CN210013269U - 一种双挡调频的破碎锤控制系统及挖掘机 - Google Patents

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简立瑞
宋之克
耿家文
费树辉
赵光
张科伟
王东
郭天凯
范凯俊
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Abstract

本实用新型公开了一种双挡调频的破碎锤控制系统及挖掘机，控制系统包括主泵、主阀、液控换向阀、控制器、电气开关、氮气压力传感器、截止阀、破碎锤本体、行程切换阀、液压油箱；主泵、主阀、液控换向阀、截止阀、破碎锤本体、行程切换阀和液压油箱之间通过液压管路连通；行程切换阀与控制器的输出端口电气线束相连，氮气压力传感器、电气开关分别与控制器的输入端口电气线束相连；当截止阀关闭时，通过控制电气开关，使得行程切换阀换向，实现活塞长短行程的运动；当截止阀开启时，电气开关失效，通过控制器实现破碎锤自动调频。本实用新型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

一种双挡调频的破碎锤控制系统及挖掘机
技术领域
本实用新型涉及一种双挡调频的破碎锤控制系统，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及其系统，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。
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。而传统的破碎锤采用传统的活塞固定行程破碎锤，无法区分软硬岩工况，导致冲击能量浪费。
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。传统的固定行程破碎锤，虽然对于软岩或者二次破碎的岩石也可以满足要求，但是冲击能量是浪费的。
实用新型内容
为了克服现有技术中存在的不足，本实用新型提供一种双挡调频的破碎锤控制系统及控制方法。
为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：
一种双挡调频的破碎锤控制系统，包括主泵、主阀、液控换向阀、控制器、电气开关、氮气压力传感器、截止阀、破碎锤本体、行程切换阀、液压油箱；所述主泵、主阀、液控换向阀、截止阀、破碎锤本体、行程切换阀和液压油箱之间通过液压管路连通；所述行程切换阀与控制器的输出端口电气线束相连，所述氮气压力传感器、电气开关分别与控制器的输入端口电气线束相连；当截止阀关闭时，通过控制电气开关，使得行程切换阀换向，实现活塞长短行程的运动；当截止阀开启时，电气开关失效，通过控制器实现破碎锤自动调频。
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；所述A油口与液控换向阀相连通，所述C油口和B油口通过连接行程切换阀与液控换向阀相连通，所述D油口与主阀相连通。
进一步，所述氮气压力传感器通过截止阀与破碎锤本体相连通。
进一步，所述氮气压力传感器为电压型传感器，输出0.5-4.5V的电压信号。
进一步，所述氮气压力传感器为电流型传感器，输出4-20mA的电流信号。
一种挖掘机，包括前述的双挡调频的破碎锤控制系统。
本实用新型有益效果：
1、破碎锤双档调频，针对硬岩和软岩工况可手动切换破碎锤打击频率；2、通过检测蓄能器氮气压力变化，自动识别工况特点，自适应调整打击频率，减少冲击能量的浪费。
附图说明
图1为本实用新型活塞长短行程上升过程原理图（最低点位置）；
图2为本实用新型活塞长行程下降过程原理图（最高点位置）；
图3为本实用新型活塞短行程下降过程原理图（最高点位置）；
图4为传统技术活塞长行程上升过程原理图。
具体实施方式
为使本实用新型实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，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，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。下面结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明。
如图1、图2、图3所示，一种双挡调频的破碎锤控制系统，包括主泵1、主阀2、液控换向阀3、控制器4、电气开关5、氮气压力传感器6、截止阀7、破碎锤本体8、行程切换阀9、液压油箱10、液压管路及电气线束；包括主泵1、主阀2、液控换向阀3、截止阀7、破碎锤本体8、行程切换阀9和液压油箱10之间通过液压管路连通；所述控制器4、氮气压力传感器6、行程切换阀9和电气开关5通过电气线束连通；所述控制器4具有两个输入端口和一个输出端口，输入端口通过电气线束连接氮气压力传感器6和电气开关5，一个输出端口通过电气线束连接行程切换阀9；氮气压力传感器6为电压型传感器，输出0.5-4.5V的电压信号，或者是电流型传感器，输出4-20mA的电流信号。氮气压力传感器6前段安装截止阀7，可以根据实际情况选择性使用。电气开关按钮安装在驾驶室内，可以人为进行远程控制。
以下结合图1、图2、图3所示，给出一种双挡调频的破碎锤控制过程：
当截止阀7关闭时，打开驾驶室内的电气开关。活塞冲击钎杆后向上运动，如图1所示，液控换向阀3的a端口面积为Sa大于b端口面积Sb，液控换向阀3处于图1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，此时活塞加速向上运动。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9已换向，此时高压油无法传递到液控换向阀3的c端口，活塞继续向上运动。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3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3换向，A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2所示。破碎锤高能量进行打击作业，针对硬岩工况。关闭驾驶室内的电气开关按钮，活塞以短行程运动，破碎锤低能量进行打击作业，针对软岩工况。
当截止阀7打开时，驾驶室内的电气开关5失效，实现破碎锤自动调频方法如下：
控制器4检测来自于氮气压力传感器6的信号记录下此时的充氮压力Pn0；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，并压缩蓄能器14，氮气压力升高，活塞11运动到最顶端时，控制器4检测到蓄能器14中氮气压力最大值为Pn1，其差值∆P1小于控制器4设定的控制压力值Pn，行程切换阀9不得电，破碎锤活塞以短行程进行工作。控制器4将此状态记录，一直以短行程工作；当系统断电时，此状态删除；当系统再一次通电，并使用破碎锤时，控制器4再一次检测破碎锤工作时的最大氮气压力值，进而判断实际的工作状态；控制器4进行运算，控制行程切换阀9切换，使破碎锤以相应的频率进行工作。
控制器4检测来自于氮气压力传感器6的信号记录下此时的充氮压力Pn0；破碎锤在硬岩工况下工作，由于活塞11冲击钎杆13后有反弹，在高压油的作用下，活塞11向上运动，并压缩蓄能器14中的氮气，氮气压力升高，活塞11运动到最顶端时，控制器4检测到蓄能器14中氮气压力最大值为Pn2， 其差值∆P2大于控制器4设定的控制压力值Pn，行程切换阀9得电，破碎锤活塞以长行程进行工作；控制器4将此状态记录，一直以长行程工作；当系统断电时，此状态删除；当系统再一次通电，并使用破碎锤时，控制器4再一次检测破碎锤工作时的最大氮气压力值，进而判断实际的工作状态；控制器4进行运算，控制行程切换阀9切换，使破碎锤以相应的频率进行工作。
以下结合图1、图2、图3所示，给出另一种一种双挡调频的破碎锤控制过程：
当截止阀7关闭时，打开驾驶室内的电气开关。活塞冲击钎杆后向上运动，如图1所示，液控换向阀3的a端口面积为Sa大于b端口面积Sb，液控换向阀3处于图1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，此时活塞加速向上运动。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9已换向，此时高压油无法传递到液控换向阀3的c端口，活塞继续向上运动。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3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3换向，A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2所示。破碎锤高能量进行打击作业，针对硬岩工况。关闭驾驶室内的电气开关按钮，活塞以短行程运动，破碎锤低能量进行打击作业，针对软岩工况。
当截止阀7打开时，驾驶室内的电气开关5失效，实现破碎锤自动调频过程如下：破碎锤活塞每次冲击过程中，控制器4实时动态监测氮气压力传感器6的压力值；当控制器4监测到活塞最大行程时氮气压力差值∆P1小于控制器4设定的控制压力值Pn时，行程切换阀9不得电，破碎锤以短行程进行工作；当控制器4监测到活塞最大行程时氮气压力差值∆P2不小于控制器4设定的控制压力值Pn时，行程切换阀9得电，破碎锤以长行程进行工作。
以下结合图1、图2、图3所示，给出另一种一种双挡调频的破碎锤控制过程：
当截止阀7关闭时，打开驾驶室内的电气开关。活塞冲击钎杆后向上运动，如图1所示，液控换向阀3的a端口面积为Sa大于b端口面积Sb，液控换向阀3处于图1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，此时活塞加速向上运动。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9已换向，此时高压油无法传递到液控换向阀3的c端口，活塞继续向上运动。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3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3换向，A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2所示。破碎锤高能量进行打击作业，针对硬岩工况。关闭驾驶室内的电气开关按钮，活塞以短行程运动，破碎锤低能量进行打击作业，针对软岩工况。
当截止阀7打开时，驾驶室内的电气开关5失效，实现破碎锤自动调频过程如下：
方案一控制器4检测来自于氮气压力传感器6的信号记录下此时的充氮压力Pn0；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，并压缩蓄能器14，氮气压力升高，活塞11运动到最顶端时，控制器4检测到蓄能器14中氮气压力最大值为Pn1，其差值∆P1小于控制器4设定的控制压力值Pn，行程切换阀9不得电，破碎锤活塞以短行程进行工作。控制器4将此状态记录，一直以短行程工作；当系统断电时，此状态删除；当系统再一次通电，并使用破碎锤时，控制器4再一次检测破碎锤工作时的最大氮气压力值，进而判断实际的工作状态；控制器4进行运算，控制行程切换阀9切换，使破碎锤以相应的频率进行工作。
控制器4检测来自于氮气压力传感器6的信号记录下此时的充氮压力Pn0；破碎锤在硬岩工况下工作，由于活塞11冲击钎杆13后有反弹，在高压油的作用下，活塞11向上运动，并压缩蓄能器14，氮气压力升高，活塞11运动到最顶端时，控制器4检测到蓄能器14中氮气压力最大值为Pn2， 其差值∆P2大于控制器4设定的控制压力值Pn，行程切换阀9得电，破碎锤活塞以长行程进行工作；控制器4将此状态记录，一直以长行程工作；当系统断电时，此状态删除；当系统再一次通电，并使用破碎锤时，控制器4再一次检测破碎锤工作时的最大氮气压力值，进而判断实际的工作状态；控制器4进行运算，控制行程切换阀9切换，使破碎锤以相应的频率进行工作。
方案二破碎锤活塞每次冲击过程中，控制器4实时动态监测氮气压力传感器6的压力值；当控制器4监测到活塞最大行程时氮气压力差值∆P1小于控制器4设定的控制压力值Pn时，行程切换阀9不得电，破碎锤以短行程进行工作；当控制器4监测到活塞最大行程时氮气压力差值∆P2不小于控制器4设定的控制压力值Pn时，行程切换阀9得电，破碎锤以长行程进行工作。
以上两种方案可以通过程序进行设定，在控制器4设置两个控制模块，分别控制以上两种方案。驾驶人员只需要在仪表上，选择相应的控制模块就可以实现两种方案的切换。操作简单可靠。
图4给出了传统技术活塞长行程上升过程原理图，传统的固定行程破碎锤，虽然对于软岩或者二次破碎的岩石也可以满足要求，但是冲击能量是浪费的。
本实用新型实现了破碎锤双档调频，针对硬岩和软岩工况可手动切换破碎锤打击频率；本实用新型通过检测蓄能器氮气压力变化，自动识别工况特点，自适应调整打击频率，减少冲击能量的浪费。
本实用新型还提供一种挖掘机，包括前述的双挡调频的破碎锤控制系统。
最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本实用新型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；而不脱离本实用新型技术方案的精神，其均应涵盖在本实用新型请求保护的技术方案范围当中。

Claims (6)

1.一种双挡调频的破碎锤控制系统，其特征在于：包括主泵（1）、主阀（2）、液控换向阀（3）、控制器（4）、电气开关（5）、氮气压力传感器（6）、截止阀（7）、破碎锤本体（8）、行程切换阀（9）、液压油箱（10）；
所述主泵（1）、主阀（2）、液控换向阀（3）、截止阀（7）、破碎锤本体（8）、行程切换阀（9）和液压油箱（10）之间通过液压管路连通；
所述行程切换阀（9）与控制器（4）的输出端口电气线束相连，所述氮气压力传感器（6）、电气开关（5）分别与控制器（4）的输入端口电气线束相连；
当截止阀（7）关闭时，通过控制电气开关（5），使得行程切换阀换向，实现活塞长短行程的运动；
当截止阀（7）开启时，电气开关（5）失效，通过控制器（4）实现破碎锤自动调频。
2.根据权利要求1所述一种双挡调频的破碎锤控制系统，其特征在于：所述破碎锤本体（8）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；
所述A油口与液控换向阀（3）相连通，所述C油口和B油口通过连接行程切换阀（9）与液控换向阀（3）相连通，所述D油口与主阀（2）相连通。
3.根据权利要求1所述一种双挡调频的破碎锤控制系统，其特征在于：所述氮气压力传感器（6）通过截止阀（7）与破碎锤本体（8）相连通。
4.根据权利要求1所述一种双挡调频的破碎锤控制系统，其特征在于：所述氮气压力传感器为电压型传感器，输出0.5-4.5V的电压信号。
5.根据权利要求1所述一种双挡调频的破碎锤控制系统，其特征在于：所述氮气压力传感器为电流型传感器，输出4-20mA的电流信号。
6.一种挖掘机，其特征在于：包括权利要求1至5任一项所述的双挡调频的破碎锤控制系统。
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