CN111021446B - 一种基于磁控记忆合金的井下自动平巷装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种基于磁控记忆合金的井下自动平巷装置，属于煤矿机械的技术领域，该装置包括快换机架、推平机构、松土机构、液压系统和平巷控制系统；快换机架上设置有第一连接耳，第一连接耳与运输工具通过销连接；推平机构包括位于快换机架前方的推平机架、设置在推平机架上的第一压力传感器以及连接快换机架和推平机架的连接架；松土机构位于快换机架、推平机架和连接架之间，包括第一连杆、第二连杆、第三连杆、第二压力传感器以及设置有多个耙齿的耙架；液压系统包括第一油缸、第二油缸、第一换向阀、第二换向阀、液压油箱和液压泵。本发明能更高的适应井下作业环境，提高井下作业自动化水平。

Description

一种基于磁控记忆合金的井下自动平巷装置
技术领域
本发明属于煤矿机械的技术领域，具体公开了一种基于磁控记忆合金的井下自动平巷装置。
背景技术
我国煤矿主要以地下开采为主，需要在井下开掘大量的巷道，用于人员、物料和设备的通行，是我国煤矿的重要组成部分。随着近年来我国煤矿机械化水平的不断提高，多功能铲运车在煤矿中得到了广泛的应用。然而井下平巷机械化水平较低，很多采用人工作业或直接采用多功能铲运车来直接代替，效率比较低，影响煤矿的正常作业，往往浪费大量的人力、物力、时间和资源。目前，虽然地面平地平地机取得了较大的发展，但却不适应井下的作业条件和环境，且自动化水平较低。
发明内容
为了适应井下作业环境，提高井下作业自动化水平，本发明提供一种基于磁控记忆合金的井下自动平巷装置。
为实现上述目的，本发明提供一种基于磁控记忆合金的井下自动平巷装置，包括快换机架、推平机构、松土机构、液压系统和平巷控制系统；快换机架上设置有第一连接耳，所述第一连接耳与运输工具通过销连接；推平机构包括位于快换机架前方的推平机架、设置在推平机架上的第一压力传感器以及连接快换机架和推平机架的连接架；松土机构位于快换机架、推平机架和连接架之间，包括第一连杆、第二连杆、第三连杆、第二压力传感器以及设置有多个耙齿的耙架；第一连杆的底端固定在耙架上；第二连杆的两端分别与快换机架和第一连杆的顶端铰接；第三连杆的两端分别与快换机架和耙架铰接；第一连杆、第二连杆、第三连杆和快换机架构成双曲柄机构；液压系统包括第一油缸、第二油缸、第一换向阀、第二换向阀、液压油箱和液压泵；第一油缸和第二油缸均为双作用油缸；第一油缸的缸体端铰接在快换机架上，活塞端铰接在耙架上，设置有用于检测第一油缸压力的第二压力传感器；第二油缸的缸体端铰接在运输工具上，活塞端铰接在快换机架上；液压油箱的出油口与液压泵的进油口连接；第一换向阀的P口与液压泵的出油口连接，A口和B口分别与第一油缸的两个油口连接，T口与第二换向阀的P口连接；第二换向阀的A口和B口分别与第二油缸的两个油口连接；第一换向阀和第二换向阀均为磁控记忆合金三位四通换向阀，包括外壳以及设置在外壳内的三位四通换向阀本体和记忆合金推移机构；记忆合金推移机构位于三位四通换向阀本体的两侧，包括电磁线圈、与电磁线圈电连接的接线盒、设置在电磁线圈中的导磁套、推杆、记忆合金弹簧、第四连杆和第五连杆；导磁套设置有轴向槽；推杆插设在轴向槽内，包括杆体以及设置在杆体上的连接板，连接板与轴向槽配合；记忆合金弹簧的两端分别与轴向槽的封闭端和连接板连接；第四连杆和第五连杆的顶端均与推杆的底端铰接；第四连杆的底端与外壳的内壁铰接；第五连杆的底端与三位四通换向阀本体的阀芯铰接；第一压力传感器和第二压力传感器的检测值均由平巷控制系统接收，平巷控制系统根据检测值控制第一换向阀和第二换向阀。
进一步地，推平机架为V型机架。
进一步地，推平机构还包括推平板；推平板设置在推平机架和耙架之间，两端固定在连接架上，正面设置有多个分土板。
进一步地，第三连杆为人字形结构。
进一步地，液压系统还包括平衡阀；平衡阀设置在所述第一油缸和第一换向阀之间的油路上以及所述第二油缸和第二换向阀之间的油路上。
进一步地，液压系统还包括与第二换向阀的T口连接的回油箱。
进一步地，液压系统还包括设置在第一换向阀和液压泵之间的滤油器。
进一步地，液压系统还包括从第一换向阀和滤油器之间的油路引出的溢流阀。
进一步地，上述基于磁控记忆合金的井下自动平巷装置，还包括报警装置；第一压力传感器或第二压力传感器的检测值超过极限值，平巷控制系统控制报警装置启动。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1.利用记忆合金弹簧，驱动推杆、第四连杆、第五连杆和三位四通换向阀本体的阀芯组成的四杆机构，控制三位四通换向阀本体，记忆合金弹簧反应时间短，动作快，反应灵敏，四杆机构所需的驱动力逐渐变小，当第四连杆和第五连杆共线时为四杆机构的死点，可以对阀芯进行锁死，保证阀芯在工作位置不变；
2.采用第一压力传感器检测推平机架受到的阻力，采用第二压力传感器检测第一油缸的压力，并将检测值反馈给平巷控制系统，平巷控制系统根据检测值控制第一换向阀和第二换向阀，控制第一油缸和第二油缸的伸缩，使执行操作更准确；
3.第一连杆、第二连杆、第三连杆和快换机架构成双曲柄机构，耙架工作过程中不存在死点；
4.推平机架采用V字形设计，使推平作业更加容易；
5.第三连杆采用人字形设计，使松土机构可以承受一定的横向力；
6.遇到较大平巷阻力时，使得第一压力传感器的检测值超过极限值，能够进行自我保护，并提供故障报警；
7.能够与多功能铲运机配合使用，在井下使用方便快捷；
8.提高了工作效率，减低了劳动强度，确保了安全。
附图说明
图1为本发明实施例1提供的基于磁控记忆合金的井下自动平巷装置的结构示意图；
图2为图1所示基于磁控记忆合金的井下自动平巷装置的侧视图；
图3为图1所示基于磁控记忆合金的井下自动平巷装置的俯视图；
图4为图1所示基于磁控记忆合金的井下自动平巷装置的后视图；
图5为图1所示基于磁控记忆合金的井下自动平巷装置的液压图；
图6为图1所示基于磁控记忆合金的井下自动平巷装置中磁控记忆合金三位四通换向阀的原理图；
图7为图6所示磁控记忆合金三位四通换向阀的外观图；
图8为图7所示磁控记忆合金三位四通换向阀的剖视图；
图9为本发明实施例2提供的多功能铲运车的结构示意图；
图10为图9所示多功能铲运车的原理图。
图中：1-快换机架；1.1-第一连接耳；1.2-第二连接耳；2.1-推平机架；2.2-第一压力传感器；2.3-连接架；2.4-推平板；3.1-第一连杆；3.2-第二连杆；3.3-第三连杆；3.4-第二压力传感器；3.5-耙架；4-液压系统；4.1-第一油缸；4.2-第二油缸；4.3-第一换向阀；4.4-第二换向阀；4.5-液压油箱；4.6-液压泵；4.7-外壳；4.8-三位四通换向阀本体；4.9-电磁线圈；4.10-接线盒；4.11-导磁套；4.12-推杆；4.13-记忆合金弹簧；4.14-第四连杆；4.15-第五连杆；4.16-阀芯；4.17-阀体弹簧；4.18-平衡阀；4.19-回油箱；4.20-滤油器；4.21-溢流阀；4.22-阀体；5-平巷控制系统；6-报警装置；100-多功能铲运车；101-车辆控制系统。
具体实施方式
实施例1
本实施例提供一种基于磁控记忆合金的井下自动平巷装置，包括快换机架1、推平机构、松土机构、液压系统4和平巷控制系统5；快换机架1上设置有第一连接耳1.1，所述第一连接耳1.1与运输工具通过销连接；推平机构包括位于快换机架1前方的推平机架2.1、设置在推平机架2.1上的第一压力传感器2.2以及连接快换机架1和推平机架2.1的连接架2.3；松土机构位于快换机架1、推平机架2.1和连接架2.3之间，包括第一连杆3.1、第二连杆3.2、第三连杆3.3、第二压力传感器3.4以及设置有多个耙齿的耙架3.5；第一连杆3.1的底端固定在耙架3.5上；第二连杆3.2的两端分别与快换机架1和第一连杆3.1的顶端铰接；第三连杆3.3的两端分别与快换机架1和耙架3.5铰接；第一连杆3.1、第二连杆3.2、第三连杆3.3和快换机架1构成双曲柄机构；液压系统4包括第一油缸4.1、第二油缸4.2、第一换向阀4.3、第二换向阀4.4、液压油箱4.5和液压泵4.6；第一油缸4.1和第二油缸4.2均为双作用油缸；第一油缸4.1的缸体端铰接在快换机架1上，活塞端铰接在耙架3.5上，设置有用于检测第一油缸4.1压力的第二压力传感器3.4；第二油缸4.2的缸体端铰接在运输工具上，活塞端铰接在快换机架1上；液压油箱4.5的出油口与液压泵4.6的进油口连接；第一换向阀4.3的P口与液压泵4.6的出油口连接，A口和B口分别与第一油缸4.1的两个油口连接，T口与第二换向阀4.3的P口连接；第二换向阀4.4的A口和B口分别与第二油缸4.2的两个油口连接；第一换向阀4.3和第二换向阀4.4均为磁控记忆合金三位四通换向阀，包括外壳4.7以及设置在外壳4.7内的三位四通换向阀本体4.8和记忆合金推移机构；记忆合金推移机构位于三位四通换向阀本体4.8的两侧，包括电磁线圈4.9、与电磁线圈4.9电连接的接线盒4.10、设置在电磁线圈4.9中的导磁套4.11、推杆4.12、记忆合金弹簧4.13、第四连杆4.14和第五连杆4.15；导磁套4.11设置有轴向槽；推杆4.12插设在轴向槽内，包括杆体以及设置在杆体上的连接板，连接板与轴向槽配合；记忆合金弹簧4.13的两端分别与轴向槽的封闭端和连接板连接；第四连杆4.14和第五连杆4.15的顶端均与推杆4.12的底端铰接；第四连杆4.14的底端与外壳4.7的内壁铰接；第五连杆4.15的底端与三位四通换向阀本体4.8的阀芯4.16铰接；第一压力传感器2.2和第二压力传感器3.4的检测值均由平巷控制系统5接收，平巷控制系统5根据检测值控制第一换向阀4.3和第二换向阀4.4。
通过位于推平机架2.1前部的第一压力传感器2.2来检测推平阻力，当力检测值超过预设值时，平巷控制系统5控制第一换向阀4.3动作，第一油缸4.1伸出，耙架3.5下降，开始松土作业；当力检测值小于预设值时，平巷控制系统5控制第一换向阀4.3换向，第一油缸4.1收缩，耙架3.5上升，松土作业结束。
当第一压力传感器2.2检测推平机架2.1受力值大于极限值，或者第二压力传感器3.4检测第一油缸4.1压力值超过极限值时，平巷控制系统5控制第二换向阀4.4动作，第二油缸4.2伸出，将快换机架1抬起，停止平巷作业，排除问题后，平巷控制系统5控制第二换向阀4.4换向，第二油缸4.2收缩，将快换机架1放下继续平巷作业。
磁控记忆合金三位四通换向阀工作状态：当两侧记忆合金推移机构不工作时，阀体弹簧4.17使得阀芯4.16处于中位状态，P口和T口连通；当左侧的接线盒4.10通电，左侧的电磁线圈4.9产生磁场，记忆合金弹簧4.13受热伸长，向下推动推杆4.12，第四连杆4.14和第五连杆4.15下移，向右推动阀芯4.16，
由于四杆机构的特点，移动过程中需要的推力逐渐小，当四连杆4.14和第五连杆4.15共线时，此时位于四杆机构的死点位置，可以实现对阀芯4.16位置的锁死功能；当左侧的接线盒4.10断电时，记忆合金弹簧4.13恢复初始状态，带动推杆4.12上移，四杆机构复位，阀芯4.16在阀体弹簧4.17的作用下，移动到中间位置，双作用油缸保持状态，右侧记忆合金推移机构过程与左侧相同。
进一步地，推杆4.12为金属推杆。
进一步地，导磁套4.11铰接在外壳4.7内。
进一步地，推平机架2.1为V型机架，使推平作业更加容易。
进一步地，推平机构还包括推平板2.4；推平板2.4设置在推平机架2.1和耙架3.5之间，两端固定在连接架2.3上，正面设置有多个分土板，以便于将土块分开。
进一步地，第三连杆3.3为人字形结构，使松土机构可以承受一定的横向力。
进一步地，快换机架1上设置有多个第二连接耳1.2，分别与第二连杆3.2、第三连杆3.3和第一油缸4.1通过销铰接。
进一步地，液压系统还包括平衡阀4.18；平衡阀4.18设置在所述第一油缸4.1和第一换向阀4.3之间的油路上以及所述第二油缸4.2和第二换向阀4.4之间的油路上。平衡阀4.18的使用提高了系统的稳定性。
进一步地，液压系统还包括与第二换向阀4.4的T口连接的回油箱4.19。
进一步地，液压系统还包括设置在第一换向阀4.3和液压泵4.6之间的滤油器4.20。
进一步地，液压系统还包括从第一换向阀4.3和滤油器4.20之间的油路引出的溢流阀4.21。
进一步地，上述基于磁控记忆合金的井下自动平巷装置，还包括报警装置6；第一压力传感器2.2或第二压力传感器3.4的检测值超过极限值，平巷控制系统5控制报警装置6启动，进行声光报警操作。
本实施例中，平巷控制系统5为电控系统，由相关技术领域人员设计，具体结构不进行赘述。
实施例2
本实施例提供一种与实施例1所述的基于磁控记忆合金的井下自动平巷装置配合使用的运输工具，所述运输工具为多功能铲运车100，包括车辆控制系统101；平巷控制系统5接入车辆控制系统101中。
第一压力传感器2.2或第二压力传感器3.4的检测值超过极限值，平巷控制系统5控制报警装置6启动，进行声光报警操作，同时给车辆控制系统101信号，使车辆紧急停车，驾驶室显示故障状态。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (9)

1.一种基于磁控记忆合金的井下自动平巷装置，其特征在于，包括快换机架、推平机构、松土机构、液压系统和平巷控制系统；
所述快换机架上设置有第一连接耳，所述第一连接耳与运输工具通过销连接；
所述推平机构包括位于快换机架前方的推平机架、设置在推平机架上的第一压力传感器以及连接快换机架和推平机架的连接架；
所述松土机构位于快换机架、推平机架和连接架之间，包括第一连杆、第二连杆、第三连杆、第二压力传感器以及设置有多个耙齿的耙架；
所述第一连杆的底端固定在耙架上；
所述第二连杆的两端分别与快换机架和第一连杆的顶端铰接；
所述第三连杆的两端分别与快换机架和耙架铰接；
所述第一连杆、第二连杆、第三连杆和快换机架构成双曲柄机构；
所述液压系统包括第一油缸、第二油缸、第一换向阀、第二换向阀、液压油箱和液压泵；
所述第一油缸和第二油缸均为双作用油缸；
所述第一油缸的缸体端铰接在快换机架上，活塞端铰接在耙架上，设置有用于检测第一油缸压力的第二压力传感器；
所述第二油缸的缸体端铰接在运输工具上，活塞端铰接在快换机架上；
所述液压油箱的出油口与液压泵的进油口连接；
所述第一换向阀的P口与液压泵的出油口连接，A口和B口分别与第一油缸的两个油口连接，T口与第二换向阀的P口连接；
所述第二换向阀的A口和B口分别与第二油缸的两个油口连接；
所述第一换向阀和第二换向阀均为磁控记忆合金三位四通换向阀，包括外壳以及设置在外壳内的三位四通换向阀本体和记忆合金推移机构；
所述记忆合金推移机构位于三位四通换向阀本体的两侧，包括电磁线圈、与电磁线圈电连接的接线盒、设置在电磁线圈中的导磁套、推杆、记忆合金弹簧、第四连杆和第五连杆；
所述导磁套铰接在外壳内，导磁套设置有轴向槽；
所述推杆插设在轴向槽内，包括杆体以及设置在杆体上的连接板，连接板与轴向槽配合；
所述记忆合金弹簧的两端分别与轴向槽的封闭端和连接板连接；
所述第四连杆和第五连杆的顶端均与推杆的底端铰接；
所述第四连杆的底端与外壳的内壁铰接；
所述第五连杆的底端与三位四通换向阀本体的阀芯铰接；
所述第一压力传感器和第二压力传感器的检测值均由平巷控制系统接收，平巷控制系统根据检测值控制第一换向阀和第二换向阀。
2.根据权利要求1所述的基于磁控记忆合金的井下自动平巷装置，其特征在于，所述推平机架为V型机架。
3.根据权利要求2所述的基于磁控记忆合金的井下自动平巷装置，其特征在于，所述推平机构还包括推平板；
所述推平板设置在推平机架和耙架之间，两端固定在连接架上，正面设置有多个分土板。
4.根据权利要求1所述的基于磁控记忆合金的井下自动平巷装置，其特征在于，所述第三连杆为人字形结构。
5.根据权利要求1所述的基于磁控记忆合金的井下自动平巷装置，其特征在于，所述液压系统还包括平衡阀；
所述平衡阀设置在所述第一油缸和第一换向阀之间的油路上以及所述第二油缸和第二换向阀之间的油路上。
6.根据权利要求5所述的基于磁控记忆合金的井下自动平巷装置，其特征在于，所述液压系统还包括与第二换向阀的T口连接的回油箱。
7.根据权利要求6所述的基于磁控记忆合金的井下自动平巷装置，其特征在于，所述液压系统还包括设置在第一换向阀和液压泵之间的滤油器。
8.根据权利要求7所述的基于磁控记忆合金的井下自动平巷装置，其特征在于，所述液压系统还包括从第一换向阀和滤油器之间的油路引出的溢流阀。
9.根据权利要求1所述的基于磁控记忆合金的井下自动平巷装置，其特征在于，还包括报警装置；
所述第一压力传感器或第二压力传感器的检测值超过极限值，平巷控制系统控制报警装置启动。
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