CN209195839U - 一种臂架控制系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开一种臂架控制系统，与现有技术相比，包括：油缸；平衡阀；油缸的无杆腔与平衡阀的负载油口相连；比例换向阀，比例换向阀用于给油缸有杆腔和无杆腔供油；比例减压阀；比例减压阀的出油口通过液控换向阀控制口与平衡阀的先导油口相连。液控换向阀，设置于比例减压阀的出油口与平衡阀的先导油口相连的平衡油管上，液控换向阀用于控制平衡油管开启或关闭。本申请提供的臂架控制系统，相较于现有技术而言，其能够控制无杆腔排油的最大流量，防止变幅油缸出现失速下俯的问题，同时比例减压阀可使得平衡阀的开度保持平衡，从而使变幅油缸下俯动作平稳，显著提高臂架下俯动作的稳定性，提高臂架动作的安全性。

Description

一种臂架控制系统

技术领域

本申请涉及隧道开挖凿岩技术领域，更具体地说，尤其涉及一种臂架控制系统。

背景技术

在隧道凿岩作业中，由于需要准确的对孔定位，必须要保证臂架的平稳控制以减少臂架的晃动，即需要实现低速稳定控制，然而一般的控制方式并不能消除臂架的下俯抖动，严重的抖动影响了定位精度；该设备还要求有较快的臂架动作以提高作业效率；同时，臂架晃动也大大影响设备的安全使用性。

针对现有的控制方法一般有两种，一种控制方法是变幅油缸有杆腔加压变幅控制，由变幅油缸有杆腔直接提供平衡阀先导控制油压，平衡阀先导控制压力受变幅油缸有杆腔油压的影响将引起平衡阀阀芯频繁启闭，从而使臂架下俯抖动。在该种控制的基础上，一般会对平衡阀先导控制油压进行稳定控制，例如增加阻尼网络，但该种设计需要进行复杂的调试过程，并且也会有部分油液由阻尼网络流失，从而影响臂架最大的下俯速度，影响作业效率。同时，变幅油缸有杆腔可能需要提供较高的压力，从而使液压系统造成较大的功率损失；

另一种控制方法是变幅油缸自重下俯控制，该种控制需要靠外部控制油路来控制平衡阀的启闭，由于这种主动控制的形式能提供较稳定的平衡阀先导控制压力，因此可以较好实现臂架平稳控制，但在臂架下俯过程中时，作用在油缸无杆腔上的力会越来越大，臂架下俯的速度会越来越快，如果发生失速情况，该系统可能不能很好的自动关闭平衡阀从而造成下俯失速，存在安全隐患，当然，对于臂架重量并不是很大的设备，靠自重下降会影响到变幅速度，影响作业效率。

因此，如何提供一种臂架控制系统，其能够提高臂架下俯动作的稳定性，提高臂架动作的安全性，已经成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。

实用新型内容

为解决上述技术问题，本申请提供一种臂架控制系统，其能够提高臂架下俯动作的稳定性，提高臂架动作的安全性。

本申请提供的技术方案如下：

本申请提供一种臂架控制系统，包括：油缸和平衡阀；所述油缸的无杆腔与所述平衡阀的负载油口相连；比例减压阀和液控换向阀，所述比例减压阀的出油口通过液控换向阀的控制口与平衡阀的先导油口相连；所述液控换向阀设置于所述比例减压阀的出油口与所述平衡阀的先导油口相连的平衡油管上，用于控制平衡油管开启或关闭。

进一步地，在本实用新型一种优选的方式中，油缸具体为变幅油缸。

进一步地，在本实用新型一种优选的方式中，平衡阀为限流型平衡阀。

进一步地，在本实用新型一种优选的方式中，臂架控制系统还包括：用于控制比例减压阀出油口与平衡阀先导油口连通的液控换向阀；液控换向阀液控换向阀包括：换向阀主体；设于所述换向阀主体上的第一油口、第二油口、第三油口；第一油口与平衡阀的先导油口连通，第二油口与比例减压阀出油口连通；液控换向阀具有第一油口和第三油口连通的第一状态，以及第一油口和所述第二油口连通的第二状态。

进一步地，在本实用新型一种优选的方式中，液控换向阀的先导油口与油缸的有杆腔的进油管连通。

进一步地，在本实用新型一种优选的方式中，液控换向阀还包括：用于调节液控换向阀恢复到第一状态的复位调节装置。

进一步地，在本实用新型一种优选的方式中，臂架控制系统还包括：液压供给装置；所述液压供给装置包括：为臂架控制系统提供液压油的变量泵；控制所述变量泵为臂架控制系统供油的比例换向阀；设置于所述变量泵和所述比例换向阀之间油路上的补偿阀；所述比例换向阀的第一油口连通至所述液控换向阀与所述油缸的有杆腔的进油管上，所述比例换向阀的第二油口连通至所述平衡阀的出油口。

其中，比例换向阀是臂架控制系统的核心元件，与比例减压阀及平衡阀共同控制臂架动作，对臂架稳定性起很大作用。

进一步地，在本实用新型一种优选的方式中，臂架控制系统还包括：平衡油压供给装置；平衡油压供给装置与比例减压阀的进油口连通。

进一步地，在本实用新型一种优选的方式中，臂架控制系统还包括：控制器；控制器的第一控制油路与比例减压阀的先导油口连接，控制器的第二控制油路与液压供给装置的先导油口连接。所述控制器输出为电控信号，控制比例换向阀及比例减压阀的阀芯开度。

进一步地，在本实用新型一种优选的方式中，臂架控制系统还包括：用于缓冲液控换向阀先导油压的阻尼装置，阻尼装置设置于液控换向阀的先导油口处。

进一步地，在本实用新型一种优选的方式中，臂架控制系统还包括：用于有杆腔高压泄压的溢流阀，溢流阀的进油口接入有杆腔的进油管道，溢流阀的出油口接入油箱。

进一步地，在本实用新型一种优选的方式中，臂架控制系统还包括：防吸空部件，防吸空部件为单向阀，单向阀与溢流阀并联，单向阀的进油口与溢流阀的出油口连接，单向阀的出油口与溢流阀的进油口连接。

本实用新型提供的一种臂架控制系统，与现有技术相比，包括：油缸，平衡阀；油缸的无杆腔与平衡阀的负载油口相连；臂架控制系统还包括：比例减压阀；比例减压阀的出油口与平衡阀的先导油口相连。其中，油缸的无杆腔与平衡阀相连，由于平衡阀有流量饱和特性，当无杆腔回油流量达到某个参数值时，无杆腔背压会大幅上升，从而保证油缸不会发生不可控的失速下降情况，提高动作安全性。平衡阀的先导控制压力由比例减压阀控制，比例减压阀可以根据工况要求提供不同的先导压力，改变平衡阀的阀芯开启开度，从而控制油缸无杆腔通过平衡阀的流量，即控制油缸下俯速度。同时，由于比例减压阀出口压力平稳，即可以提供给平衡阀稳定的先导控制压力，平衡阀阀芯在臂架下俯过程中一直保持开启状态，因此油缸可获得平稳的下俯动作。相较于现有技术而言，显著地提高了臂架下俯动作的稳定性，提高臂架动作的安全性。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的臂架控制系统的示意图。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件上，它可以直接在另一个元件上或者间接设置在另一个元件上；当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至另一个元件上。

需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“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申请和简化描述，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申请的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，多个”、“若干个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

须知，本说明书附图所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本申请可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本申请所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本申请所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。

请如图1所示，本实用新型实施例提供一种臂架控制系统，包括：油缸1，平衡阀2；油缸1的无杆腔102与平衡阀2的负载油口相连；比例减压阀3和液控换向阀4，比例减压阀3的出油口通过液控换向阀4的控制口与平衡阀2的先导油口相连；液控换向阀4设置于比例减压阀3的出油口与平衡阀2的先导油口相连的平衡油管上，用于控制平衡油管开启或关闭。

本实用新型实施例提供的臂架控制系统，与现有技术相比，包括：油缸1，平衡阀2；油缸1的无杆腔102与平衡阀2的负载油口相连；平衡阀2为限流型平衡阀2；臂架控制系统还包括：比例减压阀3；比例减压阀3的出油口与平衡阀2的先导油口相连。其中，油缸1的无杆腔102与平衡阀2相连，该平衡阀2采用限流型平衡阀2，由于此平衡阀2有流量饱和特性，当无杆腔102回油流量达到某个参数值时，无杆腔102背压会大幅上升，从而保证油缸1不会发生不可控的失速下降情况，提高动作安全性。平衡阀2的先导控制压力由比例减压阀3控制，比例减压阀3可以根据工况要求提供不同的先导压力，改变平衡阀2的阀芯开启开度，从而控制油缸1无杆腔102通过平衡阀2的流量，即控制油缸1下俯速度。同时，由于比例减压阀3出口压力平稳，即可以提供给平衡阀2稳定的先导控制压力，平衡阀2阀芯在臂架下俯过程中一直保持开启状态，因此油缸1可获得平稳的下俯动作。相较于现有技术而言，显著地提高了臂架下俯动作的稳定性，提高臂架动作的安全性。

具体地，在本实用新型实施例中，平衡阀2为限流型平衡阀，油缸1具体为变幅油缸。

其中，比例换向阀是臂架控制系统的核心元件，与比例减压阀及平衡阀共同控制臂架动作，对臂架稳定性起很大作用。

具体地，在本实用新型实施例中，臂架控制系统还包括：用于控制比例减压阀3出油口与平衡阀2先导油口连通的液控换向阀4；液控换向阀4包括：第一油口、第二油口、第三油口；第一油口与平衡阀2的先导油口连通，第二油口与比例减压阀3出油口连通；液控换向阀4具有第一油口和第三油口连通的第一状态，以及第一油口和第二油口连通的第二状态。

具体地，在本实用新型实施例中，液控换向阀4的先导油口与油缸1有杆腔101的进油管连通。

在本实施例中，当液压供给装置向有杆腔101供给的压力不足，但又可开启液控换向阀4时，油缸可以仅靠臂架自重进行下俯动作，如此可以减少系统的功耗。

具体地，在本实用新型实施例中，液控换向阀4还包括：用于调节液控换向阀4恢复到第一状态的复位调节装置。

在本实施例中，液控换向阀4的换向开启压力可根据不同工况对复位调节装置进行设置，在油缸下俯过程中，通过电比例换向阀比例换向控制，使压力油进入油缸有杆腔101，油缸无杆腔102连通油箱，此时，有杆腔101输入流量需保证油缸有杆腔101油压大于液控换向阀的设置压力，即可使比例减压阀的出口与平衡阀的先导压力控制油路连通，从而保持开启平衡阀，即液控换向阀控制着平衡阀的开启压力。

具体地，在本实用新型实施例中，臂架控制系统还包括：液压供给装置5；液压供给装置5包括：为臂架控制系统提供液压油的变量泵501；控制变量泵501为臂架控制系统供油的比例换向阀502；设置于变量泵501和比例换向阀502之间油路上的补偿阀503；比例换向阀502的第一油口连通至液控换向阀4与油缸1的有杆腔的进油管上，比例换向阀502的第二油口连通至平衡阀2的出油口。

在本实施例中，液压供给装置包括：变量泵501与补偿阀503、比例换向阀502；液压供给装置即为阀前补偿控制系统，可提供给油缸无极可调的系统流量，比例换向阀502可控制切换油缸1上俯或下俯的工作状态。

在本实施例中，当需要油缸的下俯动作加速时，可以通过液压供给装置，给油缸的有杆腔101增加油压，同时比例减压阀将平衡阀调到适合的开度，以使得无杆腔102的泄油量配合上有杆腔101的进油量，从而加速油缸的下俯动作。

在本实施例中，如果油缸出现失速下降的情况，比如有杆腔101压力突然骤降，则液控换向阀4的先导油口的油压下降低过复位调节装置设定的压力，液控换向阀4复位，切断比例减压阀对平衡阀先导油口的供油，即平衡阀关闭，暂停无杆腔102泄油，油缸下俯动作停止。从而大大提高了系统的安全性。

具体地，在本实用新型实施例中，臂架控制系统还包括：平衡油压供给装置6；平衡油压供给装置6与比例减压阀3的进油口连通。

具体地，在本实用新型实施例中，臂架控制系统还包括：控制器7；控制器7的第一控制油路与比例减压阀3的先导油口连接，控制器7的第二控制油路与液压供给装置5的先导油口连接。控制器7输出为电控信号，控制比例换向阀502及比例减压阀3的阀芯开度。

在本实施例中，控制器用于控制液压供给装置对油缸的供油和排油。和在比例减压阀的进油口接入平衡油压供给装置的情况下，调节比例减压阀出油口的油压，从而控制平衡阀的开度大小，控制无杆腔102的排油流量。即实现油缸下俯速度的无极调控。

具体地，在本实用新型实施例中，臂架控制系统还包括：用于缓冲液控换向阀4先导油压的阻尼装置8，阻尼装置8设置于液控换向阀4的先导油口处。

在本实施例中，液压供油装置对有杆腔101和无杆腔102的供油变化和供油量的变化，会导致液控换向阀先导油口处的油压不稳定，从而会产生不必要的液控换向阀工作状态的变化。在液控换向阀的先导油口设置阻尼孔，方便稳定液控换向阀先导油口的油压，使液控换向阀的工作状态，不受油压不稳定的影响。

具体地，在本实用新型实施例中，臂架控制系统还包括：用于有杆腔101高压泄压的溢流阀9，溢流阀9的进油口接入有杆腔101的进油管道，溢流阀9的出油口接入油箱。

在本实施例中，油缸的有杆腔101供油管道，设置了溢流阀9，当有杆腔101压力高于设定值时，自动泄压，保护油缸。

具体地，在本实用新型实施例中，臂架控制系统还包括：防吸空部件10，防吸空部件10为单向阀，单向阀与溢流阀9并联，单向阀的进油口与溢流阀9的出油口连接，单向阀的出油口与溢流阀9的进油口连接。

在本实施例中，油缸的有杆腔101的供油管道，也通过单向阀连通的油箱，当液压系统失控导致有杆腔101负压时，可从油缸直接补油进入有杆腔101，防止有杆腔101吸入空气，造成装置损坏。

需要说明的是，本实用新型实施例中涉及到的先导油口是指平衡阀、液控换向阀或电比例换向阀等阀体的先导控制腔的进油口。先导油压为先导油口处的液压油的压力。

如上所述，本实用新型实施例提供的臂架控制系统，与现有技术相比：采用比例减压阀控制平衡阀先导压力，大大提高了臂架稳定性；实现凿岩台车臂架的快速移动及慢速定位，显著提高作业效率及定位精度；增加液控换向阀，避免比例减压阀故障及电气故障造成的平衡阀先导压力的失常控制，提高了系统的安全性；油缸有杆腔旁通路增加溢流阀，提高油缸运行过程中的安全性，防止超压作业；油缸有杆腔旁通路增加单向阀，防止失速吸空，保护油缸；减压阀及比例换向阀502采用电控液压元件，可通过控制器协同调控，比例减压阀调定压力随比例换向阀502更好的实现油缸速度控制，提高系统稳定性及可靠性；此外，采用限流型平衡阀，提高了油缸下俯速度的可控性，避免不可控失速事故，消除了安全隐患。在液控换向阀4的作用下，可控制比例减压阀3对平衡阀2的控制作用；即液控换向阀4可以控制比例减压阀3出油口与平衡阀2进油口连接的平衡油管的开启或关闭。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种臂架控制系统，其特征在于，包括：

油缸和平衡阀；

所述油缸的无杆腔与所述平衡阀的负载油口相连；

比例减压阀和液控换向阀，所述比例减压阀的出油口通过液控换向阀的控制口与平衡阀的先导油口相连；

所述液控换向阀设置于所述比例减压阀的出油口与所述平衡阀的先导油口相连的平衡油管上，用于控制平衡油管开启或关闭。

2.根据权利要求1所述的臂架控制系统，其特征在于，所述液控换向阀包括：换向阀主体；设于所述换向阀主体上的第一油口、第二油口、第三油口；所述第一油口与所述平衡阀的先导油口连通，所述第二油口与所述比例减压阀的出油口连通；所述液控换向阀具有所述第一油口和第三油口连通的第一状态，以及所述第一油口和所述第二油口连通的第二状态。

3.根据权利要求2所述的臂架控制系统，其特征在于，所述液控换向阀的先导油口与所述油缸的有杆腔进油管连通。

4.根据权利要求3所述的臂架控制系统，其特征在于，所述液控换向阀还包括：用于调节液控换向阀恢复到第一状态的复位调节装置。

5.根据权利要求1所述的臂架控制系统，其特征在于，所述臂架控制系统还包括：液压供给装置；所述液压供给装置包括：为臂架控制系统提供液压油的变量泵；控制所述变量泵为臂架控制系统供油的比例换向阀；设置于所述变量泵和所述比例换向阀之间油路上的补偿阀；所述比例换向阀的第一油口连通至所述液控换向阀与所述油缸的有杆腔的进油管上，所述比例换向阀的第二油口连通至所述平衡阀的出油口。

6.根据权利要求5所述的臂架控制系统，其特征在于，所述臂架控制系统还包括：平衡油压供给装置；所述平衡油压供给装置与所述比例减压阀的进油口连通。

7.根据权利要求6所述的臂架控制系统，其特征在于，所述臂架控制系统还包括：控制器；所述控制器的第一控制电路与所述比例减压阀的先导电磁阀体连接，所述控制器的第二控制电路与所述比例换向阀的先导电磁阀体连接；所述控制器输出为电控信号，控制所述比例换向阀及所述比例减压阀的阀芯开度。

8.根据权利要求1所述的臂架控制系统，其特征在于，所述臂架控制系统还包括：阻尼装置，用于缓冲所述液控换向阀的先导油口的油压，所述阻尼装置设置于所述液控换向阀的先导油口处。

9.根据权利要求8所述的臂架控制系统，其特征在于，所述臂架控制系统还包括：溢流阀，所述溢流阀的进油口接入所述油缸的有杆腔进油管道，所述溢流阀的出油口接入油箱。

10.根据权利要求9所述的臂架控制系统，其特征在于，所述臂架控制系统还包括：防吸空部件，所述防吸空部件为单向阀，所述单向阀与所述溢流阀并联，所述单向阀的进油口与所述溢流阀的出油口连接，所述单向阀的出油口与所述溢流阀的进油口连接。