全液压钻式采煤机液压控制系统.pdf

本发明公开的一种全液压钻式采煤机液压控制系统，它包括钻进系统、行走系统、推进系统和辅助系统。钻进系统由负载敏感变量泵和电液比例阀对系统进行闭环控制，可根据负载变化自动调整系统压力和流量，且可实时控制钻杆钻速及位置；行走系统与钻进系统共用一个双联变量柱塞泵，可有效降低系统复杂性和系统空间；推进系统采用调速阀调速，根据工况调整推进速度，实现钻机在最大效率下截割；所述辅助系统可完成钻机工作平台支撑、平台调斜、钻杆输送和钻杆夹紧，调整钻机工作角度，完成换接钻杆时钻杆的定位。有效解决了现有液压钻式采煤机液压系统油路复杂，难以实现钻杆精确控制，系统效率低及辅助作业和换接钻杆时间长的缺点。

权利要求书
1.  一种全液压钻式采煤机液压控制系统，包括钻进系统、行走系统、推进系统和辅助系统；其特征在于：所述钻进系统包括油箱(1)、过滤器(2)、双联变量柱塞泵(5)、电液比例阀(7)、钻进马达(9)以及用于部件连接的液压油管；油箱(1)经过滤器(2)过滤与双联变量柱塞泵(5)相连，双联变量柱塞泵(5)出油口接单向阀(6)；电液比例阀(7)进油口与单向阀(6)出油口相连，出油口与钻进马达(9)相连，电液比例阀(7)LS口与双联变量柱塞泵(5)LS口连接；钻进马达(9)与电液比例阀(7)连接的油路上设有压力表(8)；通过双联变量柱塞泵和电液比例阀(7)对系统进行闭环控制；
所述行走系统采用开式负载敏感系统，与钻进系统共用一个双联变量柱塞泵，它包括油箱(1)、过滤器(2)、双联变量柱塞泵(5)、单向阀(6)、梭阀(11)、负载敏感多路阀组(12)、直动式手动换向阀(13)和行走马达(14)；油箱(1)经过滤器(2)过滤与双联变量柱塞泵(5)相连，双联变量柱塞泵(5)出油口与单向阀(6)相连；单向阀(6)出油口分为两路，一路通过油管与电液比例阀(7)相连，另一路通过油管与负载敏感多路阀组(12)进油口相连；负载敏感多路阀组(12)两路出油口分别与行走马达(14)进油口相连，先导油口与直动式手动换向阀(13)相连；梭阀进油口一端与负载敏感多路阀组(12)的LS口相连，一端与电液比例阀(7)的LS口相连，出油口与双联变量柱塞泵(5)的LS口相连。
所述推进系统包括推进油缸(21)、先导式顺序阀(22)、调速阀(23)、多路阀组(24)、双向液压锁(20)、轴向柱塞泵(32)、自封式吸油过滤器(33)、先导式溢流阀(31)、水冷却器(29)、回油过滤器(30)、压力表(8)和油箱(1)；油箱(1)经过自封式吸油过滤器(33)与轴向柱塞泵(32)相连；轴向柱塞泵(32)出口分两路，一路通过油管与多路阀组(24)入口连接，另一路通过油管与先导式溢流阀(31)的入口连接；先导式溢流阀(31)通过油管与水冷却器(29)、回油过滤器(30)和油箱(1)依次串联连接；多路阀组(24)出口与双向液压锁(20)入口相连；双向液压锁(20)两端出口分别与推进油缸(21)有杆腔和无杆腔相连；三个推进油缸之间并联连接，油缸G18与双向液压锁(20)相连油路中串联有调速阀(23)，油缸G18与油缸G19无杆腔相连油路中串联有先导式顺序阀(22)；轴向柱塞泵(32)出口与多路阀组(24)出口油路上分别旁接有压力表(8)；
所述辅助系统完成钻机工作平台支撑、平台调斜、钻杆输送和钻杆夹紧，它包括平台调斜油缸(15)、平衡阀(16)、平稳阀(17)、八联阀(18)、平台支撑油缸(19)、双向液压锁(20)、钻杆拆卸油缸(25)、钻杆支撑油缸(26)、前架油缸(27)、钻杆输送马达(28)、多路阀(24)、轴向柱塞泵(32)、自封式吸油过滤器(33)和油箱(1)；辅助系统与推进系统共用一组进油回路和回油回路；液压油经多路阀(24)分别与钻杆拆卸油缸(25)、钻杆支撑油缸(26)、前架油缸(27)、钻杆输送马达(28)相连，且在各油缸之间串联有双向液压锁 (20)；多路阀(24)与八联阀(18)之间采用过桥连接；八联阀(18)各出油口分别与平台调斜油缸(15)和平台支撑油缸(19)并联连接，八联阀(18)与平台调斜油缸(15)之间依次串联有平稳阀(17)和平衡阀(16)，八联阀(18)与平台支撑油缸(19)之间串联有双向液压锁(20)。

2.  根据权利要求1所述的全液压钻式采煤机液压控制系统，其特征在于：所述的钻进马达(9)进油路上设有压力传感器(10)，钻进马达与钻杆连接处设有旋转编码器(37)和角位移传感器(36)。

3.  根据权利要求1所述的全液压钻式采煤机液压控制系统，其特征在于：所述的负载敏感多路阀组(12)为双联阀。

4.  根据权利要求1所述的全液压钻式采煤机液压控制系统，其特征在于：所述的八联阀(18)和多路阀组(24)均为三位六通电磁换向阀，其控制方式均为Y型机能。

5.  根据权利要求1所述的全液压钻式采煤机液压控制系统，其特征在于：所述液压油缸共计20个，分别由G1-G20表示。

说明书全液压钻式采煤机液压控制系统
技术领域
本发明涉及一种矿山设备液压控制系统，尤其是一种适用于薄与极薄煤层开采装备的全 液压钻式采煤机液压控制系统。
背景技术
我国薄与极薄煤层储量丰富、分布广泛，随着中厚煤层的大量开采，薄与薄煤层开采日 益成为亟待解决的问题。目前，薄与极薄煤层开采机械化程度较低，而钻式采煤机由于其矮 机身、大功率等优点得到广泛应用，但现阶段液压钻式采煤机钻杆采用单轨吊起吊，人工对 接，且需通过由棘轮与液压缸组成的微调机构进行调整才能完成钻杆的对接，控制精度低， 装卸钻杆时间长，大大降低了采煤效率。此外，液压系统采用定量泵供油，钻机工作过程中 受外负载变化影响造成各液压回路不同步，不能在最优参数下工作。液压系统中设置有多个 调速阀和溢流阀，系统功率损失大，发热严重，可靠性低。
发明内容
技术问题：本发明的目的是克服已有技术中存在的不足，提供一种集成度高、体积小、 发热量小、便于操作与维护的全液压钻式采煤机液压控制系统。
技术方案：本发明的全液压钻式采煤机液压控制系统，包括钻进系统、行走系统、推进 系统和辅助系统；所述钻进系统包括油箱、过滤器、双联变量柱塞泵、电液比例阀、钻进马 达以及用于部件连接的液压油管；油箱经过滤器过滤与双联变量柱塞泵相连，双联变量柱塞 泵出油口接单向阀；电液比例阀进油口与单向阀出油口相连，出油口与钻进马达相连，电液 比例阀的LS口与双联变量柱塞泵的LS口连接；钻进马达与电液比例阀连接的油路上设有压 力表；通过双联变量柱塞泵和电液比例阀对系统进行闭环控制；
所述行走系统采用开式负载敏感系统，与钻进系统共用一个双联变量柱塞泵，它包括油 箱、过滤器、双联变量柱塞泵、单向阀、梭阀、负载敏感多路阀组、直动式手动换向阀和行 走马达；油箱经过滤器过滤与双联变量柱塞泵相连，双联变量柱塞泵出油口与单向阀相连； 单向阀出油口分为两路，一路通过油管与电液比例阀相连，另一路通过油管与负载敏感多路 阀组进油口相连；负载敏感多路阀组两路出油口分别与行走马达进油口相连，先导油口与直 动式手动换向阀相连；梭阀进油口一端与负载敏感多路阀组的LS口相连，一端与电液比例 阀的LS口相连，出油口与双联变量柱塞泵的LS口相连。
所述推进系统包括推进油缸、先导式顺序阀、调速阀、多路阀组、双向液压锁、轴向柱 塞泵、自封式吸油过滤器、先导式溢流阀、水冷却器、回油过滤器、压力表和油箱；油箱经 过自封式吸油过滤器与轴向柱塞泵相连；轴向柱塞泵出口分两路，一路通过油管与多路阀组 入口连接，另一路通过油管与先导式溢流阀的入口连接；先导式溢流阀通过油管与水冷却器、 回油过滤器和油箱依次串联连接；多路阀组出口与双向液压锁入口相连；双向液压锁两端出 口分别与推进油缸有杆腔和无杆腔相连；三个推进油缸之间并联连接，油缸G18与双向液压 锁相连油路中串联有调速阀，油缸G18与油缸G19无杆腔相连油路中串联有先导式顺序阀； 轴向柱塞泵出口与多路阀组出口油路上分别旁接有压力表；
所述辅助系统完成钻机工作平台支撑、平台调斜、钻杆输送和钻杆夹紧，它包括平台调 斜油缸、平衡阀、平稳阀、八联阀、平台支撑油缸、双向液压锁、钻杆拆卸油缸、钻杆支撑 油缸、前架油缸、钻杆输送马达、多路阀、轴向柱塞泵、自封式吸油过滤器和油箱；辅助系 统与推进系统共用一组进油回路和回油回路；液压油经多路阀(24)分别与钻杆拆卸油缸(25)、 钻杆支撑油缸、前架油缸、钻杆输送马达相连，且在各油缸之间串联有双向液压锁；多路阀 与八联阀之间采用过桥连接；八联阀各出油口分别与平台调斜油缸和平台支撑油缸并联连接， 八联阀与平台调斜油缸之间依次串联有平稳阀和平衡阀，八联阀与平台支撑油缸之间串联有 双向液压锁；
所述的钻进马达进油路上设有压力传感器，钻进马达与钻杆连接处设有旋转编码器和角 位移传感器。
所述的负载敏感多路阀组为双联阀。
所述的八联阀和多路阀组均为三位六通电磁换向阀，其控制方式均为Y型机能。
所述液压油缸共计20个，分别由G1-G20表示。
有益效果：本发明采用电液自动化控制便于操作与维护，与现有技术相比具有如下优点：
1、全液压钻式采煤机液压控制系统采用钻进系统、行走系统、推进系统和辅助系统；工 作过程中各分系统互不干涉，便于操作，维修方便。
2、钻进系统由负载敏感变量泵和电液比例阀对系统进行闭环控制，可根据负载变化自动 调整系统压力和流量，且可实时控制钻杆钻速及位置，提高工作效率、减少辅助作业时间；
3、行走系统采用开式负载敏感系统，与钻进系统共用一个双联变量柱塞泵，可有效降低 系统复杂性及系统空间，减小钻机体积。
4、推进系统由定量泵和调速阀组成，完成风筒和钻杆推进作业，可根据钻机截割工况调 整推进速度，实现钻机在最大效率下截割。
5、有效解决了现有液压钻式采煤机液压系统油路复杂，难以实现钻杆精确控制，系统效 率低和辅助作业及换接钻杆时间长的缺点。
附图说明
图1是本发明的全液压钻式采煤机液压控制系统结构框图；
图2是本发明的全液压钻式采煤机钻杆定位系统结构框图；
图3是本发明的全液压钻式采煤机液压控制系统原理图。
图中：1-油箱；2-过滤器；3-水冷电机；4-星型弹性联轴器；5-双联变量柱塞泵；6-单向 阀；7-电液比例阀；8-压力表；9-钻进马达；10-压力传感器；11-梭阀；12-负载敏感多路阀组； 13-直动式手动换向阀；14-行走马达；15-平台调斜油缸；16-平衡阀；17-平稳阀；18-八联阀； 19-平台支撑油缸；20-双向液压锁；21-推进油缸；22-先导式顺序阀；23-调速阀；24-多路阀 组；25-钻杆拆卸油缸；26-钻杆支撑油缸；27-前架油缸；28-钻杆输送马达；29-水冷却器； 30-回油过滤器；31-先导式溢流阀；32-轴向柱塞泵；33-自封式吸油过滤器；34-液位计；35- 空气过滤器；36-角位移传感器；37-旋转编码器。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施例作进一步的描述：
如图1所示，本发明的全液压钻式采煤机液压控制系统，包括钻进系统、行走系统、推 进系统和辅助系统；
如图3所示，钻进系统包括油箱、过滤器、双联变量柱塞泵、电液比例阀、钻进马达以 及用于部件连接的液压油管；油箱经过滤器过滤与双联变量柱塞泵相连，双联变量柱塞泵出 油口接单向阀；电液比例阀进油口与单向阀出油口连接，出油口与钻进马达相连，电液比例 阀的LS口与双联变量柱塞泵的LS口相连；钻进马达与比例阀连接油路上设置有压力表；
其中，行走系统与钻进系统共用一个双联变量柱塞泵，包括油箱、过滤器、双联变量柱 塞泵、单向阀、梭阀、负载敏感多路阀组、直动式手动换向阀和行走马达；油箱经过滤器过 滤与双联变量柱塞泵相连，双联变量柱塞泵出油口与单向阀相连；单向阀出油口分为两路， 一路通过油管与电液比例阀相连，另一路通过油管与负载敏感多路阀组进油口相连；负载敏 感多路阀组两路出油口分别与行走马达进油口相连，先导油口与直动式手动换向阀相连；梭 阀进油口一端与负载敏感多路阀组的LS口相连，一端与电液比例阀的LS口相连，出油口与 双联变量柱塞泵的LS口相连。
其中，推进系统包括推进油缸、先导式顺序阀、调速阀、多路阀组、双向液压锁、轴向 柱塞泵、自封式吸油过滤器、先导式溢流阀、水冷却器、回油过滤器、压力表和油箱；油箱 经过自封式吸油过滤器与轴向柱塞泵相连；轴向柱塞泵出口分两路，一路通过油管与多路阀 组入口连接，另一路通过油管与先导式溢流阀的入口连接；先导式溢流阀通过油管与水冷却 器、回油过滤器和油箱依次串联连接；多路阀组出口与双向液压锁入口相连；双向液压锁两 端出口分别与推进油缸有杆腔和无杆腔相连；三个推进油缸之间并联连接，油缸G18与双向 液压锁相连油路中串联有调速阀，油缸G18与油缸G19无杆腔相连油路中串联有先导式顺序 阀；轴向柱塞泵出口与多路阀组出口油路上分别旁接有压力表；
其中，辅助系统包括平台调斜油缸、平衡阀、平稳阀、八联阀、平台支撑油缸、双向液 压锁、钻杆输送马达、前架油缸、钻杆支撑油缸、钻杆拆卸油缸、多路阀、轴向柱塞泵、自 封式吸油过滤器和油箱；辅助系统与推进系统共用一组进油回路和回油回路；液压油经多路 阀分别与钻杆输送马达、前架油缸、钻杆支撑油缸、钻杆拆卸油缸相连，且在各油缸之间串 联有双向液压锁；多路阀与八联阀之间采用过桥连接；八联阀各出油口分别与平台调斜油缸 和平台支撑油缸并联连接，八联阀与平台调斜油缸之间依次串联有平稳阀和平衡阀，八联阀 与平台支撑油缸之间串联有双向液压锁；
钻进马达进油路上设置有压力传感器，钻进马达与钻杆连接处设置有旋转编码器和角位 移传感器；
负载敏感多路阀组为双联阀；所述的八联阀和多路阀组均为三位六通电磁换向阀，其控 制方式均为Y型机能；所述液压油缸共计20个，分别由G1-G20表示；
双联变量柱塞泵采用星型弹性联轴器与水冷电机相连；各液压系统采用同一回油回路与 油箱相连；所述的油箱顶部设置有空气过滤器，侧面设置有液位计。
结合图3简述本发明工作过程：
钻进系统：水冷电机3通过星型弹性联轴器4驱动双联变量柱塞泵5旋转，双联变量柱 塞泵5经过滤器2从油箱1中吸油，油液从双联变量柱塞泵5出口经过单向阀6流向电液比 例阀7，进一步流入钻进马达9入口，推动钻进马达旋转工作。电液比例阀7的LS口与双联 变量柱塞泵5的LS口相连，可根据负载变化自动调整系统压力和流量，使得钻杆钻速不受 负载变化的影响，钻进马达9进油路上设置有压力传感器10，钻进马达与钻杆连接处设置有 旋转编码器36和角位移传感器37，与电液比例阀7组成闭环控制系统，根据系统变化实时 调整电液比例阀7开口量的大小。
行走系统：行走系统与钻进系统共用一个双联变量柱塞泵及吸油油路，水冷电机3启动 后，油液经过单向阀6分为两路，一路通过油管流向电液比例阀7，另一路通过油管流向负 载敏感多路阀组12，经过负载敏感多路阀组12两路出油口分别与行走马达14进油口相连， 先导控制油口与直动式手动换向阀13相连，控制行走马达的正转、反转和停止；负载敏感多 路阀组12的LS口与梭阀11相连，梭阀11另一端与电液比例阀7的LS口相连，梭阀11出 口与双联变量柱塞泵5的LS口相连。通过梭阀的选择作用，行走系统和钻进系统可分别实 现负载敏感控制。
推进系统：油箱1中油液经过自封式吸油过滤器33过滤后，通过轴向柱塞泵32流向多 路阀组24，当多路阀组7处于中位时，液压油直接流回油箱1；当多路阀组7处于左位时， 油液通过双向液压锁20流向调速阀23，经调速阀23分为两路，一路直接流向液压缸G18无 杆腔，一路经过先导式顺序阀22流向液压缸G19、G20无杆腔，通过先导式顺序阀22的选 择作用可以实现液压缸先后伸出，完成钻杆推进，通过改变调速阀23的开口量来调节钻杆推 进速度；当多路阀组处于7处于右位时，油液经过双向液压锁20直接流向推进油缸21有杆 腔，推进油缸活塞缩回，完成钻杆后退。
辅助系统：油箱1中油液经过自封式吸油过滤器33过滤后，通过轴向柱塞泵32流向多 路阀组24和八联阀18，多路阀组24与八联阀18之间为过桥连接，多路阀组24每一阀块分 别与钻杆拆卸油缸25、钻杆支撑油缸26、前架油缸27、钻杆输送马达28相连，八联阀18 每一阀块分别与平台调斜油缸15和平台支撑油19相连，各个液压回路之间相互独立，通过 改变相对应阀块的开口，实现钻杆平台的支撑、调斜和钻杆的夹紧和输送。
如图2所示，钻杆换接过程：钻进马达与钻杆连接处设置有旋转编码器36和角位移传感 器37，与电液比例阀7组成闭环控制系统，旋转编码器36和角位移传感器37检测钻杆周向 位置反馈到工控上位机，通过工控上位机改变模拟输出量的大小，从而调整电液比例阀7的 开口量，实现钻杆钻速的调整，最终将钻杆停在周向指定位置处。之后，启动钻杆支撑油缸 26夹紧待换接钻杆，启动钻杆输送马达28将钻杆运送到主机位置，启动推进油缸推动双联 变量柱塞泵5输出轴与待换接钻杆后端相连，继续推动双联变量柱塞泵5实现待换接钻杆前 端与工作钻杆后端相连；钻杆支撑油缸26反向，松开待换接钻杆，完成钻杆换接。