CN113983015A - 一种掘进机双截割臂液压控制系统及方法 - Google Patents

一种掘进机双截割臂液压控制系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种掘进机双截割臂液压控制系统及方法，属于掘进机液压控制系统的技术领域，掘进机双截割臂液压控制系统包括独立动作控制阀、先导液控手柄Ⅰ、先导液控手柄Ⅱ、先导液控手柄Ⅲ、同步动作控制阀、切换控制阀、液压泵和多路换向阀。本发明既能实现两臂同步协同动作，又可以实现各个截割臂单独动作，而且灵活切换、方便操作、可靠互锁，对提高双臂掘进机的施工效率和巷道适应性有重要价值。

Description

一种掘进机双截割臂液压控制系统及方法
技术领域
本发明属于掘进机液压控制系统的技术领域，具体公开了一种掘进机双截割臂液压控制系统及方法。
背景技术
目前大多数悬臂式掘进机只有一个截割臂，在截割施工时通过液压手柄控制截割臂的摆动，实现煤岩的截割。随着快速掘进的需求，不断有双臂掘进机问世，但是双截割臂动作需要两组手柄分别控制，生产时需占用操作工人的双手且协同一致操作，控制两个截割臂的摆动速度要尽量一致，对操作人员要求高，特别是在特殊形状巷道施工时，很难保证截割断面的成形质量。因此，目前的液压控制系统存在操作复杂，断面成形质量差，巷道适应性差的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种掘进机双截割臂液压控制系统及方法，既能实现两臂同步协同动作，又可以实现各个截割臂单独动作，而且灵活切换、方便操作、可靠互锁，对提高双臂掘进机的施工效率和巷道适应性有重要价值。
为实现上述目的，本发明提供一种掘进机双截割臂液压控制系统，包括独立动作控制阀、先导液控手柄Ⅰ、先导液控手柄Ⅱ、先导液控手柄Ⅲ、同步动作控制阀、切换控制阀、液压泵和多路换向阀；
独立动作控制阀包括阀体Ⅰ和8个液控单向阀，液控单向阀的进口与阀体Ⅰ的A11～A18口相通，液控单向阀的出口与阀体Ⅰ的B11～B18口相通，液控单向阀的控制口与阀体Ⅰ的X1口相通；
同步动作控制阀包括阀体Ⅱ和8个液控单向阀，每两个液控单向阀的进口合并后与阀体Ⅱ-的A21～A27四个口相通，液控单向阀的出口分别与阀体Ⅱ的B21～B28口相通，液控单向阀的控制口与阀体Ⅱ的X2口相通；
切换控制阀包括二位四通阀，油口包括P、T、A、B四个口；
切换控制阀的P口与多路换向阀的先导油口Z相连，切换控制阀的A口与独立动作控制阀的控制油口X1口、先导液控手柄Ⅰ的进油口以及先导液控手柄Ⅱ的进油口相连，切换控制阀的B口与同步动作控制阀的控制油口X2口以及先导液控手柄Ⅲ的进油口相连；
先导液控手柄Ⅰ的四个出油口分别与独立动作控制阀的A11、A12、A13、A14四个油口相连；
先导液控手柄Ⅱ的四个出油口分别与独立动作控制阀的A15、A16、A17、A18四个油口相连；
先导液控手柄Ⅲ的四个出油口分别与同步动作控制阀的A21、A23、A25、A27四个油口相连；
独立动作控制阀的出油口B11、B12口与多路换向阀的第一联先导控制油口相连，B13、B14口与多路换向阀的第二联先导控制油口相连，B15、B16口与多路换向阀的第三联先导控制油口相连，B17、B18口与多路换向阀的第四联先导控制油口相连；
多路换向阀的第一联出油口与左截割臂升降油缸的油口相连，第二联出油口与左截割臂回转油缸的油口相连，第三联出油口与右截割臂回转油缸的油口相连，第四联出油口与右截割臂升降油缸的油口相连。
同步动作控制阀的油口B21、B22、B23、B24、B25、B26、B27、B28分别与独立动作控制阀的油口B11、B17、B13、B16、B12、B18、B14、B15相连；
液压泵向多路换向阀提供液压油。
进一步地，液压泵的反馈油口与多路换向阀的反馈油口相连。
进一步地，切换控制阀的T口与油箱泄油口相连。
进一步地，二位四通阀为二位四通插装阀，二位四通插装阀安装到阀体Ⅲ上。
本发明还提供一种掘进机双截割臂液压控制方法，通过上述掘进机双截割臂液压控制系统实施；
所述方法控制掘进机的左右截割臂分别独立动作：将切换控制阀切换到P口和A口相通， T口和B口相通，控制油液通过管路从多路换向阀的先导油口Z经过切换控制阀进入独立动作控制阀的控制油口X1口、先导液控手柄Ⅰ的进油口以及先导液控手柄Ⅱ的进油口，独立动作控制阀的8个液控单向阀打开，操作先导液控手柄Ⅰ和先导液控手柄Ⅱ，有压力的先导控制油液经过对应的液控单向阀进入多路换向阀的先导控制油口，回油经过对应的液控单向阀再回到先导液控手柄，先导控制油液在先导液控手柄Ⅰ、先导液控手柄Ⅱ和多路换向阀之间形成回路，先导液控手柄Ⅰ独立控制左截割臂的升降和摆动动作，先导液控手柄Ⅱ独立控制右截割臂的升降和摆动动作；此状态下，先导液控手柄Ⅲ的进油口和同步动作控制阀的控制油口X2与油箱回油口相通，没有压力油进入，即使误动作先导液控手柄Ⅲ，也不会造成截割臂的动作，起到互锁作用；同时，独立动作控制阀的控制油口X1有压力油，其内部的液控单向阀打开，确保先导液控手柄Ⅰ和先导液控手柄Ⅱ的控制油液正常进入多路换向阀以及自多路换向阀返回先导液控手柄Ⅰ和先导液控手柄Ⅱ泄油，而同步动作控制阀的控制油口X2没有压力油，其内部的液控单向阀都处于反向关闭状态，确保先导液控手柄Ⅰ和先导液控手柄Ⅱ的压力油不会通过先导液控手柄Ⅲ的回油口泄油。
本发明还提供一种掘进机双截割臂液压控制方法，通过上述掘进机双截割臂液压控制系统实施；
所述方法控制掘进机的左右截割臂同步动作：将切换控制阀切换切换到P口和B口相通， T口和A口相通，控制油液通过管路从多路换向阀的先导油口Z经过切换控制阀进入同步动作控制阀的控制油口X2口和先导液控手柄Ⅲ的进油口，同步动作控制阀的8个液控单向阀打开，操作先导液控手柄Ⅲ，有压力的先导控制油液经过同步动作控制阀的8个液控单向阀进入多路换向阀的先导控制油口，实现控制掘进机左、右截割臂的升降和回转同步运动；此状态下，先导液控手柄Ⅰ的进油口、先导液控手柄Ⅱ的进油口和独立动作控制阀的控制油口X1与油箱回油口相通，没有压力油进入，即使误动作先导液控手柄Ⅰ、先导液控手柄Ⅱ，也不会造成截割臂的动作，起到互锁作用；同时，同步动作控制阀的控制油口X2有压力油，其内部的液控单向阀打开，确保先导液控手柄Ⅲ的控制油液正常进入多路换向阀以及自多路换向阀返回先导液控手柄Ⅲ泄油，而独立动作控制阀的控制油口X1没有压力油，其内部的液控单向阀都处于反向关闭状态，确保先导液控手柄Ⅲ的压力油不会通过先导液控手柄Ⅰ或先导液控手柄Ⅱ的回油口泄油。
本发明具有以下优点：
1、本发明提供的掘进机双截割臂液压控制系统，由切换控制阀、独立动作控制阀、同步动作控制阀、先导液控手柄、多路换向阀组成，通过液压管路连接，实现双截割臂独立动作和同步动作的控制、切换和互锁，避免了背景技术存在的操作复杂、无法切换、先导液短路回油等问题，解放了工人劳动力，提高了生产效率；
2、其中，同步动作控制阀、独立动作控制阀由液控单向阀和阀体组成，切换控制阀由二位四通插装阀和阀体组成，结构简单、成本低、性能可靠；同步动作控制阀和独立动作控制阀可分散布置于任意位置，切换控制阀布置于操作台附近，位置灵活，占用空间小，阀与先导控制手柄之间通过液压管路连接，无需对已有的掘进机整体结构进行改动，新增成本低，非常方便对已有掘进机的改造升级。
附图说明
图1为掘进机双截割臂液压控制系统的原理图；
图2为独立动作控制阀的原理图；
图3为独立动作控制阀的结构外形图；
图4为同步动作控制阀的原理图；
图5为同步动作控制阀的结构外形图；
图6为切换控制阀的原理图；
图7为切换控制阀的结构外形图。
图中：1-独立动作控制阀，2-先导液控手柄Ⅰ，3-先导液控手柄Ⅱ，4-先导液控手柄Ⅲ，5-同步动作控制阀，6-切换控制阀，7-液压泵，8-多路换向阀，9-右截割臂升降油缸，10-右截割臂回转油缸，11-左截割臂回转油缸，12-左截割臂升降油缸，13-阀体Ⅰ，14-液控单向阀，15-阀体Ⅱ，16-阀体Ⅲ，17-二位四通插装阀。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明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。
实施例1
本实施例提供一种掘进机双截割臂液压控制系统，包括独立动作控制阀1、先导液控手柄Ⅰ2、先导液控手柄Ⅱ3、先导液控手柄Ⅲ4、同步动作控制阀5、切换控制阀6、液压泵7和多路换向阀8，先导液控手柄Ⅲ4与同步动作控制阀5以及多路换向阀8通过管路连接，实现掘进机两个截割臂的升降和回转的同步动作。先导液控手柄Ⅰ2、先导液控手柄Ⅱ3与独立动作控制阀1以及多路换向阀8通过管路连接，实现掘进机两个截割臂的升降和回转的独立动作，两个先导液控手柄分别控制两个截割臂的升降和回转动作。切换控制阀6通过管路与上述三个先导液控手柄、独立动作控制阀1和同步动作控制阀5连接，实现掘进机两个截割臂同步动作与独立动作的随时切换。多路换向阀8为现有阀组。
独立动作控制阀1包括阀体Ⅰ13和8个液控单向阀14，液控单向阀14的进口与阀体Ⅰ13的A11～A18口相通，液控单向阀14的出口与阀体Ⅰ13的B11～B18口相通，液控单向阀14的控制口与阀体Ⅰ13的X1口相通；
同步动作控制阀5包括阀体Ⅱ15和8个液控单向阀14，每两个液控单向阀14的进口合并后与阀体Ⅱ15的A21～A27四个口相通，液控单向阀14的出口分别与阀体Ⅱ15的B21～B28口相通，液控单向阀14的控制口与阀体Ⅱ15的X2口相通；
切换控制阀6包括二位四通阀，油口包括P、T、A、B四个口；
切换控制阀6的P口与多路换向阀8的先导油口Z相连，切换控制阀6的A口与独立动作控制阀1的控制油口X1口、先导液控手柄Ⅰ2的进油口以及先导液控手柄Ⅱ3的进油口相连，切换控制阀6的B口与同步动作控制阀5的控制油口X2口以及先导液控手柄Ⅲ4的进油口相连；
先导液控手柄Ⅰ2的四个出油口分别与独立动作控制阀1的A11、A12、A13、A14四个油口相连；
先导液控手柄Ⅱ3的四个出油口分别与独立动作控制阀1的A15、A16、A17、A18四个油口相连；
先导液控手柄Ⅲ4的四个出油口分别与同步动作控制阀5的A21、A23、A25、A27四个油口相连；
独立动作控制阀1的出油口B11、B12口与多路换向阀8的第一联先导控制油口相连，B13、B14口与多路换向阀8的第二联先导控制油口相连，B15、B16口与多路换向阀8的第三联先导控制油口相连，B17、B18口与多路换向阀8的第四联先导控制油口相连；
多路换向阀8的第一联出油口与左截割臂升降油缸12的油口相连，第二联出油口与左截割臂回转油缸11的油口相连，第三联出油口与右截割臂回转油缸10的油口相连，第四联出油口与右截割臂升降油缸9的油口相连；
同步动作控制阀5的油口B21、B22、B23、B24、B25、B26、B27、B28分别与独立动作控制阀1的油口B11、B17、B13、B16、B12、B18、B14、B15相连；
液压泵7向多路换向阀8提供液压油。
进一步地，液压泵7的反馈油口与多路换向阀8的反馈油口相连。
进一步地，切换控制阀6的T口与油箱泄油口相连。
进一步地，二位四通阀为二位四通插装阀17，二位四通插装阀17安装到阀体Ⅲ16上。
实施例2
本实施例提供一种掘进机双截割臂液压控制方法，通过上述掘进机双截割臂液压控制系统实施；
所述方法控制掘进机的左右截割臂分别独立动作：将切换控制阀6切换到右位（P口和A口相通， T口和B口相通），控制油液通过管路从多路换向阀8的先导油口Z经过切换控制阀6进入独立动作控制阀1的控制油口X1口、先导液控手柄Ⅰ2的进油口以及先导液控手柄Ⅱ3的进油口，独立动作控制阀1的8个液控单向阀14打开，操作先导液控手柄Ⅰ2和先导液控手柄Ⅱ3，有压力的先导控制油液经过对应的液控单向阀14进入多路换向阀8的先导控制油口，回油经过对应的液控单向阀14再回到先导液控手柄，先导控制油液在先导液控手柄Ⅰ2、先导液控手柄Ⅱ3和多路换向阀8之间形成回路，先导液控手柄Ⅰ2独立控制左截割臂的升降和摆动动作，先导液控手柄Ⅱ3独立控制右截割臂的升降和摆动动作。
此状态下，先导液控手柄Ⅲ4的进油口和同步动作控制阀5的控制油口X2与油箱回油口相通，没有压力油进入，即使误动作先导液控手柄Ⅲ4，也不会造成截割臂的动作，起到互锁作用；同时，独立动作控制阀1的控制油口X1有压力油，其内部的液控单向阀14打开，确保先导液控手柄Ⅰ2和先导液控手柄Ⅱ3的控制油液正常进入多路换向阀8以及自多路换向阀8返回先导液控手柄Ⅰ2和先导液控手柄Ⅱ3泄油，而同步动作控制阀5的控制油口X2没有压力油，其内部的液控单向阀14都处于反向关闭状态，确保先导液控手柄Ⅰ2和先导液控手柄Ⅱ3的压力油不会通过先导液控手柄Ⅲ4的回油口泄油。
独立控制状态下，先导液控手柄Ⅰ2和先导液控手柄Ⅱ3的操作方式为，向前推动手柄对应控制的截割臂升起，向后推动手柄对应的截割臂下降，向左推动手柄对应的截割臂向左摆动，向右推动手柄对应的截割臂向右摆动。
实施例3
本实施例提供一种掘进机双截割臂液压控制方法，通过上述掘进机双截割臂液压控制系统实施；
所述方法控制掘进机的左右截割臂同步动作：将切换控制阀6切换切换到左位（P口和B口相通， T口和A口相通），控制油液通过管路从多路换向阀8的先导油口Z经过切换控制阀6进入同步动作控制阀5的控制油口X2口和先导液控手柄Ⅲ4的进油口，同步动作控制阀5的8个液控单向阀14打开，操作先导液控手柄Ⅲ4，有压力的先导控制油液经过同步动作控制阀5的8个液控单向阀14进入多路换向阀8的先导控制油口，实现控制掘进机左、右截割臂的升降和回转同步运动。
此状态下，先导液控手柄Ⅰ2的进油口、先导液控手柄Ⅱ3的进油口和独立动作控制阀1的控制油口X1与油箱回油口相通，没有压力油进入，即使误动作先导液控手柄Ⅰ2、先导液控手柄Ⅱ3，也不会造成截割臂的动作，起到互锁作用；同时，同步动作控制阀5的控制油口X2有压力油，其内部的液控单向阀14打开，确保先导液控手柄Ⅲ4的控制油液正常进入多路换向阀8以及自多路换向阀8返回先导液控手柄Ⅲ4泄油，而独立动作控制阀1的控制油口X1没有压力油，其内部的液控单向阀14都处于反向关闭状态，确保先导液控手柄Ⅲ4的压力油不会通过先导液控手柄Ⅰ2或先导液控手柄Ⅱ3的回油口泄油。
同步控制状态下，先导液控手柄Ⅲ4的操作方法为，向前推动手柄，左、右截割臂同时上升，向后推动手柄，左、右截割臂同时下降，向左推动手柄，左、右截割臂同时向两边摆动，即左截割臂左摆，右截割臂右摆，向右推动手柄，左、右截割臂同时向中间摆动，即左截割臂右摆，右截割臂左摆。
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 (6)

1.一种掘进机双截割臂液压控制系统，其特征在于，包括独立动作控制阀（1）、先导液控手柄Ⅰ（2）、先导液控手柄Ⅱ（3）、先导液控手柄Ⅲ（4）、同步动作控制阀（5）、切换控制阀（6）、液压泵（7）和多路换向阀（8）；
独立动作控制阀（1）包括阀体Ⅰ（13）和8个液控单向阀（14），液控单向阀（14）的进口与阀体Ⅰ（13）的A11～A18口相通，液控单向阀（14）的出口与阀体Ⅰ（13）的B11～B18口相通，液控单向阀（14）的控制口与阀体Ⅰ（13）的X1口相通；
同步动作控制阀（5）包括阀体Ⅱ（15）和8个液控单向阀（14），每两个液控单向阀（14）的进口合并后与阀体Ⅱ（15）的A21～A27四个口相通，液控单向阀（14）的出口分别与阀体Ⅱ（15）的B21～B28口相通，液控单向阀（14）的控制口与阀体Ⅱ（15）的X2口相通；
切换控制阀（6）包括二位四通阀，油口包括P、T、A、B四个口；
切换控制阀（6）的P口与多路换向阀（8）的先导油口Z相连，切换控制阀（6）的A口与独立动作控制阀（1）的控制油口X1口、先导液控手柄Ⅰ（2）的进油口以及先导液控手柄Ⅱ（3）的进油口相连，切换控制阀（6）的B口与同步动作控制阀（5）的控制油口X2口以及先导液控手柄Ⅲ（4）的进油口相连；
先导液控手柄Ⅰ（2）的四个出油口分别与独立动作控制阀（1）的A11、A12、A13、A14四个油口相连；
先导液控手柄Ⅱ（3）的四个出油口分别与独立动作控制阀（1）的A15、A16、A17、A18四个油口相连；
先导液控手柄Ⅲ（4）的四个出油口分别与同步动作控制阀（5）的A21、A23、A25、A27四个油口相连；
独立动作控制阀（1）的出油口B11、B12口与多路换向阀（8）的第一联先导控制油口相连，B13、B14口与多路换向阀（8）的第二联先导控制油口相连，B15、B16口与多路换向阀（8）的第三联先导控制油口相连，B17、B18口与多路换向阀（8）的第四联先导控制油口相连；
多路换向阀（8）的第一联出油口与左截割臂升降油缸（12）的油口相连，第二联出油口与左截割臂回转油缸（11）的油口相连，第三联出油口与右截割臂回转油缸（10）的油口相连，第四联出油口与右截割臂升降油缸（9）的油口相连；
同步动作控制阀（5）的油口B21、B22、B23、B24、B25、B26、B27、B28分别与独立动作控制阀（1）的油口B11、B17、B13、B16、B12、B18、B14、B15相连；
液压泵（7）向多路换向阀（8）提供液压油。
2.根据权利要求1所述的掘进机双截割臂液压控制系统，其特征在于，液压泵（7）的反馈油口与多路换向阀（8）的反馈油口相连。
3.根据权利要求2所述的掘进机双截割臂液压控制系统，其特征在于，切换控制阀（6）的T口与油箱泄油口相连。
4.根据权利要求3所述的掘进机双截割臂液压控制系统，其特征在于，二位四通阀为二位四通插装阀（17），二位四通插装阀（17）安装到阀体Ⅲ（16）上。
5.一种掘进机双截割臂液压控制方法，其特征在于，通过权利要求1-4任一项所述的掘进机双截割臂液压控制系统实施；
所述方法控制掘进机的左右截割臂分别独立动作：将切换控制阀（6）切换到P口和A口相通， T口和B口相通，控制油液通过管路从多路换向阀（8）的先导油口Z经过切换控制阀（6）进入独立动作控制阀（1）的控制油口X1口、先导液控手柄Ⅰ（2）的进油口以及先导液控手柄Ⅱ（3）的进油口，独立动作控制阀（1）的8个液控单向阀（14）打开，操作先导液控手柄Ⅰ（2）和先导液控手柄Ⅱ（3），有压力的先导控制油液经过对应的液控单向阀（14）进入多路换向阀（8）的先导控制油口，回油经过对应的液控单向阀（14）再回到先导液控手柄，先导控制油液在先导液控手柄Ⅰ（2）、先导液控手柄Ⅱ（3）和多路换向阀（8）之间形成回路，先导液控手柄Ⅰ（2）独立控制左截割臂的升降和摆动动作，先导液控手柄Ⅱ（3）独立控制右截割臂的升降和摆动动作；此状态下，先导液控手柄Ⅲ（4）的进油口和同步动作控制阀（5）的控制油口X2与油箱回油口相通，没有压力油进入，即使误动作先导液控手柄Ⅲ（4），也不会造成截割臂的动作，起到互锁作用；同时，独立动作控制阀（1）的控制油口X1有压力油，其内部的液控单向阀（14）打开，确保先导液控手柄Ⅰ（2）和先导液控手柄Ⅱ（3）的控制油液正常进入多路换向阀（8）以及自多路换向阀（8）返回先导液控手柄Ⅰ（2）和先导液控手柄Ⅱ（3）泄油，而同步动作控制阀（5）的控制油口X2没有压力油，其内部的液控单向阀（14）都处于反向关闭状态，确保先导液控手柄Ⅰ（2）和先导液控手柄Ⅱ（3）的压力油不会通过先导液控手柄Ⅲ（4）的回油口泄油。
6.一种掘进机双截割臂液压控制方法，其特征在于，通过权利要求1-4任一项所述的掘进机双截割臂液压控制系统实施；
所述方法控制掘进机的左右截割臂同步动作：将切换控制阀（6）切换切换到P口和B口相通， T口和A口相通，控制油液通过管路从多路换向阀（8）的先导油口Z经过切换控制阀（6）进入同步动作控制阀（5）的控制油口X2口和先导液控手柄Ⅲ（4）的进油口，同步动作控制阀（5）的8个液控单向阀（14）打开，操作先导液控手柄Ⅲ（4），有压力的先导控制油液经过同步动作控制阀（5）的8个液控单向阀（14）进入多路换向阀（8）的先导控制油口，实现控制掘进机左、右截割臂的升降和回转同步运动；此状态下，先导液控手柄Ⅰ（2）的进油口、先导液控手柄Ⅱ（3）的进油口和独立动作控制阀（1）的控制油口X1与油箱回油口相通，没有压力油进入，即使误动作先导液控手柄Ⅰ（2）、先导液控手柄Ⅱ（3），也不会造成截割臂的动作，起到互锁作用；同时，同步动作控制阀（5）的控制油口X2有压力油，其内部的液控单向阀（14）打开，确保先导液控手柄Ⅲ（4）的控制油液正常进入多路换向阀（8）以及自多路换向阀（8）返回先导液控手柄Ⅲ（4）泄油，而独立动作控制阀（1）的控制油口X1没有压力油，其内部的液控单向阀（14）都处于反向关闭状态，确保先导液控手柄Ⅲ（4）的压力油不会通过先导液控手柄Ⅰ（2）或先导液控手柄Ⅱ（3）的回油口泄油。
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