根據(jù)推進力控制鑿巖系統(tǒng)的沖擊功的裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種根據(jù)推進力控制鑿巖系統(tǒng)的沖擊功的裝置，所述鑿巖系統(tǒng)包括鑿巖機、鉆具以及推動所述鑿巖機移動的推進力發(fā)生裝置，所述鑿巖機包括用于向所述鉆具上施加沖擊功的沖擊裝置，所述沖擊裝置的輸入液壓油路上設(shè)置有限壓單元，用于限定所述沖擊功的下限值和上限值；所述推進力發(fā)生裝置的輸入液壓油路上設(shè)置有控制單元，用于控制所述沖擊功使得沖擊功在下限值和上限值范圍內(nèi)按固定系數(shù)線性上升或下降。采用本實用新型的根據(jù)推進力控制鑿巖系統(tǒng)的沖擊功的裝置，能夠使得沖擊功在下限值和上限值范圍內(nèi)線性變化，有效的保護了鑿巖機。
【專利說明】根據(jù)推進力控制鑿巖系統(tǒng)的沖擊功的裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及鑿巖系統(tǒng)中沖擊功的控制領(lǐng)域，尤其涉及一種根據(jù)推進力控制鑿巖系統(tǒng)的沖擊功的裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]如圖1所示，現(xiàn)有技術(shù)中的鑿巖系統(tǒng)主要包括推進導向裝置10、推進力發(fā)生裝置20、鑿巖機30以及鉆具40等。其中，
[0003]推進導向裝置10,用于為鑿巖機30導向，使得鑿巖機30保持在鑿巖方向；
[0004]推進力發(fā)生裝置20，用于產(chǎn)生推進力，從而推動鑿巖機30沿鑿巖方向移動，進而使得鉆具40與巖層接觸；
[0005]鑿巖機30，包括沖擊裝置301和旋轉(zhuǎn)裝置302，沖擊裝置301用于產(chǎn)生沖擊功并作用于鉆具40，使得鉆具40能夠?qū)r層產(chǎn)生沖擊力；旋轉(zhuǎn)裝置302用于產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)扭矩并作用于鉆具40，從而使鉆具40旋轉(zhuǎn)；
[0006]鉆具40，由一根或多根鉆桿與鉆頭組成，用于直接與巖層接觸，并在鑿巖機的作用下對巖層產(chǎn)生沖擊功以便鑿巖。
[0007]推進力的大小表征鉆頭與巖層的接觸情況,推進力越大表示鉆頭與巖層接觸越好，推進力也能有效地保證鉆具之間螺紋連接的緊固。鉆頭與巖層接觸越好，表明越多的沖擊功可以傳遞到巖層用于巖層破碎，此時需要越大的沖擊功，從而提高鑿巖效率。相反，如果在推進力小的時候，用大的沖擊功，除小部分沖擊功傳遞到巖層，剩余的沖擊功將在鉆具連接的螺紋和鑿巖機中消耗，這些剩余的沖擊功將損壞鉆具和鑿巖裝置。
[0008]現(xiàn)有技術(shù)的鑿巖系統(tǒng)中，推進力對沖擊功的控制采用以下方式:(I)階躍控制。如圖2所示，當推進力小于A時，沖擊功為BI ；當推進力大于或等于A時，沖擊功發(fā)生階躍變化，由BI直接跳至B2。該種控制方式簡單，但沖擊功產(chǎn)生階躍變化，對鉆具和鑿巖機損害較大。(2)函數(shù)控制。該控制方式復雜，在設(shè)置不正確時對鉆具和鑿巖機有損害，并且控制設(shè)備的成本較高。
實用新型內(nèi)容
[0009]為解決上述問題，本實用新型提供一種根據(jù)推進力控制鑿巖系統(tǒng)的沖擊功的裝置，其能夠使得鑿巖系統(tǒng)的推進力在沖擊功的下限值和上限值范圍內(nèi)以固定斜率控制沖擊功。
[0010]為實現(xiàn)上述目的，本實用新型提供了一種根據(jù)推進力控制鑿巖系統(tǒng)的沖擊功的裝置，所述鑿巖系統(tǒng)包括鑿巖機、鉆具以及推動所述鑿巖機移動的推進力發(fā)生裝置，所述鑿巖機包括用于向所述鉆具上施加沖擊功的沖擊裝置，其中，
[0011]所述沖擊裝置的輸入液壓油路上設(shè)置有限壓單元，用于限定所述沖擊功的下限值和上限值；
[0012]所述推進力發(fā)生裝置的輸入液壓油路上設(shè)置有控制單元，用于控制所述沖擊功使得沖擊功在下限值和上限值范圍內(nèi)按固定系數(shù)線性上升或下降。
[0013]優(yōu)選地，
[0014]所述沖擊裝置的輸入液壓油路上連接有先導比例閥，所述先導比例閥的進油口連接有用于限定所述沖擊功上限值的第一溢流閥，所述先導比例閥的出油口與油箱連接，所述先導比例閥的開啟壓強與所述沖擊功的下限值所對應的工作壓強相同；
[0015]所述推進力發(fā)生裝置的輸入液壓油路上連接有順序閥，所述順序閥的出油口串接有第一節(jié)流閥，所述第一節(jié)流閥的出油口與所述先導比例閥的先導腔連接。
[0016]優(yōu)選地，所述先導比例閥與所述油箱之間設(shè)置有第二溢流閥，所述第二溢流閥的進油口與所述先導比例閥的出油口連接，所述第二溢流閥的出油口與所述油箱連接，所述第二溢流閥的開啟壓強與所述先導比例閥的開啟壓強相同。
[0017]優(yōu)選地，所述第一節(jié)流閥的出油口還連接有第二節(jié)流閥，所述第二節(jié)流閥的出油口與油箱連接。
[0018]優(yōu)選地，所述推進力發(fā)生裝置的輸入液壓油路上還連接有用于限定所述推進力的上限值的第三溢流閥，所述第三溢流閥的進油口與所述輸入液壓油路連接，所述第三溢流閥的出油口與所述油箱連接。
[0019]本實用新型的根據(jù)推進力控制鑿巖系統(tǒng)的沖擊功的裝置，能夠使得沖擊功在下限值與上限值范圍內(nèi)線性變化，使得沖擊功增減較為平緩，保證了鑿巖系統(tǒng)的使用安全。同時，也保證了鑿巖系統(tǒng)中各部分的使用壽命。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1為現(xiàn)有技術(shù)的鑿巖系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖2為現(xiàn)有技術(shù)的鑿巖系統(tǒng)的沖擊功與推進力變化關(guān)系的示意圖；
[0022]圖3為本實用新型的根據(jù)推進力控制鑿巖系統(tǒng)的沖擊功的裝置中，沖擊功與推進力變化關(guān)系的不意圖；
[0023]圖4為本實用新型的根據(jù)推進力控制鑿巖系統(tǒng)的沖擊功的裝置的示意框圖；
[0024]圖5為本實用新型的根據(jù)推進力控制鑿巖系統(tǒng)的沖擊功的裝置的一個實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0025]下面，結(jié)合附圖，對本實用新型的結(jié)構(gòu)、控制方法以及工作原理等作進一步的描述。
[0026]參見圖3，根據(jù)推進力控制鑿巖系統(tǒng)的沖擊功的方法，沖擊功的大小可通過推進力控制，該方法包括以下步驟，
[0027]SI，如推進力小于或等于設(shè)定的下限值A(chǔ)l，則沖擊功保持在設(shè)定的下限值BI ；
[0028]S2，如推進力大于設(shè)定的下限值A(chǔ)l且小于設(shè)定的上限值A(chǔ)2，則沖擊功從下限值BI開始隨推進力的變化而呈正線性變化；
[0029]S3，如推進力大于或等于設(shè)定的上限值A(chǔ)2，則沖擊功達到并保持在設(shè)定的上限值B2。
[0030]上述步驟中，A1、A2為推進力控制沖擊功以正線性變化(即沖擊功隨推進力的增大而增大，減小而減小)的臨界值。
[0031]本實用新型提供了一種根據(jù)推進力控制鑿巖系統(tǒng)的沖擊功的裝置，參見圖1及圖
4,鑿巖系統(tǒng)包括鑿巖機30、鉆具40以及推動鑿巖機30移動的推進力發(fā)生裝置20,鑿巖機30包括用于向鉆具上施加沖擊功的沖擊裝置301，其中，
[0032]沖擊裝置301的輸入液壓油路上設(shè)置有限壓單元60，用于限定沖擊功的下限值和上限值；
[0033]推進力發(fā)生裝置20的輸入液壓油路上設(shè)置有控制單元50，用于控制沖擊功使得沖擊功在下限值和上限值范圍內(nèi)按固定系數(shù)線性上升或下降。
[0034]鑿巖時，操作人員操作推進力發(fā)生裝置20，使得推進力持續(xù)增加。當推進力小于或等于設(shè)定的下限值A(chǔ)l時，沖擊功將不受推進力影響，一直保持在設(shè)定的下限值BI工作；當推進力大于設(shè)定的下限值A(chǔ)l且小于設(shè)定的上限值A(chǔ)2時，沖擊功將從下限值BI開始隨推進力的變化而呈正線性變化；當推進力大于或等于設(shè)定的上限值A(chǔ)2時，沖擊功將達到并保持在上限值B2，此時，再增加推進力將不增加沖擊功。操作人員可以設(shè)定推進力上限值小于A2，這樣，沖擊功將達不到上限值B2。
[0035]在實際的沖擊功控制過程中，控制量推進力可以是液壓油缸或液壓馬達的工作壓強，被控制量沖擊功可以是沖擊裝置的工作壓強，根據(jù)推進力發(fā)生裝置20的液壓油路的工作壓強來調(diào)整沖擊裝置301的液壓油路的工作壓強，使得沖擊裝置的工作壓強在下限值和上限值范圍內(nèi)呈線性上升或下降。
[0036]參見圖5，作為一種優(yōu)選方式，本實用新型中的限壓單元60采用這樣的液壓系統(tǒng)來實現(xiàn)，沖擊裝置301的輸入液壓油路上連接有先導比例閥2，先導比例閥2的進油口還連接有用于限定沖擊功上限值的第一溢流閥1，第一溢流閥I的出油口與油箱7連接；先導比例閥2的出油口連接有用于限定沖擊功下限值的第二溢流閥6，第二溢流閥6的出油口與油箱7連接，第二溢流閥6的設(shè)定的開啟壓強與先導比例閥2的主閥的開啟壓強相同，這種結(jié)構(gòu)，可以利用第二溢流閥6溢流，動作更為可靠。當然，第二溢流閥6也可以省略，僅通過先導比例閥2來實現(xiàn)限定沖擊功的下限值的功能，將先導比例閥2的開啟壓強設(shè)定為與沖擊功下限值所對應的工作壓強相同即可；
[0037]本實用新型中的控制單元50采用這樣的方式，推進力發(fā)生裝置20的輸入液壓油路上連接有順序閥5，順序閥5的出油口連接有第一節(jié)流閥3，第一節(jié)流閥3的出油口與先導比例閥2的先導腔連接。
[0038]為進一步控制先導比例閥2的先導腔的壓力，第一節(jié)流閥3的出油口還并接有第二節(jié)流閥4，第二節(jié)流閥4的出油口與油箱7連接。
[0039]進一步地，還可以在推進力發(fā)生裝置的輸入液壓油路上設(shè)置一用于限定推進力的上限值的第三溢流閥，該第三溢流閥一端與輸入液壓油路連接，另一端與油箱連接。
[0040]圖5 中，
[0041]Pl為沖擊裝置301的工作壓強，P2為推進力發(fā)生裝置20的工作壓強，P3為順序閥5的出油口的壓強，P4為第一節(jié)流閥3的出油口的壓強，也等于先導比例閥2的先導腔的壓強；
[0042]第一溢流閥1，用于限定沖擊功的上限值B2，當沖擊功大于B2時溢流；
[0043]先導比例閥2，先導比例閥2的主閥的開啟壓強為C，先導比為y:1，該先導比例閥2用于實現(xiàn)推進力對沖擊功的控制；
[0044]第一節(jié)流閥3、第二節(jié)流閥4，用于節(jié)流和降壓，使得P3到P4的壓降系數(shù)控制在一定范圍內(nèi)為恒定值，假設(shè)為X (0<χ<1)；
[0045]順序閥5，用于設(shè)定推進力控制沖擊功的下限值A(chǔ)l，在該下限值以上時，推進力方可控制沖擊功；
[0046]第二溢流閥6，用于限定沖擊功的下限值BI，該下限值BI所對應的工作壓強Pbi與先導比例閥2的主閥的開啟壓強C相同，同時，第二溢流閥6還能夠起到背壓閥的作用，使得先導比例閥2的開啟壓強保持在沖擊功下限值BI所對應的壓強Pbi以上；
[0047]沖擊裝置301，用于產(chǎn)生沖擊力；
[0048]第一液壓油源8，用于為沖擊裝置301提供原動力；
[0049]推進力發(fā)生裝置20，用于產(chǎn)生推進力；
[0050]第三溢流閥11，用于限定推進力的上限值PAx。第三溢流閥11的開啟壓強可以根據(jù)使用需要而確定，為滿足沖擊裝置301的沖擊功達到上限值的需要，該第三溢流閥11的開啟壓強需大于設(shè)定的推進力上限值所對應的壓強Pa2 ;
[0051]第二液壓油源9，用于為推進力發(fā)生裝置20提供原動力。
[0052]操作人員操作推進力發(fā)生裝置20使推進力持續(xù)增加時，推進力發(fā)生裝置20的液壓油路所產(chǎn)生的推進壓強P2將緩慢增加:
[0053](1)如推進力發(fā)生裝置20的實際工作壓強P2小于或等于設(shè)定的推進力下限值A(chǔ)l所對應的壓強Pai，順序閥5不打開，先導比例閥2的先導腔的壓強P4為零。第一液壓油源8所產(chǎn)生的壓強要遠大于滿足先導比例閥2主閥的開啟的壓強，為方便設(shè)定與控制，先導比例閥2的主閥的開啟壓強C=Pbi，沖擊裝置的液壓油路的壓強將受第二溢流閥6控制，此時，PI=Pbi ；
[0054](2)如推進力發(fā)生裝置20的實際工作壓強P2大于設(shè)定的推進力下限值A(chǔ)l所對應的壓強Pai且小于設(shè)定的推進力上限值A(chǔ)2所對應的壓強Pa2，順序閥5打開，順序閥5后的壓強為P3=P2-PA1，經(jīng)第一節(jié)流閥3、第二節(jié)流閥4節(jié)流，導致第一節(jié)流閥3前后有壓降，第一節(jié)流閥3后的壓強為Ρ4=χ*Ρ3=χ*(Ρ2-Ρ1)，這個壓強將作用在先導比例閥2的先導腔上，先導比例閥2的壓強即沖擊壓強為:
[0055]PI =C+y *P4=PB1+y (P2_PA1)；
[0056]由上述公式可推導出，推進力在下限值A(chǔ)l至上限值A(chǔ)2范圍內(nèi)以固定系數(shù)控制沖擊功，這個固定系數(shù)即為x*y，此固定系數(shù)為變量。先導比例閥2的先導比7是固定的，不可調(diào)。壓降系數(shù)X可以通過調(diào)整第一節(jié)流閥3、第二節(jié)流閥4進行調(diào)整。具體地，該固定系數(shù)可以根據(jù)巖層狀況和鑿巖設(shè)備進行調(diào)整，理論的調(diào)整范圍區(qū)間為:0〈固定系數(shù)<y。
[0057](3)如推進力發(fā)生裝置20的實際工作壓強P2大于或等于設(shè)定的推進力上限值A(chǔ)2所對應的壓強Pa2時，先導比例閥2的壓強(即沖擊裝置的工作壓強)為:
[0058]pi=C+y*P4=PB1+y*x*P3=PB1+y*x* (P2_PA1)≥ Pb2 (沖擊功上限值 B2 所對應的工作壓強)，當P1>PB2時，由于沖擊壓強受第一溢流閥I的控制，此時溢流，因此，PI=Pb20
[0059](4)如果操作人員限定了推進壓強的上限值Pax小于設(shè)定的推進力上限值所對應的壓強Pa2，先導比例閥2的壓強(即沖擊裝置的工作壓強)為:
[0060]Pl=C+y*P4=PB1+y*x*P3=PB1+y*x* (P2_PA1) <PB2[0061]在上述情況下，實際沖擊裝置301工作壓強Pl達不到PB2。這種設(shè)置是為了防止操作人員的誤操作，即防止在小的推進壓強的情況實現(xiàn)大的沖擊壓強，以避免對鑿巖設(shè)備造成損害，有效保護鑿巖設(shè)備。
[0062]需要說明的是，在以上的液壓系統(tǒng)中，推進裝置的推進力與壓強P2有關(guān)，沖擊裝置的沖擊功與壓強Pi有關(guān)，因此在描述本實用新型的根據(jù)推進力控制鑿巖系統(tǒng)的沖擊功的裝置的工作原理時，均以相應的液壓油路之間的控制關(guān)系為例進行說明的。
[0063]上述限壓單元以及控制單元僅為例示，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以選擇諸多常規(guī)手段實現(xiàn)限壓單元的功能，以便限定沖擊功的下限值和上限值，例如采用電氣、液壓結(jié)合的方式來實現(xiàn)。當然，本領(lǐng)域技術(shù)人員也可以選擇諸多常規(guī)手段實現(xiàn)控制單元的功能。
【權(quán)利要求】
1.一種根據(jù)推進力控制鑿巖系統(tǒng)的沖擊功的裝置，所述鑿巖系統(tǒng)包括鑿巖機、鉆具以及推動所述鑿巖機移動的推進力發(fā)生裝置，所述鑿巖機包括用于向所述鉆具上施加沖擊功的沖擊裝置，其特征在于， 所述沖擊裝置的輸入液壓油路上設(shè)置有限壓單元，用于限定所述沖擊功的下限值和上限值； 所述推進力發(fā)生裝置的輸入液壓油路上設(shè)置有控制單元，用于控制所述沖擊功使得沖擊功在下限值和上限值范圍內(nèi)按固定系數(shù)線性上升或下降。
2.如權(quán)利要求1所述的根據(jù)推進力控制鑿巖系統(tǒng)的沖擊功的裝置，其特征在于， 所述沖擊裝置的輸入液壓油路上連接有先導比例閥，所述先導比例閥的進油口連接有用于限定所述沖擊功上限值的第一溢流閥，所述先導比例閥的出油口與油箱連接，所述先導比例閥的開啟壓強與所述沖擊功的下限值所對應的工作壓強相同； 所述推進力發(fā)生裝置的輸入液壓油路上連接有順序閥，所述順序閥的出油口串接有第一節(jié)流閥，所述第一節(jié)流閥的出油口與所述先導比例閥的先導腔連接。
3.如權(quán)利要求2所述的根據(jù)推進力控制鑿巖系統(tǒng)的沖擊功的裝置，其特征在于，所述先導比例閥與所述油箱之間設(shè)置有第二溢流閥，所述第二溢流閥的進油口與所述先導比例閥的出油口連接，所述第二溢流閥的出油口與所述油箱連接，所述第二溢流閥的開啟壓強與所述先導比例閥的開啟壓強相同。
4.如權(quán)利要求2所述的根據(jù)推進力控制鑿巖系統(tǒng)的沖擊功的裝置，其特征在于，所述第一節(jié)流閥的出油口還連接有第二節(jié)流閥，所述第二節(jié)流閥的出油口與油箱連接。
5.如權(quán)利要求2、3或4所述的根據(jù)推進力控制鑿巖系統(tǒng)的沖擊功的裝置，其特征在于，所述推進力發(fā)生裝置的輸入液壓油路上還連接有用于限定所述推進力的上限值的第三溢流閥，所述第三溢流閥的進油口與所述輸入液壓油路連接，所述第三溢流閥的出油口與所述油箱連接。
【文檔編號】E21B7/00GK203570200SQ201320708942
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2013年11月8日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月8日
【發(fā)明者】童深根, 王強, 焦德義 申請人:阿特拉斯科普柯(南京)建筑礦山設(shè)備有限公司