CN107061395A - 凿岩机防空击、防卡节能型液压***及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了凿岩机防空击、防卡节能型液压***及控制方法，它包括液压泵站，所述液压泵站通过进给换向阀与正向进给油管和反向进给油管相连；所述液压泵站通过冲击换向阀与冲击油管和低压冲击油管相连；所述冲击油管之后的油路上安装有第一液控换向阀，所述第一液控换向阀的液控端通过第一液控油管与正向进给油管相连，所述第一液控换向阀与冲击油缸相连；所述正向进给油管通过第一换向阀和第二换向阀与进给油缸相连。此液压***以进给压力大小来控制凿岩机的冲击与否，从而保证凿岩机不会空打，延长了设备的使用寿命，减少了能量损失。

Description

凿岩机防空击、防卡节能型液压***及控制方法

技术领域

本发明属于凿岩设备领域，具体涉及凿岩机防空击、防卡节能型液压***及控制方法。

背景技术

目前，市场上大部分凿岩机的冲击、进给和旋进***是相互独立的，分别采用相互独立的液压控制***，这样就存在以下的缺陷：

（1）在冲击钻头没有接触到岩层或接触力不够或没有正常进给时，就推动冲击控制手柄，凿岩机的冲击动作就会开启，这样就会导致凿岩机空打，即此时的冲击在做无用功，对凿岩没有任何的作用；如果长期的空打对凿岩机会造成非常大的伤害，缩短凿岩机的使用寿命，增加施工成本；而且还会造成动能的损失。

（2）在凿岩机遇到工况复杂的情况而被卡住停止旋转时，而此时进给功能和旋转功能还在不停的正向进给和正向旋转，从而导致凿岩机钻头会越卡越紧，甚至最终会导致钻头和凿岩机钎尾断裂在孔里面，破坏了凿岩机设备，增加了施工成本，耽误了工期进度，降低了工作效率。

发明内容

本发明的目的是提供凿岩机防空击、防卡节能型液压***及控制方法，此液压***以进给压力大小来控制凿岩机的冲击与否，从而保证凿岩机不会空打，延长了设备的使用寿命，减少了能量损失；而且液压***中以旋转压力大小来控制凿岩机的进给方向，进而避免了凿岩机被卡死的情况，对设备起到很好的保护作用。

为了实现上述的技术特征，本发明的目的是这样实现的：凿岩机防空击、防卡节能型液压***，它包括液压泵站，所述液压泵站通过进给换向阀与正向进给油管和反向进给油管相连；所述液压泵站通过冲击换向阀与冲击油管和低压冲击油管相连；所述液压泵站通过旋转换向阀与旋转进油管和旋转回油管相连；

所述冲击油管之后的油路上安装有第一液控换向阀，所述第一液控换向阀的液控端通过第一液控油管与正向进给油管相连，所述第一液控换向阀与冲击油缸相连；

所述正向进给油管通过第一换向阀和第二换向阀与进给油缸相连；所述旋转进油管通过第二液控油管同时与第一换向阀和第二换向阀液控端相连，所述旋转进油管和旋转回油管与回转液压马达相连。

所述第一液控油管上通过第三液控油管与第二液控换向阀相连，所述第二液控换向阀通过第一溢流阀与油箱相连。

所述正向进给油管上还连接有第二溢流阀和第三换向阀，所述第三换向阀之后连接有第三溢流阀，所述第二溢流阀、第三换向阀和第三溢流阀的出油口与油箱相连。

所述第一液控换向阀采用二位三通液控换向阀，所述二位三通液控换向阀的开启压力能够调节。

所述第二液控换向阀采用二位二通液控换向阀，所述二位二通液控换向阀的开启压力与第一液控换向阀的开启压力相等。

所述第一换向阀和第二换向阀分别采用二位四通液控换向阀和二位二通液控换向阀。

所述第一换向阀和第二换向阀的开启压力相等。

所述第二换向阀上并联有单向阀。

所述第一换向阀和第二换向阀的另一液控端分别连接有第四溢流阀和第五流阀。

采用任意一项所述凿岩机防空击、防卡节能型液压***的控制方法，包括以下步骤：

1）设定第一液控换向阀和第二液控换向阀的开启压力，并保持其开启压力一致；

2）开启正向进给油管，启动进给油缸；

3）当凿岩机还没有接触到岩层或者由于岩层孔洞、松软时，使正向进给油管的压力很小，此时正向进给油管的压力小于第一液控换向阀的换向开启压力，第一液控换向阀不会发生换向，冲击油管的液压油将直接通过第一液控换向阀回流到油箱，此时凿岩机就不会有冲击作用；

4）当凿岩机接触到较硬的岩层时，正向进给油管的压力会跟随负载的增大而增加，当正向进给油管的压力增大到第一液控换向阀的换向开启压力，第一液控换向阀开启而换向，在换向之后冲击油管的液压油将直接通过第一液控换向阀进入到冲击油缸，进而开启凿岩机冲击钻头进行冲击凿岩动作；与此同时第二液控换向阀也会随之开启换向，阻止冲击油管油路的液压油回油箱，这样就保证凿岩机有效的冲击；

5）当凿岩机钻头或者钎杆被卡住而无法转动时，旋转进油管上的压力就会增大，当压力超过第一换向阀和第二换向阀设定的弹簧压力值时，第一换向阀和第二换向阀就会发生换向，此时第一换向阀和第二换向阀都处于左位，此时进给油缸就会被反向进给，进而使凿岩机反向退出，而且在反向退出过程中，负载压力降低，正向进给油管的压力也会降低，使其小于第一液控换向阀的换向开启压力，第一液控换向阀不会发生换向，冲击油管的液压油将直接通过第一液控换向阀回流到油箱，此时凿岩机也不会有冲击作用；这样凿岩机就会慢慢被退出；

6）在退出过程中，旋转进油管上的压力也会随之逐渐减减小，当压力小于第一换向阀和第二换向阀的弹簧设定值时，第一换向阀和第二换向阀就会恢复原来位而正常工作，凿岩机正常旋转和正向进给，在进给过程中，钻头负载增大，进而导致正向进给油管的压力增大到第一液控换向阀的换向开启压力，第一液控换向阀开启而换向，在换向之后冲击油管的液压油将直接通过第一液控换向阀进入到冲击油缸，进而开启凿岩机冲击钻头进行冲击凿岩动作；与此同时第二液控换向阀也会随之开启换向，阻止冲击油管油路的液压油回油箱，这样就保证凿岩机有效的冲击。

本发明有如下有益效果：

1、通过采用上述的液压***，在***中以进给压力大小来控制凿岩机的冲击动作，进而保证了凿岩机不会发生空击，进而延长了其使用寿命。

2、通过将正向进给油管和第一液控换向阀之间用第一液控油管相连通，在凿岩机还没有接触到岩层或者由于岩层孔洞、松软使正向进给油管的压力很小情况下，此时正向进给油管的压力小于第一液控换向阀的换向开启压力，此时第一液控换向阀不会发生换向，而冲击油管的液压油将直接通过第一液控换向阀回流到油箱，此时凿岩机就不会有冲击作用，就不会发生空打，进而延长了凿岩机的使用寿命，提高了工作效率，节约了成本，同时也降低了能耗。

3、当凿岩机接触到较硬的岩层时，此时正向进给油管的压力会跟随负载的增大而增加，当正向进给油管的压力增大到第一液控换向阀的换向开启压力，第一液控换向阀就会开启而换向，在换向之后冲击油管的液压油将直接通过第一液控换向阀进入到冲击油缸，进而开启凿岩机冲击钻头进行冲击凿岩动作；与此同时由于第二液控换向阀与第三液控油管与第一液控油管相连，在第一液控换向阀开启换向的同时，第二液控换向阀也会随之开启换向，就会阻止冲击油管油路的液压油回油箱，这样就能保证凿岩机有效的冲击，不会造成凿岩机空打，避免凿岩机遭到损伤，提高工作效率，节约成本。

4、根据液压***中压力取决与负载的原理，通过上述的液压***能够将进给油缸的负载压力反馈给冲击油缸的冲击***，通过反馈调节进而控制第一液控换向阀的开启，最终实现冲击油缸的开启，有效的避免了在没有进给时的空击动作，提高了凿岩机的使用寿命，降低了能耗。

5、此液压***中以旋转压力大小来控制凿岩机的进给方向，从而保证凿岩机不会被卡死，影响正常作业。

6、本***中将旋转进油管通过液控油管同时与第一换向阀和第二换向阀的液控端相连，工作过程中，当凿岩机钻头或者钎杆被卡住而无法转动时，旋转进油管上的压力就会增大，当压力超过第一换向阀和第二换向阀设定的弹簧压力值时，第一换向阀和第二换向阀就会发生换向，此时第一换向阀和第二换向阀都处于左位，此时进给油缸就会被反向进给，进而使凿岩机反向退出，这样凿岩机就会慢慢被退出，旋转进油管上的压力也会随之逐渐减减小，当压力小于第一换向阀和第二换向阀的弹簧设定值时，第一换向阀和第二换向阀就会恢复原来位而正常工作，凿岩机正常旋转和正向进给。这样就能保证凿岩机上的钻头及钎杆及其他配件不会被卡在里面，从而提高了工作效率和节约成本。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1是本发明的第一视角的整体结构示意图。

图中：液压泵站1、进给换向阀2、冲击换向阀3、反向进给油管4、正向进给油管5、低压冲击油管6、冲击油管7、第一液控油管8、第二液控换向阀9、第一溢流阀10、第三液控油管11、第一液控换向阀12、冲击油缸13、旋进油管14、第一换向阀15、第二换向阀16、进给油缸17、第二溢流阀18、第三换向阀19、第三溢流阀20、第四溢流阀22、第五流阀23、旋转换向阀24、旋转进油管25、旋转回油管26、第二液控油管27、回转液压马达28。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施方式做进一步的说明。

实施例1：

如图1，凿岩机防空击、防卡节能型液压***，它包括液压泵站1，所述液压泵站1通过进给换向阀2与正向进给油管5和反向进给油管4相连；所述液压泵站1通过冲击换向阀3与冲击油管7和低压冲击油管6相连；所述液压泵站1通过旋转换向阀24与旋转进油管25和旋转回油管26相连；

进一步的，所述冲击油管7之后的油路上安装有第一液控换向阀12，所述第一液控换向阀12的液控端通过第一液控油管8与正向进给油管5相连，所述第一液控换向阀12与冲击油缸13相连；

进一步的，所述正向进给油管5通过第一换向阀15和第二换向阀16与进给油缸17相连；所述旋转进油管25通过第二液控油管27同时与第一换向阀15和第二换向阀16液控端相连，所述旋转进油管25和旋转回油管26与回转液压马达28相连。工作过程中，进给油缸17的进给压力将同时反馈给冲击油管7，通过将冲击油管7与第一液控换向阀12之间用第一液控油管8相连通，能够将反馈的***压力反馈给第一液控换向阀12，只有当***负载压力达到一定值时，才会控制第一液控换向阀12开启换向，有效的避免了冲击钻的空击，提高了工作效率，降低了能耗。

进一步的，所述第一液控油管8上通过第三液控油管11与第二液控换向阀9相连，所述第二液控换向阀9通过第一溢流阀10与油箱相连。通过将第二液控换向阀9同时与第一液控油管8相连，能够保证在第一液控换向阀12开启换向的同时也保证了第二液控换向阀9的开启和换向，通过第一液控换向阀12和第二液控换向阀9之间的配合，保证了在负载压力达到设定值时凿岩机能够正常工作，进而进行凿岩作业。

进一步的，所述正向进给油管5上还连接有第二溢流阀18和第三换向阀19，所述第三换向阀19之后连接有第三溢流阀20，所述第二溢流阀18、第三换向阀19和第三溢流阀20的出油口与油箱相连。采用上述结构保证了不进行进给动作时，正向进给油管5上的油液能够通过第三换向阀19和第三溢流阀20回流到油箱。

进一步的，所述第一液控换向阀12采用二位三通液控换向阀，所述二位三通液控换向阀的开启压力能够调节。通过调节其开启压力，达到了调节凿岩机冲击钻头开启的作用。

进一步的，所述第二液控换向阀9采用二位二通液控换向阀，所述二位二通液控换向阀的开启压力与第一液控换向阀12的开启压力相等。通过调节其开启压力，达到了第二液控换向阀9和第一液控换向阀12同步动作的功能。

进一步的，所述第一换向阀15和第二换向阀16分别采用二位四通液控换向阀和二位二通液控换向阀。通过采用两个液控换向与旋转进油管25相连，能够通过反馈调节的方式接受回转液压马达28的旋进载荷，当发生卡阻时由于负载压力增加，进而会导致旋转进油管25的压力增大，此时就会控制第一换向阀和第二换向阀就会发生换向，此时第一换向阀和第二换向阀都处于左位，此时进给油缸就会被反向进给，进而使凿岩机反向退出，这样凿岩机就会慢慢被退出，旋转进油管上的压力也会随之逐渐减减小，当压力小于第一换向阀和第二换向阀的弹簧设定值时，第一换向阀和第二换向阀就会恢复原来位而正常工作，凿岩机正常旋转和正向进给。这样就能保证凿岩机上的钻头及钎杆及其他配件不会被卡在里面，从而提高了工作效率和节约成本。

进一步的，所述第一换向阀15和第二换向阀16的开启压力相等。采用相同的开启压力保证了两个换向阀工作的同步。

进一步的，所述第二换向阀16上并联有单向阀21。

进一步的，所述第一换向阀15和第二换向阀16的另一液控端分别连接有第四溢流阀22和第五流阀23。

实施例2：

采用任意一项所述凿岩机防空击、防卡节能型液压***的控制方法，包括以下步骤：

1设定第一液控换向阀12和第二液控换向阀9的开启压力，并保持其开启压力一致；

2开启正向进给油管5，启动进给油缸17；

3当凿岩机还没有接触到岩层或者由于岩层孔洞、松软时，使正向进给油管5的压力很小，此时正向进给油管5的压力小于第一液控换向阀12的换向开启压力，第一液控换向阀12不会发生换向，冲击油管7的液压油将直接通过第一液控换向阀12回流到油箱，此时凿岩机就不会有冲击作用；

4当凿岩机接触到较硬的岩层时，正向进给油管5的压力会跟随负载的增大而增加，当正向进给油管5的压力增大到第一液控换向阀12的换向开启压力，第一液控换向阀12开启而换向，在换向之后冲击油管7的液压油将直接通过第一液控换向阀12进入到冲击油缸13，进而开启凿岩机冲击钻头进行冲击凿岩动作；与此同时第二液控换向阀9也会随之开启换向，阻止冲击油管7油路的液压油回油箱，这样就保证凿岩机有效的冲击；

5当凿岩机钻头或者钎杆被卡住而无法转动时，旋转进油管25上的压力就会增大，当压力超过第一换向阀15和第二换向阀16设定的弹簧压力值时，第一换向阀15和第二换向阀16就会发生换向，此时第一换向阀15和第二换向阀16都处于左位，此时进给油缸17就会被反向进给，进而使凿岩机反向退出，而且在反向退出过程中，负载压力降低，正向进给油管5的压力也会降低，使其小于第一液控换向阀12的换向开启压力，第一液控换向阀12不会发生换向，冲击油管7的液压油将直接通过第一液控换向阀12回流到油箱，此时凿岩机也不会有冲击作用；这样凿岩机就会慢慢被退出；

6在退出过程中，旋转进油管25上的压力也会随之逐渐减减小，当压力小于第一换向阀15和第二换向阀16的弹簧设定值时，第一换向阀15和第二换向阀16就会恢复原来位而正常工作，凿岩机正常旋转和正向进给，在进给过程中，钻头负载增大，进而导致正向进给油管5的压力增大到第一液控换向阀12的换向开启压力，第一液控换向阀12开启而换向，在换向之后冲击油管7的液压油将直接通过第一液控换向阀12进入到冲击油缸13，进而开启凿岩机冲击钻头进行冲击凿岩动作；与此同时第二液控换向阀9也会随之开启换向，阻止冲击油管7油路的液压油回油箱，这样就保证凿岩机有效的冲击。

本发明的工作过程和工作原理为：

当进而油缸17不进给或者钻头接触到岩层空洞或松软岩层时，根据液压***中压力取决于负载的原理，此时液压***中的压力较小，即正向进给油管5的压力值较小，通过第一液控油管8将此压力值反馈给第一液控换向阀12，由于并未达到第一液控换向阀12的开启压力，此时冲击油管7的液压油将通过第一液控换向阀12直接返回到油箱，并不进行冲击动作，有效的避免了空击；

当凿岩机接触到较硬的岩层时，此时正向进给油管5的压力会跟随负载的增大而增加，当正向进给油管5的压力增大到第一液控换向阀12的换向开启压力，第一液控换向阀12就会开启而换向，在换向之后冲击油管7的液压油将直接通过第一液控换向阀12进入到冲击油缸13，进而开启凿岩机冲击钻头进行冲击凿岩动作；与此同时由于第二液控换向阀9与第三液控油管11与第一液控油管8相连，在第一液控换向阀12开启换向的同时，第二液控换向阀9也会随之开启换向，就会阻止冲击油管7油路的液压油回油箱，这样就能保证凿岩机有效的冲击，不会造成凿岩机空打，避免凿岩机遭到损伤，提高工作效率，节约成本。

工作过程中，当凿岩机钻头或者钎杆被卡住而无法转动时，旋转进油管25上的压力就会增大，当压力超过第一换向阀15和第二换向阀16设定的弹簧压力值时，第一换向阀15和第二换向阀16就会发生换向，此时第一换向阀15和第二换向阀16都处于左位，此时进给油缸17就会被反向进给，进而使凿岩机反向退出，这样凿岩机就会慢慢被退出，旋转进油管25上的压力也会随之逐渐减减小，当压力小于第一换向阀15和第二换向阀16的弹簧设定值时，第一换向阀15和第二换向阀16就会恢复原来位而正常工作，凿岩机正常旋转和正向进给。这样就能保证凿岩机上的钻头及钎杆及其他配件不会被卡在里面，从而提高了工作效率同时节约成本。

上述实施例用来解释说明本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明做出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.凿岩机防空击、防卡节能型液压***，它包括液压泵站（1），所述液压泵站（1）通过进给换向阀（2）与正向进给油管（5）和反向进给油管（4）相连；所述液压泵站（1）通过冲击换向阀（3）与冲击油管（7）和低压冲击油管（6）相连；所述液压泵站（1）通过旋转换向阀（24）与旋转进油管（25）和旋转回油管（26）相连；其特征在于：

所述冲击油管（7）之后的油路上安装有第一液控换向阀（12），所述第一液控换向阀（12）的液控端通过第一液控油管（8）与正向进给油管（5）相连，所述第一液控换向阀（12）与冲击油缸（13）相连；

所述正向进给油管（5）通过第一换向阀（15）和第二换向阀（16）与进给油缸（17）相连；所述旋转进油管（25）通过第二液控油管（27）同时与第一换向阀（15）和第二换向阀（16）液控端相连，所述旋转进油管（25）和旋转回油管（26）与回转液压马达（28）相连。

2.根据权利要求1所述的凿岩机防空击、防卡节能型液压***及控制方法，其特征在于：所述第一液控油管（8）上通过第三液控油管（11）与第二液控换向阀（9）相连，所述第二液控换向阀（9）通过第一溢流阀（10）与油箱相连。

3.根据权利要求1所述的凿岩机防空击、防卡节能型液压***，其特征在于：所述正向进给油管（5）上还连接有第二溢流阀（18）和第三换向阀（19），所述第三换向阀（19）之后连接有第三溢流阀（20），所述第二溢流阀（18）、第三换向阀（19）和第三溢流阀（20）的出油口与油箱相连。

4.根据权利要求1所述的凿岩机防空击、防卡节能型液压***，其特征在于：所述第一液控换向阀（12）采用二位三通液控换向阀，所述二位三通液控换向阀的开启压力能够调节。

5.根据权利要求2所述的凿岩机防空击、防卡节能型液压***，其特征在于：所述第二液控换向阀（9）采用二位二通液控换向阀，所述二位二通液控换向阀的开启压力与第一液控换向阀（12）的开启压力相等。

6.根据权利要求1所述的凿岩机防空击、防卡节能型液压***，其特征在于：所述第一换向阀（15）和第二换向阀（16）分别采用二位四通液控换向阀和二位二通液控换向阀。

7.根据权利要求1或6所述的凿岩机防空击、防卡节能型液压***，其特征在于：所述第一换向阀（15）和第二换向阀（16）的开启压力相等。

8.根据权利要求1所述的凿岩机防空击、防卡节能型液压***，其特征在于：所述第二换向阀（16）上并联有单向阀（21）。

9.根据权利要求1所述的凿岩机防空击、防卡节能型液压***，其特征在于：所述第一换向阀（15）和第二换向阀（16）的另一液控端分别连接有第四溢流阀（22）和第五流阀（23）。

10.采用权利要求1-9任意一项所述凿岩机防空击、防卡节能型液压***的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）设定第一液控换向阀（12）和第二液控换向阀（9）的开启压力，并保持其开启压力一致；

2）开启正向进给油管（5），启动进给油缸（17）；

3）当凿岩机还没有接触到岩层或者由于岩层孔洞、松软时，使正向进给油管（5）的压力很小，此时正向进给油管（5）的压力小于第一液控换向阀（12）的换向开启压力，第一液控换向阀（12）不会发生换向，冲击油管（7）的液压油将直接通过第一液控换向阀（12）回流到油箱，此时凿岩机就不会有冲击作用；

4）当凿岩机接触到较硬的岩层时，正向进给油管（5）的压力会跟随负载的增大而增加，当正向进给油管（5）的压力增大到第一液控换向阀（12）的换向开启压力，第一液控换向阀（12）开启而换向，在换向之后冲击油管（7）的液压油将直接通过第一液控换向阀（12）进入到冲击油缸（13），进而开启凿岩机冲击钻头进行冲击凿岩动作；与此同时第二液控换向阀（9）也会随之开启换向，阻止冲击油管（7）油路的液压油回油箱，这样就保证凿岩机有效的冲击；

5）当凿岩机钻头或者钎杆被卡住而无法转动时，旋转进油管（25）上的压力就会增大，当压力超过第一换向阀（15）和第二换向阀（16）设定的弹簧压力值时，第一换向阀（15）和第二换向阀（16）就会发生换向，此时第一换向阀（15）和第二换向阀（16）都处于左位，此时进给油缸（17）就会被反向进给，进而使凿岩机反向退出，而且在反向退出过程中，负载压力降低，正向进给油管（5）的压力也会降低，使其小于第一液控换向阀（12）的换向开启压力，第一液控换向阀（12）不会发生换向，冲击油管（7）的液压油将直接通过第一液控换向阀（12）回流到油箱，此时凿岩机也不会有冲击作用；这样凿岩机就会慢慢被退出；

6）在退出过程中，旋转进油管（25）上的压力也会随之逐渐减减小，当压力小于第一换向阀（15）和第二换向阀（16）的弹簧设定值时，第一换向阀（15）和第二换向阀（16）就会恢复原来位而正常工作，凿岩机正常旋转和正向进给，在进给过程中，钻头负载增大，进而导致正向进给油管（5）的压力增大到第一液控换向阀（12）的换向开启压力，第一液控换向阀（12）开启而换向，在换向之后冲击油管（7）的液压油将直接通过第一液控换向阀（12）进入到冲击油缸（13），进而开启凿岩机冲击钻头进行冲击凿岩动作；与此同时第二液控换向阀（9）也会随之开启换向，阻止冲击油管（7）油路的液压油回油箱，这样就保证凿岩机有效的冲击。