CN110005014A - 一种可自动调频的破碎锤液压系统、控制方法及挖掘机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种可自动调频的破碎锤液压系统、控制方法及挖掘机，破碎锤液压系统包括主泵、主阀、插装阀、液控换向阀、卸荷换向阀、节流阀、破碎锤本体、行程切换阀、电磁换向阀、液压油箱；插装阀、液控换向阀、卸荷换向阀、节流阀及行程切换阀集成在破碎锤本体上，形成破碎锤液压控制单元，并通过液压管路与主泵、主阀、电磁换向阀和液压油箱相连通；通过操作人员在控制面板上手动切换按键控制电磁换向阀换向，进而实现活塞短行程作业和自动调频作业的方式。本发明实现破碎锤双档调频，针对硬岩和软岩工况；减少冲击能量的浪费。

Description

一种可自动调频的破碎锤液压系统、控制方法及挖掘机
技术领域
本发明涉及一种可自动调频的破碎锤液压系统，具体涉及挖掘机在破碎工况下，具有两档可调频率的破碎锤液压系统，属于挖掘机破碎锤技术领域。
背景技术
随着国家对基建、矿山开采等领域安全性和环保性要求不断提高，传统爆破施工项目的数量不断减少，采用挖掘机破碎项目不断增加，带破碎锤挖掘机需求量急增。另外，液压破碎锤是一种以液压能作为动力源，在运动过程中将液压能转换为机械打击动能，从而使活塞推动钎杆进行破碎作业的装置。它作为一种新型的破碎工具，具有噪声小，破碎性能优越，节能环保等特点。
目前国内对破碎锤及其控制技术的研究尚不充分，针对硬岩和软岩工况没有进行区分。硬岩工况的特点是高能量、低频率，活塞长行程运动；软岩工况的特点是低能量、高频率，活塞短行程运动。固定活塞行程的破碎锤适用软岩破碎或者硬岩二次破碎工况就会带来冲击能量浪费的问题。
发明内容
为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种可自动调频的破碎锤液压系统。
本发明按以下技术方案实现：
一种可自动调频的破碎锤液压系统，包括主泵、主阀、插装阀、液控换向阀、卸荷换向阀、节流阀、破碎锤本体、行程切换阀、电磁换向阀、液压油箱；所述插装阀、液控换向阀、卸荷换向阀、节流阀及行程切换阀集成在破碎锤本体上，形成破碎锤液压控制单元，并通过液压管路与主泵、主阀、电磁换向阀和液压油箱相连通；通过操作人员在控制面板上手动切换按键控制电磁换向阀换向，进而实现活塞短行程作业和自动调频作业的方式。
进一步，所述破碎锤本体包括钢体以及位于钢体内的活塞和钎杆，在活塞上腔处的钢体上设有E油口，在E油口下方设有A油口，在活塞下腔处的钢体上设有D油口，在D油口上方设有C油口和B油口。
进一步，所述A油口与液控换向阀相连通，E油口与插装阀的d腔相连通，插装阀的e腔与卸荷换向阀相连，C油口和B油口分别与行程切换阀相连通，行程切换阀的f口与插装阀相连通，液控换向阀的c口与行程切换阀相连通，液控换向阀的a口与液控换向阀的b口相连后与主阀相连通，D油口与主阀相连通。
进一步，所述节流阀连接在E油口和A油口之间。
进一步，所述电磁换向阀一端与主泵相连，电磁换向阀另一端与卸荷换向阀相连；当电磁换向阀不得电时，卸荷换向阀在弹簧的作用下处于右位状态，插装阀处于关闭状态，行程切换阀的f口无高压油作用，行程切换阀不换向；当电磁换向阀得电时，卸荷换向阀换向，处于左位状态，此时插装阀的e腔与液压油箱连通。
一种基于前述的可自动调频的破碎锤液压系统的控制方法，当电磁换向阀不得电时，卸荷换向阀在弹簧的作用下处于右位状态，此时插装阀的e腔和d腔相通，由于e腔的面积大于d腔面积，并且在弹簧的作用下，插装阀处于关闭状态，行程切换阀的f端无高压油作用，行程切换阀不换向，破碎锤活塞以短行程运动。
一种基于前述的可自动调频的破碎锤液压系统的控制方法，当电磁换向阀得电时，卸荷换向阀换向，处于左位状态，此时插装阀的e腔与液压油箱连通；当破碎锤在软岩工况下工作，由于活塞冲击钎杆后无反弹，在高压油的作用下，活塞向上运动，并压缩E油口对应的油腔，压力升高，但此时的压力不能克服插装阀e腔的弹簧力，行程切换阀的f端无高压油作用，行程切换阀不换向，破碎锤活塞以短行程运动；当破碎锤在硬岩工况下工作，由于活塞冲击钎杆后反弹，在高压油和反弹力的作用下，活塞向上运动，并压缩E油口对应的油腔，压力升高，并足以克服插装阀的e腔弹簧力，高压油作用在行程切换阀的f端，行程切换阀换向，破碎锤活塞以长行程运动。
一种基于前述的可自动调频的破碎锤液压系统的控制方法，当电磁换向阀不得电时，卸荷换向阀在弹簧的作用下处于右位状态，此时插装阀的e腔和d腔相通，由于e腔的面积大于d腔面积，并且在弹簧的作用下，插装阀处于关闭状态，行程切换阀的f端无高压油作用，行程切换阀不换向，破碎锤活塞以短行程运动；
当电磁换向阀得电时，卸荷换向阀换向，处于左位状态，此时插装阀的e腔与液压油箱连通；当破碎锤在软岩工况下工作，由于活塞冲击钎杆后无反弹，在高压油的作用下，活塞向上运动，并压缩E油口对应的油腔，压力升高，但此时的压力不能克服插装阀e腔的弹簧力，行程切换阀的f端无高压油作用，行程切换阀不换向，破碎锤活塞以短行程运动；当破碎锤在硬岩工况下工作，由于活塞冲击钎杆后反弹，在高压油和反弹力的作用下，活塞向上运动，并压缩E油口对应的油腔，压力升高，并足以克服插装阀的e腔弹簧力，高压油作用在行程切换阀的f端，行程切换阀换向，破碎锤活塞以长行程运动。
一种挖掘机，包括前述的可自动调频的破碎锤液压系统。
本发明有益效果：
本发明实现破碎锤双档调频，针对硬岩和软岩工况；减少冲击能量的浪费。
附图说明
图1为传统技术破碎原理图；
图2为本发明活塞短行程上升原理图（最低点）；
图3为本发明活塞短行程下降原理图（最高点）；
图4为本发明自动调频长短行程上升原理图（最低点）；
图5为本发明自动调频短行程下降原理图（最高点）；
图6为本发明自动调频长行程下降原理图（最高点）。
具体实施方式
为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。
图1给出了传统技术破碎原理图，传统的技术方案针对硬岩和软岩工况没有进行区分。硬岩工况的特点是高能量、低频率，活塞长行程运动；软岩工况的特点是低能量、高频率，活塞短行程运动。固定活塞行程的破碎锤适用软岩破碎或者硬岩二次破碎工况就会带来冲击能量浪费的问题。
如图2至图6所示，一种可自动调频的破碎锤液压系统，包括主泵1、主阀2、插装阀3、液控换向阀4、卸荷换向阀5、节流阀6、破碎锤本体7、行程切换阀8、电磁换向阀9、液压油箱10；插装阀3、液控换向阀4、卸荷换向阀5、节流阀6及行程切换阀8集成在破碎锤本体7上，形成破碎锤液压控制单元，并通过液压管路与主泵1、主阀2、电磁换向阀9和液压油箱10相连通；通过操作人员在控制面板上手动切换按键控制电磁换向阀9换向，进而实现活塞短行程作业和自动调频作业的方式。
继续参照图2所示，破碎锤本体7包括钢体12以及位于钢体12内的活塞11和钎杆13，在活塞上腔处的钢体12上设有E油口，在E油口下方设有A油口，在活塞下腔处的钢体12上设有D油口，在D油口上方设有C油口和B油口。
需要说明的是，破碎锤本体中活塞11增加E腔油口，且E腔的作用面积较小，其反向作用力可以忽略不计。E腔连通插装阀d口，其作用是当有足够高的压力能够推动插装阀3的弹簧时，高压油作用在行程切换阀8的f口使其换向，此时的高压油主要来自活塞压缩E腔产生；节流阀6连接E油口和A油口，破碎锤活塞上升过程中，A油口接液压油箱10，但由于节流阀6的存在，E油口被压缩，其压力迅速增加，不同工况下其压缩行程不同，产生的压力也不同；
继续参照图2所示，A油口与液控换向阀4相连通，E油口与插装阀3的d腔相连通，插装阀3的e腔与卸荷换向阀5相连，C油口和B油口分别与行程切换阀8相连通，行程切换阀8的f口与插装阀3相连通，液控换向阀4的c口与行程切换阀8相连通，液控换向阀4的a口与液控换向阀4的b口相连后与主阀2相连通，D油口与主阀相连通。节流阀6连接在E油口和A油口之间。
电磁换向阀9一端与主泵1相连，电磁换向阀9另一端与卸荷换向阀5相连；当电磁换向阀9不得电时，卸荷换向阀5在弹簧的作用下处于右位状态，插装阀3处于关闭状态，行程切换阀8的f口无高压油作用，行程切换阀8不换向；当电磁换向阀9得电时，卸荷换向阀5换向，处于左位状态，此时插装阀3的e腔与液压油箱10连通。
如图2、图3所示，当电磁换向阀9不得电时，卸荷换向阀5在弹簧的作用下处于右位状态，此时插装阀3的e腔和d腔相通，由于e腔的面积大于d腔面积，并且在弹簧的作用下，插装阀3处于关闭状态，行程切换阀8的f端无高压油作用，行程切换阀8不换向。活塞冲击钎杆后向上运动，液控换向阀4的a端口面积为Sa大于b端口面积Sb，液控换向阀4处于图示2位置，A油口相连的活塞上腔接回液压油箱10，D油口相连的活塞下腔为高压油，此时活塞向上运动。当活塞运动到C油口相连的端面时，C油口为高压油，由于行程切换阀8无换向，此时高压油传递到液控换向阀4的c端口，液控换向阀4换向，A、E油口相连的活塞上腔接通高压油。由于活塞上腔面积SA大于活塞下腔面积SD，再加上蓄能器中氮气反作用力，活塞停止并向下运动，如图3所示。活塞以短行程运动，破碎锤低能量进行打击作业。需要说明的是只要电磁换向阀9不得电，破碎锤无论在软岩工况还是硬岩工况，均以短活塞行程进行工作（由于E油口对应的油腔截面积较少，作用力可以忽略不计）。
如图4、图5、图6所示，当电磁换向阀9得电时，卸荷换向阀5换向，处于左位状态，此时插装阀3的e腔与液压油箱10连通。
当破碎锤在软岩工况下工作，由于活塞冲击钎杆后无反弹，在高压油的作用下，活塞向上运动，如图4所示。当活塞运动到C油口相连的端面时，C油口为高压油。并且活塞压缩E油口对应的油腔，压力升高，但此时的压力不能克服插装阀3e腔的弹簧力，行程切换阀8的f端无高压油作用，行程切换阀8不换向，此时高压油传递到液控换向阀4的c端口，液控换向阀4换向。A、E油口相连的活塞上腔接通高压油，由于活塞上腔面积SA大于活塞下腔面积SD，再加上蓄能器中氮气反作用力，活塞停止并向下运动，如图5所示。活塞以短行程运动，破碎锤以低能量进行打击作业。
当破碎锤在硬岩工况下工作，由于活塞冲击钎杆后反弹，在高压油和反弹力的作用下，活塞加速向上运动，如图4所示。当活塞运动到C油口相连的端面时，C油口为高压油。但是由于反弹力的作用，活塞继续向上运动。此时活塞压缩E油口对应的油腔，压力升高，并足以克服插装阀3的e腔弹簧力，高压油作用在行程切换阀8的f端，使得行程切换阀8换向。当活塞运动到B油口相连的端面时，B油口为高压油，高压油传递到液控换向阀4的c端口，由于c端口面积Sc与b端口面积Sb之和大于a端口面积Sa，液控换向阀4换向，A、E油口相连的活塞上腔接通高压油。由于活塞上腔面积SA大于活塞下腔面积SD，再加上蓄能器中氮气反作用力，活塞停止并向下运动，如图6所示。破碎锤以高能量进行打击作业，针对硬岩工况。
需要指出的是：实现活塞短行程作业和自动调频作业的方式可以通过人为操作在控制面板上手动切换按键控制电磁换向阀换向，进而实现切换。
本发明还提供一种挖掘机，包括前述的可自动调频的破碎锤液压系统。
最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

Claims (9)

1.一种可自动调频的破碎锤液压系统，其特征在于：包括主泵（1）、主阀（2）、插装阀（3）、液控换向阀（4）、卸荷换向阀（5）、节流阀（6）、破碎锤本体（7）、行程切换阀（8）、电磁换向阀（9）、液压油箱（10）；
所述插装阀（3）、液控换向阀（4）、卸荷换向阀（5）、节流阀（6）及行程切换阀（8）集成在破碎锤本体（7）上，形成破碎锤液压控制单元，并通过液压管路与主泵（1）、主阀（2）、电磁换向阀（9）和液压油箱（10）相连通；
通过操作人员在控制面板上手动切换按键控制电磁换向阀（9）换向，进而实现活塞短行程作业和自动调频作业的方式。
2.根据权利要求1所述的一种可自动调频的破碎锤液压系统，其特征在于：所述破碎锤本体（7）包括钢体（12）以及位于钢体（12）内的活塞（11）和钎杆（13），在活塞上腔处的钢体（12）上设有E油口，在E油口下方设有A油口，
在活塞下腔处的钢体（12）上设有D油口，在D油口上方设有C油口和B油口。
3.根据权利要求2所述的一种可自动调频的破碎锤液压系统，其特征在于：所述A油口与液控换向阀（4）相连通，E油口与插装阀（3）的d腔相连通，插装阀（3）的e腔与卸荷换向阀（5）相连，C油口和B油口分别与行程切换阀（8）相连通，行程切换阀（8）的f口与插装阀（3）相连通，液控换向阀（4）的c口与行程切换阀（8）相连通，液控换向阀（4）的a口与液控换向阀（4）的b口相连后与主阀（2）相连通，D油口与主阀相连通。
4.根据权利要求2所述的一种可自动调频的破碎锤液压系统，其特征在于：所述节流阀（6）连接在E油口和A油口之间。
5.根据权利要求1所述的一种可自动调频的破碎锤液压系统，其特征在于：所述电磁换向阀（9）一端与主泵（1）相连，电磁换向阀（9）另一端与卸荷换向阀（5）相连；
当电磁换向阀（9）不得电时，卸荷换向阀（5）在弹簧的作用下处于右位状态，插装阀（3）处于关闭状态，行程切换阀（8）的f口无高压油作用，行程切换阀（8）不换向；
当电磁换向阀（9）得电时，卸荷换向阀（5）换向，处于左位状态，此时插装阀（3）的e腔与液压油箱（10）连通。
6.一种基于权利要求1至5任一项所述的可自动调频的破碎锤液压系统的控制方法，其特征在于：
当电磁换向阀（9）不得电时，卸荷换向阀（5）在弹簧的作用下处于右位状态，此时插装阀（3）的e腔和d腔相通，由于e腔的面积大于d腔面积，并且在弹簧的作用下，插装阀（3）处于关闭状态，行程切换阀（8）的f端无高压油作用，行程切换阀（8）不换向，破碎锤活塞以短行程运动。
7.一种基于权利要求1至5任一项所述的可自动调频的破碎锤液压系统的控制方法，其特征在于：
当电磁换向阀（9）得电时，卸荷换向阀（5）换向，处于左位状态，此时插装阀（3）的e腔与液压油箱（10）连通；
当破碎锤在软岩工况下工作，由于活塞（11）冲击钎杆（13）后无反弹，在高压油的作用下，活塞（11）向上运动，并压缩E油口对应的油腔，压力升高，但此时的压力不能克服插装阀e腔的弹簧力，行程切换阀（8）的f端无高压油作用，行程切换阀（8）不换向，破碎锤活塞以短行程运动；
当破碎锤在硬岩工况下工作，由于活塞（11）冲击钎杆（13）后反弹，在高压油和反弹力的作用下，活塞（11）向上运动，并压缩E油口对应的油腔，压力升高，并足以克服插装阀的e腔弹簧力，高压油作用在行程切换阀（8）的f端，行程切换阀（8）换向，破碎锤活塞以长行程运动。
8.一种基于权利要求1至5任一项所述的可自动调频的破碎锤液压系统的控制方法，其特征在于：
当电磁换向阀（9）不得电时，卸荷换向阀（5）在弹簧的作用下处于右位状态，此时插装阀（3）的e腔和d腔相通，由于e腔的面积大于d腔面积，并且在弹簧的作用下，插装阀（3）处于关闭状态，行程切换阀（8）的f端无高压油作用，行程切换阀（8）不换向，破碎锤活塞以短行程运动；
当电磁换向阀（9）得电时，卸荷换向阀（5）换向，处于左位状态，此时插装阀（3）的e腔与液压油箱（10）连通；
当破碎锤在软岩工况下工作，由于活塞（11）冲击钎杆（13）后无反弹，在高压油的作用下，活塞（11）向上运动，并压缩E油口对应的油腔，压力升高，但此时的压力不能克服插装阀e腔的弹簧力，行程切换阀（8）的f端无高压油作用，行程切换阀（8）不换向，破碎锤活塞以短行程运动；
当破碎锤在硬岩工况下工作，由于活塞（11）冲击钎杆（13）后反弹，在高压油和反弹力的作用下，活塞（11）向上运动，并压缩E油口对应的油腔，压力升高，并足以克服插装阀的e腔弹簧力，高压油作用在行程切换阀（8）的f端，行程切换阀（8）换向，破碎锤活塞以长行程运动。
9.一种挖掘机，其特征在于：包括权利要求1至5任一项所述的可自动调频的破碎锤液压系统。
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