化通过所设的相关油道,由顺序阀组17、梭阀25依据液压凿岩机回转马达反馈油路的压力信号（P3）与推进油缸反馈油路的压力信号（P1）通过油路13控制打开换向阀组，负载敏感柱塞泵22通过油路1负载敏感换向阀21的手柄选择（A）位低压力（Pa）为或（B）位高压力，通过油路7或油路8、换向阀组19、油路10驱动液压凿岩机18，并与安全溢流阀23、减压阀24、油路4、单联先导阀20、油路5，及滑架补偿油缸油路11、压力调节反馈油路26（已公知的油路结构）、流量变化检测油路27（已公知的油路结构）等将其组成控制系统，梭阀通过油路15与顺序阀组相连，单联先导阀20通过油路6与油箱（图中未标出）相连，换向阀组通过油路9与油箱相连，液压凿岩机通过油路12与油箱相连，安全溢流阀23通过油路2与油箱相连，负载敏感柱塞泵22通过油路3与负载敏感换向阀相连。

在正常定位打孔全功率工作的系统中，通过所设的相关油道,由顺序阀组17、梭阀25根据检测到的液压凿岩机回转马达反馈油路14的压力信号（P3）与推进油缸反馈油路16的压力信号P1对比确认当前工作状态是属于低压、低功率钻定位孔阶段还是正常高压全功率钻孔状态，还是属于卡钎或钻头打入空洞或断层情况，前二种属正常情况梭阀25通过油路13打开换向阀组，负载敏感换向阀的（A）位设定压力（Pa）≥液压凿岩机初始启动冲击压力值（低压），负载敏感换向阀21的（B）位设定压力（Pb）≤液压凿岩机额定最高允许冲击压力值（高压），通过负载敏感换向阀的（Ls）口检测的总流量需求信号，通过油路3反馈给负载敏感柱塞泵的（LS1）口控制负载敏感柱塞泵只输出负载实际需要的总流量，负载敏感柱塞泵输出的高压油，通过油路1，负载敏感换向阀，油路7或油路8，换向阀组，油路10，到达液压凿岩机，其做功后的液压油通过油路12回油箱，油路10的液压油同时通过滑架补偿油缸油路11反馈一部分到滑架补偿油缸，确保滑架稳定顶牢正在钻孔工作表面，为保护液压凿岩机的蓄能器，换向阀组的泄漏油通过带有φ1mm阻尼孔的油路9回到油箱，换向阀组的P4口在正常全功率控制时的(P4)压力范围：P2≤P4≤P3,其中P2是指推进油缸反馈油路P1达到的最低推进压力和最大推进压力之间的值，超过范围油路就会被切断，P3值是指液压凿岩机回转马达反馈油路在钻孔现场实际钻孔多次测量的回转马达最大压力值+20bar作为该钻孔现场最大防卡钎值，超过此值时油路会被切断。

在出现非正常停止打孔时需启动的低功率工作的系统中，所述负载敏感换向阀21上设置有低功率手动控制，应对出现卡钎或钎杆、钻头打入空洞或在断层内被卡住的情况时，采用低功率手动控制：P4≤Pp（低压、低频率冲击、低回转转速或手动控制高压、高频率冲击）,通过所设的相关油道,推进油缸反馈油路16的压力P1和回转马达反馈油路14的压力P3超出了顺序阀组17设定的范围，使得油路15的压力P2为0，换向阀组关闭，液压凿岩机停止冲击,此时压力油可通过负载敏感柱塞泵22输出的高压油，通过油路1，负载敏感换向阀中的减压阀24，油路4单联先导阀20，油路5及梭阀15，油路13打开换向阀组的P4，同时打开负载敏感换向阀21手柄在低功率挡（A）口时，其（Pa）压力值≥液压凿岩机的最低初始启动压力，其（Qa）流量值≥液压凿岩机的最低流量要求，通过油路7，换向阀组19，油路10使得液压凿岩机可以持续慢速冲击推进、边冲击边回转、或退钎，或重新打定位孔，此时属低功率控制，其压力Pc≤Pa、流量Qc≤Qa，当上述操作中油路4单联先导阀20，油路5及梭阀15，油路13打开换向阀组的P4，同时打开负载敏感换向阀手柄在高功率挡（B）口时，其（Pb）压力值≤液压凿岩机的最高额定工作压力，其（Qb）流量值≤液压凿岩机的最大额定流量值，通过油路8，换向阀组，油路10使得液压凿岩机全功率高速冲击。

在换向阀组中留有功能扩展（PP）口，可根据需要增加压力调节反馈油路26、推进油缸的流量变化检测油路27、液压凿岩机回转马达的流量变化检测油路，钻孔遇到卡钎时，液压凿岩机回转马达的转速会突然变慢，流量变小，钻孔遇到空洞时，推进油缸的推进速度会突然变快，流量变大，流量变化检测油路27将检测到的信号发送到压力调节反馈油路进行综合处理，自动降低输入给液压凿岩机的最高压力，降低功率输出，同时LS口也会自动检测到流量变化，控制负载敏感柱塞泵自动降低流量输出，达到降低凿岩机冲击频率、降低冲击速度，慢速冲击、回转通过或退出可能的卡钎、空洞、断层等地段。

Claims (2)

1.一种按功率控制防卡钎的液压凿岩机控制系统，它包括负载敏感柱塞泵（22）、负载敏感换向阀（21）、顺序阀组（17）、换向阀组（19）、单联先导阀（20）、减压阀（24）、安全溢流阀（23）、梭阀（25）、液压凿岩机（18），其特征是：所述顺序阀组（17）依据液压凿岩机回转马达反馈油路（14）的压力信号与推进油缸反馈油路（16）的压力信号通过油路（13）与换向阀组（19）相连，负载敏感柱塞泵（22）通过油路（1）与负载敏感换向阀（21）相连，负载敏感换向阀通过油路（7）或油路（8）与换向阀组（19）相连，换向阀组通过油路（10）与液压凿岩机（18）相连，换向阀组通过压力调节反馈油路（26）与流量变化检测油路（27）相连，负载敏感换向阀（21）与安全溢流阀（23）和减压阀（24）相连，减压阀（24）通过油路（4）与单联先导阀（20）相连，单联先导阀通过油路（5）与顺序阀组（17）相连，流量变化检测油路（27）通过马达反馈油路（14）和推进油缸反馈油路（16）与顺序阀组分别相连，梭阀通过油路（15）与顺序阀组相连，单联先导阀、换向阀组、液压凿岩机分别通过油路与油箱相连。

2.根据权利要求1所述的一种按功率控制防卡钎的液压凿岩机控制系统，其特征是：所述负载敏感换向阀（21）上设置有低功率手动控制，应对出现卡钎或钎杆、钻头打入空洞或在断层内被卡住的情况，采用低功率手动控制,通过所设的相关油道,当推进油缸反馈油路（16）的压力P1和回转马达反馈油路（14）的压力P3超出了顺序阀组（17）设定的范围，使得油路（15）的压力P2为0，换向阀组关闭，液压凿岩机停止冲击。