CN106677775A - 用于冲击截齿的液压控制回路和冲击截齿组件 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于冲击截齿的液压控制回路，包括液压驱动单元和自动往复单元；所述液压驱动单元用于产生液压动力，输送给所述自动往复单元，所述自动往复单元的回液回到所述液压驱动单元；所述自动往复单元用于自动产生反复交替的高低压，高压时所述自动往复单元驱动所述冲击截齿冲击煤岩体，低压时所述自动往复单元驱动所述冲击截齿回位。本发明还提供一种冲击截齿组件。本发明减少了滚筒叶片和截齿的磨损、提高截割效率、降低截割功率、提高了均匀落煤块度、减少了末煤和粉尘量。

Description

用于冲击截齿的液压控制回路和冲击截齿组件

技术领域

本发明涉及矿山机械领域，尤其涉及一种用于冲击截齿的液压控制回路和冲击截齿组件。

背景技术

煤矿的采煤机、掘进机的滚筒在破煤岩过程中截齿和叶片与煤岩体发生挤压和摩擦，消耗在挤压和摩擦的功率约占截割功率的1/3～1/2。随着煤的硬度即F值的增加，截齿和叶片的磨损速度也随之加快，严重磨损的截齿和叶片使截割阻力增大，截割传动系统的工况也趋于劣化。如果滚筒维护和截齿更换不及时，极易造成摇臂处于过载状态，引发机械故障，甚至截割驱动部的齿轮传动系统失效。此外，截割过程中截齿和叶片与煤体的挤压和摩擦还产生了大量的末煤和粉尘，采煤或掘进工作面还要采取粉尘防治措施。

因此，有必要设计一种减少截齿和叶片磨损，降低能耗，减少粉尘的用于冲击截齿的液压控制回路和冲击截齿组件。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种减少截齿和叶片磨损，降低能耗，减少粉尘的用于冲击截齿的液压控制回路和冲击截齿组件。

本发明提供一种用于冲击截齿的液压控制回路，包括液压驱动单元和自动往复单元；

所述液压驱动单元用于产生液压动力，输送给所述自动往复单元，所述自动往复单元的回液回到所述液压驱动单元；

所述自动往复单元用于自动产生反复交替的高低压，高压时所述自动往复单元驱动所述冲击截齿冲击煤岩体，低压时所述自动往复单元驱动所述冲击截齿回位。

进一步地，所述液压驱动单元包括油路连通的油箱、过滤器、液压泵、压力控制阀和单向阀；

所述液压泵通过油箱、单向阀和压力控制阀产生的液压动力，输送给所述自动往复单元，所述自动往复单元的回液通过所述过滤器回到所述油箱。

进一步地，所述液压驱动单元还包括高压进液口和回液口，所述高压进液口与所述单向阀连接，所述回液口与所述过滤器连接。

进一步地，所述自动往复单元包括往复油缸、主活塞和导阀，所述往复油缸与高压进液口和回液口连通，所述主活塞和导阀设置在所述往复油缸中，所述导阀与所述主活塞相互跟踪运动，所述主活塞产生反复的高低压驱动所述冲击截齿。

进一步地，所述导阀与所述主活塞相互跟踪运动为：所述主活塞向右运动，带动所述导阀向右运动，所述导阀向右运动带动所述主活塞向左运动，所述主活塞向左运动带动所述导阀也向左运动，所述导阀向左运动带动所述主活塞向右运动。

进一步地，所述自动往复单元还包括进液蓄能器和回液蓄能器，所述进液蓄能器与所述高压进液口连通，所述回液蓄能器与所述回液口连通。

进一步地，所述液压控制回路还包括吸排液闭式单元，所述吸排液闭式单元用于将所述自动往复单元的高低压传递到所述冲击截齿；

所述吸排液闭式单元包括第一主液管、第二主液管、第一支液管和第二支液管，所述第一主液管和所述第一支液管用于连通所述自动往复单元与所述冲击截齿的高压侧，所述第二主液管和所述第二支液管用于连通所述自动往复单元与所述冲击截齿的低压侧。

本发明还提供一种冲击截齿组件，包括冲击截齿和齿座，所述齿座进一步包括齿套、活塞杆、冲击油缸和前述任一种的液压控制回路；

所述冲击截齿通过所述齿套与所述活塞杆连接，所述液压控制回路与所述冲击油缸连通并用于驱动所述活塞杆往复运动，所述活塞杆带动所述冲击截齿冲击煤岩体。

进一步地，所述冲击截齿沿自身轴向冲击所述煤岩体。

采用上述技术方案后，具有如下有益效果：

本发明的液压控制回路能够带动冲击截齿在高压下快速冲击煤岩体，使煤岩体产生裂隙，使冲击截齿与煤岩体的接触强度下降，安装冲击截齿的截割滚筒破煤岩所承受挤压产生的摩擦阻力随之减小。本发明减少了滚筒叶片和截齿的磨损、提高截割效率、降低截割功率、提高了均匀落煤块度、减少了末煤和粉尘量。

附图说明

参见附图，本发明的公开内容将变得更易理解。应当理解：这些附图仅仅用于说明的目的，而并非意在对本发明的保护范围构成限制。图中：

图1是本发明一实施例中冲击截齿组件的结构示意图；

图2是本发明一实施例中冲击截齿组件的局部结构示意图；

图3是本发明一实施例中自动往复单元的结构示意图；

图4是本发明一实施例中液压驱动单元的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图来进一步说明本发明的具体实施方式。

容易理解，根据本发明的技术方案，在不变更本发明实质精神下，本领域的一般技术人员可相互替换的多种结构方式以及实现方式。因此，以下具体实施方式以及附图仅是对本发明的技术方案的示例性说明，而不应当视为本发明的全部或视为对发明技术方案的限定或限制。

在本说明书中提到或者可能提到的上、下、左、右、前、后、正面、背面、顶部、底部等方位用语是相对于各附图中所示的构造进行定义的，它们是相对的概念，因此有可能会根据其所处不同位置、不同使用状态而进行相应地变化。所以，也不应当将这些或者其他的方位用语解释为限制性用语。

本实施例中，如图1所示，冲击截齿组件，包括冲击截齿25和齿座18，齿座18进一步包括齿套23、活塞杆20、冲击油缸19和液压控制回路；冲击截齿25通过齿套23与活塞杆20连接，液压控制回路与冲击油缸19连通并用于驱动活塞杆20往复运动，活塞杆20带动冲击截齿25冲击煤岩体。

具体为，如图2所示，冲击截齿组件还包括前腔导向套22、后腔导向套21和弹性挡圈24。齿套23与活塞杆20过盈配合，齿套23通过弹性挡圈24与冲击截齿25连接。活塞杆20和冲击截齿25均设置冲击油缸19中，冲击油缸19分为前腔体和后腔体，前腔体是指图2中的右侧腔体，后腔体是指图2中左侧腔体。

液压控制回路通过控制前腔体和后腔体来控制活塞杆20前后移动。活塞杆20通过齿套23带动冲击截齿25对煤岩体做往复冲击运动，活塞杆20的后腔体由液压控制回路的压力驱动活塞杆20带动冲击截齿25的齿头对煤岩体的冲击，其冲击压力大于煤岩体的接触强度，冲击截齿25的齿头周围的煤岩体产生裂隙，接触强度下降，冲击截齿25的齿头的冲击力使其受冲击的煤岩体对安装冲击截齿的截割滚筒破煤岩所承受挤压产生的摩擦阻力随之减小。前腔体在液压控制回路的压力驱动下，活塞杆20带动冲击截齿25回位，为下一次的冲击做准备。如此反复驱动冲击截齿25向前冲击，向后回位，实现对煤岩体的连续冲击。

本实施例中，冲击截齿25沿自身轴向冲击煤岩体。

本实施例中，如图1所示，用于冲击截齿的液压控制回路，包括液压驱动单元200和自动往复单元100；

所述液压驱动单元200用于产生液压动力，输送给所述自动往复单元100，所述自动往复单元100的回液回到所述液压驱动单元200；

所述自动往复单元100用于自动产生反复交替的高低压，高压时所述自动往复单元100驱动所述冲击截齿25冲击煤岩体，低压时所述自动往复单元驱动100所述冲击截齿25回位。

进一步地，如图4所示，所述液压驱动单元200包括油路连通的油箱4、过滤器11、液压泵6、压力控制阀9和单向阀26；

所述液压泵5通过油箱4、单向阀26和压力控制阀9产生的液压动力，输送给所述自动往复单元100，所述自动往复单元100的回液通过所述过滤器11回到所述油箱4。

进一步地，如图4所示，所述液压驱动单元还包括高压进液口P和回液口O，所述高压进液口P与所述单向阀26连接，所述回液口O与所述过滤器11连接。

进一步地，如图3所示，所述自动往复单元100包括往复油缸1、主活塞2和导阀3，所述往复油缸1与高压进液口P和回液口O连通，所述主活塞2和导阀3设置在所述往复油缸1中，所述导阀3与所述主活塞2相互跟踪运动，所述主活塞2产生反复的高低压驱动所述冲击截齿25。

进一步地，如图3所示，所述导阀3与所述主活塞2相互跟踪运动为：所述主活塞2向右运动，带动所述导阀3向右运动，所述导阀3向右运动带动所述主活塞2向左运动，所述主活塞2向左运动带动所述导阀3也向左运动，所述导阀3向左运动带动所述主活塞2向右运动。

进一步地，如图3所示，所述自动往复单元还包括进液蓄能器7和回液蓄能器8，所述进液蓄能器8与所述高压进液口P连通，所述回液蓄能器8与所述回液口O连通。

进一步地，如图2所示，所述液压控制回路还包括吸排液闭式单元，所述吸排液闭式单元用于将所述自动往复单元100的高低压传递到所述冲击截齿25；

所述吸排液闭式单元包括第一主液管14、第二主液管15、第一支液管16和第二支液管17，所述第一主液管14和所述第一支液管16用于连通所述自动往复单元100与所述冲击截齿25的高压侧(即后腔体)，所述第二主液管15和所述第二支液管17用于连通所述自动往复单元100与所述冲击截齿25的低压侧(即前腔体)。

如图3所示，自动往复液压缸的主活塞2设计为差动面积式，A4腔面积比A1腔面积大。A1腔与高压进液入口P相通。只要A4腔反复高低压交替，驱动活塞杆2相对往复油缸1高频往复运动，通过油压传给冲击油缸19，继而由主活塞2两端柱塞和往复油缸1组成的腔体的液压介质交替排出和吸入闭式液压回路的液压介质，液压介质通过吸排液闭式单元进入冲击缸体19的前后腔体中，推动活塞杆20做往复冲击运动，活塞杆20通过齿套23带动冲击截齿25做往复冲击运动，活塞杆20后腔体的第一支液管16连接蓄能器13，使活塞杆20回程时的动能储存到蓄能器13,在活塞杆20冲程时，冲击截齿25齿头的冲击力是自动往复单元100的压力和蓄能器13释放压力之和。

本实施例中，活塞杆20带动齿套23，通过齿套23带动通过弹性卡圈24固定在齿套23上的冲击截齿25作高频往复冲击运动，达到冲击煤岩体的目的。齿套23与活塞杆20紧配合，冲击截齿25与齿套23间隙配合，使冲击截齿25在冲击截割煤岩体同时在齿套23中回转，使冲击截齿25的齿头整体磨损均匀。

具体为，如图3所示，主活塞2一共有4条油路。油路Ⅻ连通A1腔，通过油路ⅩⅢ、油路ⅩⅣ和油路ⅩⅤ使A1腔的压力油分别进入A3腔和a腔。油路ⅩⅢ与A3腔连通，油路ⅩⅣ与a腔连通，油路ⅩⅣ与油路Ⅻ、油路ⅩⅢ和油路ⅩⅤ连通。通过油路Ⅻ、油路ⅩⅢ、油路ⅩⅣ、油路ⅩⅤ使A1腔的压力油进入A3腔和A4腔。

主活塞2上的A1腔与往复油缸1的油路Ⅲ连通，使压力油进入A1腔，推动主活塞2向右运动。A2腔在主活塞2向右运动到位时与A1腔连通，压力油进入，在主活塞2向左运动到位时，A2腔与A1腔断开并处于封闭状态，起减速缓冲作用。A3腔与油路ⅩⅢ连通，压力油进入A3腔，起压力油推动主活塞2向左运动作用，在主活塞2向左运动到位时，与A3腔与A4腔连通，压力油进入A4腔，当主活塞2向右运动到位时，A4腔与A3腔断开，A4腔处于封闭状态，起减速缓冲作用。A4腔与往复油缸1的油路Ⅴ连通，在主活塞2向右运动时，通过导阀3的b′腔、a′腔和缸体1的油路Ⅰ回油。a腔在主活塞2向右运动时，与油路ⅩⅣ连通，并通过油路ⅩⅤ、油路ⅩⅡ连通，使A1腔的压力油进入a腔，推动主活塞2向左运动。b腔与缸体1的油路ⅤⅡ连通，通过a腔、油路ⅩⅣ使压力油进入导阀3的A4′腔，推动导阀3向左运动。c腔与缸体1的油路Ⅳ连通，主活塞2向右运动到位时，b腔和c腔连通，导阀3的A4′腔通过往复油缸1的油路Ⅶ、主活塞2的b腔和c腔、往复油缸1的油路Ⅳ、导阀3的a′腔、往复油缸1的油路Ⅰ回油。

本实施例中的主活塞2是台阶轴结构与往复油缸1的台阶孔滑动配合并且起密封作用，组成了A1、A2、A3、A4和a、b、c环形空间，通过压力油和回油的相互作用，推动主活塞2往复运动。

具体地，如图3所示，导阀3上共有4条油路。油路Ⅷ通过油路Ⅸ与导阀3的a′腔连通，使导阀3的A3′腔通过往复油缸1的油路Ⅰ回油。油路Ⅹ与油路Ⅺ连通，在导阀3向右运动时，给导阀3的A2′腔供压力油，使导阀3在向左运动到位置时提供液压缓冲。往复油缸1上共有7条油路，油路Ⅰ连通导阀3的a′腔和回液油路，通过导阀3的油路Ⅳ和油路Ⅴ将导阀3和主活塞2的运动排液回到回液油路(与回液口O连通)。油路Ⅱ连通导阀3的c′腔和供液油路(与高压进液入口P连通)，通过油路Ⅲ和油路Ⅵ向导阀3和主活塞2提供运动的液压油。油路Ⅲ连通导阀3的A1′腔和主活塞2的A1腔，并连通油路Ⅵ。油路Ⅲ通过油路Ⅵ给导阀3的A1′腔和主活塞2的A1腔提供压力油，实现导阀3和主活塞2的往复运动。油路Ⅳ连通导阀3的b′腔和主活塞2的c腔。主活塞2向右运动，并使A3腔进入缓冲制动。同时，使主活塞2的a腔与b腔关闭，b腔与c腔打开，致使导阀3的A4′腔通过油路Ⅶ和油路Ⅳ由高压转入回油。油路Ⅴ连通导阀3的b′腔和主活塞2的A4腔，导阀3向左运动，主活塞2的A4腔通过油路Ⅴ与导阀3的b′腔连通回油，主活塞2在A1腔和A3、A4腔的压差下，向右运动。油路Ⅵ连通导阀3的c′和导阀3的油路Ⅲ，把压力油接入导阀3的A1′腔和主活塞2的A1腔。油路Ⅶ连通导阀3的A4′腔和主活塞2的b腔，在主活塞2向右运动，并使A3腔进入缓冲制动。同时，使主活塞2的a腔与b腔关闭，b腔与c腔打开，致使导阀3的A4′腔通过油路Ⅶ和油路Ⅳ由高压转入回油。

导阀3上的A1′腔与油路Ⅲ连通。导阀3的A2′腔是向左运动缓冲制动腔，在导阀3向右运动时与油路Ⅹ连通。导阀3的A3′腔是导阀3向右运动缓冲制动腔，与油路Ⅷ连通。导阀3的A4′腔与油路Ⅶ连通，A4′的面积大于A1′的面积，A4′通过油路Ⅶ和主活塞2的a腔、b腔、油路Ⅳ，实现高低压交替，A1′与高压进液口P相通，使导阀3作往复运动。a′腔与油路ⅠⅩ和往复油缸1的油路Ⅳ连通，使A3′腔通过油路ⅤⅢ、油路ⅩⅠ和油路ⅠⅩ回油，使主活塞2的c腔回油。b′腔与缸体1的油路Ⅴ连通，使主活塞2的A4腔通过油路Ⅴ和a′腔回油。c′腔缸体1的油路Ⅱ和油路Ⅵ连通，压力油通过往复油缸1的油路Ⅱ、c′腔、油路Ⅵ和油路Ⅲ进入导阀3的A1′腔和主活塞的A1腔。

本实施例中，导阀3是台阶轴结构与往复油缸11的台阶孔为滑动配合并且起密闭作用，组成了A1′、A2′、A3′、A4′和a′、b′、c′环形空间，通过压力油和回油的相互作用，推动导阀3往复运动。

本实施例中，自动往复单元100的工作过程如下：

当导阀3和主活塞2处于图1的位置，主活塞2的A4腔通过导阀3的aˊ腔和回液口O相通，主活塞2在A1腔、A3腔总压差作用下(面积A1大于A3)向右运动，并使A3腔进入缓冲制动。同时，使主活塞2的a腔与b腔关闭，b腔与c腔打开，导阀3在A1ˊ腔高压作用下快速右移，并使A3ˊ腔进入缓冲制动，aˊ腔与bˊ腔关闭，bˊ腔与cˊ腔打开，使主活塞2的A4腔由低压转入高压，主活塞2在A1腔和A4腔总压差作用下，开始向左运动，直至左换向点，又自行向右运动。依次循环，主活塞2和导阀3互相跟踪，主活塞2则产生往复运动，导阀3就能作往复运动。

导阀3的A4ˊ腔高低压交替是由主活塞2的运动完成的，形成导阀3→主活塞2→导阀3这样一个互相制约的自动控制过程。只要输入高压油，主活塞2就会以一定的频率自动往复运动。

主活塞2和导阀3运动规律是脉动的，要求供油流量也是脉动的。因而，在进回油口处安放进液蓄能器7和回液蓄能器8，其频率响应大于自动往复单元往复运动的频率。线性改变供油压力大小，自动往复液压缸的往复运动频率也线性变化。

如图1所示，本实施例中，还包括补液回路，补油回路包括压力控制阀9和单向阀12。

本发明具有以下优点：

1、节约电费。以双滚筒采煤机为例，摇臂电机功率为900KW，截割输出功率能够减小30％，液压控制回路驱动冲击截齿组件配套的液压泵站功率为70KW，计算得出单个摇臂节约电机功率约200KW，每天按16小时、每年按310天工作时间、每度电价按0.7元/度计算，单个截割电机每年节约电费：200×16×310×0.7＝694400元。一台双滚筒采煤机的摇臂电机一年的节约电费为694400×2＝1388800元。

2、提高滚筒的冲击破碎截割效率，均匀落煤块度，减少末煤量和粉尘，相应减少工作面的用水量和煤泥水流失造成煤的浪费，节约除尘、排水、排污设施等费用，明显改善工作面环境。

3、减少滚筒旋转磨损和侧向推力，改善截齿、摇臂及机身等零部件的工况，延长其使用寿命，节约设备维修费用。

4、配套冲击截齿组件的滚筒和摇臂不需要对原有的综采工作面三机和运输系统等进行任何改造，配套方便、快捷、效率高。

以上所述的仅是本发明的原理和较佳的实施例。应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在本发明原理的基础上，还可以做出若干其它变型，也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种用于冲击截齿的液压控制回路，其特征在于，包括液压驱动单元和自动往复单元；

所述液压驱动单元用于产生液压动力，输送给所述自动往复单元，所述自动往复单元的回液回到所述液压驱动单元；

所述自动往复单元用于自动产生反复交替的高低压，高压时所述自动往复单元驱动所述冲击截齿冲击煤岩体，低压时所述自动往复单元驱动所述冲击截齿回位。

2.根据权利要求1所述的液压控制回路，其特征在于，所述液压驱动单元包括油路连通的油箱、过滤器、液压泵、压力控制阀和单向阀；

所述液压泵通过油箱、单向阀和压力控制阀产生的液压动力，输送给所述自动往复单元，所述自动往复单元的回液通过所述过滤器回到所述油箱。

3.根据权利要求2所述的液压控制回路，其特征在于，所述液压驱动单元还包括高压进液口和回液口，所述高压进液口与所述单向阀连接，所述回液口与所述过滤器连接。

4.根据权利要求1或3所述的液压控制回路，其特征在于，所述自动往复单元包括往复油缸、主活塞和导阀，所述往复油缸与高压进液口和回液口连通，所述主活塞和导阀设置在所述往复油缸中，所述导阀与所述主活塞相互跟踪运动，所述主活塞产生反复的高低压驱动所述冲击截齿。

5.根据权利要求4所述的液压控制回路，其特征在于，所述导阀与所述主活塞相互跟踪运动为：所述主活塞向右运动，带动所述导阀向右运动，所述导阀向右运动带动所述主活塞向左运动，所述主活塞向左运动带动所述导阀也向左运动，所述导阀向左运动带动所述主活塞向右运动。

6.根据权利要求4所述的液压控制回路，其特征在于，所述自动往复单元还包括进液蓄能器和回液蓄能器，所述进液蓄能器与所述高压进液口连通，所述回液蓄能器与所述回液口连通。

7.根据权利要求1所述的液压控制回路，其特征在于，所述液压控制回路还包括吸排液闭式单元，所述吸排液闭式单元用于将所述自动往复单元的高低压传递到所述冲击截齿；

所述吸排液闭式单元包括第一主液管、第二主液管、第一支液管和第二支液管，所述第一主液管和所述第一支液管用于连通所述自动往复单元与所述冲击截齿的高压侧，所述第二主液管和所述第二支液管用于连通所述自动往复单元与所述冲击截齿的低压侧。

8.一种冲击截齿组件，包括冲击截齿和齿座，其特征在于，所述齿座进一步包括齿套、活塞杆、冲击油缸和如权利要求1-7任一项所述的液压控制回路；

所述冲击截齿通过所述齿套与所述活塞杆连接，所述液压控制回路与所述冲击油缸连通并用于驱动所述活塞杆往复运动，所述活塞杆带动所述冲击截齿冲击煤岩体。

9.根据权利要求8所述的冲击截齿组件，其特征在于，所述冲击截齿沿自身轴向冲击所述煤岩体。