CN106438533A - 一种电比例控制式凿岩机自动防卡钎液压控制系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电比例控制式凿岩机自动防卡钎液压控制系统，包括推进回路、马达回转回路、电比例控制回路；推进回路包括推进泵，油箱通过推进泵的与防卡钎换向阀的P口连接，防卡钎换向阀的A口和B口分别与推进缸的无杆腔和有杆腔连通；电比例控制回路包括电子控制单元、两电比例压力阀，两电比例压力阀的进口分别与第二单向阀的出口连接；两电比例压力阀的出口分别与防卡钎换向阀远程液控端的两油口分别连接；电子控制单元分别与液压马达转轴上的速度传感器及两电比例压力阀连接。本发明通过电液信号变换，可以实现液压系统压力或流量的连续控制；本发明安装和使用方便；本发明的动态响应速度快，控制精度高，易于实现闭环控制。

Description

一种电比例控制式凿岩机自动防卡钎液压控制系统
技术领域
本发明涉及一种凿岩机防卡钎控制系统，尤其是涉及一种电比例控制式凿岩机自动防卡钎液压控制系统。
背景技术
液压凿岩台车是一种用于岩石开孔和挖掘开挖的专用设备，在一些隧道及地下工程等大端面的岩石掘进工程中，液压凿岩台车起着不可替代的作用。液压凿岩系统是液压凿岩台车的核心部分，工作时，液压马达驱动钎杆旋转，同时液压系统推进液压缸推动钎杆前进，使钻头不断向前凿岩。在凿岩过程中，由于岩石质地不均，裂缝和熔岩等原因，钻头会偏斜，导致钎杆歪斜而卡钎。卡钎事故一旦发生，就需要费时处理被卡的钎头和钎杆，大大影响了凿岩效率，而在许多情况下，卡钎后是无法排除的，即钻头和钎杆卡在孔壁中，向前无法继续钻进，向后无法提钻，因此只能放弃已经钻进孔内的钎杆和钻头，重新另外开孔，增加了凿岩的直接成本，所以凿岩台车自动防卡钎系统的开发研究就显得格外必要和重要了。
液压控制系统是凿岩台车液压系统里面非常重要的一部分，是整个系统的关键控制单元。传统的液压控制系统是采用普通压力阀进行压力控制，普通压力阀都是利用液压力和弹簧力的平衡原理进行工作，调节弹簧的预压缩量（预紧力）即可获得不同的控制压力。通过分析发现，普通压力阀的控制压力受流量的影响较大、静态调压偏差较大、无法实现液压系统压力或流量的连续自动控制，并且控制精度低、系统复杂、无法实现复杂程序和运动规律的控制，应用范围狭隘。所以要想达到系统稳定可靠，提高系统控制精度，提升整个凿岩台车的工作性能，提高整个凿岩台车的工作效率，完善凿岩台车防卡钎技术优势，就要着力解决传统液压控制系统中存在的问题。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种结构简单、控制精度高的电比例控制式凿岩机自动防卡钎液压控制系统，对系统防卡钎阀的压力进行比例控制式的实时调节。
本发明的技术方案是：一种电比例控制式凿岩机自动防卡钎液压控制系统，包括推进回路、马达回转回路、电比例控制回路；推进回路包括推进泵，推进泵的进油口与油箱相连；推进泵的出油口与防卡钎换向阀的P口连接，且连接管路上设有第一单向阀；防卡钎换向阀的A口与推进缸的无杆腔连通，防卡钎换向阀的B口与推进缸的有杆腔连通，防卡钎换向阀的T口连回油箱；所述的马达回转回路包括泵，泵的进油口与油箱相连，泵的出油口与液压马达的一油口连接，且连接管路上设有第二单向阀；液压马达的另一油口连回油箱；所述的电比例控制回路包括电子控制单元、第一电比例压力阀和第二电比例压力阀，第一电比例压力阀和第二电比例压力阀的进口分别与第二单向阀的出口连接；第一电比例压力阀和第二电比例压力阀的出口分别与防卡钎换向阀远程液控端的两油口分别连接；所述的电子控制单元分别与液压马达转轴上的速度传感器、第一电比例压力阀和第二电比例压力阀连接。
上述的电比例控制式凿岩机自动防卡钎液压控制系统中，所述的推进泵的出油口通过一管道连回油箱，该管道上设有第一溢流阀。
上述的电比例控制式凿岩机自动防卡钎液压控制系统中，所述的泵的出油口通过一管道连回油箱，该管道上设有第二溢流阀。
上述的电比例控制式凿岩机自动防卡钎液压控制系统中，泵采用的是排量为30L/min的双作用式叶片泵。
上述的电比例控制式凿岩机自动防卡钎液压控制系统中，第一溢流阀、第二溢流阀的设定压力为20MPa。
上述的电比例控制式凿岩机自动防卡钎液压控制系统中，液压马达采用的是转速为75r/min的双向定量马达。
上述的电比例控制式凿岩机自动防卡钎液压控制系统中，还包括减压阀，减压阀的进口与第二单向阀的出口连接，减压阀的出口分别与第一电比例压力阀和第二电比例压力阀的进口连接，减压阀的开启压力为0.5MPa，公称压力为8MPa。
上述的电比例控制式凿岩机自动防卡钎液压控制系统中，第一电比例压力阀和第二电比例压力阀的开启压力为0.5MPa，调压范围为0～8MPa。
上述的电比例控制式凿岩机自动防卡钎液压控制系统中，防卡钎换向阀采用的是三位五通液控换向阀。
上述的电比例控制式凿岩机自动防卡钎液压控制系统中，推进泵是压力为18MPa的恒压泵。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1.本发明在液压马达输出轴上安装一个转速传感器，通过转速传感器将液压马达的转速信号引入电子控制单元中，电子控制单元与第一电比例压力阀、第二电比例压力阀连接，第一电比例压力阀、第二电比例压力阀与防卡钎换向阀的远程液控端口连接；电子控制单元接收到液压马达的转速信号后，输出控制信号控制第一电比例压力阀、第二电比例压力阀的阀芯位移，从而调节第一电比例压力阀、第二电比例压力阀的输出压差缓慢变化，进而通过第一电比例压力阀、第二电比例压力阀的输出压差控制防卡钎换向阀的换向，通过防卡钎换向阀的换向实现凿岩机推进缸的工作调整和工作切换，从而达到实现系统自动防卡钎的目的，本发明通过电液信号变换，可以实现液压系统压力或流量的连续自动控制。
2.本发明大大简化控制回路及系统，安装和使用都很方便。
3.本发明易于实现计算机控制，具有很大的灵活性广泛的适应性。
4.本发明的动态响应速度快，控制精度高，易于实现闭环控制。
附图说明
图1是本发明的结构原理图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
如图1所示，包括推进回路、马达回转回路、电比例控制回路。所述的推进回路包括推进泵12，推进泵12是压力为18MPa的恒压泵。推进泵12的进油口与油箱相连；推进泵12的出油口与防卡钎换向阀9的P口连接，且连接管路上设有第一单向阀10。防卡钎换向阀9的A口与推进缸8的无杆腔连通，防卡钎换向阀9的B口与推进缸8的有杆腔连通，防卡钎换向阀9的T口连回油箱。所述的推进泵12的出油口通过一管路连回油箱，该管路上设有第一溢流阀11，第一溢流阀的设定压力为20MPa。防卡钎换向阀9采用的是三位五通液控换向阀。
所述的马达回转回路包括泵1，泵1的进油口与油箱相连，泵1的出油口与液压马达4的一油口连接，且连接管路上设有第二单向阀3。液压马达4的另一油口连回油箱。所述的泵1的出油口通过一管路连回油箱，该管路上设有第二溢流阀2，第二溢流阀的设定压力为20MPa。所述的液压马达4采用的是转速为75r/min的双向定量马达。液压马达4的转轴上设有转速传感器13。泵1采用的是排量为30L/min的双作用式叶片泵。
所述的电比例控制回路包括电子控制单元14、减压阀5、第一电比例压力阀6和第二电比例压力阀7，第一电比例压力阀6和第二电比例压力阀7的进口分别与减压阀5的出口连接，减压阀5的进口与第二单向阀3的出口连接。第一电比例压力阀6和第二电比例压力阀7的出口分别与防卡钎换向阀9远程液控端的两油口分别连接。所述的电子控制单元14分别与液压马达上的速度传感器13、第一电比例压力阀6和第二电比例压力阀7连接。所述的减压阀5的开启压力为0.5MPa，公称压力为8MPa。第一电比例压力阀6和第二电比例压力阀7的开启压力为0.5MPa，调压范围为0～8MPa。
本发明使用时，利用泵1给马达回转回路和电比例控制回路供油，利用推进泵12给推进回路供油，通过在液压马达4输出轴上安装的转速传感器13，转速传感器13与电子控制单元14连接，可以实时的将液压马达4的转速信号引入电子控制单元14中，电子控制单元14控制第一电比例压力阀6和第二电比例压力阀7的出口压力，进而控制防卡钎换向阀9阀芯的移动，实现凿岩机预防和处理卡钎。
当液压马达4正常回转时，电子控制单元14无信号输入，第一电比例压力阀6和第二电比例压力阀7的电控端口不起作用，第一电比例压力阀6和第二电比例压力阀7的出口压力由液压力与弹簧力平衡来实现调节；第一电比例压力阀6和第二电比例压力阀7的入口压力（液压力）相等，弹簧力相等，因此它们的出口压力（液控压力）也相等。防卡钎换向阀9在液控压力和弹簧力的作用下，处于如图1所示的工作位，实现凿岩机正常凿岩开孔。
随着液压马达4转速的逐渐降低，液压马达4的转速信号通过转速传感器13输入到电子控制单元14，电子控制单元14采集到输入信号后，进行判断和处理，经过运算和决策等信息加工处理后，按照控制器中储存的控制规律发出相应的控制信号，控制第一电比例压力阀6和第二电比例压力阀7的阀芯的移动，调节第一电比例压力阀6和第二电比例压力阀7的出口压差缓变升高，进而防卡钎换向阀9通过引入的电磁力、液压力和阀内的弹簧力差动实现换向，换至油路断开或者油路反向的工作位。由于电子控制单元14的控制，调节第一电比例压力阀6和第二电比例压力阀7的阀芯缓变移动，调节第一电比例压力阀6和第二电比例压力阀7的出口压差缓变升高，进而控制防卡钎换向阀9进行缓变式换向。液压马达4转速越低则ECU输出的控制信号越强，调节第一电比例压力阀6和第二电比例压力阀7的出口压差就越大，防卡钎换向阀9的阀口开度越小，推进压力越小，使得推进压力随液压马达转速降低而无极下降，实现预防卡钎的工况。
当液压马达4转速为零时，电子控制单元14输出的控制信号最强，第一电比例压力阀6和第二电比例压力阀7的出口压差就最大，防卡钎换向阀9换至油路断开或者油路反向的工作位，实现处理卡钎的工况。

Claims (10)

1.一种电比例控制式凿岩机自动防卡钎液压控制系统，其特征是：包括推进回路、马达回转回路、电比例控制回路；推进回路包括推进泵，推进泵的进油口与油箱相连；推进泵的出油口与防卡钎换向阀的P口连接，且连接管路上设有第一单向阀；防卡钎换向阀的A口与推进缸的无杆腔连通，防卡钎换向阀的B口与推进缸的有杆腔连通，防卡钎换向阀的T口连回油箱；所述的马达回转回路包括泵，泵的进油口与油箱相连，泵的出油口与液压马达的一油口连接，且连接管路上设有第二单向阀；液压马达的另一油口连回油箱；所述的电比例控制回路包括电子控制单元、第一电比例压力阀和第二电比例压力阀，第一电比例压力阀和第二电比例压力阀的进口分别与第二单向阀的出口连接；第一电比例压力阀和第二电比例压力阀的出口分别与防卡钎换向阀远程液控端的两油口分别连接；所述的电子控制单元分别与液压马达转轴上的速度传感器、第一电比例压力阀和第二电比例压力阀连接。
2.根据权利要求1所述的电比例控制式凿岩机自动防卡钎液压控制系统，其特征是：所述的推进泵的出油口通过一管道连回油箱，该管道上设有第一溢流阀。
3.根据权利要求2所述的电比例控制式凿岩机自动防卡钎液压控制系统，其特征是：所述的泵的出油口通过一管道连回油箱，该管道上设有第二溢流阀。
4.根据权利要求1所述的电比例控制式凿岩机自动防卡钎液压控制系统，其特征是：泵采用的是排量为30L/min的双作用式叶片泵。
5.根据权利要求3所述的电比例控制式凿岩机自动防卡钎液压控制系统，其特征是：第一溢流阀、第二溢流阀的设定压力为20MPa。
6.根据权利要求1所述的电比例控制式凿岩机自动防卡钎液压控制系统，其特征是：液压马达采用的是转速为75r/min的双向定量马达。
7.根据权利要求1所述的电比例控制式凿岩机自动防卡钎液压控制系统，其特征是：还包括减压阀，减压阀的进口与第二单向阀的出口连接，减压阀的出口分别与第一电比例压力阀和第二电比例压力阀的进口连接，减压阀的开启压力为0.5MPa，公称压力为8MPa。
8.根据权利要求7所述的电比例控制式凿岩机自动防卡钎液压控制系统，其特征是：第一电比例压力阀和第二电比例压力阀的开启压力为0.5MPa，调压范围为0～8MPa。
9.根据权利要求1所述的电比例控制式凿岩机自动防卡钎液压控制系统，其特征是：防卡钎换向阀采用的是三位五通液控换向阀。
10.根据权利要求1所述的电比例控制式凿岩机自动防卡钎液压控制系统，其特征是：推进泵是压力为18MPa的恒压泵。
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