RU2795566C1

RU2795566C1 - Hydraulic system, mining machine and hydraulic drive control method

Info

Publication number: RU2795566C1
Application number: RU2022102888A
Authority: RU
Inventors: Рейнхольд ПОГАЧНИГГ; Кристиан УМУНДУМ
Original assignee: Сандвик Майнинг Энд Констракшн Г.М.Б.Х.
Filing date: 2019-08-27
Publication date: 2023-05-05

Abstract

FIELD: hydraulic systems.

SUBSTANCE: group of inventions is claimed, including: a hydraulic system, a mining machine and a method for controlling a hydraulic drive. The technical result is the creation of a new and improved hydraulic system for controlling the operation of a hydraulic drive. The hydraulic system for a mining machine contains a pump to generate hydraulic pressure and flow to the system. It also contains a tank for storing and receiving the working fluid. Also, a hydraulic drive containing the first pressure working cavity and the second pressure working cavity. It also contains the first pressure pipeline connected in fluid medium with the first pressure working cavity, and the second pressure pipeline connected in fluid medium with the second pressure working cavity. It also contains the first balancing valve connected to the first pressure pipeline and designed to limit the flow of the fluid drained from the first pressure working cavity and provide a free inlet flow in the opposite direction. Also, a second balancing valve connected to the second pressure pipeline and designed to restrict the flow of fluid drained from the second pressure working cavity and provide free inlet flow in the opposite direction. As well as a hydraulic distributor for controlling the supply of working fluid to the first and second pressure working cavities and draining from them in order to control the direction and speed of movement created by the hydraulic drive. The hydraulic system further comprises a first solenoid valve for controlling the opening pressure of the first balancing valve and a second electromagnetic valve for controlling the opening pressure of the second balancing valve.

EFFECT: pressure of the working fluid drained from the pressure working cavities of the hydraulic drive is independently controlled.

15 cl, 8 dwg

Description

Предпосылки создания изобретенияPrerequisites for the creation of the invention

Изобретение относится к гидравлической системе, предназначенной для приведения в действие и управления гидроприводом, который соединен с системой. Гидравлическая система предназначена для горной машины. The invention relates to a hydraulic system for actuating and controlling a hydraulic actuator that is connected to the system. The hydraulic system is designed for a mining machine.

Изобретение также относится к горной машине и способу управления гидроприводом.The invention also relates to a mining machine and a hydraulic drive control method.

Область изобретения определена более конкретно в преамбулах независимых пунктов формулы изобретения.The scope of the invention is defined more specifically in the preambles of the independent claims.

Системы управления с дозированием на входе и выходе используются для гидравлического управления приводами в тяжелом машинном оборудовании, которые используют на экскаваторных ковшах, фронтальных погрузчиках, и тому подобных манипуляторах самоходных машин. Система получает рабочую текучую среду под давлением, поступающую из насоса, связана и соединена по текучей среде с гидроприводом нагрузки, таким как гидроцилиндр, который механически соединен с механическим приводом или устройством. Однако известные гидравлические системы предлагают ограниченные возможности управления работой гидропривода. Это, в свою очередь, ограничивает диапазон функциональных возможностей машин.Inlet and outlet metering control systems are used to hydraulically control drives in heavy machinery such as those used on backhoe buckets, front end loaders, and similar self-propelled machine arms. The system receives pressurized working fluid from a pump and is in fluid communication with a hydraulic load actuator, such as a hydraulic cylinder, which is mechanically connected to a mechanical actuator or device. However, known hydraulic systems offer limited control over the operation of the hydraulic drive. This, in turn, limits the range of functionality of the machines.

Документ WO 2016011193 A1 описывает способ и устройство для уменьшения отскока стрелы и предотвращения неуправляемого движения в гидравлических системах.Document WO 2016011193 A1 describes a method and apparatus for reducing boom rebound and preventing uncontrolled movement in hydraulic systems.

Сущность изобретенияThe essence of the invention

Целью изобретения является создание новой и улучшенной гидравлической системы для управления работой гидропривода. Изобретение также относится к новой и усовершенствованной горной машине и к способу управления работой гидропривода.The aim of the invention is to create a new and improved hydraulic system for controlling the operation of a hydraulic drive. The invention also relates to a new and improved mining machine and to a method for controlling the operation of a hydraulic drive.

Гидравлическая система согласно изобретению характеризуется отличительными признаками первого независимого пункта формулы изобретения.The hydraulic system according to the invention is characterized by the features of the first independent claim.

Горная машина согласно изобретению характеризуется отличительными признаками второго независимого пункта формулы изобретения.The mining machine according to the invention is characterized by the distinguishing features of the second independent claim.

Способ согласно изобретению характеризуется отличительными признаками и этапами независимого пункта формулы изобретения.The method according to the invention is characterized by the features and steps of the independent claim.

Идея раскрываемого решения заключается в том, что гидравлическая система снабжена гидрораспределителем для управления направлением и скоростью перемещения гидропривода, присоединенного к системе. Создаваемое усилие гидропривода управляется независимо от гидрораспределителя с помощью уравновешивающих клапанов и электромагнитных клапанов, управляющих давлением открытия уравновешивающих клапанов. В этом случае уравновешивающие клапаны и электромагнитные клапаны работают как блок управления дозированием на выходе, который управляет потоком рабочей текучей среды, сливаемой из напорных рабочих полостей гидропривода.The idea of the disclosed solution lies in the fact that the hydraulic system is equipped with a hydraulic valve to control the direction and speed of movement of the hydraulic actuator connected to the system. The force generated by the hydraulic actuator is controlled independently of the hydraulic valve by means of balancing valves and solenoid valves that control the opening pressure of the balancing valves. In this case, the balancing valves and solenoid valves operate as an outlet dosing control unit that controls the flow of the working fluid drained from the pressure working cavities of the hydraulic actuator.

Другими словами, раскрываемая гидравлическая система для управления гидроприводом снабжена системой управления дозированием на выходе, включающей в себя блок клапанов управления дозированием на выходе, в котором дозирующие на выходе уравновешивающие клапаны управляются по давлению с помощью электромагнитных клапанов.In other words, the disclosed hydraulic drive control system is provided with an outlet metering control system including an outlet metering control valve block in which the outlet metering counterbalance valves are pressure controlled by solenoid valves.

Преимущество описываемого решения состоит в том, что с помощью заявляемой гидравлической системы обеспечивается более универсальное управление гидроприводом. Описываемое решение позволяет независимо управлять направлением перемещения, усилием и скоростью перемещения привода. Эти независимо управляемые параметры обеспечивают более эффективное и точное управление конкретным приводом и, таким образом, позволяют повысить производительность и удобство использования машины.The advantage of the described solution is that with the help of the inventive hydraulic system a more universal control of the hydraulic drive is provided. The described solution allows you to independently control the direction of movement, force and speed of movement of the drive. These independently controllable parameters provide more efficient and precise control of a specific drive and thus improve machine performance and usability.

Настоящее решение основано на управлении дозированием на выходе, при этом уравновешивающие клапаны активно управляются с помощью электромагнитных клапанов.The present solution is based on downstream dosing control, with the balancing valves being actively controlled by solenoid valves.

Кроме того, в раскрываемом решении используются простые и хорошо зарекомендовавшие себя гидравлические компоненты, благодаря чему оно является надежным и недорогим.In addition, the disclosed solution uses simple and proven hydraulic components, making it reliable and inexpensive.

В этом документе под горной машиной понимаются также машины, предназначенные для проходки туннелей.In this document, a mining machine also refers to machines designed for tunneling.

Согласно форме осуществления изобретения гидрораспределитель сконфигурирован для управления расходом рабочей текучей среды, а уравновешивающие клапаны сконфигурированы для управления давлением текучей среды. Гидрораспределитель и уравновешивающие клапаны управляются отдельно, при этом гидравлическая система обеспечивается независимым управлением усилием и скоростью гидропривода. Другими словами, первый и второй электромагнитные клапаны позволяют управлять давлением сливаемой текучей среды независимо от гидрораспределителя. Таким образом, первый и второй клапаны управления вместе с первым и вторым уравновешивающими клапанами образуют блоки управления дозированием на выходе, предназначенные для управления давлением на сливе, тогда как гидрораспределитель предназначен для управления расходом рабочей текучей среды, подаваемой в привод, а также направлением перемещения привода. Раскрываемое управление давлением влияет на создаваемые усилия, тогда как управление расходом влияет на создаваемые скорости перемещения. Достигаемое независимое управление позволяет более гибко управлять приводом.According to an embodiment of the invention, the valve is configured to control the flow of the working fluid, and the balancing valves are configured to control the pressure of the fluid. The hydraulic distributor and counterbalance valves are controlled separately, while the hydraulic system is provided with independent control of the force and speed of the hydraulic drive. In other words, the first and second solenoid valves allow the pressure of the drained fluid to be controlled independently of the control valve. Thus, the first and second control valves, together with the first and second counterbalance valves, form outlet dosing control units designed to control the drain pressure, while the control valve is designed to control the flow of the working fluid supplied to the actuator, as well as the direction of movement of the actuator. The disclosed pressure control affects the forces generated, while the flow control affects the movement speeds generated. Achieved independent control allows more flexible control of the drive.

Гидравлическое давление в напорных рабочих полостях влияет на действующие усилия гидропривода, а также на жесткость и общую реакцию на изменение нагрузок привода.The hydraulic pressure in the pressure working cavities affects the acting forces of the hydraulic drive, as well as the rigidity and overall response to changes in drive loads.

В соответствии с одной из форм осуществления изобретения первый и второй электромагнитные клапаны представляют собой клапаны с электрическим управлением. В этом случае первый и второй электромагнитные клапаны управляются посредством одного или нескольких блоков управления. Блок управления может формировать электрические сигналы управления в ответ на получаемые команды управления и входные данные. Блок управления может представлять собой компьютер, содержащий процессор, или, например, программируемый логический контроллер (PLC, Programmable Logic Controller). Блок управления может быть расположен на борту самоходной машины или может быть внешним устройством, которое связывается с электромагнитными клапанами через канал передачи данных.According to one embodiment of the invention, the first and second solenoid valves are electrically operated valves. In this case, the first and second solenoid valves are controlled by one or more control units. The control unit may generate electrical control signals in response to received control commands and input data. The control unit may be a computer containing a processor, or, for example, a programmable logic controller (PLC, Programmable Logic Controller). The control unit may be located on board the self-propelled machine or may be an external device that communicates with the solenoid valves via a data link.

В соответствии с одной из форм осуществления изобретения упомянутый блок управления, управляющий электромагнитными клапанами, выполнен с возможностью установки постоянного давления открытия для первого и второго электромагнитных клапанов. Уставки регулируется оператором через пользовательский интерфейс блока управления. Таким образом, оператор может выбирать желаемое давление открытия в соответствии с необходимостью.According to one embodiment of the invention, said control unit controlling the solenoid valves is configured to set a constant opening pressure for the first and second solenoid valves. Setpoints are adjusted by the operator through the user interface of the control unit. Thus, the operator can select the desired opening pressure according to need.

В соответствии с одной из форм осуществления изобретения блок управления снабжается данными измерений при работе гидропривода и сконфигурирован для регулировки уставки давления открытия в ответ на получаемые данные измерений. В этом случае реализуемое управление дозированием на выходе обеспечивает точное статическое и подвижное позиционное управление в ответ на внешние статические и динамические усилия нагрузки.In accordance with one embodiment of the invention, the control unit is supplied with measurement data during operation of the hydraulic actuator and is configured to adjust the opening pressure setpoint in response to the received measurement data. In this case, the implemented output dosing control provides accurate static and moving position control in response to external static and dynamic load forces.

В соответствии с одной из форм осуществления изобретения гидравлическая система может дополнительно содержать датчик давления для измерения рабочих давлений в напорных полостях гидропривода. Данные измерений датчиков давления передаются в блок управления для управления первым и вторым электромагнитными клапанами в ответ на измеряемые давления. Преимущество этого решения заключается в том, что при измерении давлений в гидроцилиндре блок управления может точно управлять электромагнитными клапанами, чтобы достигать необходимых уровней давления. Этот тип управления с обратной связью позволяет использовать различные точные уставки давления и различные режимы управления для гидропривода. Данные измеряемого давления могут передаваться в блок управления через соединение для передачи данных, которое может реализовывать или не реализовывать беспроводную передачу данных.In accordance with one embodiment of the invention, the hydraulic system may further comprise a pressure transducer for measuring operating pressures in the pressure chambers of the hydraulic drive. The measurement data of the pressure sensors is transmitted to the control unit for controlling the first and second solenoid valves in response to the measured pressures. The advantage of this solution is that when measuring the pressures in the hydraulic cylinder, the control unit can precisely control the solenoid valves to achieve the required pressure levels. This type of feedback control allows for different precise pressure settings and different control modes for the hydraulic actuator. The measured pressure data may be transmitted to the control unit via a data connection, which may or may not implement wireless data transmission.

Раскрываемая система дозирования на выходе контура гидравлической системы сконфигурирована для управления гидроприводом с целью обеспечения точного перемещения и статического позиционирования, как при отсутствии внешней нагрузки привода, так и в ответ на внешние статические и динамические нагрузки. Раскрываемая гидравлическая система приспособлена для изменения скорости приведения в действие и усилия, с которым обеспечивается приведение в действие. Гидропривод, управляемый с помощью раскрываемой системы дозирования на выходе, может поддерживаться в относительно жесткой конфигурации, чтобы быть способным выдерживать значительные внешние силы.The disclosed metering system downstream of the hydraulic circuit is configured to be hydraulically controlled to provide precise movement and static positioning, both in the absence of an external actuator load and in response to external static and dynamic loads. The disclosed hydraulic system is adapted to vary the actuation speed and the force with which the actuation is provided. A hydraulic actuator controlled by a deployable outlet metering system can be maintained in a relatively rigid configuration to be able to withstand significant external forces.

В соответствии с одной из форм осуществления изобретения упомянутый гидрораспределитель является пропорциональным распределителем и управляется давлением и может иметь пилотное управление давлением или прямое управление электромагнитом. В этом случае гидравлическая система содержит третий электромагнитный клапан, выполненный с возможностью управления перемещением золотника гидрораспределителя в первом рабочем направлении, и содержит четвертый электромагнитный клапан, выполненный с возможностью управления перемещением в противоположном втором рабочем направлении. Таким образом, не только работа первого и второго уравновешивающих клапанов, но также и работа гидрораспределителя управляется давлением с помощью нескольких электромагнитных клапанов. Использование такого управления давлением особенно выгодно, когда требуется огнестойкая система, что имеет место, например, в угольных шахтах. В таких случаях контур гидравлической системы может состоять только из разрешенных к применению компонентов. В данном контуре могут быть использованы базовые гидравлические компоненты, которые уже имеют необходимые допуски для огнестойких систем. Кроме того, раскрываемое управление гидрораспределителем с помощью электромагнитных клапанов имеет преимущество, так как отсутствуют надежные и быстродействующие клапаны управления другого типа.In accordance with one embodiment of the invention, said hydraulic valve is a proportional valve and is controlled by pressure and can be pilot-operated by pressure or directly controlled by a solenoid. In this case, the hydraulic system comprises a third solenoid valve configured to control movement of the hydraulic distributor spool in the first operating direction, and contains a fourth solenoid valve configured to control movement in the opposite second operating direction. Thus, not only the operation of the first and second counterbalance valves, but also the operation of the control valve is pressure controlled by the plurality of solenoid valves. The use of such pressure control is particularly advantageous when a fire resistant system is required, such as in coal mines. In such cases, the hydraulic circuit may only consist of approved components. Basic hydraulic components that already have the necessary approvals for fire-resistant systems can be used in this circuit. In addition, the disclosed solenoid valve control of the spool valve has the advantage that no other type of reliable and fast acting control valve is available.

В соответствии с одной из форм осуществления изобретения гидропривод, соединенный с гидравлической системой, представляет собой гидроцилиндр.According to one embodiment of the invention, the hydraulic actuator connected to the hydraulic system is a hydraulic cylinder.

В соответствии с одной из форм осуществления изобретения гидроцилиндр имеет двухпоршневую конфигурацию и, таким образом, снабжен двумя поршнями и поршневым штоком, установленным между поршнями. В этом случае диаметры напорных рабочих полостей имеют равные величины, вследствие чего усилия в обоих направлениях перемещения равны, когда в напорные рабочие полости подается одинаковое давление.In accordance with one embodiment of the invention, the hydraulic cylinder has a two-piston configuration and is thus provided with two pistons and a piston rod between the pistons. In this case, the diameters of the pressure working cavities are equal, as a result of which the forces in both directions of movement are equal when the same pressure is applied to the pressure working cavities.

В соответствии с альтернативной формой осуществления изобретения в качестве гидропривода используется гидроцилиндр нормального или обычного типа. В таких обычных дифференциальных цилиндрах величины эффективных площадей поршня в противоположных направлениях различны, что необходимо учитывать при управлении. Эта форма осуществления является альтернативой упомянутому выше двухпоршневому цилиндру.In accordance with an alternative embodiment of the invention, a hydraulic cylinder of a normal or conventional type is used as a hydraulic actuator. In such conventional differential cylinders, the values of the effective areas of the piston in opposite directions are different, which must be taken into account when controlling. This embodiment is an alternative to the two-piston cylinder mentioned above.

Согласно альтернативной форме осуществления изобретения гидропривод представляет собой гидромотор. Гидромотор может быть соединен с передачей или редуктором для передачи механической мощности на стрелу или соответствующий механический привод или устройство.According to an alternative embodiment of the invention, the hydraulic drive is a hydraulic motor. The hydraulic motor may be coupled to a transmission or gearbox to transmit mechanical power to the boom or a related mechanical drive or device.

В соответствии с одной из форм осуществления изобретения гидравлический насос контура гидравлической системы представляет собой насос с переменным объемом подачи. В таком случае производимую подачу можно регулировать в соответствии с потребностями. Насосом с переменным объемом подачи можно управлять с помощью упомянутого блока управления, посредством чего необходимый поток рабочей текучей среды может находиться под непосредственным управлением блока управления. В качестве альтернативы насосом с переменным объемом подачи можно управлять с помощью системы управления, работающей на принципе "чувствительной к нагрузке" (LS, Load Sensing). LS система управления может определять действующее давление в гидравлической системе, и генерируемый LS сигнал может управлять насосом.According to one embodiment of the invention, the hydraulic circuit pump is a variable displacement pump. In such a case, the feed produced can be adjusted according to needs. The variable displacement pump can be controlled by said control unit, whereby the required working fluid flow can be directly controlled by the control unit. Alternatively, a variable displacement pump can be controlled by a control system operating on the principle of "load sensing" (LS, Load Sensing). The LS control system can detect the actual pressure in the hydraulic system and the signal generated by the LS can control the pump.

В соответствии с одной из форм осуществления изобретения гидравлический насос представляет собой насос с постоянным объемом подачи. Этот вид насоса прост, недорог и надежен.According to one embodiment of the invention, the hydraulic pump is a constant displacement pump. This type of pump is simple, inexpensive and reliable.

В соответствии с одной из форм осуществления изобретения гидравлическая система дополнительно содержит два дополнительных уравновешивающих клапана. Один дополнительный уравновешивающий клапан включен в первую линию управления давлением между первым электромагнитным клапаном и первым уравновешивающим клапаном, а другой дополнительный уравновешивающий клапан включен во вторую линию управления давлением между вторым электромагнитным клапаном и вторым уравновешивающим клапаном. Номинальные направления потока дополнительных уравновешивающих клапанов противоположны номинальным направлениям потока основных уравновешивающих клапанов системы дозирования на выходе. Дополнительные уравновешивающие клапаны могут использоваться в применениях, в которых тянущие усилия могут создаваться при работе гидроприводов, сконфигурированных для создания толкающих усилий. Таким образом, дополнительные уравновешивающие клапаны предназначены для предотвращения проблем в управлении, вызванных тянущими усилиями. Дополнительные уравновешивающие клапаны имеют предварительно установленные давления открытия, и когда давление падает ниже установленного значения, уравновешивающий клапан закрывается и предотвращает поступление управляющего давления от электромагнитного клапана к основным уравновешивающим клапанам, в результате чего основные уравновешивающие клапаны уменьшают или предотвращают слив рабочей текучей среды из гидропривода. Дополнительные уравновешивающие клапаны могут действовать как простые управляемые давлением двухпозиционные клапаны между электромагнитными клапанами и основными уравновешивающими клапанами.In accordance with one embodiment of the invention, the hydraulic system further comprises two additional balancing valves. One additional balancing valve is included in the first pressure control line between the first solenoid valve and the first balancing valve, and the other additional balancing valve is included in the second pressure control line between the second solenoid valve and the second balancing valve. The nominal flow directions of the secondary balancing valves are opposite to the nominal flow directions of the main balancing valves of the downstream dosing system. Optional counterbalance valves may be used in applications where pull forces can be generated by operating hydraulic actuators configured to generate push forces. Thus, additional balancing valves are designed to prevent control problems caused by pulling forces. The auxiliary balance valves have preset opening pressures, and when the pressure drops below a set value, the balance valve closes and prevents control pressure from the solenoid valve from flowing to the main balance valves, causing the main balance valves to reduce or prevent draining of the hydraulic drive fluid. Additional counterbalance valves may act as simple pressure-controlled on-off valves between the solenoid valves and the main counterbalance valves.

В соответствии с одной из форм осуществления изобретения раскрываемая гидравлическая система имеет режим управления, в котором первый и второй электромагнитные клапаны не работают и, таким образом, не обеспечивают управление уравновешивающими клапанами. В этом случае уравновешивающие клапаны управляются давлением, действующим в первом и втором напорных трубопроводах. Первый и второй уравновешивающие клапаны имеют базовые уставки давления открытия, и когда давление в первом и втором напорных трубопроводах превышает базовую уставку давления открытия, уравновешивающие клапаны открываются. В этой форме осуществления изобретения контур гидравлической системы использует два альтернативных принципа для управления уравновешивающими клапанами и, таким образом, дополнительно расширяет возможности организации управления гидроприводом. Оператор может переводить электромагнитные клапаны в нерабочее состояние.In accordance with one embodiment of the invention, the disclosed hydraulic system has a control mode in which the first and second solenoid valves are not operated and thus do not provide control of the counterbalance valves. In this case, the balancing valves are controlled by the pressure acting in the first and second pressure pipelines. The first and second balancing valves have basic opening pressure settings, and when the pressure in the first and second pressure lines exceeds the basic opening pressure setting, the balancing valves open. In this embodiment of the invention, the hydraulic circuit uses two alternative principles to control the balancing valves and thus further expands the possibilities of organizing the control of the hydraulic drive. The operator can disable the solenoid valves.

В соответствии с одной из форм осуществления изобретения раскрываемое решение относится к самоходной горной машине. Горная машина содержит самоходное шасси и одну или несколько подвижно соединенных с шасси стрел для горных работ. Стрела снабжена исполнительным органом, установленным на ее свободном конце. Стрела перемещается с помощью одного или нескольких гидроприводов стрелы, и привод соединен с гидравлической системой для обеспечения необходимой гидравлической мощности. Гидравлическая система для управления по меньшей мере одним из приводов стрелы соответствует системе, раскрываемой в этом документе.In accordance with one embodiment of the invention, the disclosed solution relates to a self-propelled mining machine. The mining machine comprises a self-propelled chassis and one or more mining booms movably connected to the chassis. The boom is equipped with an executive body installed at its free end. The boom is moved by one or more hydraulic boom drives, and the drive is connected to the hydraulic system to provide the required hydraulic power. The hydraulic system for operating at least one of the boom drives is in accordance with the system disclosed in this document.

В соответствии с одной из форм осуществления изобретения стрела для горных работ может перемещаться горизонтально в поперечном направлении, а также вертикально. Однако наибольшие силы обычно возникают в поперечном направлении стрелы по меньшей мере, когда добыча ведется способом зарубки. В поперечном направлении предъявляются также самые высокие требования к точности.In accordance with one embodiment of the invention, the mining boom can move horizontally in the transverse direction, as well as vertically. However, the greatest forces usually occur in the transverse direction of the boom, at least when the mining is carried out in a notch manner. In the transverse direction, the highest demands on accuracy are also made.

В соответствии с одной из форм осуществления изобретения гидропривод стрелы представляет собой гидроцилиндр, предназначенный для поворота стрелы для горных работ относительно шасси. Как уже упоминалось выше, стрела для горных работ может перемещаться в поперечном и вертикальном направлении и при этом может содержать несколько цилиндров, каждый из которых снабжен аналогичной системой управления. Тогда скорость и усилия стрелы в нескольких направлениях движения могут управляться надлежащим образом.In accordance with one embodiment of the invention, the boom hydraulic actuator is a hydraulic cylinder designed to pivot the mining boom relative to the chassis. As mentioned above, the mining boom can move in the transverse and vertical direction, and may contain several cylinders, each of which is equipped with a similar control system. Then the speed and forces of the boom in several directions of movement can be properly controlled.

В соответствии с одной из форм осуществления изобретения горная машина представляет собой врубовую машину для нижней подрезки, снабженную стрелой для зарубки. Исполнительный орган, установленный на стреле врубовой машины, содержит по меньшей мере одну вращающуюся режущую головку, снабженную несколькими режущими инструментами. Врубовые машины для нижней зарубки используются при проходке и выемке тоннелей.In accordance with one embodiment of the invention, the mining machine is a bottom cutter equipped with a notch boom. The executive body mounted on the cutter arm contains at least one rotating cutting head equipped with several cutting tools. Bottom notch cutters are used in tunneling and excavation.

В соответствии с одной из форм осуществления изобретения гидравлическая система врубовой машиной для нижней зарубки имеют режимы работы, включающие по меньшей мере режим зарубки, режим позиционирования и режим профилирования. В режиме зарубки стрела для зарубки перемещается горизонтально с номинальной скоростью, оптимизированной для данной режущей головки и разрезаемого материала. Целью режима зарубки является максимально эффективное резание материала. В режиме позиционирования режущая головка перемещается с помощью стрелы для зарубки в определенное положение. Целью режима позиционирования является достижение желаемого положения как можно быстрее. В режиме профилирования поверхность резания на стенах окончательно обрабатывается для получения заданного профиля туннеля. Целью режима профилирования является резание заданного профиля как можно быстрее (но не с действительно быстрым движением) и точно, чтобы улучшить качество поверхности реза и сэкономить бетон, например, на дальнейших этапах работы. Каждый режим может содержать специальное значение давления открытия для управления открытием уравновешивающих клапанов и специальные параметры для управления гидрораспределителем и формируемым потоком текучей среды. Например, в режиме зарубки на стрелу для зарубки воздействуют большие силы, поэтому она должна быть относительно жесткой. Таким образом, относительно высокие значения реализуются как значения давления открытия для уравновешивающих клапанов. С другой стороны, скорость перемещения стрелы для зарубки в режиме зарубки мала, вследствие чего величина потока текучей среды через гидрораспределитель может быть небольшой. В режиме позиционирования на стрелу для зарубки не воздействуют значительные силы, в связи с чем уставка давления для уравновешивающих клапанов может быть низкой. Необходима высокая скорость перемещения, при которой гидрораспределитель должен пропускать большое количество текучей среды к приводу. В режиме профилирования возникают средние скорости перемещения и усилия, при этом параметры управления для управления давлением открытия и расходом текучей среды могут находиться где-то между двумя другими режимами. Основная идея состоит в том, чтобы иметь возможность оптимизировать систему управления для различных режимов и эксплуатационных требований, а также задавать параметры для получения необходимых усилий и скоростей.In accordance with one embodiment of the invention, the hydraulic system of a bottom notch cutter has modes of operation including at least a notch mode, a positioning mode, and a profiling mode. In nick mode, the nick boom moves horizontally at a nominal speed optimized for the cutting head and material being cut. The purpose of the notch mode is to cut the material as efficiently as possible. In positioning mode, the cutting head is moved by the notching boom to a certain position. The goal of position mode is to reach the desired position as quickly as possible. In profiling mode, the cutting surface on the walls is finished to obtain a given tunnel profile. The purpose of the profiling mode is to cut the given profile as fast as possible (but not with a really fast motion) and accurately, in order to improve the quality of the cut surface and save concrete, for example, in further work steps. Each mode can contain a specific opening pressure value to control the opening of the balancing valves and specific parameters to control the valve and the generated fluid flow. For example, in the notching mode, the notching boom is subjected to large forces, so it must be relatively rigid. Thus, relatively high values are realized as opening pressure values for counterbalance valves. On the other hand, the travel speed of the nick boom in the nick mode is small, so that the amount of fluid flow through the hydraulic valve may be small. In position mode, there are no significant forces acting on the notch boom, and therefore the pressure setting for the counterbalance valves can be low. A high travel speed is required, at which the valve must pass a large amount of fluid to the actuator. In the profiling mode, average travel speeds and forces occur, while the control parameters for controlling the opening pressure and fluid flow can be somewhere between the other two modes. The main idea is to be able to optimize the control system for different modes and operational requirements, as well as set parameters to obtain the necessary forces and speeds.

Согласно форме осуществления изобретения раскрываемое решение относится к способу управления гидроприводом. Способ включает: создание гидравлического давления и потока в гидравлическую систему с помощью гидравлического насоса; выборочное направление потока рабочей текучей среды от насоса в напорные рабочие полости гидропривода и, соответственно, слив рабочей текучей среды из рабочих полостей в бак с помощью гидрораспределителя; и ограничение потока текучей среды, сливаемой из напорных рабочих полостей, с помощью специальных уравновешивающих клапанов. Способ дополнительно включает регулирование давления открытия упомянутых уравновешивающих клапанов с помощью отдельных электромагнитных клапанов и, таким образом, обеспечение гидропривода управлением регулируемым усилием, которое может управляться независимо по отношению к гидрораспределителю.According to an embodiment of the invention, the disclosed solution relates to a hydraulic drive control method. The method includes: creating hydraulic pressure and flow into the hydraulic system using a hydraulic pump; selectively directing the flow of the working fluid from the pump into the pressure working cavities of the hydraulic drive and, accordingly, draining the working fluid from the working cavities into the tank using a hydraulic distributor; and limiting the flow of fluid drained from pressure working cavities using special balancing valves. The method further includes adjusting the opening pressure of said balancing valves by means of separate solenoid valves and thus providing the hydraulic actuator with a variable force control that can be controlled independently with respect to the hydraulic valve.

В соответствии с одной из форм осуществления изобретения способ включает регулирование расхода гидравлической текучей среды и давления, действующего в напорных рабочих полостях, независимо друг от друга, при этом скорость перемещения и создаваемое усилие также регулируются независимо.In accordance with one embodiment of the invention, the method includes controlling the flow of hydraulic fluid and the pressure acting in the pressure working cavities independently of each other, while the speed of movement and the generated force are also independently controlled.

В соответствии с одной из форм осуществления изобретения способ включает управление электромагнитными клапанами с помощью электрических сигналов управления, генерируемых с помощью блока управления. Сигналы гидравлического управления создаются с помощью упомянутых электромагнитных клапанов для гидравлического управления уравновешивающими клапанами.According to one embodiment of the invention, the method includes controlling solenoid valves with electrical control signals generated by a control unit. Hydraulic control signals are generated by said solenoid valves to hydraulically control the balancing valves.

Вышеописанные формы осуществления изобретения и элементы могут комбинироваться для формирования подходящих решений, имеющих те из указанных выше элементов, которые необходимы.The above described embodiments and elements can be combined to form suitable solutions having those of the above elements that are needed.

Краткое описание чертежейBrief description of the drawings

Некоторые формы осуществления изобретения более подробно описаны со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:Some embodiments of the invention are described in more detail with reference to the accompanying drawings, in which:

Фиг. 1 представляет собой схематический вид сбоку горной машины, предназначенной для нижней подрезки.Fig. 1 is a schematic side view of a mining machine for undercutting.

Фиг. 2 представляет собой схематический вид сверху двухпоршневого гидроцилиндра, предназначенного для поворота стрелы в горизонтальном направлении.Fig. 2 is a schematic plan view of a two-piston hydraulic cylinder for swinging the boom in the horizontal direction.

Фиг. 3 представляет собой схематический вид сверху альтернативного решения, в котором для поворота стрелы используется гидромотор.Fig. 3 is a schematic top view of an alternative solution that uses a hydraulic motor to swing the boom.

Фиг. 4 представляет собой схему контура первой гидравлической системы, сконфигурированной для подачи необходимой гидравлической мощности на гидропривод и для управления его работой.Fig. 4 is a circuit diagram of a first hydraulic system configured to provide the required hydraulic power to and control a hydraulic actuator.

Фиг. 5 представляет собой схему контура второй гидравлической системы, в которой определяется давление, действующее внутри гидропривода.Fig. 5 is a circuit diagram of the second hydraulic system, in which the pressure acting inside the hydraulic actuator is determined.

фиг. 6 представляет собой схему контура третьей гидравлической системы, в которой используются дополнительные уравновешивающие клапаны.fig. 6 is a circuit diagram of a third hydraulic system using additional counterbalance valves.

Фиг. 7 представляет собой схему контура четвертой гидравлической системы, в которой дополнительные элементы предыдущих фиг. 5 и 6 объединены с базовой системой фиг. 4.Fig. 7 is a circuit diagram of a fourth hydraulic system in which the additional elements of the previous FIGS. 5 and 6 are combined with the basic system of FIG. 4.

Фиг. 8 представляет собой схему, показывающую некоторые принципы и элементы, относящиеся к раскрываемому способу.Fig. 8 is a diagram showing some principles and elements related to the disclosed method.

Для ясности на чертежах упрощенно показаны некоторые формы осуществления раскрываемого решения. На фигурах одинаковые ссылочные позиции обозначают одинаковые элементы.For the sake of clarity, the drawings show, in a simplified manner, some embodiments of the disclosed solution. In the figures, like reference numerals designate like elements.

Подробное описание некоторых форм осуществления изобретенияDetailed description of some embodiments of the invention

На фиг. 1 показана горная машина 1, предназначенная для нижней подрезки. Горная машина 1 состоит из самоходного шасси 2 и стрелы 3 для горных работ, соединенной с шасси 2 с помощью поворотного барабана или поворотного стола 4. Стрела 3 для горных работ содержит исполнительный орган 5 на дальнем конце стрелы 3. Исполнительный орган 5 содержит одну или более вращающихся С режущих головок 6, каждая из которых снабжена несколькими режущими инструментами, которые детально не показаны. Стрела 3 для горных работ может перемещаться горизонтально Н путем поворота поворотного стола 4 вокруг вертикальной оси 7 поворота. Стрела 3 для горных работ также может перемещаться вертикально V относительно шарнира 8. Горизонтальное перемещение Н может выполняться с помощью первого привода 9 стрелы, а вертикальное перемещение может выполняться с помощью второго привода 10 стрелы. Приводы 9 и 10 стрелы могут представлять собой гидроцилиндры, которые приводятся в действие посредством гидравлического силового агрегата (Power Pack, РР). Горная машина 1 может перемещаться вперед А и назад В. На переднем конце горной машины 1 может находиться устройство 11 захвата для приема материала 12, извлеченного с помощью режущего органа 5. Горная машина 1 содержит по меньшей мере один бортовой блок управления (Control Unit, CU), который может обмениваться данными с одним или несколькими внешними блоками управления CU. На шасси 2 может быть, а может и не быть установлена кабина управления (Control Cabin, СС) для оператора.In FIG. 1 shows a mining machine 1 intended for undercutting. The mining machine 1 consists of a self-propelled chassis 2 and a mining boom 3 connected to the chassis 2 by means of a rotary drum or turntable 4. The mining boom 3 includes an actuator 5 at the far end of the boom 3. The executive body 5 comprises one or more rotating C cutting heads 6, each of which is equipped with several cutting tools, which are not shown in detail. The mining boom 3 can move horizontally H by rotating the turntable 4 around the vertical axis 7 of rotation. The mining boom 3 can also move vertically V with respect to the hinge 8. The horizontal movement H can be done with the first boom drive 9 and the vertical movement can be done with the second boom drive 10. The boom drives 9 and 10 may be hydraulic cylinders that are driven by a hydraulic power pack (Power Pack, PP). The mining machine 1 may move forward A and backward B. At the front end of the mining machine 1 there may be a gripping device 11 for receiving material 12 removed by the cutter 5. The mining machine 1 includes at least one on-board control unit (CU ) that can communicate with one or more external CUs. Chassis 2 may or may not have a Control Cabin (CC) for the operator.

Фиг. 2 представляет собой значительно упрощенный чертеж, показывающий систему поворота стрелы 3 для горных работ в горизонтальном направлении Н. Стрела 3 крепится к соединительным фланцам 13 поворотного стола 4, показанного для ясности штриховыми линиями. Поворотный стол 4 поворачивается относительно опорного элемента 14, снабженного зубчатым венцом 15. Гидропривод 9 стрелы представляет собой цилиндр, установленный горизонтально и содержащий два поршня и напорные рабочие полости 16а, 16b, при этом шток 17 поршня расположен между напорными рабочими полостями 16а, 16b. Шток 17 снабжен зубчатой наружной поверхностью 18, сопряженной с зубчатым венцом 15. При перемещении штока 17 поворотный стол и присоединенная к нему стрела 3 для горных работ поворачиваются горизонтально Н. Цилиндр 9 стрелы соединен с гидравлическим контуром HS с помощью напорных трубопроводов 19а и 19b. Кроме того, гидравлический контур HS может осуществлять связь с одним или несколькими блоками управления CU. Оператор О может связываться с блоком управления CU посредством пользовательского интерфейса. Оператор О может осуществлять выбор, вводить параметры управления и подавать управляющие команды для управляющего воздействия на стрелу 3.Fig. 2 is a greatly simplified drawing showing a system for pivoting the mining boom 3 in the horizontal direction H. The boom 3 is attached to the connecting flanges 13 of the turntable 4, shown in dashed lines for clarity. The turntable 4 rotates relative to the support element 14, equipped with a ring gear 15. The boom hydraulic drive 9 is a cylinder mounted horizontally and containing two pistons and pressure working cavities 16a, 16b, while the piston rod 17 is located between the pressure working cavities 16a, 16b. The rod 17 is provided with a toothed outer surface 18 associated with the ring gear 15. When the rod 17 is moved, the turntable and the mining boom 3 attached to it rotate horizontally H. The boom cylinder 9 is connected to the hydraulic circuit HS by pressure pipes 19a and 19b. In addition, the HS hydraulic circuit can communicate with one or more CU controls. Operator O can communicate with the CU control unit via the user interface. The operator O can make a choice, enter control parameters and give control commands for the control action on the boom 3.

На фиг. 3 показано другое решение для поворота поворотного стола 4 и стрелы 3 для горных работ. Это решение отличается от решения, показанного на фиг. 2, тем, что гидроцилиндр заменен гидромотором. Таким образом, в этом случае гидропривод 9 стрелы представляет собой гидромотор, который предназначен для горизонтального перемещения стрелы. Гидромотор может быть соединен с шестерней или другим передаточным элементом 20 для передачи создаваемого вращательного движения на наружный зубчатый венец 15 опорного элемента 14. Напорная рабочая полость гидромотора соединена с гидравлическим контуром HS посредством напорных трубопроводов 19а и 19b.In FIG. 3 shows another solution for turning the turntable 4 and boom 3 for mining. This solution differs from the solution shown in FIG. 2, in that the hydraulic cylinder is replaced by a hydraulic motor. Thus, in this case, the boom hydraulic drive 9 is a hydraulic motor that is designed to move the boom horizontally. The hydraulic motor may be connected to a gear or other transmission element 20 to transmit the generated rotational movement to the outer ring gear 15 of the support element 14. The pressure working cavity of the hydraulic motor is connected to the hydraulic circuit HS through pressure pipes 19a and 19b.

Гидроцилиндры и гидромоторы 9, 10, показанные на фиг. 1 и 2, представляют собой гидроприводы НА, которыми можно управлять в соответствии с принципами, раскрываемыми в данном документе.The hydraulic cylinders and hydraulic motors 9, 10 shown in FIG. 1 and 2 are hydraulic actuators that can be controlled in accordance with the principles disclosed in this document.

На фиг. 4 представлена гидравлическая схема (Hydraulic Circuit, НС) гидравлической системы (Hydraulic System, HS). Система содержит гидропривод (Hydraulic Actuator, НА), насос 21, бак 22, гидрораспределитель 23 и необходимые напорные трубопроводы. Гидропривод НА может быть гидро цилиндр ом, имеющим конфигурацию с двумя поршнями, при этом он имеет два поршня 24 и поршневой шток 17 между ними. Цилиндр также имеет две напорные рабочие полости, а именно первую напорную рабочую полость 16а с первым напорным трубопроводом 19а и вторую напорную рабочую полость 16b со вторым напорным трубопроводом 19b. Цилиндр может соответствовать цилиндру, показанному на фиг. 2. Первый уравновешивающий клапан Cb1 соединен с первым напорным трубопроводом 19а для управления рабочей текучей средой под давлением, сливаемой из первой напорной рабочей полости 16а, и второй уравновешивающий клапан Cb2 соединен со вторым напорным трубопроводом 19b для управления рабочей текучей средой под давлением, сливаемой из второй напорной рабочей полости 16b. Уравновешивающие клапаны Cb1 и Cb2 позволяют рабочей текучей среде, находящейся под давлением, свободно течь к напорным рабочим полостям 16а, 16b, но они ограничивают вытекание из напорных рабочих полостей 16а, 16b. Уравновешивающие клапаны Cb1, Cb2 имеют базовую уставку давления открытия, например 40 МПа (400 бар), и их уставка давления открытия может быть отрегулирована ниже базовой уставки с помощью электромагнитных клапанов Sv1 и Sv2. Первый электромагнитный клапан Sv1 обеспечивает регулирование давления для первого уравновешивающего клапана Cb1, а второй электромагнитный клапан Sv2 обеспечивает регулирование давления для второго уравновешивающего клапана Cb2. Регулируя давление открытия уравновешивающих клапанов Cb1 и Cb2, можно регулировать давление, действующее в напорных рабочих полостях, что позволяет управлять усилием, создаваемым гидроприводом НА. Электромагнитные клапаны Sv1 и Sv2 являются клапанами с электрическим управлением и могут управляться с помощью электрических управляющих сигналов, генерируемых блоком управления CU. Оператор может вводить управляющие данные и команды посредством пользовательского интерфейса UI для блока управления CU. Электромагнитными клапанами Sv1 и Sv2 можно управлять независимо с помощью блока управления CU.In FIG. 4 shows the hydraulic circuit (Hydraulic Circuit, HC) of the hydraulic system (Hydraulic System, HS). The system contains a hydraulic drive (Hydraulic Actuator, ON), a pump 21, a tank 22, a hydraulic distributor 23 and the necessary pressure pipelines. The hydraulic actuator HA may be a hydraulic cylinder having a two piston configuration, having two pistons 24 and a piston rod 17 between them. The cylinder also has two pressure working chambers, namely the first pressure working cavity 16a with the first pressure pipeline 19a and the second pressure working cavity 16b with the second pressure pipeline 19b. The cylinder may correspond to the cylinder shown in FIG. 2. The first balance valve Cb1 is connected to the first pressure conduit 19a to control the pressure working fluid drained from the first pressure working cavity 16a, and the second balance valve Cb2 is connected to the second pressure conduit 19b to control the pressure working fluid drained from the second pressure working cavity 16b. Balance valves Cb1 and Cb2 allow the pressurized working fluid to flow freely to the pressure working cavities 16a, 16b, but they restrict flow out of the pressure working cavities 16a, 16b. The balancing valves Cb1, Cb2 have a basic opening pressure setting, for example 40 MPa (400 bar), and their opening pressure setting can be adjusted below the basic setting using solenoid valves Sv1 and Sv2. The first solenoid valve Sv1 provides pressure control for the first balance valve Cb1, and the second solenoid valve Sv2 provides pressure control for the second balance valve Cb2. By adjusting the opening pressure of the balancing valves Cb1 and Cb2, it is possible to regulate the pressure acting in the pressure working cavities, which makes it possible to control the force generated by the hydraulic drive of the pump. Solenoid valves Sv1 and Sv2 are electrically operated valves and can be controlled by electrical control signals generated by the CU control unit. The operator can enter control data and commands via the UI for the CU. The solenoid valves Sv1 and Sv2 can be controlled independently by the CU control unit.

Гидрораспределитель 23 выполнен с возможностью управления направлением перемещения гидропривода НА. Гидрораспределитель 23 может быть пропорциональным направляющим распределителем, как показано на фиг. 1. Когда золотник гидрораспределителя 23 перемещается из своего среднего положения влево, тогда поток напорной текучей среды, создаваемый насосом 21, направляется через гидрораспределитель 23 в первую напорную рабочую полость 16а гидропривода НА и, соответственно, текучая среда сливается из второй напорной рабочей полости 16b. В этом случае шток 17 перемещается влево. Когда золотник гидрораспределителя 23 перемещается из среднего положения в правом направлении, поток текучей среды направляется во вторую напорную рабочую полость, а из первой напорной рабочей полости текучая среда сливается, вызывая перемещение штока поршня вправо. Так как гидрораспределитель является пропорциональным распределителем, величина перемещения золотника в любом направлении регулирует величину потока текучей среды, проходящей через гидрораспределитель, посредством чего гидрораспределитель регулирует расход текучей среды, а также создаваемую скорость перемещения гидропривода НА. Как можно заметить, гидрораспределитель 23 может иметь гидравлическое пилотное управление или прямое электромагнитное управление. Третий электромагнитный клапан SV3 с электрическим управлением обеспечивает управление давлением для перемещения золотника гидрораспределителя 23 вправо, а четвертый электромагнитный клапан SV4 с электрическим управлением обеспечивает управление давлением для перемещения золотника гидрораспределителя 23 влево. Электромагнитные клапаны Sv3 и Sv4 могут снабжаться электрическими управляющими сигналами 25 от блока управления CU.The hydraulic valve 23 is configured to control the direction of movement of the hydraulic drive ON. The directional valve 23 may be a proportional directional valve as shown in FIG. 1. When the control valve spool 23 moves from its middle position to the left, then the pressure fluid flow generated by the pump 21 is directed through the control valve 23 to the first pressure working chamber 16a of the hydraulic actuator HA and, accordingly, the fluid is drained from the second pressure working chamber 16b. In this case, the stem 17 moves to the left. When the valve spool 23 moves from the middle position to the right direction, the fluid flow is directed to the second pressure working chamber, and the fluid is drained from the first pressure working chamber, causing the piston rod to move to the right. Since the valve is a proportional valve, the amount of movement of the spool in any direction controls the amount of fluid flow through the valve, whereby the valve controls the flow rate of the fluid, as well as the generated speed of movement of the HA hydraulic actuator. As can be seen, the valve 23 may be hydraulic pilot operated or direct solenoid operated. The third electrically controlled solenoid valve SV3 provides pressure control to move the control valve spool 23 to the right, and the fourth electrically controlled solenoid valve SV4 provides pressure control to move the control valve spool 23 to the left. Solenoid valves Sv3 and Sv4 can be supplied with electrical control signals 25 from the CU control unit.

На фиг. 4 дополнительно показано, что насос 21 может быть насосом с переменным объемом подачи и может управляться сигналом измерения нагрузки Lss.In FIG. 4 further shows that pump 21 may be a variable displacement pump and may be controlled by a load sensing signal Lss.

На фиг. 5 показана гидравлическая система HS, которая по существу соответствует системе, показанной на фиг. 4. Однако давления, действующие в напорных рабочих полостях 16а, 16b, измеряются с помощью первого датчика давления S1 и второго датчика давления S2. Полученные данные измерений передаются в блок управления CU по каналам 26а и 26b передачи данных. В этом случае блок управления CU может учитывать полученные данные о давлении и отправлять управляющие сигналы по каналу 27 передачи данных на сервоклапаны Sv1 и Sv2.In FIG. 5 shows an HS hydraulic system which essentially corresponds to the system shown in FIG. 4. However, the pressures acting in the pressure working spaces 16a, 16b are measured by means of a first pressure sensor S1 and a second pressure sensor S2. The obtained measurement data are transmitted to the control unit CU via data channels 26a and 26b. In this case, the control unit CU can take into account the received pressure data and send control signals via the data link 27 to the servo valves Sv1 and Sv2.

На фиг. 6 показана гидравлическая система HS, базовая конфигурация которой соответствует системе, изображенной на фиг. 4. Настоящее решение отличается от базового тем, что имеются два дополнительных уравновешивающих клапана Cb3 и Cb4, соединенных последовательно с основными уравновешивающими клапанами Cb1 и Cb2. В этом случае первый дополнительный уравновешивающий клапан Cb3 устанавливается между первым уравновешивающим клапаном Cb1 и первым электромагнитным клапаном Sv1 и, соответственно, второй дополнительный уравновешивающий клапан Cb4 устанавливается между вторым уравновешивающим клапаном Cb2 и вторым электромагнитным клапаном Sv2. Как можно заметить, номинальное направление работы дополнительных уравновешивающих клапанов Cb3 и Cb4 противоположно номинальному направлению работы основных уравновешивающих клапанов Cb1 и Cb2. Кроме того, уставка давления дополнительных уравновешивающих клапанов Cb3, Cb4 значительно ниже уставки давления главных уравновешивающих клапанов Cb1, Cb2. Как было раскрыто ранее в данном документе, дополнительные уравновешивающие клапаны Cb3 и Cb4 используются для особых случаев использования, когда внешние тянущие силы могут быть направлены на гидропривод. Вытягивание может помешать правильному управлению системой, а использование дополнительных уравновешивающих клапанов Cb3, Cb4 устраняет нежелательные эффекты вытягивания.In FIG. 6 shows an HS hydraulic system with a basic configuration similar to that shown in FIG. 4. This solution differs from the basic one in that there are two additional balancing valves Cb3 and Cb4 connected in series with the main balancing valves Cb1 and Cb2. In this case, the first additional counterbalance valve Cb3 is installed between the first counterbalance valve Cb1 and the first solenoid valve Sv1, and accordingly, the second additional counterbalance valve Cb4 is installed between the second counterbalance valve Cb2 and the second solenoid valve Sv2. As can be seen, the nominal direction of operation of the additional balancing valves Cb3 and Cb4 is opposite to the nominal direction of operation of the main balancing valves Cb1 and Cb2. In addition, the pressure setting of the additional balancing valves Cb3, Cb4 is significantly lower than the pressure setting of the main balancing valves Cb1, Cb2. As disclosed earlier in this document, the additional counterbalance valves Cb3 and Cb4 are used for special applications where external pulling forces may be directed to the hydraulic actuator. Pulling can interfere with proper control of the system, and the use of additional counterbalance valves Cb3, Cb4 eliminates unwanted pulling effects.

На фиг. 7 показана гидравлическая система HS, которая содержит комбинацию элементов, раскрытых в связи с фиг. 4-6. Следовательно, нет необходимости в подробном раскрытии системы, показанной на фиг. 7. Раскрытые элементы управления могут активироваться выборочно, благодаря чему получается универсальная и хорошо регулируемая система.In FIG. 7 shows an HS hydraulic system that includes a combination of the elements disclosed in connection with FIG. 4-6. Therefore, there is no need to elaborate on the system shown in FIG. 7. The exposed controls can be activated selectively, resulting in a versatile and highly adjustable system.

Следует отметить, что гидравлические системы и схемы, представленные на фиг. 4-7, подходят также для управления обычными гидроцилиндрами с одним поршнем, а также для управления гидромоторами. Раскрытое решение хорошо подходит для управления различными приводами стрел, но также может использоваться для управления другими механическими руками манипуляторов и конструкциями различных видов землеройных и проходческих машин.It should be noted that the hydraulic systems and circuits shown in Figs. 4-7 are also suitable for driving conventional single-piston hydraulic cylinders, as well as for driving hydraulic motors. The disclosed solution is well suited to control various boom drives, but can also be used to control other mechanical arms of manipulators and structures of various types of earthmoving and tunneling machines.

Значения основных уставок давления, раскрытые в связи с уравновешивающими клапанами, являются только примерами и могут выбираться в каждом конкретном случае.The general pressure setting values disclosed in connection with counterbalance valves are examples only and may be selected on a case-by-case basis.

На рисунке 8 показаны функции, которые уже обсуждались выше в этом документе.Figure 8 shows the features that have already been discussed earlier in this document.

Чертежи и соответствующее описание предназначены только для иллюстрации идеи изобретения. В деталях изобретение может варьироваться в пределах объема охраны формулы изобретения.The drawings and the corresponding description are only intended to illustrate the idea of the invention. The details of the invention may vary within the scope of the claims.

Claims

1. Hydraulic system (HS) for a mining machine, containing: a pump (21) to create hydraulic pressure and flow into the system;

a tank (22) for storing and receiving the working fluid;

a hydraulic drive (HA) containing a first pressure working cavity (16a) and a second pressure working cavity (16b);

a first pressure line (19a) in fluid communication with the first pressure working chamber (16a) and a second pressure line (19b) in fluid communication with the second pressure working cavity (16b);

a first balancing valve (Cb1) connected to the first pressure pipe (19a) and designed to limit the flow of fluid drained from the first pressure working cavity (16a) and provide free inlet flow in the opposite direction;

a second balancing valve (Cb2) connected to the second pressure pipe (19b) and designed to limit the flow of fluid drained from the second pressure working cavity (16b) and provide free inlet flow in the opposite direction; And

a hydraulic distributor (23) for controlling the supply of working fluid to the first and second pressure working cavities (16a, 16b) and draining from them in order to control the direction and speed of movement generated by the hydraulic drive (HA);

characterized in that the hydraulic system (HS) further comprises a first solenoid valve (Svl) for controlling the opening pressure of the first balancing valve (Cbl) and a second solenoid valve (Sv2) for controlling the opening pressure of the second balancing valve (Cb2), wherein the working fluid pressure the medium drained from the pressure working cavities (16a, 16b) of the hydraulic actuator (HA) is independently controlled.

2. The hydraulic system according to claim 1, characterized in that

the hydraulic valve (23) is configured to control the flow of the working fluid, which affects the generated hydraulic drive speed (HA), and the balancing valves (Cbl, Cb2) are configured to control the hydraulic pressure, which affects the generated hydraulic drive force (HA), while the hydraulic system ( HS) is provided by independent control of the force and speed of the hydraulic drive (HA).

3. The hydraulic system according to claim 1 or 2, characterized in that the first and second solenoid valves (Sv1, Sv2) are electrically controlled valves; and the first and second solenoid valves (Svl, Sv2) are controlled by at least one control unit (CU).

4. The hydraulic system according to claim 3, characterized in that the hydraulic system (HS) further comprises: a first pressure sensor (S1) for measuring the pressure acting in the first pressure chamber (16a); a second pressure sensor (S2) for measuring the pressure acting in the second pressure chamber (16b); wherein the measurement data of the pressure sensors is transmitted to the control unit (CU) to control the first and second solenoid valves (Sv1, Sv2) in response to the measured pressures.

5. The hydraulic system according to any one of paragraphs. 1-4, characterized in that the valve (23) is a proportional directional valve; wherein the hydraulic system additionally comprises a third solenoid valve (Sv3) designed to control the movement of the distributor spool (23) in the first working direction, and a fourth solenoid valve (Sv4) intended to control movement in the opposite second working direction.

6. The hydraulic system according to any one of paragraphs. 1-5, characterized in that the hydraulic actuator (HA) connected to the hydraulic system (HS) is a hydraulic cylinder (9, 10).

7. The hydraulic system according to any one of paragraphs. 1-6, characterized in that the hydraulic pump (21) is a variable displacement pump.

8. The hydraulic system according to any one of paragraphs. 1-7, characterized in that the hydraulic system (HS) further comprises a third counterbalance valve (Cb3) included in the first pressure control line between the first solenoid valve (Svl) and the first counterbalance valve (Cbl), and a fourth counterbalance valve (Cb4) included in the second pressure control line between the second solenoid valve (Sv2) and the second counterbalance valve (Cb2); the nominal flow directions of the third and fourth balancing valves (Cb3, Cb4) are opposite to the nominal flow directions of the first and second balancing valves (Cbl, Cb2).

9. The hydraulic system according to any one of paragraphs. 1-8, characterized in that the hydraulic system (HS) has a control mode in which the first and second solenoid valves (Sv1, Sv2) do not work, and the first and second counterbalance valves (Cbl, Cb2) are controlled by the pressure acting in the first and second pressure pipes (19a, 19b).

10. Mining machine (1), containing:

self-propelled chassis (2);

at least one boom (3) for mining, movably connected to the chassis (2);

an executive body (5) installed at the far end of the boom (3) for mining;

hydraulic system (HS) to provide hydraulic power; and at least one boom hydraulic actuator (HA, 9, 10) for moving the mining boom (3) relative to the chassis (2) connected to the hydraulic system (HS);

characterized in that the hydraulic system (HS) for controlling the drive (HA, 9, 10) of the boom corresponds to the system according to any one of paragraphs. 1-9.

11. Mining machine according to claim 10, characterized in that the hydraulic drive (HA, 9, 10) of the boom is a hydraulic cylinder (9, 10) designed to rotate the boom (3) for mining relative to the chassis (2).

12. Mining machine according to claim. 10 or 11, characterized in that the mining machine (1) is a cutter for bottom cutting, equipped with an arrow (3) for notching; and the executive body (5) mounted on the notch boom (3) comprises at least one rotating cutting head (6) equipped with several cutting tools.

13. A method for controlling a hydraulic drive (HA) of a mining machine, including: creating hydraulic pressure and flow using a hydraulic pump (21) in a hydraulic system (HS);

selective direction of the flow of the working fluid from the pump (21) into the working cavities (16a, 16b) of the hydraulic actuator (HA) and, accordingly, draining the working fluid from the working cavities (16a, 16b) into the tank (22) using the hydraulic distributor (23); And

limiting the flow of fluid drained from the pressure working cavities (16a, 16b) using balancing valves (Cbl, Cb2);

characterized in that

the opening pressure of the balancing valves (Cb1, Cb2) is controlled by separate solenoid valves (Sv1, Sv2) with the ability to control the variable force of the hydraulic actuator (HA), which is carried out independently of the hydraulic valve (23).

14. The method according to claim 13, characterized in that the adjustments of the flow of the working fluid and the pressure acting in the pressure working cavities (16a, 16b) are independent of each other, while the speed of movement and the generated force are also independently controlled.

15. The method according to claim. 13 or 14, characterized in that the control of the solenoid valves (Sv1, Sv2) is carried out using electrical control signals generated by the control unit (CU); and the formation of hydraulic control signals is carried out using solenoid valves (Svl, Sv2) for hydraulic control of the balancing valves (Cbl, Cb2).