CN105300207B - 混装炸药车的送管器的液压控制系统 - Google Patents

Abstract

公开了一种混装炸药车的送管器的液压控制系统，该液压控制系统包括：液压泵；液压缸，通过第一油路与液压泵连接；电磁换向阀，连接在液压泵与液压缸之间，并具有两个出油口分别连接到液压缸的有杆腔和无杆腔；两个马达，彼此并联连接，并通过第二油路与液压泵连接；比例电磁换向阀，连接在液压泵与所述两个马达之间，并具有两个出油口分别连接到所述两个马达的进油口和出油口；控制器，控制电磁换向阀和比例电磁换向阀的动作。上述液压控制系统在输药管允许的范围内提供足够的夹紧力，并且根据对输药管的夹紧力的变化进行自动压力补偿，提高了送管效率。

Description

混装炸药车的送管器的液压控制系统

技术领域

本发明涉及混装炸药车技术装备领域，更具体地涉及一种混装炸药车的送管器的液压控制系统。

背景技术

现场混装炸药车是一种工业炸药生产与装药专用设备，其功能是将地面站生产的炸药半成品运输至爆破现场，在车上完成后续生产工序后直接将其注入到炮孔中，经过一定的反应过程后才成为成品炸药。对于采用爆破采矿法的煤矿、黑色和有色地下矿，现场混装炸药车对实现机械化采掘作业具有重要作用。

由于地下矿回采爆破通常采用上向扇形炮孔的布置方式，为了防止炮孔掉药，在装药过程中必须将输药软管送到孔底进行连续耦合式装药。根据输药管送管方式，地下矿用混装炸药车可分为人工送管自动装药与全机械化自动送管装药两类，两者的主要区别在于是否配备了自动送管器及其控制系统。

图1是现有技术中的送管器的结构示意图。如图1所示，送管器由两组或两组以上相对的滚轮31组成，滚轮31分别安装在上下两部机架35上，上下机架35之间通过弹簧32连接并可以相对活动，通过调节机架35的间隙压紧输药管34。机架35上的滚轮31由液压马达驱动，通过皮带或履带33进行传动送退管。

利用弹簧32拉近上下机架35之间的间隙来调节输药管夹紧力的方法控制精度较低，当弹簧32拉紧力不足时会导致输药管34与皮带或履带35之间产生打滑现象，并造成马达传动效率降低甚至空转。随着送管深度增加、送管载荷增大，送管打滑现象严重制约了送管器的有效送管深度。

现有技术的另一个问题是不能针对输药管34的外形和表面摩擦系数变化进行有效的压力补偿。当送管器在地下矿连续作业时，由于输药管34长时间受压产生一定程度的椭圆变形和表面磨损，以及管壁表面露水和泥沙等介质影响，都会影响输药管34表面的摩擦性能。利用弹簧32进行压力补偿的补偿范围较小、控制精度低，当弹簧32的补偿压力过大，会进一步增大输药管34的变形，进而破坏管内混装炸药的流体结构影响装药效果，甚至造成变形堵管；当补偿压力过小，则无法达到压力补偿的目的。

随着地下采矿技术装备的发展，对地下矿用现场混装炸药车的机械化、自动化要求不断提高，采矿分段高度及上向炮孔深度不断加大，人工送管装药方式从劳动强度和作业效率等方面均无法满足生产发展需要，具备前述功能的混装炸药车送管器液压控制系统对实现地下矿机械化自动装药具有重要作用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于混装炸药车送管器的液压控制系统，以在输药管允许的范围内提供足够的夹紧力，并且根据对输药管的夹紧力的变化进行自动压力补偿，提高送管效率。

根据本发明的实施例，提供了一种混装炸药车的送管器的液压控制系统，该液压控制系统包括：液压泵；液压缸，通过第一油路与液压泵连接；电磁换向阀，连接在液压泵与液压缸之间，并具有两个出油口分别连接到液压缸的有杆腔和无杆腔；两个马达，彼此并联连接，并通过第二油路与液压泵连接；比例电磁换向阀，连接在液压泵与所述两个马达之间，并具有两个出油口分别连接到所述两个马达的进油口和出油口；比例电磁溢流阀，设置在液压泵的出油口处，以控制液压控制系统的工作压力；控制器，控制电磁换向阀、比例电磁换向阀和比例电磁溢流阀的动作。

优选地，液压控制系统还包括压力继电器和蓄能器，所述压力继电器和蓄能器设置在从液压缸的有杆腔与电磁换向阀之间的油路分支的第三油路上，以监测并控制液压缸内的压力。

优选地，控制器还控制压力继电器和蓄能器的动作，以控制液压缸所施加的夹紧力。

优选地，在液压缸的有杆腔与电磁换向阀之间的油路上设置有单向节流阀，以控制液压油的流速。

优选地，在电磁换向阀的两个出油口之间连接有第一梭阀，且在液压泵与电磁换向阀之间连接有第一压力补偿器，且第一梭阀的出油口连接第一压力补偿器的控制端和液压泵的控制口。

优选地，在第一梭阀和液压泵之间有第一单向阀。

优选地，在所述两个马达的进油口之间连接有分流集流阀，以使所述两个马达的速度同步。

优选地，在比例电磁换向阀的两个出油口之间连接有第二梭阀，且在比例电磁换向阀与液压泵之间连接有第二压力补偿器，且第二梭阀的出油口连接第二压力补偿器的控制端和液压泵的控制口。

优选地，在第二梭阀和液压泵之间设置有第二单向阀。

优选地，所述液压控制系统还包括与所述两个马达中的一个马达同轴安装的光电旋转编码器，以检测马达的转速和旋转方向。

优选地，所述控制器通过光电旋转编码器检测马达的运转状态。

优选地，所述液压控制系统还包括遥控器，所述遥控器与控制器通信，并向控制器发送控制指令，以控制电磁换向阀和比例电磁换向阀。

优选地，液压泵为负载敏感变量液压泵。

通过本发明所提供的液压控制系统，能够在输药软管允许的范围内精确提供足够的夹紧压力，以便提供更大的送管推动力，并根据反馈的压紧力变化进行自动压力补偿。送管器液压控制系统的效率较高，实现了上下机架传动系统之间的同步控制与调速控制，并具备负载变化压力补偿功能。

另外，根据本发明的优选实施例，提供了无线操控的方式，操作人员可以远距离遥控送管器进行相应动作，提高了作业效率，保障了操作人员在爆破作业面的人身安全。

附图说明

图1是现有技术中的送管器的结构示意图；

图2是根据本发明的实施例的液压控制系统的示意图；

图3是根据本发明的实施例的控制系统的示意性框图。

具体实施方式

现在对本发明实施例进行详细的描述，其示例被示出在附图中，其中，相同的标号始终表示相同部件。

参照图2至图3，根据本发明的实施例，所提供的用于混装炸药车的送管器的液压控制系统包括液压泵2、液压缸10、电磁换向阀5、两个马达11和12、比例电磁换向阀15、比例电磁溢流阀3以及控制器22。

液压泵2通过第一油路19与液压缸10连接，还可在液压泵2与油箱之间设置过滤器1。液压泵2可以为负载敏感变量液压泵。

电磁换向阀5连接在液压泵2与液压缸10之间，即，液压泵2与电磁换向阀5的进油口连接，而电磁换向阀5可以具有两个出油口，分别连接到液压缸10的有杆腔和无杆腔。两个马达11和12彼此并联连接，并通过第二油路20与液压泵2连接，比例电磁换向阀15连接在液压泵2与马达11和12之间，并具有两个出油口分别连接到马达11和12共同的进油口和出油口。控制器用来控制电磁换向阀5和比例电磁换向阀15的动作，从而控制液压控制系统中的液压油流动。

上述液压缸10通过调节送管器机架35的间隙控制皮带或履带33对输药管的夹紧力，而两个马达11和12能够带动混装炸药车上的皮带或履带33运动，并且确保上下两个传动机构之间实现同步同向地运动，以夹住输药管送入到炮孔中。

为了控制液压缸10对输药管的夹紧速度和夹紧压力，在电磁换向阀5和液压缸10有杆腔之间的油路上设有单向节流阀7，从而控制从液压泵2流入到液压缸10的有杆腔的流量，也就是控制液压缸10对输药管加压过程的速度。此外，还可以在从液压缸10的有杆腔与电磁换向阀5之间的油路分支的第三油路24上连接压力继电器8和蓄能器9，更具体地，该第三油路24可以是从单向节流阀7和液压缸10的有杆腔之间引出的一条支路。压力继电器8兼做压力传感器和蓄能器9进出口的控制开关，在液压缸10夹紧过程中对夹紧压力进行感测，并向控制器传送相应的反馈信号，控制器根据该这样的反馈信号而将液压缸10施加的夹紧力控制在输药管允许的范围内。

当电磁换向阀5关闭后，液压缸10转入夹紧保持状态，由于液压缸10内泄造成压力降低并达到触发设定值时，压力继电器8可向控制器发送相应的信号，控制器之后可命令蓄能器9动作以对液压缸10进行保压补油。

为了提高整个液压控制系统的控制精度，在电磁换向阀5的两个出油口之间可设置第一梭阀6，在电磁换向阀5进油口与液压泵2的出油口之间可连接第一压力补偿器4，且第一梭阀6的出油口可连接第一压力补偿器4的控制端和液压泵2的变量控制口。第一压力补偿器4相当于一个定差减压阀，可以保证电磁换向阀5的进出油口两端的压差为恒定值，确保液压缸10在加压过程中压力稳定，同时压力继电器8可作为压力传感器对压力进行反馈。此外，在第一梭阀6的出油口与液压泵2之间还设置有第一单向阀18，以防止液压油逆流。

为了控制马达11和12在送管过程中实现速度同步，在比例电磁换向阀15和马达11和12的进油口之间还设置有分流集流阀，从而能够确保并联的两个马达11和12在正向送管与反向退管时相对转速误差最小。

同样，在比例电磁换向阀15的两个出油口之间可连接有第二梭阀14，且在比例电磁换向阀15与液压泵2之间可进一步连接有第二压力补偿器16，且第二梭阀14的出油口连接第二压力补偿器16的控制端以及液压泵2的变量控制口。该第二压力补偿器16相当于一个定差减压阀，可以保证电磁电磁换向阀15的进出油口两端的压差为恒定值，确保两个马达11和12内的压力稳。此外，在第二梭阀14的出油口与液压泵2之间还设置有第二单向阀17，以防止液压油逆流。

此外，还可在马达11或12同轴安装有旋转编码器23(具体地可以是光电旋转编码器)以对马达11或12的方向和转速进行反馈，并向控制器发送相应的信号。控制器根据这样的信号来控制两个马达的运转状态。

液压控制系统中的比例电磁溢流阀3的进油口与液压泵2的出油口连接，而出油口连接到油箱。当液压缸10加压过程中压力继电器8发生故障时，比例电磁溢流阀3将在液压缸10的夹紧压力达到调定值时打开，防止加紧压力过大而导致输药管发生过量变形。同时，当送管负载过大，比例电磁溢流阀3将在并联的马达11和12的负载压力达到调定值时打开，防止两个马达因负载过大而受损。

为了方便操作人员对液压控制系统的操控，本发明所提供的液压控制系统还包括遥控器，该遥控器能够与控制器相通信，并可向控制器发送控制指令，以控制液压控制系统中的各个元件。此外，控制器从液压控制系统中所接收到的信息也能够在遥控器上显示出来，以便操作人员随时了解液压控制系统的作业状态。

当需要进行送管作业时，操作人员操控遥控器，通过控制器命令电磁换向阀的电磁铁YA1得电，使电磁换向阀5处于左位，液压油进入液压缸10的无杆腔，混装炸药车的送管器机架的间隙达到最大便于输药管穿过滚轮之间。随后控制器命令电磁换向阀5的电磁铁YA2得电，使得从电磁换向阀5流出的液压油根据单向节流阀7调定的速度分别流入液压缸10的有杆腔和蓄能器9，此时液压缸10开始拉近送管器机架对输药管施加夹紧压力，压力继电器8作为压力传感器对夹紧过程进行反馈，并向控制器发送相应的信号。当夹紧压力达到压力继电器8的高压调定值时电磁换向阀5的电磁铁YA2失电，电磁换向阀5回到中位关闭第一油路19。之后利用蓄能器9对液压缸10进行保压，当液压缸10的有杆腔内的压力随着液压油内泄降低到压力继电器8的低压调定值时，蓄能器9便打开对液压缸10进行补油保压。

在上述加压过程中，操作人员通过控制器调节比例溢流阀3，使其电磁铁YA3得到电压值V1，将其溢流压力设定为压力继电器8的高压调定值，对加压过程进行防失效保护。

送管器夹紧输药管后，控制器命令比例电磁换向阀15的电磁铁YA4得电，马达11和马达12正传送管。同时，控制器命令比例溢流阀3的电磁铁YA3得到电压值V2，对送管过程进行防过载保护。当输药管抵到炮孔底部后，控制器命令比例电磁换向阀15的电磁铁YA5得电，比例电磁换向阀15从左位变为右位，马达11和马达12反转进行退管。通过控制电磁铁YA4和YA5的得失电和电压可以控制马达11、12的方向和转速，并利用分流集流阀13确保并联马达11、12速度同步。

同时，在上述送管过程中，利用与马达11或12同轴安装的光电旋转编码器23对马达11或12的方向和转速进行反馈。

完成全部炮孔的装药工作后，控制器命令电磁换向阀5的电磁铁YA1再次得电，液压缸10的有杆腔和蓄能器9储存的液压油持续通过单向节流阀7和电磁换向阀5快速流回油箱，送管器机架相互松开后取出输药管，完成一个工作循环。

参照图3，本发明提供的液压控制系统的控制元件包括遥控器21、控制器22和旋转编码器23。

遥控器21与控制器22之间采用无线双向数据链通讯，操作人员携带遥控器21向混装炸药车控制箱内的控制器22发出指令。带有无线通讯模块的控制器22接收指令信号后，向电磁换向阀5、比例电磁换向阀15和比例溢流阀3的电磁铁发送0-10V模拟量信号，通过控制电磁换向阀5和比例电磁换向阀15的方向和开度分别控制送管器的液压缸10和两个马达11、12进行相应动作。

控制器22通过旋转编码器23和压力继电器8采集液压执行元件(即，马达和液压缸)的运动状态，根据反馈信号对所发出的模拟量信号进行闭环调节，同时将执行元件的动作状态发送至无线遥控器进行显示。这样，由于送管器在作业过程中距离爆破眉线较近，眉线附近巷道顶板上的浮石存在一定危险性，通过采用这样的操控系统，操作人员不需要站在眉线附近也能远距离遥控操作送管器进行相应动作，保障了操作人员的人身安全。

通过本发明所提供的液压控制系统能够在输药管允许的范围内精确提供足够的夹紧压力，以便提供更大的送管推动力，并根据反馈的压紧力变化进行自动压力补偿；送管器传动系统的效率较高，实现了上下机架传动系统之间的同步控制与调速控制，并具备负载变化压力补偿功能。

需要说明的是，本发明所提供的液压控制系统还可设置有其他的液压元件，以完善其各项功能，并且该液压控制系统可不仅应用于送管器的送管应用，还可用在其他合适的应用。

虽然已示出和描述了本发明的一些实施例，但本领域技术人员应该理解，在不脱离由权利要求及其等同物限定其范围的本发明的原理和精神的情况下，可以对这些实施例进行改变。

Claims (12)

1.一种混装炸药车的送管器的液压控制系统，其特征在于，包括：

液压泵；

液压缸，通过第一油路与液压泵连接；

电磁换向阀，连接在液压泵与液压缸之间，并具有两个出油口分别连接到液压缸的有杆腔和无杆腔；

两个马达，彼此并联连接，并通过第二油路与液压泵连接；

比例电磁换向阀，连接在液压泵与所述两个马达之间，并具有两个出油口分别连接到所述两个马达的进油口和出油口；

比例电磁溢流阀，设置在液压泵的出油口处，以控制液压控制系统的工作压力；

控制器，控制电磁换向阀、比例电磁换向阀和比例电磁溢流阀的动作；

压力继电器和蓄能器，设置在液压缸的有杆腔与电磁换向阀之间的油路分支的第三油路上，以监测并控制液压缸内的压力。

2.根据权利要求1所述的液压控制系统，其特征在于，控制器还控制压力继电器和蓄能器的动作，以控制液压缸所施加的夹紧力。

3.根据权利要求1所述的液压控制系统，其特征在于，在液压缸的有杆腔与电磁换向阀之间的油路上设置有单向节流阀，以控制液压油的流速。

4.根据权利要求1所述的液压控制系统，其特征在于，在电磁换向阀的两个出油口之间连接有第一梭阀，且在液压泵与电磁换向阀之间连接有第一压力补偿器，且第一梭阀的出油口连接第一压力补偿器的控制端和液压泵的控制口。

5.根据权利要求4所述的液压控制系统，其特征在于，在第一梭阀和液压泵之间有第一单向阀。

6.根据权利要求1所述的液压控制系统，其特征在于，在所述两个马达的进油口之间连接有分流集流阀，以使所述两个马达的速度同步。

7.根据权利要求1所述的液压控制系统，其特征在于，在比例电磁换向阀的两个出油口之间连接有第二梭阀，且在比例电磁换向阀与液压泵之间连接有第二压力补偿器，且第二梭阀的出油口连接第二压力补偿器的控制端和液压泵的控制口。

8.根据权利要求7所述的液压控制系统，其特征在于，在第二梭阀和液压泵之间设置有第二单向阀。

9.根据权利要求1所述的液压控制系统，其特征在于，所述液压控制系统还包括与所述两个马达中的一个马达同轴安装的光电旋转编码器，以检测马达的转速和旋转方向。

10.根据权利要求9所述的液压控制系统，其特征在于，所述控制器通过光电旋转编码器检测马达的运转状态。

11.根据权利要求1所述的液压控制系统，其特征在于，所述液压控制系统还包括遥控器，所述遥控器与控制器通信，并向控制器发送控制指令，以控制电磁换向阀和比例电磁换向阀。

12.根据权利要求1所述的液压控制系统，其特征在于，液压泵为负载敏感变量液压泵。