CN113251014A - 一种冲击频率和冲击能可单独调节的破碎锤 - Google Patents
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Abstract
一种冲击频率和冲击能可单独调节的破碎锤,包括液压油箱、主泵、2自由度激振阀、工控机和破碎锤主体;2自由度激振阀的两端分别设有比例电磁铁和伺服电机;液压油箱通过油管依次连接第一过滤器、主泵、第二过滤器和2自由度激振阀的P油口,2自由度激振阀的T1油口、T2油口通过油管依次连接溢流阀、冷却器和液压油箱;A油口通过油管与液压缸缸体的P油口连接,B油口通过油管与液压缸缸体的O油口连接;液压缸缸体在活塞上腔内设有压力传感器,液压缸缸体在活塞下腔内设有位移传感器;压力传感器、位移传感器与工控机电连接,工控机与比例电磁铁、伺服电机电连接。本发明实现了破碎锤工作时的冲击频率和冲击能大小的单独调节。
Description
技术领域
本发明涉及一种冲击频率和冲击能可单独调节的破碎锤。
背景技术
液压破碎锤又称破碎器,它是一种将液压能转换为机械能冲击的破碎工具。液破碎锤以液压泵为动力源,以液压油为介质,驱动活塞杆往复运动,撞击破碎杆,从而对外输出机械能,实现破碎物体的目的。目前市面上的大部分破碎锤工作效率低、破碎方式单一,在实际的应用中,往往会面临复杂的工作环境,需要多种破碎方式共同组合,如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,活塞的行程短,绝大部分破碎锤都是固定活塞行程和频率,会带来很大的能量浪费,提高成本。专利CN110005015A公开发明了一种双档调频的破碎锤控制系统及控制方法,系统包括主泵、主阀、液控换向阀、控制器、电器开关、氮气压力传感器、截止阀、破碎锤主体、行程切换阀、液压油箱,通过氮气压力传感器采集压力数据与设定值对比,来控制换向阀、行程切换阀的工作,但这种调节方式结构比较复杂,对阀的要求高,且不可以独立调节液压锤工作的频率与冲击能,市面上大多产品也存在频率和冲击能不可单独调节的情况,且不能实现控制系统的实时操作反馈。基于此,开发出一种频率和冲击能都能单独调节的破碎锤,不仅结构可靠简单、抗污染性强,而且能实现简单操作就能使设备有效工作,极大提高工作效率,降低工程成本。
发明内容
为克服上述问题,本发明提供一种冲击频率和冲击能可单独调节的破碎锤。
本发明采用的技术方案是:一种冲击频率和冲击能可单独调节的破碎锤,包括液压油箱、主泵、2自由度激振阀、工控机和破碎锤主体;
所述2自由度激振阀具有T1油口、A油口、B油口、P油口和T2油口,2自由度激振阀的左端设有控制输出冲击能的比例电磁铁,2自由度激振阀的右端设有控制输出频率的伺服电机;所述液压油箱通过油管依次连接第一过滤器、主泵、第二过滤器和2自由度激振阀的P油口,2自由度激振阀的T1油口、T2油口通过油管依次连接溢流阀、冷却器和液压油箱;
所述破碎锤主体包括液压缸缸体、活塞和破碎锤杆,活塞设置在液压缸缸体内,活塞的输出端设有破碎锤杆;液压缸缸体在活塞上腔处设有P油口,液压缸缸体在活塞在活塞下腔处设有O油口;所述2自由度激振阀的A油口通过油管与液压缸缸体的P油口连接,2自由度激振阀的B油口通过油管与液压缸缸体的O油口连接;液压缸缸体在活塞上腔内设有压力传感器,液压缸缸体在活塞下腔内设有位移传感器;压力传感器、位移传感器与工控机电连接,工控机与比例电磁铁、伺服电机电连接;工控机接收并显示压力传感器、位移传感器采集的信号,并根据操作人员的指令,控制比例电磁铁工作的电压值和伺服电机的电机转速,从而控制所述破碎锤的冲击频率和冲击能。
进一步,所述2自由度激振阀包括阀体、阀套和阀芯,阀体上设有P油口、A油口、B油口、T1油口和T2油口,其中,P油口为高压油口,T1油口、T2油口为回油口,A油口、B油口与液压缸缸体的P油口、O油口连接;所述阀套嵌设在阀体的内部,阀芯嵌设在阀套的内部;阀芯的两端延伸出阀套外,阀芯的一端与用于控制转速的伺服电机相连,另一端与用于控制输出流量的比例电磁铁相连;所述阀芯上设有四个台肩,从左至右依次为第一台肩、第二台肩、第三台肩、第四台肩,每个台肩的沿周向均匀设有8个沟槽,相邻两个台肩上的沟槽相互错位,第一台肩与第三台肩开设沟槽位置相同,第二台肩与第四台肩开设沟槽位置相同;所述阀套上设有四组阀套窗口,从左至右依次为第一阀套窗口、第二阀套窗口、第三阀套窗口、第四阀套窗口;每组阀套窗口包括8个与沟槽相对应的窗口。
进一步,所述液压油箱、第一过滤器、主泵、第二过滤器、2自由度激振阀溢流阀和冷却器形成油液循环回路,油液循环回路上并联有一条支路,所述支路的左端连接在第二过滤器的下游、右端连接在溢流阀的上游,且支路的左端通过油管依次连接有单向阀、截止阀、压力表和蓄能器,单向阀仅允许油液经油管流入蓄能器。
本发明的有益效果是:实现了破碎锤工作时的冲击频率和冲击能大小的单独调节,通过工控机可供使用者直接简单控制并且获取工作状态参数。
附图说明
图1是一种破碎锤系统的基本原理图;
图2是本发明使用的2自由度激振阀的结构示意图;
图3是2自由度激振阀阀芯结构图;
图4是2自由度阀套结构图;
图5a~b是本发明使用的2自由度激振阀的工作状态示意图,其中图5a为阀芯阀套全闭口,图5b为阀芯阀套全开口;
图6是本发明的破碎锤液压缸的第一工作状态示意图;
图7是本发明的破碎锤液压缸的第二工作状态示意图。
附图标记说明:1、液压油箱;2、主泵;3、蓄能器;4、比例电磁铁;5、2自由度激振阀;6、工控机;7、压力传感器;8、液压缸缸体;9、活塞;10、位移传感器;11、破碎锤杆;12、伺服电机;13、阀芯;14、第一台肩;15、第二台肩;16、第三台肩;17、第四台肩;18、窗口;19、阀套;20、第一过滤器;21、第二过滤器;22、溢流阀;23、冷却器;24、单向阀;25、截止阀;26、压力表。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明专利的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,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。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。
在本发明的描述中,需要说明的是,如出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。此外,如出现术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,如出现术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
参照附图1~7,一种冲击频率和冲击能可单独调节的破碎锤,包括液压油箱1、主泵2、蓄能器3、比例电磁铁4、2自由度激振阀5、工控机6、压力传感器7、液压缸缸体8、活塞9、位移传感器10、破碎锤杆11;各个部分由油管连接,工控机与控制端由电气束连接。
参照图2,给出了2自由度激振阀5、比例电磁铁4、电机模块12的结构图;2自由度激振阀5具有T1油口、A油口、B油口、P油口和T2油口,其左端设有控制输出冲击能的比例电磁铁4,右端设有控制输出频率的伺服电机12,比例电磁铁4、伺服电机12分别通过电气线与工控机6相连。工控机6写好控制电机和比例电磁体4的程序,压力传感器7,位移传感器10的数据采集会工控机6,通过可视化界面显示。操作人员要操作破碎锤的工作状态,只要在工控机6上输入相应的电机转速和比例电磁铁工作的电压值,即可完成应用。
液压油箱1通过油管依次连接第一过滤器20、主泵2、第二过滤器21和2自由度激振阀5的P油口,2自由度激振阀5的T1油口、T2油口通过油管依次连接溢流阀22、冷却器23和液压油箱1;所述液压油箱1、第一过滤器20、主泵2、第二过滤器21、2自由度激振阀5溢流阀22和冷却器23形成油液循环回路,油液循环回路上并联有一条支路,所述支路的左端连接在第二过滤器21的下游、右端连接在溢流阀22的上游,且支路的左端通过油管依次连接有单向阀24、截止阀25、压力表26和蓄能器3,单向阀24仅允许油液经油管流入蓄能器3。回路中加入蓄能器3,以保证供油的稳定。
所述破碎锤主体包括液压缸缸体8、活塞9和破碎锤杆11,活塞9设置在液压缸缸体8内,活塞9的输出端连接破碎锤杆11;液压缸缸体8在活塞9上腔处设有P油口,液压缸缸体8在活塞9在活塞下腔处设有O油口;所述2自由度激振阀5的A油口通过油管与液压缸缸体8的P油口连接,2自由度激振阀5的B油口通过油管与液压缸缸体8的O油口连接;液压缸缸体8在活塞9上腔内设有压力传感器7,液压缸缸体8在活塞9下腔内设有位移传感器10;压力传感器7、位移传感器10与工控机6电连接,工控机6与比例电磁铁4、伺服电机12电连接;工控机6接收并显示压力传感器7、位移传感器10采集的信号,并根据操作人员的指令,控制比例电磁铁4工作的电压值和伺服电机12的电机转速,从而控制所述破碎锤的冲击频率和冲击能。
参照图3~图4,分别是所述的2自由度激振阀5的阀芯13和阀套19。2自由度激振阀5包括阀体、阀套19和阀芯13,所述阀套19嵌设在阀体的内部,阀芯13嵌设在阀套19的内部;阀芯13的两端延伸出阀套19外,阀芯13的一端与用于控制转速的伺服电机12相连,另一端与用于控制输出流量的比例电磁铁4相连;所述阀芯13上设有四个台肩,从左至右依次为第一台肩14、第二台肩15、第三台肩16、第四台肩17,每个台肩的沿周向均匀设有8个沟槽,相邻两个台肩上的沟槽相互错位,第一台肩14与第三台肩16开设沟槽位置相同,第二台肩15与第四台肩17开设沟槽位置相同;所述阀套19上设有四组阀套窗口18,从左至右依次为第一阀套窗口、第二阀套窗口、第三阀套窗口、第四阀套窗口;每组阀套窗口18包括8个与沟槽相对应的窗口。
参照图5~图7,图5是2自由度激振阀阀芯13的一种工作状态图,此时两相邻台肩的沟槽与阀套进油窗口的配合分别是闭和开,此时液压破碎锤的工作状态参照图6,高压油从激振阀阀体P油口进,由于阀芯的工作状态为左开右闭,高压油只能从A油口流出,进入液压破碎锤液压缸的P油口。此时,在高压油和氮气的共同作用下,破碎锤活塞杆向下冲击;当阀芯继续旋转,原本的阀芯的槽口与阀套的窗口为配合的工况变成了闭合,而相邻的阀芯的槽口与阀套的窗口的配合变成了开,此时油路切换。参照图7,高压油从激振阀阀体P流进,此时阀芯的工作状态为左闭右开,高压油的通路是从B油口流出,进入液压破碎锤液压缸缸体8的O油口,此时高压油将活塞向上推入氮气室,完成复位。
具体工作原理如下:
破碎锤重复冲击和频率调节的实现:所述2自由度激振阀5功能相近于一个二位四通阀,其中一个机位的功能是当高压油由阀体P油口与所述阀套19的窗口进入所述阀芯13,此时,所述阀芯13上第一台肩14和第四台肩17上的沟槽与所述阀套19上的进油窗口重合18(参照图5b),处于开启状态;所述阀芯13上第三台肩16和第四台肩17上的沟槽与所述阀套19上的进油窗口18不重叠(参照图5a),处于关闭状态。因此,高压油液可通过重叠的沟槽和窗口18进入A油口,通过油管进入破碎锤液压缸缸体8的上腔,破碎锤液压缸缸体8下腔的油液受挤压进入B油口,再由T1油口、T2油口排出,使得液压缸向下运动(参照图6);另外一种工作状态刚好相反,所述阀芯13上的第一台肩14和第四台肩17上的沟槽与所述阀套19上的进油窗口18不重叠(参照图5a),处于关闭状态,所述阀芯13上的第二台肩15和第三台肩16上的矩形槽口与所述阀套19上的进油窗口重叠(参照图5b),处于开启状态,因此,油液可通过重叠窗口进入油口B,通入破碎锤液压缸的下腔,液压缸的上腔油液受挤压进入油口A,由油口T排出,液压缸向上运动(参照图7);所述阀芯高速旋转,所述激振阀在两个机位之间周期性交替,因此破碎锤液的活塞9周期性运动,周期性的击打破碎锤杆11,实现了破碎锤的重复冲击。如果想要改变冲击的频率,只要改变电机转速即可调节频率。
破碎锤冲击能大小调节的实现:当现实工作时,如果击打的地质情况是偏硬,需要高能量,低频率,通过工控机6设定电机转速为低转速,这样阀芯13的转速低,频率就会降低,同时调节比例电磁铁4的电压,增大阀口开度,这样输出的负载也变高。如果需要打击的地质偏软,需要低能量,高频率的工况,通过工控机6提高电机转速,使得输出频率增加;同时调节比例电磁铁电压4,使得阀口开度减小,输出的负载会变低。破碎锤主体设有位移传感器10、压力传感器7,位移传感器10用于采集活塞9的实时位置数据,返回到工控机;压力传感器7位于活塞顶端,用于采集氮气室的压力,用来考量此次冲击的负载大小。将这两种数据实时显示在工控机上,操作人员可以从参数知晓打击情况,及时做出调整。
本说明书实施例所述的内容仅仅是对发明构思的实现形式的列举,本发明的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式,本发明的保护范围也及于本领域技术人员根据本发明构思所能够想到的等同技术手段。
Claims (3)
1.一种冲击频率和冲击能可单独调节的破碎锤,其特征在于:包括液压油箱(1)、主泵(2)、2自由度激振阀(5)、工控机(6)和破碎锤主体;
所述2自由度激振阀(5)具有T1油口、A油口、B油口、P油口和T2油口,2自由度激振阀(5)的左端设有控制输出冲击能的比例电磁铁(4),2自由度激振阀(5)的右端设有控制输出频率的伺服电机(12);所述液压油箱(1)通过油管依次连接第一过滤器(20)、主泵(2)、第二过滤器(21)和2自由度激振阀(5)的P油口,2自由度激振阀(5)的T1油口、T2油口通过油管依次连接溢流阀(22)、冷却器(23)和液压油箱(1);
所述破碎锤主体包括液压缸缸体(8)、活塞(9)和破碎锤杆(11),活塞(9)设置在液压缸缸体(8)内,活塞(9)的输出端设有破碎锤杆(11);液压缸缸体(8)在活塞(9)上腔处设有P油口,液压缸缸体(8)在活塞(9)在活塞下腔处设有O油口;所述2自由度激振阀(5)的A油口通过油管与液压缸缸体(8)的P油口连接,2自由度激振阀(5)的B油口通过油管与液压缸缸体(8)的O油口连接;液压缸缸体(8)在活塞(9)上腔内设有压力传感器(7),液压缸缸体(8)在活塞(9)下腔内设有位移传感器(10);压力传感器(7)、位移传感器(10)与工控机(6)电连接,工控机(6)与比例电磁铁(4)、伺服电机(12)电连接;工控机(6)接收并显示压力传感器(7)、位移传感器(10)采集的信号,并根据操作人员的指令,控制比例电磁铁(4)工作的电压值和伺服电机(12)的电机转速,从而控制所述破碎锤的冲击频率和冲击能。
2.如权利要求1所述的一种冲击频率和冲击能可单独调节的破碎锤,其特征在于:所述2自由度激振阀(5)包括阀体、阀套(19)和阀芯(13),阀体上设有P油口、A油口、B油口、T1油口和T2油口,其中,P油口为高压油口,T1油口、T2油口为回油口,A油口、B油口与液压缸缸体(8)的P油口、O油口连接;所述阀套(19)嵌设在阀体的内部,阀芯(13)嵌设在阀套(19)的内部;阀芯(13)的两端延伸出阀套(19)外,阀芯(13)的一端与用于控制转速的伺服电机(12)相连,另一端与用于控制输出流量的比例电磁铁(4)相连;所述阀芯(13)上设有四个台肩,从左至右依次为第一台肩(14)、第二台肩(15)、第三台肩(16)、第四台肩(17),每个台肩的沿周向均匀设有8个沟槽,相邻两个台肩上的沟槽相互错位,第一台肩(14)与第三台肩(16)开设沟槽位置相同,第二台肩(15)与第四台肩(17)开设沟槽位置相同;所述阀套(19)上设有四组阀套窗口(18),从左至右依次为第一阀套窗口、第二阀套窗口、第三阀套窗口、第四阀套窗口;每组阀套窗口(18)包括8个与沟槽相对应的窗口。
3.如权利要求1所述的一种冲击频率和冲击能可单独调节的破碎锤,其特征在于:所述液压油箱(1)、第一过滤器(20)、主泵(2)、第二过滤器(21)、2自由度激振阀(5)溢流阀(22)和冷却器(23)形成油液循环回路,油液循环回路上并联有一条支路,所述支路的左端连接在第二过滤器(21)的下游、右端连接在溢流阀(22)的上游,且支路的左端通过油管依次连接有单向阀(24)、截止阀(25)、压力表(26)和蓄能器(3),单向阀(24)仅允许油液经油管流入蓄能器(3)。
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2021
- 2021-06-07 CN CN202110633315.XA patent/CN113251014A/zh not_active Withdrawn
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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Application publication date: 20210813 |