CN107939757A - 一种凿岩台车的凿岩控制系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种凿岩台车的凿岩控制系统，通过换向模块、推进压力控制模块、防卡钎控制模块、冲击压力控制模块，可将冲击信号分为高、中、低三个级别，根据推进压力的变化自适应调节冲击压力；开孔时低冲击、低推进压力自动配合，开孔更迅速准确，正常钻孔时高冲击、高推进压力配合，凿岩效率更高；防空打功能能够有效区分空打及正常凿岩工况，可以降低空打时凿岩机及钻具的损伤；回退防卡钎功能可以在钻具发生严重卡钎时快速回退钻具，可以极大降低卡钎风险；可以在回退防卡无效后手动脱卡操作，避免钻具越卡越深；可以自动控制推进的速度，极大减缓卡钎的趋势，并且大小直径钻头切换时，自动切换防卡压力。

Description

一种凿岩台车的凿岩控制系统
技术领域
本发明涉及一种凿岩车系统，属工程机械领域，具体是一种凿岩台车的凿岩控制系统。
背景技术
现有的凿岩防卡钎控制系统如图1所示，该系统主要由减压阀、液控换向阀、回转信号顺序阀、低冲击信号溢流阀、高冲击信号溢流阀及冲击信号自动切换阀等构成。
A1C及A2C接推进油缸手动换向阀，P2A及P2B接冲击控制手动换向阀，P2接远程压力调节恒压泵的压力控制口，A1及A2接推进油缸，R1接凿岩机回转马达正转时的进油口。
开孔功能：P2A通高压油，低冲击信号溢流阀溢流，压力信号通过P2口传递至恒压泵，使凿岩机处于低冲击工况；A1C通高压油经减压阀及液控换向阀至推进油缸；以上两动作复合，实现开孔的低推进压力和低冲击要求。
高冲击凿岩功能：A1C通高压油经减压阀及液控换向阀至推进油缸；推进压力反馈至冲击信号自动切换阀的控制端，使该换向阀换向，将高冲击信号溢流阀至低冲击信号溢流阀的通路切断；P2B通高压油，高冲击信号溢流阀溢流，压力信号通过P2口传递至恒压泵，使凿岩机处于高冲击工况；
防空打功能：当推进油缸压力未达到冲击信号自动切换阀液控换向压力时，冲击信号自动切换阀始终保持高冲击信号溢流阀至低冲击信号溢流阀的通路连通，此时即使P2B通高压油也只有低冲击信号溢流阀溢流，P2口仍为低冲击信号。
防卡钎功能：当R1口的回转压力超过回转信号顺序阀的打开压力后，液控换向阀将自动换向，从而使得推进油缸反向退回，防止钎杆卡住。
现有技术的缺点：
（1）减压阀设定压力单一且不易调节，不能随冲击压力的变化而自动匹配；
（2）由于推进油缸进给时各种压力损失的存在，即使在空推进工况推进压力仍然较高，使得冲击信号自动切换阀换向，而这将导致高冲击的发生，即防空打功能失效；
（3）减压阀在液控换向阀之前，当发生卡钎工况自动回退钎杆时，回退压力不足，无法拔出钻杆；
（4）当卡钎发生后，操作人员主动回拉钎杆时以实现钎杆回退时，由于液控换向阀在卡钎压力下已经换向，导致钎杆继续前进，钎杆越卡越深；
（5）当自动防卡功能起作用时，冲击信号自动切换阀控制端压力较低，高冲击信号溢流阀至低冲击信号溢流阀的通路连通，低冲击信号溢流阀溢流，P2口为低冲击信号，所以，自动卡钎时为低冲击导致无法松动钎杆；
（6）冲击信号只有高冲击及低冲击两个级别，无法和推进压力更好的匹配；
（7）防卡功能单一，只有回退功能，缺少比例防卡功能；
（8）当大小直径钻头切换时，自动防卡压力无法随之切换；
（9）空行程推进时速度较慢，降低施工效率。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种凿岩台车的凿岩控制系统，可随冲击压力的变化而自动匹配,有效防止空打与卡钎。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种凿岩台车的凿岩控制系统，包括换向模块，所述换向模块通过P口连接有液压油源、通过T口连接有液压油箱、通过P3口连接有推进压力控制模块的PP口、通过A1口连接有防卡钎控制模块的A1C口、通过B1口连接至防卡钎控制模块的A2C口、通过A2口连接有冲击压力控制模块的P2B口、通过B2口连接有冲击压力控制模块的P2A口；所述推进压力控制模块通过T口连接至液压油箱、通过R口连接至防卡钎控制模块的MR1口、通过P口连接至防卡钎控制模块的V口；所述防卡钎控制模块通过A1口连接有推进油缸的无杆腔、通过A2口连接有推进油缸的有杆腔、通过R1口连接有凿岩机回转液压油以及MR1口、通过RPC口连接有外部控制液压油；所述冲击压力控制模块与防卡钎控制模块相互连接，同时通过T口连接至液压油箱、通过P2口连接至液控恒压泵。
进一步，所述换向模块包括有冲击换向阀、进给换向阀及安全阀，所述换向模块的P口通过单向阀连接至冲击换向阀的1端，同时还通过另一单向阀连接至进给换向阀的1端，所述换向模块的P口还连接至进给换向阀的2端以及安全阀的进油口及压力端，所述安全阀的出油口、冲击换向阀的3端及进给换向阀的3端连接至换向模块的T口；所述的进给换向阀的4端连接至换向模块的B1口、5端连接至冲击换向阀的2端、6端连接至换向模块的A1口；所述冲击换向阀的4端连接至换向模块的B2口、5端连接至换向模块的P口、6端连接至换向模块的A2口。
进一步，所述推进压力控制模块包括顺序阀Ⅰ、单向阀Ⅰ、液控单向阀、阻尼口Ⅰ、溢流阀Ⅰ、溢流阀Ⅱ，所述顺序阀Ⅰ的进油口连接至推进压力控制模块的R口、出油口通过单向阀Ⅰ连接至推进压力控制模块的PP口，所述PP口还连接至液控单向阀的控制端、同时通过阻尼口Ⅰ连接至推进压力控制模块的T口；所述液控单向阀的进油口连接至推进压力控制模块的P口、同时通过溢流阀Ⅱ连接至推进压力控制模块的T口，所述液控单向阀的出油口通过溢流阀Ⅰ连接至推进压力控制模块的T口。
进一步，所述防卡钎控制模块包括顺序阀Ⅱ、液控换向阀Ⅰ、单向阻尼、液控换向阀Ⅱ、节流阀、单向阀Ⅱ、液控换向阀Ⅲ、液控减压阀、液控比例换向阀Ⅰ、液控比例换向阀Ⅱ、液控换向阀Ⅳ，所述防卡钎控制模块的R1口通过顺序阀Ⅱ连接至冲击压力控制模块，所述R1口还连接至顺序阀Ⅱ的控制端以及液控换向阀Ⅳ的A端；所述冲击压力控制模块通过液控换向阀Ⅰ连接至单向阀的进油口、单向阻尼的进油口、液控减压阀的回油口、液控换向阀Ⅳ的B端、液控比例换向阀Ⅰ的3端、液控比例换向阀Ⅱ的3端以及冲击压力控制模块的T口；所述单向阀的出油口及单向阻尼的出油口皆连接至液控换向阀Ⅱ的控制端，所述液控换向阀Ⅱ的A端连接至防卡钎控制模块的A2C以及液控换向阀Ⅰ的控制端，B端连接至防卡钎控制模块的A1C，T端连接至液控换向阀Ⅲ的工作油口Ⅰ、单向阀Ⅱ的出油口、同时通过节流阀连接至液控减压阀的工作油口Ⅰ以及控制端，P端连接至防卡钎控制模块的A2口；所述单向阀Ⅱ的进油口连接至防卡钎控制模块的A1口、同时通过梭阀连接至防卡钎控制模块的A2口，所述防卡钎控制模块的A1口还连接至冲击压力控制模块；所述液控减压阀的控制端还连接至防卡钎控制模块的V口、液控减压阀的工作油口Ⅱ连接至液控比例换向阀Ⅰ的2端，所述液控比例换向阀Ⅰ的1端连接至液控比例换向阀Ⅱ的2端，所述液控比例换向阀Ⅱ的1端连接至防卡钎控制模块的A1口；所述液控换向阀Ⅳ的控制端连接至防卡钎控制模块的RPC口、P端连接至液控比例换向阀Ⅱ的控制端、T端连接至液控比例换向阀Ⅰ的控制端。
进一步，所述冲击压力控制模块包括单向阀Ⅲ、阻尼口Ⅱ、梭阀Ⅰ、梭阀Ⅱ、液控三通顺序阀Ⅰ、阻尼口Ⅲ、单向阀Ⅳ、液控三通顺序阀Ⅱ、单向阀Ⅴ、溢流阀Ⅲ、溢流阀Ⅳ、溢流阀Ⅴ、阻尼口Ⅳ，所述冲击压力控制模块的P2A口通过阻尼口Ⅲ连接至单向阀Ⅳ的进油口及梭阀Ⅰ的2口；所述单向阀Ⅳ的出油口连接至单向阀单向阀Ⅴ的出油口、同时通过溢流阀Ⅲ连接至冲击压力控制模块的T口；所述梭阀Ⅰ的1口连接至冲击压力控制模块的P2端、MP2端以及液控换向阀Ⅲ的控制端，3口连接至单向阀Ⅲ的进油口、同时通过阻尼口Ⅱ连接至冲击压力控制模块的P2B口；所述单向阀Ⅲ的出油口连接至液控三通顺序阀Ⅰ的工作油口Ⅰ、同时通过溢流阀Ⅴ连接至冲击压力控制模块的T口；所述梭阀Ⅱ的1口分别连接至液控三通顺序阀Ⅰ的控制端及液控三通顺序阀Ⅱ的控制端、2口连接至防卡钎控制模块的A1口，3口通过阻尼口Ⅳ连接至冲击压力控制模块的T口、同时连接至顺序阀Ⅱ；所述液控三通顺序阀Ⅰ的回油口连接至冲击压力控制模块的T口，工作油口Ⅱ连接至液控三通顺序阀Ⅱ的工作油口Ⅰ、同时通过溢流阀Ⅳ连接至冲击压力控制模块的T口；所述液控三通顺序阀Ⅱ的回油口连接至冲击压力控制模块的T口，工作油口Ⅱ连接至单向阀Ⅴ的进油口。
本发明的有益效果是：冲击信号分为高、中、低三个级别，可以根据推进压力的变化自适应调节冲击压力，更能够适应岩石性质的变化；推进压力随冲击压力的变化而自动匹配，开孔时低冲击、低推进压力自动配合，开孔更迅速准确，正常钻孔时高冲击、高推进压力配合，凿岩效率更高；防空打功能能够有效区分空打及正常凿岩工况，可以降低空打时凿岩机及钻具的损伤；回退防卡钎功能可以在钻具发生严重卡钎时快速回退钻具，并且回退脱卡时为高冲击，可以极大降低卡钎风险；主动脱卡功能，可以在回退防卡无效后手动脱卡操作，避免钻具越卡越深；比例防卡钎功能可以自动控制推进的速度，极大减缓卡钎的趋势，并且当大小直径钻头切换时，自动切换防卡压力；通过优化设计推进回路，可以实现推进油缸空行程快速回退，降低辅助时间提高了施工效率。
附图说明
图1为现有技术示意图；
图2为本发明系统原理图。
图中：1.1、冲击换向阀，1.2、进给换向阀，1.3、安全阀，2.1、顺序阀Ⅰ，2.2、单向阀Ⅰ，2.3、液控单向阀，2.4、阻尼口Ⅰ，2.5、溢流阀Ⅰ，2.6、溢流阀Ⅱ，3.1、顺序阀Ⅱ，3.2、液控换向阀Ⅰ，3.3、单向阻尼，3.4、液控换向阀Ⅱ，3.5、节流阀，3.6、单向阀Ⅱ，3.7、液控换向阀Ⅲ，3.8、液控减压阀，3.9、液控比例换向阀Ⅰ，3.10、液控比例换向阀Ⅱ，3.11、液控换向阀Ⅳ，4.1、单向阀Ⅲ，4.2、阻尼口Ⅱ，4.3、梭阀Ⅰ，4.4、梭阀Ⅱ，4.5、液控三通顺序阀Ⅰ，4.6、阻尼口Ⅲ，4.7、单向阀Ⅳ，4.8、液控三通顺序阀Ⅱ，4.9、单向阀Ⅴ，4.10、溢流阀Ⅲ，4.11、溢流阀Ⅳ，4.12、溢流阀Ⅴ，4.13、阻尼口Ⅳ。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
如图1所示，一种凿岩台车的凿岩控制系统，包括换向模块，所述换向模块通过P口连接有液压油源、通过T口连接有液压油箱、通过P3口连接有推进压力控制模块的PP口、通过A1口连接有防卡钎控制模块的A1C口、通过B1口连接至防卡钎控制模块的A2C口、通过A2口连接有冲击压力控制模块的P2B口、通过B2口连接有冲击压力控制模块的P2A口；所述推进压力控制模块通过T口连接至液压油箱、通过R口连接至防卡钎控制模块的MR1口、通过P口连接至防卡钎控制模块的V口；所述防卡钎控制模块通过A1口连接有推进油缸的无杆腔、通过A2口连接有推进油缸的有杆腔、通过R1口连接有凿岩机回转液压油以及MR1口、通过RPC口连接有外部控制液压油；所述冲击压力控制模块与防卡钎控制模块相互连接，同时通过T口连接至液压油箱、通过P2口连接至液控恒压泵。
进一步，所述换向模块包括有冲击换向阀1.1、进给换向阀1.2及安全阀1.3，所述换向模块的P口通过单向阀连接至冲击换向阀1.1的1端，同时还通过另一单向阀连接至进给换向阀1.2的1端，所述换向模块的P口还连接至进给换向阀1.2的2端以及安全阀1.3的进油口及压力端，所述安全阀1.3的出油口、冲击换向阀1.1的3端及进给换向阀1.2的3端连接至换向模块的T口；所述的进给换向阀1.2的4端连接至换向模块的B1口、5端连接至冲击换向阀1.1的2端、6端连接至换向模块的A1口；所述冲击换向阀1.1的4端连接至换向模块的B2口、5端连接至换向模块的P口、6端连接至换向模块的A2口；冲击换向阀1.1是一个三位六通换向阀，具有三个工作位置，分别是冲击停止、低压冲击、高压冲击；进给换向阀1.2是一个三位六通换向阀，具有三个工作位置，分别是停止、推进、回退；安全阀1.3起到安全保护作用。
进一步，所述推进压力控制模块包括顺序阀Ⅰ2.1、单向阀Ⅰ2.2、液控单向阀2.3、阻尼口Ⅰ2.4、溢流阀Ⅰ2.5、溢流阀Ⅱ2.6，所述顺序阀Ⅰ2.1的进油口连接至推进压力控制模块的R口、出油口通过单向阀Ⅰ2.2连接至推进压力控制模块的PP口，所述PP口还连接至液控单向阀2.3的控制端、同时通过阻尼口Ⅰ2.4连接至推进压力控制模块的T口；所述液控单向阀2.3的进油口连接至推进压力控制模块的P口、同时通过溢流阀Ⅱ2.6连接至推进压力控制模块的T口，所述液控单向阀2.3的出油口通过溢流阀Ⅰ2.5连接至推进压力控制模块的T口；顺序阀Ⅰ2.1，压力超过其设定压力时两个工作油口连通；单向阀Ⅰ2.2，允许压力油单向导通；液控单向阀2.3，允许压力油单向导通，当控制压力足够大时可使其反向导通；阻尼口Ⅰ2.4，当压力油源流量足够时保持工作口压力，当压力油源消失后，卸荷工作油口压力，防止憋压；溢流阀Ⅰ2.5、溢流阀Ⅱ2.6，溢流时保持工作口压力稳定。
进一步，所述防卡钎控制模块包括顺序阀Ⅱ3.1、液控换向阀Ⅰ3.2、单向阻尼3.3、液控换向阀Ⅱ3.4、节流阀3.5、单向阀Ⅱ3.6、液控换向阀Ⅲ3.7、液控减压阀3.8、液控比例换向阀Ⅰ3.9、液控比例换向阀Ⅱ3.10、液控换向阀Ⅳ3.11，所述防卡钎控制模块的R1口通过顺序阀Ⅱ3.1连接至冲击压力控制模块，所述R1口还连接至顺序阀Ⅱ3.1的控制端以及液控换向阀Ⅳ3.11的A端；所述冲击压力控制模块通过液控换向阀Ⅰ3.2连接至单向阀的进油口、单向阻尼3.3的进油口、液控减压阀3.8的回油口、液控换向阀Ⅳ3.11的B端、液控比例换向阀Ⅰ3.9的3端、液控比例换向阀Ⅱ3.10的3端以及冲击压力控制模块的T口；所述单向阀的出油口及单向阻尼3.3的出油口皆连接至液控换向阀Ⅱ3.4的控制端，所述液控换向阀Ⅱ3.4的A端连接至防卡钎控制模块的A2C以及液控换向阀Ⅰ3.2的控制端，B端连接至防卡钎控制模块的A1C，T端连接至液控换向阀Ⅲ3.7的工作油口Ⅰ、单向阀Ⅱ3.6的出油口、同时通过节流阀3.5连接至液控减压阀3.8的工作油口Ⅰ以及控制端，P端连接至防卡钎控制模块的A2口；所述单向阀Ⅱ3.6的进油口连接至防卡钎控制模块的A1口、同时通过梭阀连接至防卡钎控制模块的A2口，所述防卡钎控制模块的A1口还连接至冲击压力控制模块；所述液控减压阀3.8的控制端还连接至防卡钎控制模块的V口、液控减压阀3.8的工作油口Ⅱ连接至液控比例换向阀Ⅰ3.9的2端，所述液控比例换向阀Ⅰ3.9的1端连接至液控比例换向阀Ⅱ3.10的2端，所述液控比例换向阀Ⅱ3.10的1端连接至防卡钎控制模块的A1口；所述液控换向阀Ⅳ3.11的控制端连接至防卡钎控制模块的RPC口、P端连接至液控比例换向阀Ⅱ3.10的控制端、T端连接至液控比例换向阀Ⅰ3.9的控制端；顺序阀Ⅱ3.1，压力超过其设定压力时两个工作油口连通；液控换向阀Ⅰ3.2，是一个两位两通液控换向阀，当控制口压力低于设定压力时保持两工作口导通，当控制压力高于设定压力时保持两工作口关闭；单向阻尼口3.3，对压力油具有单向阻尼作用；液控换向阀Ⅱ3.4，是一个两位四通液控换向阀，当液控压力低于设定压力时，保持在第一工作位置，当液控压力高于设定压力时，保持在第二工作位置；节流阀3.5，其开度影响两工作口之间的压力损失；单向阀Ⅱ3.6，允许压力油单向导通；液控换向阀Ⅲ3.7，是一个两位两通换向阀，当控制口压力低于设定压力时保持两工作口导通，当控制压力高于设定压力时保持两工作口关闭；液控减压阀3.8，是一个三通液控减压阀，液控压力直接设定减压后工作压力；液控比例换向阀Ⅰ3.9，是一个两位三通比例换向阀，控制压力决定换向位置以及油口间通流能力；液控比例换向阀Ⅱ3.10，是一个两位三通比例换向阀，控制压力决定换向位置以及油口间通流能力；液控换向阀Ⅳ3.11，是一个两位四通液控换向阀，当液控压力低于设定压力时，保持在第一工作位置，当液控压力高于设定压力时，保持在第二工作位置。
进一步，所述冲击压力控制模块包括单向阀Ⅲ4.1、阻尼口Ⅱ4.2、梭阀Ⅰ4.3、梭阀Ⅱ4.4、液控三通顺序阀Ⅰ4.5、阻尼口Ⅲ4.6、单向阀Ⅳ4.7、液控三通顺序阀Ⅱ4.8、单向阀Ⅴ4.9、溢流阀Ⅲ4.10、溢流阀Ⅳ4.11、溢流阀Ⅴ4.12、阻尼口Ⅳ4.13，所述冲击压力控制模块的P2A口通过阻尼口Ⅲ4.6连接至单向阀Ⅳ4.7的进油口及梭阀Ⅰ4.3的2口；所述单向阀Ⅳ4.7的出油口连接至单向阀Ⅴ4.9的出油口、同时通过溢流阀Ⅲ4.10连接至冲击压力控制模块的T口；所述梭阀Ⅰ4.3的1口连接至冲击压力控制模块的P2端、MP2端以及液控换向阀Ⅲ3.7的控制端，3口连接至单向阀Ⅲ4.1的进油口、同时通过阻尼口Ⅱ4.2连接至冲击压力控制模块的P2B口；所述单向阀Ⅲ4.1的出油口连接至液控三通顺序阀Ⅰ4.5的工作油口Ⅰ、同时通过溢流阀Ⅴ4.12连接至冲击压力控制模块的T口；所述梭阀Ⅱ4.4的1口分别连接至液控三通顺序阀Ⅰ4.5的控制端及液控三通顺序阀Ⅱ4.8的控制端、2口连接至防卡钎控制模块的A1口，3口通过阻尼口Ⅳ4.13连接至冲击压力控制模块的T口、同时连接至顺序阀Ⅱ3.1；所述液控三通顺序阀Ⅰ4.5的回油口连接至冲击压力控制模块的T口，工作油口Ⅱ连接至液控三通顺序阀Ⅱ4.8的工作油口Ⅰ、同时通过溢流阀Ⅳ4.11连接至冲击压力控制模块的T口；所述液控三通顺序阀Ⅱ4.8的回油口连接至冲击压力控制模块的T口，工作油口Ⅱ连接至单向阀Ⅴ4.9的进油口；单向阀Ⅲ4.1，允许压力油单向导通；阻尼口Ⅱ4.2，当压力油源流量足够时保持工作口压力，当压力油源消失后，卸荷工作油口压力；梭阀Ⅰ4.3，具有三个工作油口，2、3两个工作油口中的更高压口与1口相通；梭阀Ⅱ4.4，具有三个工作油口，2、3两个工作油口中的更高压口与1口相通；液控三通顺序阀Ⅰ4.5，当控制口压力低于设定压力时，工作油口Ⅰ和工作油口Ⅱ导通，当控制压力高于设定压力时，工作油口Ⅱ和回油口导通；阻尼口Ⅲ4.6，当压力油源流量足够时保持工作口压力，当压力油源消失后，卸荷工作油口压力；单向阀Ⅳ4.7，允许压力油单向导通；液控三通顺序阀Ⅱ4.8，当控制口压力低于设定压力时，工作油口Ⅰ和工作油口Ⅱ导通，当控制压力高于设定压力时，工作油口Ⅱ和回油口导通；单向阀Ⅴ4.9，允许压力油单向导通；溢流阀Ⅲ4.10、溢流阀Ⅳ4.11、溢流阀Ⅴ4.12，溢流时保持工作口压力稳定；阻尼口Ⅳ4.13，当压力油源流量足够时保持工作口压力，当压力油源消失后，卸荷工作油口压力。
优选的，
本发明的工作原理为：
1．推进压力随冲击压力的变化而自动匹配：
低冲击压力，低推进压力匹配的实现：
冲击换向阀1.1换向至中部的低冲击位置，冲击换向阀1.1的1端与4端导通，液压油从换向模块的P口经冲击换向阀1.1的1端-4端、阻尼口Ⅲ4.6、单向阀Ⅳ4.7后与溢流阀Ⅲ4.10导通，梭阀Ⅰ4.3的1口与2口导通，将溢流阀Ⅲ4.10溢流压力90bar由冲击压力控制模块的P2口传递至液控恒压泵，从而将液控恒压泵设定在90bar的低冲击压力工作水平；
此外，压力源经冲击换向阀1.1的2端-5端，由换向模块的P3口经推进压力控制模块的PP口传递至液控单向阀2.3的控制端，将液控单向阀2.3打开，使得溢流阀Ⅰ2.5与液控减压阀3.8控制端导通P-V；溢流阀Ⅰ2.5的溢流压力40bar低于溢流阀Ⅱ2.6的溢流压力70bar，液压油从溢流阀Ⅰ2.5溢流，所以溢流阀Ⅰ2.5的压力使得液控减压阀3.8的减压后的压力设定处于40bar的较低水平；
液控减压阀3.8减压后的压力决定了推进油缸5的无杆腔的工作压力；
高冲击压力，高推进压力匹配的实现：
冲击换向阀1.1换向至下方的高冲击位置，冲击换向阀1.1的1端与6端导通，液压油从换向模块的P口经冲击换向阀1.1的1端-6端、阻尼口Ⅱ4.2、单向阀Ⅲ4.1后与溢流阀Ⅴ4.12导通，梭阀Ⅰ4.3的1口与3口导通，将溢流阀Ⅴ4.12溢流压力130bar由冲击压力控制模块的P2口传递至液控恒压泵，从而将液控恒压泵设定在30bar的高冲击压力工作水平；
此外，阻尼口Ⅰ2.4将液控单向阀2.3的控制端经推进压力控制模块的T口连接至液压油箱，液控单向阀2.3关闭；溢流阀Ⅱ2.6与液控减压阀3.8控制端导通，液压油从溢流阀Ⅱ2.6溢流，所以溢流阀Ⅱ2.6的70bar的溢流压力使得液控减压阀3.8的减压后的压力设定处于70bar的较高水平；
2.防空打功能灵敏有效：
在钻头未与岩石接触的工况下，
冲击换向阀1.1工作在下方的高冲击位置，冲击换向阀1.1的1端与6端导通，梭阀Ⅰ4.3的1口有足够压力使液控换向阀Ⅲ3.7换向至关闭位置，这样，自液控换向阀Ⅱ3.4的液压油至液控减压阀3.8必须经过节流阀3.5；
进给换向阀1.2换向至最下推进位置，进给换向阀1.2的1端与6端导通，液压油从换向模块的P口经A1口、液控换向阀Ⅱ3.4的B端-T端、节流阀3.5、液控减压阀3.8、液控比例换向阀Ⅰ3.9及液控比例换向阀Ⅱ3.10至推进油缸5的无杆腔；
推进油缸5的无杆的压力经梭阀Ⅱ4.4的2口-1口，传递至液控三通顺序阀Ⅰ4.5、液控三通顺序阀Ⅱ4.8的控制端；
推进油缸5的有杆腔经液控换向阀Ⅱ3.4的P端-A端及进给换向阀1.2的4端-3端经T口连接液压油箱；
将进给换向阀1.2换向至最下推进位置，进给换向阀1.2的1端与6端导通，液压油从换向模块的P口经A口、液控换向阀Ⅱ3.4的B端-T端、节流阀3.5、液控减压阀3.8、液控比例换向阀Ⅰ3.9、液控比例换向阀Ⅱ3.10至推进油缸5的有杆腔，推进油缸5的无杆腔回油经液控换向阀Ⅱ3.4的P端-A端及进给换向阀1.2的4端-3端经T口连接液压油箱，此工况下，调节节流阀3.5的开度直到推进油缸5的无杆腔压力低于液控三通顺序阀Ⅰ4.5及液控三通顺序阀Ⅱ4.8的液控设定临界压力，此时两三通顺序阀各自的第一工作油口Ⅱ保持导通，回油口关闭；
保持冲击换向阀1.1工作在下方的高冲击位置，冲击换向阀1.1的1端与6端导通，液压油从换向模块的P口经阻尼口Ⅲ4.6、单向阀Ⅳ4.7后与溢流阀Ⅲ4.10导通，但由于液控三通顺序阀Ⅰ4.5及液控三通顺序阀Ⅱ4.8的第一及工作油口Ⅱ保持在导通状态，液压油经两三通顺序阀流至溢流阀Ⅲ4.10，因溢流阀Ⅲ4.10设定溢流压力为90bar低于溢流阀Ⅴ4.12的溢流压力130bar，液压油自溢流阀Ⅲ4.10溢流，此时梭阀Ⅰ4.3的1口与3口导通，将溢流阀Ⅲ4.10的溢流压力90bar经P2口传递至液控恒压泵，从而将液控恒压泵设定在90bar的低冲击压力工作水平；
在钻头与岩石接触的工况下，
由于外负载的加入，推进油缸5的有杆腔压力升高，高于液控三通顺序阀Ⅰ4.5、及液控三通顺序阀Ⅱ4.8的液控关闭压力，两三通顺序阀各自的工作油口Ⅰ关闭，冲击换向阀1.1在下方的高冲击位置，冲击换向阀1.1的1端与6端导通，液压油从换向模块的P口经阻尼口Ⅲ4.6、单向阀Ⅳ4.7后与溢流阀Ⅲ4.10导通，此时梭阀Ⅰ4.3的1口与3口导通，将溢流阀Ⅴ4.12的溢流压力130bar经P2口传递至液控恒压泵，从而将液控恒压泵设定在130bar的高冲击压力工作水平；
亦即，钻头与岩石未接触充分时，推进油缸5的有杆腔压力未达到液控三通顺序阀Ⅰ4.5及液控三通顺序阀Ⅱ4.8液控关闭压力，即使冲击换向阀1.1工作在高冲击位置，冲击压力仍通过溢流阀Ⅲ4.10溢流为低冲击，可有效防止钻头未与岩石接触时处于高冲击空打状态，直到推进油缸5的有杆腔压力足够大时，冲击压力才为高冲击，冲击能量通过钻头传递至岩石。
3.卡钎时自动防卡回退钎杆且可以实现高冲击脱困；具有主动脱卡功能，可以防止越卡越深：
顺序阀Ⅱ3.1的工作油口Ⅰ通过防卡钎控制模块的R1口与凿岩机回转压力口连接；
当严重卡钎发生时，凿岩机回转压力R1口足够大，顺序阀Ⅱ3.1由关闭状态转化为导通状态，即工作油口Ⅰ和工作油口Ⅱ导通；
回转压力经液控换向阀Ⅰ3.2、单向阻尼口3.3作用到液控换向阀Ⅱ3.4的控制端使其换向，来自进给换向阀1.2的液压油未经减压直接经液控换向阀Ⅱ3.4的B端-P端由A2口进入推进油缸5有杆腔，使得推进油缸5动作方向改变，且保持高压，推进油缸5高拉力自动回退；
回转压力经梭阀Ⅱ4.4的3口-1口传递至液控三通顺序阀Ⅰ4.5及液控三通顺序阀Ⅱ4.8的控制端，由于严重卡钎工况下回转压力足够大，使两液控三通顺序阀Ⅰ4.5及液控三通顺序阀Ⅱ4.8换向关闭各自的工作油口Ⅰ，来自冲击换向阀1.1的高冲击液压油自溢流阀Ⅴ4.12溢流，梭阀Ⅰ4.3通过3口-1口将130bar的高冲击信号由冲击压力控制模块的P2口传递给液控恒压泵，保持高冲击凿岩状态，使得卡住的钎杆更容易脱困；
4.主动脱卡功能，可以防止越卡越深：
当自动防卡回退钎杆无法将钻杆拉出时，操作者可以主动脱卡，将进给换向阀1.2换向至最上回退位置，进给换向阀1.2的1端与4端导通，来自进给换向阀1.2的液压油经B1口使液控换向阀Ⅰ3.2换向关闭来自回转的压力，液控换向阀Ⅱ3.4在自身弹簧的作用下恢复并保持在第一工作位置即B端-T端导通、A端-P端导通，来自进给换向阀1.2的液压油自液控换向阀Ⅱ3.4的A端-P端、通过A2口进入推进油缸5的有杆腔，使推进油缸5回退，即主动脱卡，避免越卡越深；
5.冲击信号分为高、中、低三个级别，更好的与推进压力匹配：
冲击换向阀1.1处于下方的高冲击位置，冲击换向阀1.1的1端与6端导通；
推进油缸5的无杆腔压力通过梭阀Ⅱ4.4的2口-1口传递至液控三通顺序阀Ⅰ4.5及液控三通顺序阀Ⅱ4.8的控制端，三通顺序阀Ⅰ4.5的液控换向压力60bar高于液控三通顺序阀Ⅱ4.8的液控换向压力45bar，当推进油缸5无杆腔压力达到液控三通顺序阀Ⅰ4.5的设定换向压力时，使得三通顺序阀Ⅰ4.5处于截止状态，来自冲击换向阀1.1的高冲击液压油直接自溢流阀Ⅴ4.12溢流，梭阀Ⅰ4.3的1口与3口导通，经P2口将该压力信号130bar传递至液控恒压泵，此时凿岩机高冲击状态；
当推进油缸5无杆腔压力达到未达到液控三通顺序阀Ⅰ4.5的设定换向压力60bar但达到液控三通顺序阀Ⅱ4.8的设定换向压力45bar时，来自冲击换向阀1.1的高冲击液压油到达溢流阀Ⅳ4.11、溢流阀Ⅴ4.12，由于溢流阀Ⅳ4.11的开启压力110bar低于溢流阀Ⅴ4.12的开启压力130bar，液压油自溢流阀Ⅳ4.11溢流，梭阀Ⅰ4.3的1口与3口导通，经P2口将该压力信号110bar传递至液控恒压泵，此时凿岩机中冲击状态；
当推进油缸5无杆腔压力未达到液控三通顺序阀Ⅱ4.8的设定换向压力时，来自冲击换向阀1.1的高冲击液压油到达溢流阀Ⅲ4.10、溢流阀Ⅳ4.11、溢流阀Ⅴ4.12，由于溢流阀Ⅲ4.10的开启压力90bar为最低，液压油自溢流阀Ⅲ4.10溢流，梭阀Ⅰ4.3的1口与3口导通，经P2口将该压力信号90bar传递至液控恒压泵，此时凿岩机低冲击状态；
亦即，当推进油缸5无杆腔压力决定了冲击压力的设定等级，冲击压力与推进压力自动匹配。
6.具有比例防卡钎功能，且当大小直径钻头切换时，自动防卡压力可自动切换：
凿岩机回转压力由R1口经液控换向阀Ⅳ3.11的A端-P端接到液控比例换向阀Ⅱ3.10控制端，当回转压力超过正常工况回转压力范围时，该压力克服液控比例换向阀Ⅱ3.10液控换向压力，使得液控比例换向阀Ⅱ3.10的工作油口Ⅰ和工作油口Ⅱ间的开口度变化，回转压力越高，开口度越小，即，回转压力比例影响液控比例换向阀Ⅱ3.10的开度，进而影响推进油缸5的推进速度，回转压力越大，液控比例换向阀Ⅱ3.10的开度越小，推进油缸5的推进速度越慢；当回转压力达到顺序阀2.1的打开压力80bar，液压油通过防卡钎控制模块的MR1口、推进压力控制模块的R口、顺序阀Ⅰ2.1、单向阀Ⅰ2.2、至液控单向阀2.3的控制端使得液控单向阀2.3被打开，溢流阀Ⅰ2.5溢流，使得液控减压阀3.8降低设定压力，推进油缸5无杆腔压力下降。
由于钻孔时回转压力的正常范围改变，此时需要改变比例防卡阀的开启设定范围。当需要大直径钻头施工时，外部控制液压油通过RPC口将使液控换向阀Ⅳ3.11换向，回转压力作用到液控比例换向阀Ⅰ3.9的控制端，实现大直径钻头时的比例防卡功能；
7.推进油缸空行程快速回退，降低辅助时间提高施工效率：
进给换向阀1.2处于最上回退位置，进给换向阀1.2的1端与4端导通，液压油从换向模块的P口经进给换向阀1.2的1端-4端、液控换向阀Ⅱ3.4的A端-P端进入推进油缸5有杆腔，推进油缸5无杆腔回油经单向阀Ⅱ3.6、液控换向阀Ⅱ3.4T端-B端、进给换向阀1.2的6口-3口后经换向模块的T口进入液压油箱，整个过程未经任何减压阀且推进油缸5的回油侧通过单向阀回油，可以最大程度的提高推进油缸5回退的速度，提高施工效率。
综上所述，本发明方便实用，效果明显，通过将冲击信号分为高、中、低三个级别，可以根据推进压力的变化自适应调节冲击压力，更能够适应岩石性质的变化；推进压力随冲击压力的变化而自动匹配，开孔时低冲击、低推进压力自动配合，开孔更迅速准确，正常钻孔时高冲击、高推进压力配合，凿岩效率更高；防空打功能能够有效区分空打及正常凿岩工况，可以降低空打时凿岩机及钻具的损伤；回退防卡钎功能可以在钻具发生严重卡钎时快速回退钻具，并且回退脱卡时为高冲击，可以极大降低卡钎风险；主动脱卡功能，可以在回退防卡无效后手动脱卡操作，避免钻具越卡越深；比例防卡钎功能可以自动控制推进的速度，极大减缓卡钎的趋势，并且当大小直径钻头切换时，自动切换防卡压力；通过优化设计推进回路，可以实现推进油缸空行程快速回退，降低辅助时间提高了施工效率。

Claims (5)

1.一种凿岩台车的凿岩控制系统，其特征在于，包括换向模块，所述换向模块通过P口连接有液压油源、通过T口连接有液压油箱、通过P3口连接有推进压力控制模块的PP口、通过A1口连接有防卡钎控制模块的A1C口、通过B1口连接至防卡钎控制模块的A2C口、通过A2口连接有冲击压力控制模块的P2B口、通过B2口连接有冲击压力控制模块的P2A口；所述推进压力控制模块通过T口连接至液压油箱、通过R口连接至防卡钎控制模块的MR1口、通过P口连接至防卡钎控制模块的V口；所述防卡钎控制模块通过A1口连接有推进油缸的无杆腔、通过A2口连接有推进油缸的有杆腔、通过R1口连接有凿岩机回转液压油以及MR1口、通过RPC口连接有外部控制液压油；所述冲击压力控制模块与防卡钎控制模块相互连接，同时通过T口连接至液压油箱、通过P2口连接至液控恒压泵。
2.根据权利要求1所述的一种凿岩台车的凿岩控制系统，其特征在于，所述换向模块包括有冲击换向阀（1.1）、进给换向阀（1.2）及安全阀（1.3），所述换向模块的P口通过单向阀连接至冲击换向阀（1.1）的1端，同时还通过另一单向阀连接至进给换向阀（1.2）的1端，所述换向模块的P口还连接至进给换向阀（1.2）的2端以及安全阀（1.3）的进油口及压力端，所述安全阀（1.3）的出油口、冲击换向阀（1.1）的3端及进给换向阀（1.2）的3端连接至换向模块的T口；所述的进给换向阀（1.2）的4端连接至换向模块的B1口、5端连接至冲击换向阀（1.1）的2端、6端连接至换向模块的A1口；所述冲击换向阀（1.1）的4端连接至换向模块的B2口、5端连接至换向模块的P口、6端连接至换向模块的A2口。
3.根据权利要求1所述的一种凿岩台车的凿岩控制系统，其特征在于，所述推进压力控制模块包括顺序阀Ⅰ（2.1）、单向阀Ⅰ（2.2）、液控单向阀（2.3）、阻尼口Ⅰ（2.4）、溢流阀Ⅰ（2.5）、溢流阀Ⅱ（2.6），所述顺序阀Ⅰ（2.1）的进油口连接至推进压力控制模块的R口、出油口通过单向阀Ⅰ（2. 2）连接至推进压力控制模块的PP口，所述PP口还连接至液控单向阀（2.3）的控制端、同时通过阻尼口Ⅰ（2.4）连接至推进压力控制模块的T口；所述液控单向阀（2.3）的进油口连接至推进压力控制模块的P口、同时通过溢流阀Ⅱ（2.6）连接至推进压力控制模块的T口，所述液控单向阀（2.3）的出油口通过溢流阀Ⅰ（2.5）连接至推进压力控制模块的T口。
4.根据权利要求1所述的一种凿岩台车的凿岩控制系统，其特征在于，所述防卡钎控制模块包括顺序阀Ⅱ（3.1）、液控换向阀Ⅰ（3.2）、单向阻尼（3.3）、液控换向阀Ⅱ（3.4）、节流阀（3.5）、单向阀Ⅱ（3.6）、液控换向阀Ⅲ（3.7）、液控减压阀（3.8）、液控比例换向阀Ⅰ（3.9）、液控比例换向阀Ⅱ（3.10）、液控换向阀Ⅳ（3.11），所述防卡钎控制模块的R1口通过顺序阀Ⅱ（3.1）连接至冲击压力控制模块，所述R1口还连接至顺序阀Ⅱ（3.1）的控制端以及液控换向阀Ⅳ（3.11）的A端；所述冲击压力控制模块通过液控换向阀Ⅰ（3.2）连接至单向阀的进油口、单向阻尼（3.3）的进油口、液控减压阀（3.8）的回油口、液控换向阀Ⅳ（3.11）的B端、液控比例换向阀Ⅰ（3.9）的3端、液控比例换向阀Ⅱ（3.10）的3端以及冲击压力控制模块的T口；所述单向阀的出油口及单向阻尼（3.3）的出油口皆连接至液控换向阀Ⅱ（3.4）的控制端，所述液控换向阀Ⅱ（3.4）的A端连接至防卡钎控制模块的A2C以及液控换向阀Ⅰ（3.2）的控制端，B端连接至防卡钎控制模块的A1C，T端连接至液控换向阀Ⅲ（3.7）的工作油口Ⅰ、单向阀Ⅱ（3.6）的出油口、同时通过节流阀（3.5）连接至液控减压阀（3. 8）的工作油口Ⅰ以及控制端，P端连接至防卡钎控制模块的A2口；所述单向阀Ⅱ（3.6）的进油口连接至防卡钎控制模块的A1口、同时通过梭阀连接至防卡钎控制模块的A2口，所述防卡钎控制模块的A1口还连接至冲击压力控制模块；所述液控减压阀（3.8）的控制端还连接至防卡钎控制模块的V口、液控减压阀（3. 8）的工作油口Ⅱ连接至液控比例换向阀Ⅰ（3.9）的2端，所述液控比例换向阀Ⅰ（3.9）的1端连接至液控比例换向阀Ⅱ（3.10）的2端，所述液控比例换向阀Ⅱ（3.10）的1端连接至防卡钎控制模块的A1口；所述液控换向阀Ⅳ（3.11）的控制端连接至防卡钎控制模块的RPC口、P端连接至液控比例换向阀Ⅱ（3.10）的控制端、T端连接至液控比例换向阀Ⅰ（3.9）的控制端。
5.根据权利要求4所述的一种凿岩台车的凿岩控制系统，其特征在于，所述冲击压力控制模块包括单向阀Ⅲ（4.1）、阻尼口Ⅱ（4.2）、梭阀Ⅰ（4.3）、梭阀Ⅱ（4.4）、液控三通顺序阀Ⅰ（4.5）、阻尼口Ⅲ（4.6）、单向阀Ⅳ（4.7）、液控三通顺序阀Ⅱ（4.8）、单向阀Ⅴ（4.9）、溢流阀Ⅲ（4.10）、溢流阀Ⅳ（4.11）、溢流阀Ⅴ（4.12）、阻尼口Ⅳ（4.13），所述冲击压力控制模块的P2A口通过阻尼口Ⅲ（4.6）连接至单向阀Ⅳ（4.7）的进油口及梭阀Ⅰ（4.3）的2口；所述单向阀Ⅳ（4.7）的出油口连接至单向阀Ⅴ（4.9）的出油口、同时通过溢流阀Ⅲ（4.10）连接至冲击压力控制模块的T口；所述梭阀Ⅰ（4.3）的1口连接至冲击压力控制模块的P2端、MP2端以及液控换向阀Ⅲ（3.7）的控制端，3口连接至单向阀Ⅲ（4.1）的进油口、同时通过阻尼口Ⅱ（4.2）连接至冲击压力控制模块的P2B口；所述单向阀Ⅲ（4.1）的出油口连接至液控三通顺序阀Ⅰ（4.5）的工作油口Ⅰ、同时通过溢流阀Ⅴ（4.12）连接至冲击压力控制模块的T口；所述梭阀Ⅱ（4.4）的1口分别连接至液控三通顺序阀Ⅰ（4. 5）的控制端及液控三通顺序阀Ⅱ（4. 8）的控制端、2口连接至防卡钎控制模块的A1口，3口通过阻尼口Ⅳ（4.13）连接至冲击压力控制模块的T口、同时连接至顺序阀Ⅱ（3.1）；所述液控三通顺序阀Ⅰ（4.5）的回油口连接至冲击压力控制模块的T口，工作油口Ⅱ连接至液控三通顺序阀Ⅱ（4.8）的工作油口Ⅰ、同时通过溢流阀Ⅳ（4.11）连接至冲击压力控制模块的T口；所述液控三通顺序阀Ⅱ（4.8）的回油口连接至冲击压力控制模块的T口，工作油口Ⅱ连接至单向阀Ⅴ（4.9）的进油口。
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