CS255969B1

CS255969B1 - Hydraulic drive of the drilling head of the milling machine

Info

Publication number: CS255969B1
Application number: CS857704A
Authority: CS
Inventors: Otokar Bures
Original assignee: Otokar Bures
Priority date: 1985-10-29
Filing date: 1985-10-29
Publication date: 1988-04-15
Also published as: CS770485A1

Abstract

Hydraulický pohon vrtací hlavy komínovacího důlního stroje řeší snížení potřebného množství oběhové tlakové kapaliny. Hydraulický pohon sestává jednak z konstantního hydrogenerátoru, napojeného vedením přes rozvaděč na regulační hydromotor, který je napojen zpětným vedením na tentýž rozvaděč a je rovněž spojen se servomotorem, na jehož vedení je připojen ovládací ventil. Pohon vrtací hlavy dále sestává rovněž z hydrogenerátoru řídicího okruhu, na jehož vedení je zaústěno vedení zmíněného ovládacího ventilu a dále je připojena dvojice ovládacích ventilů., spojených každý jedním vedením s jedním z obou vstupů rozvaděče a současně je vedením hydrogenerátoru řídicího okruhu ještě napojeno na servomotor.The hydraulic drive of the drilling head of the chimney mining machine solves the problem of reducing the required amount of circulating pressure fluid. The hydraulic drive consists of a constant hydraulic generator, connected by a line through the distributor to the regulating hydraulic motor, which is connected by a return line to the same distributor and is also connected to a servomotor, to whose line a control valve is connected. The drilling head drive also consists of a control circuit hydraulic generator, to whose line the line of the aforementioned control valve is connected and a pair of control valves are connected, each connected by one line to one of the two inputs of the distributor and at the same time the control circuit hydraulic generator line is also connected to the servomotor.

Description

Vynález se týká hydraulického pohonu vrtací hlavy komínovaoího stroje určeného pro vrtání důlních komínů na plný profil.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a hydraulic drive for a drilling head of a chimney machine for drilling full-profile mine chimneys.

Je známo, že základním požadavkem pro pohon vrtací hlavy, vyplývající z charakteru práce, je schopnost pohonu pracovat v daných horninových podmínkách s optimálním a dostatečným kroutícím momentem M_k při optimálních otáčkách n, jak bude ještě rozvedeno níže. Až dosud se pohon vrtací hlavy komínovaciho stroje řeší nejčastěji tak, že je tato vrtací hlava poháněna elektromotorem a stupňovou mechanickou převodovkou. Elektromotor má většinou možnost též změnit otáčky. Toto řešení má nevýhodu v tom, že požadované otáčky je možno měnit pouze stupňovitě a to podle možnosti převodovky, jen v určitém omezeném počtu stupňů. Vyžaduje to použití speciálních dražších elektromotorů, které mají při změněných otáčkách stejný výkon. Současně klade použití mechanických převodovek, např. vícestupňových, při řazení stupňů určité zvýšené nároky na obsluhu.It is known that the basic requirement for the drilling head drive resulting from the nature of the work is the ability of the drive to operate in given rock conditions with optimal and sufficient torque M _k at the optimum speed n, as will be further discussed below. Until now, the drilling head drive of the chimney sweeping machine is most often solved by the fact that the drilling head is driven by an electric motor and a stepped mechanical gearbox. The electric motor can usually also change the speed. This solution has the disadvantage that the desired speed can only be changed in a stepwise manner and, depending on the gearbox, only in a limited number of stages. This requires the use of special, more expensive electric motors that have the same power at changed speeds. At the same time, the use of mechanical gearboxes, such as multi-speed gearboxes, imposes certain increased demands on the operator when shifting gears.

Rovněž se používá hydraulický pohon vrtací hlavy komínovaciho stroje. Je výhodný především v dolech s nebezpečím výbuchu metanu, kdy realizace elektrickomechanického pohonu je značně obtížná. Pohon bývá řešen regulačním hydrogenerátorem a konstantním hydromotorem.The hydraulic drive of the chimney drilling head is also used. It is advantageous especially in mines with the danger of methane explosion, when the realization of electromechanical drive is very difficult. The drive is usually controlled by a control pump and a constant hydraulic motor.

Toto uspořádání pohonu umožňuje oproti výše zmíněnému elektromechanickému pohonu plynulou a snadnou regulaci otáček vrtací hlavy. Má však některé nevýhody. Tak např. pro zajištění potřebného kroutícího momentu M^ musí být volen dostatečně velký hydromotor. Jelikož se jedná o hydromotor s konstantním geometrickým objemem V^, musí být požadavek rozsahu změny otáček realizován změnou dodávaného množství hydraulické kapaliny od hydrogenerátoru do hydromotorů.This arrangement of the drive enables, in comparison with the above-mentioned electromechanical drive, a smooth and easy speed control of the drilling head. However, it has some disadvantages. For example, a sufficiently large hydraulic motor must be selected to provide the required torque M moment. Since it is a hydraulic motor with a constant geometric volume V,, the requirement of the speed change range must be realized by varying the amount of hydraulic fluid supplied from the generator to the hydraulic motors.

To právě umožňuje používaný regulační hydrogenerátor. Značný rozsah požadovaných měnitel ných otáček n . -n vede ale k velkému rozsahu změny dodávaného množství hydraulické kapa mm. max. .This is possible thanks to the used control pump. Considerable range of variable speed required n. -n, however, leads to a wide range of variations in the delivered hydraulic capacity mm. max.

líny, daného maximálními otáčkami a celý obvod pracuje s velkým oběhovým množstvím této kapaliny. To je nepříznivé co do velikosti ztrát i např. co do volby velikosti všech prvků obvodu. Velikost oběhového množství kapaliny je zvlášt důležitá v dolech s nebezpečím výbuchu metanu. Další nevýhodou tohoto uspořádání pohonu vrtací hlavy spočívá v tom, že je nutno řídit maximální pracovní tlak obvodu kapaliny. Vzhledem k tomu, že se při požadované změně otáček pohonu mění množství kapaliny dodávané hydrogenerátorem, je potřeba pro dodrženi konstantního instalovaného příkonu obvodu měnit pracovní tlak obvodu úměrně změně otáček.the maximum speed and the entire circuit works with a large circulating amount of this liquid. This is unfavorable both in terms of the size of the losses and, for example, in the size selection of all circuit elements. The size of the circulating amount of liquid is particularly important in mines with a risk of methane explosion. A further disadvantage of this drilling head drive arrangement is that it is necessary to control the maximum working pressure of the fluid circuit. Since the amount of liquid supplied by the pump changes as the drive speed changes, it is necessary to vary the operating pressure of the circuit in proportion to the speed change to maintain a constant installed circuit power.

To vyžaduje obvykle řadu tlakových ventilů a řešeni vazby mezi řízením otáček a řízením tlaku obvodu. Tím se obvod značně zkomplikuje a prodražuje, případně se obsluha stroje stává složitější.This typically requires a series of pressure valves and a coupling solution between speed control and circuit pressure control. This makes the circuit much more complicated and expensive, or the machine operator becomes more complex.

Výše uvedené nevýhody odstraňuje hydraulický pohon vrtací hlavy komínovaciho důlního stroje. Jeho podstata spočívá podle vynálezu v tom, že sestává jednak z konstantního hydrogenerátoru, napojeného svým vedením přes rozvaděč na regulační hydromotor, který je napojen svým zpětným vedením na tentýž rozvaděč a je spojen rovněž se servomotorem, na jehož vedení je připojen ovládací ventil. Jednak sestává pohon vrtací hlavy ještě z hydrogenerátoru řídicího okruhu, na jehož, vedení je postupně zaústěno vedení ze zmíněného ovládacího ventilu a dále připojena dvojice ovládacích ventilů, spojených každý jedním vedením s jedním z obou vstupů rozvaděče a současně je vedení řídicího okruhu ještě napojeno na uvedený servomotor. Rovněž podle vynálezu je mezi rozvaděč a konstantní hydrogenerátor na jejich společné vedení napojeno vedení tlakového ventilu a v místech mezi zaústěním vedení ovládacího ventilu a konstantní hydrogenerátor je na vedení řídicího okruhu připojen další tlakový ventil.The above mentioned disadvantages are eliminated by the hydraulic drive of the drilling head of the chimney mining machine. According to the invention, it consists essentially of a constant hydrogen generator connected by means of a manifold to a control hydraulic motor, which is connected by its return line to the same manifold and is also connected to a servomotor to which a control valve is connected. On the one hand, the drilling head drive consists of a control circuit pump, on which the line is gradually connected to a line from said control valve and a pair of control valves connected by one line to one of the two switchboard inputs are connected. servo-motor. Also according to the invention, a pressure valve line is connected between the distributor and the constant pump to their common line and another pressure valve is connected to the control circuit line between the control valve line and the constant pump.

Pohon vrtací hlavy je hydraulický a používá podle vynálezu zapojeni konstantní hydrogenerátor - regulační hydromotor. Smysl otáčení regulačního hydromotorů i počet otáček vrtací hlavy je dálkově hydraulicky ovládán obsluhou.The drilling head drive is hydraulic and, according to the invention, uses a constant hydraulic generator - a control hydraulic motor. The direction of rotation of the control hydraulic motors and the number of rotations of the drilling head are remotely hydraulically controlled by the operator.

Použití regulačního hydromotorů zajištuje plynulé změny otáček pohonu v požadovaném rozsahu a to nikoliv změnou množství dodávané kapaliny od konstantního hydrogenerátoru, který nyní dodává konstantní množství, ale změnou geometrického objemu V_g regulačního hydro3 motoru. To má přímý vliv na množství oběhové kapaliny, které je nyní dáno pouze minimálními požadovanými otáčkami a je tudíž daleko nižší, než u pohonu s dosavadním zapojením. Nižší množství oběhové kapaliny vede k nižším ztrátám a k menším rozměrům a tedy i fc levnějším prvkům celého obvodu.Use of hydraulic motors provides smooth control of the speed change actuator to the desired extent and not by changing the amount of liquid supplied from the constant pump, which now supplies a constant amount, but by changing the geometric volume V _g hydro3 control motor. This has a direct effect on the amount of circulating fluid, which is now given only by the minimum required speed and is therefore much lower than with a prior art drive. The lower amount of circulating liquid leads to lower losses and smaller dimensions and hence also cheaper elements of the whole circuit.

Na připojených výkresech je na obr. 1 schematicky znázorněno zapojení jednotlivých prvků hydraulického pohonu vrtací hlavy podle vynálezu a na obr. 2 optimální křivka závislosti kroutícího momentu na otáčkách n. A konečně na obr. 3 jsou křivky průběhu výkonu vstupního kroutícího momentu a otáček n vrtací hlavy.In the accompanying drawings, FIG. 1 schematically shows the connection of the individual hydraulic drive elements of the drilling head according to the invention, and FIG. 2 shows the optimum torque versus speed n curve. Finally, FIG. head.

Hydraulický pohon podle vynálezu na obr. 1 sestává z nádrže 1. hydraulické kapaliny, kterou vedením 21 nasává konstantní hydrogenerátor 2. a vede dále vedením 22 k regulačnímu hydromotoru _3, ^z něhož je zpětná kapalina vedena vedením 23 přes filtr .4 zpět do nádrže JL. Za regulační hydromotor 3. je na vedení 22, ² 3- vložen rozvaděč a mezi tento rozvaděč 5. a konstantní hydrogenerátor 2 je na vedení 22 napojeno vedení 24 tlakového ventilu j6, určujícího pracovní tlak obvodu kapaliny. Z nádrže £ nasává hydraulickou kapalinu rovněž hydrogenerátor J7 řídicího okruhu a touto kapalinou napájí vedením 25 dvojici ovládacích ventilů θ., 9. a vedením 26 ovládací ventil 10. Dvojice ovládacích ventilů £, £ je známým způsobem vedeními 27, 28 spojena s ovládacími vstupy rozvaděče 5_ a ovládací ventil 10 vedením 29 se servoválcem 11♦Hydraulic drive according to the invention in Fig. 1 comprises a first reservoir of hydraulic fluid line 21 which draws a constant hydro and second further line 22 leads to a regulatory _3 hydraulic motor, ^from which the return liquid is passed in line 23 through a filter back to the tank .4 JL . Under the third hydraulic control on line 22, ² 3 is inserted between the distributor and the distributor 5 and a constant hydraulic generator 2 is connected to conduit 22 of conduit 24 pressure valve J6, determining the working pressure fluid circuit. The control circuit pump 17 also draws hydraulic fluid from the reservoir and feeds a pair of control valves 9, 9 and a control valve 10 via line 25. The pair of control valves 8, 8 is connected in a known manner via lines 27, 28 to the control inputs of the distributor. 5 and control valve 10 via line 29 with servo-cylinder 11 ♦

Zpětný proud kapaliny řídicího okruhu je veden z ovládacího ventilu 10 vedením 31 přes filtr 12 do nádrže £. Tlak kapaliny v řídicím okruhu je dán tlakovým ventilem 13, napojeným vedením 30 mezi dvojici ovládacích ventilů £, 9_ a hydrogenerátor _7 řídicího okruhu na·'vedení 25. Podle velikosti použitého regulačního hydromotoru 2 může být pro splnění požadovaných parametrů kroutícího momentu a otáček vřazena na výstup pohonu zmíněného hydromotoru 3_ převodovka 14, na kterou je napojena neznázorněná vlastní vrtací hlava.The return flow of the control circuit fluid is conducted from the control valve 10 via line 31 through the filter 12 to the tank 6. The fluid pressure in the control circuit is given by a pressure valve 13 connected by a line 30 between a pair of control valves 9, 9 and a control circuit pump 7 to a line 25. Depending on the size of the control hydraulic motor 2 used, the output of the drive of said hydraulic motor 3 is a gearbox 14 to which the actual drilling head (not shown) is connected.

Hydraulický pohon podle vynálezu pracuje takto: konstantní hydrogenerátor 2^ odebírá vedením 21 hydraulickou kapalinu a dodává je vedením 22 k rozvaděči 5_ a odtud dále k regulačnímu hydromotoru 3.. Ovládacími ventily £, je přes vedení 27, 28 dálkově řízeno přestavování rozvaděče 5. a tím i smysl otáčení regulačního hydromotoru .3· Ovládací ventily £, 2 jsou napájeny vedením 25 od hydrogenerátoru T_ řídicího okruhu a tlak řídicího obvodu je dán přes vedení 30 tlakovým ventilem 13. Řídicí tlak hydraulické kapaliny od hydrogenerátoru 7. je ještě zaveden vedením 25 do servoválce 11 sloužícího k přestavení geometrického objemu regulačního hydromotoru J3. Proti tomuto tlaku působí v serizoválci 11 tlak od ovládacího ventilu 10, který pracuje přes vedení 26 jako redukční ventil redukujícího řídicí tlak od hydrogenerátoru Ί_ řídicího obvodu. Na nastavení ovládacího ventilu 10 je závislá velikost redukovaného řídicího tlaku přiváděného vedením 29 do servoválce 11 proti plnému řídicímu tlaku z vedení 25 a tím i velikost geometrického objemu regulačního hydromotoru 3_.The hydraulic actuator according to the invention operates as follows: the constant pump 23 withdraws the hydraulic fluid through line 21 and supplies it via line 22 to the distributor 5 and from there to the control hydraulic motor 3. The valve 5 is remotely controlled via lines 27, 28. hence the direction of rotation of the control hydraulic motor 3. The control valves 6, 2 are supplied via line 25 from the control circuit pump 10, and the control circuit pressure is given via line 30 via the pressure valve 13. a servo-cylinder 11 for adjusting the geometric volume of the control hydraulic motor 13. Against this pressure in the cylinder 11, there is a pressure from the control valve 10, which operates via line 26 as a pressure reducing valve reducing the control pressure from the control circuit pump. Depending on the setting of the control valve 10, the magnitude of the reduced control pressure supplied by line 29 to the servo-cylinder 11 is dependent on the full control pressure from line 25 and thus the size of the geometric volume of the control hydraulic motor 3.

Tímto způsobem obsluha nastavuje plynule výstupní otáčky pohonu pro dané horninové poměry a tím současně i velikost výstupního kroutícího momentu pohonu. Hlayní pracovní obvod pracuje s jedním maximálním pracovním tlakem nastaveným na tlakovém ventilu 5_. Čištění zpětné hydraulické kapaliny se děje filtry £ a 12 ♦ Charakter obvodu u zapojeni podle vynálezu je takový, že pracuje s jedním nastaveným pracovním tlakem. Vzhledem k tomu, že též konstantní hydrogenerátor 2 dodává konstantní množství kapaliny, pracuje obvod automaticky s konstantním výkonem, tak jak je to požadováno podle optimální křivky závislosti kroutícího momentu na otáčkách n na obr. 2, který ukazuje, že pohon musí zajistit požadovaný rozsah kroutícího momentu M, v rozsahu M, min.-M, max. při rozsahu otáček n_^„ -n.~ . Přičemž charakter práce, tj.In this way, the operator continuously adjusts the output speed of the drive for the given rock conditions and thus also the magnitude of the output torque of the drive. The play working circuit operates with one maximum working pressure set on the pressure valve 5. The return hydraulic fluid is cleaned by filters 8 and 12. The circuitry of the circuit according to the invention is such that it operates at one set working pressure. Since the constant pump 2 also supplies a constant amount of liquid, the circuit automatically operates at a constant power as required by the optimum torque / speed curve in Fig. 2, which shows that the drive must provide the required torque range. torque M, in the range M, min-M, max. in the speed range n_ ^ „-n. ~. While the nature of the work, ie.

k k k max. mm. r · j vrtání horniny, vyžaduje pevné nastavení určitého režimu otáček pohonu pro dané hroninové poměry. Zároveň ale musí být možnost vnějším zásahem obsluhou tyto otáčky změnit a to nejlépe plynule v celém rozsahu. Nutnost pevného nastavení otáček pro daný režim vrtání, daná charakterem práce stroje, vylučuje použití samočinné výkonové regulace pohonu, jak by se podle obr. 2 nabízelo, nebot průběh kroutícího momentu v závislosti na otáčkách n je v podstatě křivkou konstantního výkonu.k k k max mm. Rock drilling, requires a fixed setting of a certain drive speed mode for a given Hron ratio. At the same time, it must be possible to change these revolutions by external operator intervention, preferably continuously over the entire range. The necessity of a fixed speed setting for a given drilling mode, given the nature of the machine operation, avoids the use of automatic power regulation of the drive, as would be suggested in Fig. 2, since the torque versus speed n is essentially a constant power curve.

Křivky průběhu výkonu výstupního kroutícího momentu M_k a otáček n vrtací hlavy jsou znázorněny na obr. 3. Změnou geometrického objemu hydromotorú v rozsahu n_max “ⁿmin ^a ^^rou~ ticí moment od M, . do M, . To vše při konstantním příkonu P._T. Obvod tedy zajišťuje _% k mm. k max. ^ť —N ^{2 J J} v souladu s požadavky obr. 2 možnost plynulé regulace otáček pohonu obsluhou a tím současně i regulaci kroutícího momentu a to samočinně a jednoduše bez složitého řízení pracovního tlaku obvodu a to vše při konstantním příkonu. Vzhledem k tomu, že pohon podle vynálezu je hydraulický, je zvlášt vhodný pro použití v dolech s nebezpečím výbuchu plynu.Waveform output power torque M and _the speed n of the drill head are shown in Fig. 3. By changing the geometric volume of the hydromotor in the range of n _max ^"N min ^N ~ ^rou angular momentum from M. to M,. All this at a constant power input P. _T. The circuit thus provides _% k mm. k max. ^NN ^{2 JJ} in accordance with the requirements of Fig. 2 possibility of continuous regulation of the drive speed by the operator and thus also regulation of the torque, automatically and simply without complicated control of the working pressure of the circuit, all at constant power. Since the drive according to the invention is hydraulic, it is particularly suitable for use in mines with a risk of explosion.

Claims

Hydraulic drive of a drilling head of a chimney mining machine, characterized in that it consists, on the one hand, of constant hydraulic generators (2) connected by a line (22) via a distributor (5) to a control hydraulic motor (3) connected to its return line (23) to the same switchboard (5) and is also connected to a servomotor (11), to whose guide (29) a control valve (10) is connected and on the other hand the drilling head drive consists of control circuit hydrogenerators (7) on which guide (25) a line (26) of said control valve (10) and a pair of control valves (8, 9) connected by one line (27 or 28) to one of the two inlets of the switchgear (5) and the line (25) still connected to the servomotor (11).

Hydraulic drive according to Claim 1, characterized in that a line (24) of the pressure valve (6) is connected to the line (22) between the distributor (5) and the constant pump (2) and at the points between the inlet of the line (26) of the control. a pressure valve (13) is connected to a line (25) of the control circuit (30) via a line (30).