鑿巖鉆機回轉(zhuǎn)推進電液控制方法及其控制回路的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種鑿巖鉆機回轉(zhuǎn)推進電液控制方法及其控制回路，由負(fù)載敏感變量泵、負(fù)載敏感比例多路閥、推進執(zhí)行機構(gòu)、電比例溢流閥等組成推進控制主油路、推進壓力液壓電比例遠(yuǎn)控油路，由壓力傳感器、控制器、電比例溢流閥組成信號傳輸及程序控制單元。推進壓力通過液壓電比例溢流閥遠(yuǎn)控，回轉(zhuǎn)壓力通過壓力傳感器檢測并輸入控制器，回轉(zhuǎn)壓力檢測信號作為控制器程序控制的輸入信號，電比例溢流閥壓力特性通過控制器輸出信號控制，控制器輸入信號與輸出信號關(guān)系依據(jù)控制器程序，控制器程序依據(jù)鑿巖鉆機回轉(zhuǎn)控制推進控制工況需求而編制。本發(fā)明清晰、簡潔、柔性化，實現(xiàn)鑿巖鉆機回轉(zhuǎn)對推進的程序化控制，提升鉆進過程中的巖層適應(yīng)性、工況適應(yīng)性。
【專利說明】鑿巖鉆機回轉(zhuǎn)推進電液控制方法及其控制回路

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種鑿巖鉆機回轉(zhuǎn)推進電液控制方法，本發(fā)明還涉及實現(xiàn)該鑿巖鉆機回轉(zhuǎn)推進電液控制方法的控制回路。

【背景技術(shù)】
[0002]氣動潛孔鉆機、液壓頂錘鉆機、牙輪鉆機和切削鉆機為鑿巖鉆機的主流機型，回轉(zhuǎn)、推進為上述鑿巖鉆機的關(guān)鍵作業(yè)動作，回轉(zhuǎn)和推進的耦合控制為鑿巖鉆機液壓控制技術(shù)關(guān)鍵點之一。鑿巖作業(yè)鉆進過程復(fù)雜，不同的巖層硬度需要不同的推進力；巖層較硬時，鉆頭較難吃進巖層，需要較大的推進力；巖層較軟時，鉆頭較易吃進巖層，需要較小的的推進力。鉆進過程中，巖層硬度是變化的，巖層變硬時，需增大推進力，反之需減小推進力?；剞D(zhuǎn)力變化能夠反映巖層硬度的變化，回轉(zhuǎn)力增大時，巖層變軟，反之巖層變硬。推進力自適應(yīng)與巖層變化，即可轉(zhuǎn)化為推進力自適應(yīng)與回轉(zhuǎn)力變化，依據(jù)回轉(zhuǎn)力變化主動控制推進力；控制工況為，回轉(zhuǎn)力增大時，控制推進力減小，反之控制推進力增大?？煽康幕剞D(zhuǎn)控制推進的控制回路及控制方法是實現(xiàn)上述控制需求的基礎(chǔ)。
[0003]可靠的實現(xiàn)回轉(zhuǎn)控制推進具有一定的技術(shù)難度，目前，國內(nèi)品牌鑿巖鉆機大都沒有回轉(zhuǎn)控制推進功能。國外著名品牌Atlase鑿巖鉆機推進力控制采用遠(yuǎn)控負(fù)載敏感主泵的方法，但主泵不只給推進油路供油，同時并聯(lián)給其他油路供油，這就使得不同油路、不同工況工作下主泵壓力的遠(yuǎn)控邏輯復(fù)雜，電液邏輯功能閥塊應(yīng)用較多，液壓系統(tǒng)故障檢測及維修技術(shù)難以掌握，維護成本高。國內(nèi)鑿巖鉆機開發(fā)過程中也存在仿制國外品牌鉆機液壓控制系統(tǒng)現(xiàn)象，但液壓回路的復(fù)雜性致使電液邏輯功能閥塊的仿制及系統(tǒng)集成匹配細(xì)節(jié)等很難到位，制約整機作業(yè)性能及可靠性。液壓控制技術(shù)的提升已成為國內(nèi)鑿巖鉆機發(fā)展的技術(shù)核心之一，需要適應(yīng)液壓件及系統(tǒng)匹配技術(shù)現(xiàn)狀的液壓控制技術(shù)創(chuàng)新。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的第一個技術(shù)問題是提供一種提升鉆進過程中的巖層適應(yīng)性、工況適應(yīng)性且清晰、簡潔、柔性化的鑿巖鉆機回轉(zhuǎn)推進電液控制方法。
[0005]本發(fā)明所要解決的第二個技術(shù)問題是提供一種實現(xiàn)該鑿巖鉆機回轉(zhuǎn)推進電液控制方法的控制回路。
[0006]為了解決上述第一個技術(shù)問題，本發(fā)明提供的鑿巖鉆機回轉(zhuǎn)推進電液控制方法，推進壓力通過液壓電比例溢流閥遠(yuǎn)控，電比例溢流閥的壓力范圍以包含最高推進壓力和最低推進壓力為準(zhǔn)則；電比例調(diào)節(jié)所述電比例溢流閥的設(shè)定值，從而實現(xiàn)推進壓力的液壓電比例遠(yuǎn)控；回轉(zhuǎn)壓力由壓力傳感器檢測并輸入控制器輸入端口(II)，作為所述控制器的程序控制輸入信號，所述電比例溢流閥的壓力特性通過所述控制器輸出端口(01)輸出信號控制，所述輸入端口(Ii)信號與所述輸出端口(01)信號的控制關(guān)系依據(jù)所述控制器的控制程序，所述控制程序依據(jù)鑿巖鉆機回轉(zhuǎn)控制推進控制工況需求而編制。
[0007]為了解決上述第二個技術(shù)問題，本發(fā)明提供的實現(xiàn)鑿巖鉆機回轉(zhuǎn)推進電液控制方法的控制回路，包括由第一負(fù)載敏感變量泵、第一負(fù)載敏感比例多路閥、推進執(zhí)行機構(gòu)、液壓油箱組成的鑿巖鉆機推進主油路；包括由第二液壓泵、第二液壓換向閥、回轉(zhuǎn)馬達、液壓油箱等組成鑿巖鉆機回轉(zhuǎn)主油路；所述的第一負(fù)載敏感比例多路閥包括首聯(lián)、推進聯(lián)和尾聯(lián)，所述的推進聯(lián)的第一油口(Al)設(shè)有負(fù)載敏感外控口(LsAl)，所述的第一負(fù)載敏感變量泵的負(fù)載敏感口(Lsl)與所述的第一負(fù)載敏感比例多路閥的負(fù)載敏感口(Lsl')連接，所述的第一負(fù)載敏感比例多路閥的尾聯(lián)負(fù)載敏感泄油口(LsDl)與所述的液壓油箱連接；所述的負(fù)載敏感外控口(LsAl)與電比例溢流閥的進油口(C)連接，所述的電比例溢流閥回油口(D)與所述液壓油箱連接；壓力傳感器安裝在所述的回轉(zhuǎn)馬達的回轉(zhuǎn)正轉(zhuǎn)主油路上，所述的壓力傳感器的檢測信號輸出端口與控制器的輸入端口(Il)連接，所述的控制器的輸出端口(Ol)與所述的電比例溢流閥的控制信號輸入端口連接。
[0008]所述的推進聯(lián)內(nèi)設(shè)有壓差補償器和負(fù)載反饋梭閥，所述的壓差補償器的負(fù)載反饋口(Ls3)通過所述的推進聯(lián)的閥芯的下位與所述的負(fù)載敏感外控口(LsAl)連接，所述的負(fù)載反饋口(Ls3)與所述的負(fù)載反饋梭閥的第一進油口(L31)連接，所述的負(fù)載反饋梭閥的第二進油口(L32)與所述的液壓油箱連接，所述的負(fù)載反饋梭閥出油口(L3)與所述的負(fù)載敏感口(Lsl')連接，所述的電比例溢流閥的設(shè)定值依次通過所述的推進聯(lián)的閥芯、壓差補償器、負(fù)載反饋梭閥、負(fù)載敏感口(Lsl')反饋至所述的負(fù)載反饋口(Lsl)。
[0009]所述的控制器的輸入端口(Il)的配置與所述的壓力傳感器輸出信號相匹配，以所述的壓力傳感器的檢測信號能夠輸入所述的輸入端口(Ii)為準(zhǔn)則；所述的輸出端口
(01)配置與所述的電比例溢流閥的控制信號相匹配，以所述的輸出端口(01)輸出信號能夠控制所述的電比例溢流閥為準(zhǔn)則。
[0010]采用上述技術(shù)方案的鑿巖鉆機回轉(zhuǎn)推進電液程序控制回路及控制方法，具有以下優(yōu)點:
[0011]1、采用推進壓力液壓電比例遠(yuǎn)控、控制器程序控制電比例溢流閥、回轉(zhuǎn)壓力信號檢測并作為控制器程序控制輸入信號等技術(shù)措施，實現(xiàn)鑿巖鉆機回轉(zhuǎn)對推進的程序化控制，控制特性柔性化，且控制回路清晰、簡潔。
[0012]2、通過推進聯(lián)、電比例溢流閥、負(fù)載敏感變量泵等的特殊匹配設(shè)計，實現(xiàn)推進壓力獨立液壓電比例遠(yuǎn)控，與其它工作聯(lián)互不影響，提高液壓功能回路的可靠性。
[0013]綜上所述，本發(fā)明提供了一種鑿巖鉆機回轉(zhuǎn)推進電液控制方法及其控制回路，推進壓力通過液壓電比例溢流閥遠(yuǎn)控，回轉(zhuǎn)壓力通過壓力傳感器檢測并輸入控制器，回轉(zhuǎn)壓力檢測信號作為控制器程序控制的輸入信號，電比例溢流閥壓力特性通過控制器輸出信號控制，控制器輸入信號與輸出信號關(guān)系依據(jù)控制器程序，控制器程序依據(jù)鑿巖鉆機回轉(zhuǎn)控制推進控制工況需求而編制。上述電液程序控制回路及控制方法清晰、簡潔、柔性化，實現(xiàn)鑿巖鉆機回轉(zhuǎn)對推進的程序化控制，提升鉆進過程中的巖層適應(yīng)性、工況適應(yīng)性。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1是本發(fā)明的原理圖。
[0015]圖2是本發(fā)明推進聯(lián)的放大圖。

【具體實施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步詳細(xì)的說明。
[0017]參見圖1，由第一負(fù)載敏感變量泵1、第一負(fù)載敏感比例多路閥3、推進執(zhí)行機構(gòu)5、液壓油箱10組成鑿巖鉆機推進主油路。第一負(fù)載敏感比例多路閥3包括首聯(lián)、推進聯(lián)31和尾聯(lián)，其中推進聯(lián)31內(nèi)設(shè)有壓差補償器311和負(fù)載反饋梭閥312，推進聯(lián)31的第一油口Al設(shè)有負(fù)載敏感外控口 LsAl ;第一負(fù)載敏感變量泵I的進油口與液壓油箱10連接，第一負(fù)載敏感變量泵I的出油口 Pl與第一負(fù)載敏感比例多路閥3的首聯(lián)進油口 ΡΓ連接，第一負(fù)載敏感變量泵I的負(fù)載敏感口 Lsl與第一負(fù)載敏感比例多路閥3的負(fù)載敏感口 Lsl'連接，第一負(fù)載敏感比例多路閥3的尾聯(lián)負(fù)載敏感泄油口 LsDl與液壓油箱連10接，推進聯(lián)31的第一油口 Al、第二油口 BI分別與推進執(zhí)行機構(gòu)5的第三油口 Al'、第四油口 BI'連接。本文界定，推進執(zhí)行機構(gòu)5的第三油口 Al'進油且第四油口 BI'回油時為推進下推動作，第四油口 BI'進油且第三油口 Al'回油時為推進上提動作。負(fù)載敏感外控口 LsAl與電比例溢流閥7的進油口 C連接，電比例溢流閥7回油口 D與液壓油箱10連接。由推進聯(lián)31、負(fù)載敏感外控口 LsAl、電比例溢流閥7組成推進壓力液壓電比例遠(yuǎn)控回路。
[0018]由第二液壓泵2、第二液壓換向閥4、回轉(zhuǎn)馬達6、液壓油箱10組成鑿巖鉆機回轉(zhuǎn)主油路。第二液壓泵2的進油口與液壓油箱10連接，第二液壓泵2的出油口 P2與第二液壓換向閥4首聯(lián)進油口 P2'連接，第二液壓換向閥4的第一回轉(zhuǎn)聯(lián)油口 A2、第二回轉(zhuǎn)聯(lián)油口B2分別與回轉(zhuǎn)馬達的第五油口 A2'、第六油口 B2'連接。本文界定，回轉(zhuǎn)馬達6的第五油口 A2'進油且第六油口 B2'回油時為回轉(zhuǎn)正轉(zhuǎn)動作，第六油口 B2'進油且第五油口 A2'回油時為回轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)動作。鑿巖鉆機回轉(zhuǎn)主油路可以是變量系統(tǒng)，也可以是定量系統(tǒng)，以實現(xiàn)回轉(zhuǎn)動作主控制功能為原則，具體液壓回路方式本文不作界定。
[0019]壓力傳感器8安裝在回轉(zhuǎn)馬達6的回轉(zhuǎn)正轉(zhuǎn)主油路上，壓力傳感器8用于檢測回轉(zhuǎn)正轉(zhuǎn)主油路壓力，壓力傳感器8檢測信號輸出端口與控制器9輸入端口 11連接，控制器9輸出端口 01與電比例溢流閥7的控制信號輸入端口連接。壓力傳感器8、控制器9和電比例溢流閥7組成信號傳輸及程序控制單元。
[0020]如圖2所示，推進聯(lián)31內(nèi)設(shè)有壓差補償器311和負(fù)載反饋梭閥312，壓差補償器311的負(fù)載反饋口 Ls3通過推進聯(lián)31的閥芯的下位與負(fù)載敏感外控口 LsAl連接，壓差補償器311的負(fù)載反饋口 Ls3與負(fù)載反饋梭閥312的第一進油口 L31連接，本例中負(fù)載反饋梭閥312的第二進油口 L32與液壓油箱10連接，推進聯(lián)31的負(fù)載反饋梭閥312的出油口L3與負(fù)載敏比例感多路閥3的負(fù)載敏感口 Lsli連接，電比例溢流閥7的設(shè)定值依次通過推進聯(lián)31的閥芯、壓差補償器311、負(fù)載反饋梭閥312、負(fù)載敏感比例多路閥3的Lsl' 口反饋至負(fù)載敏感變量泵I負(fù)載反饋口 LsI。
[0021]控制器9的輸入端口 Il配置與壓力傳感器8輸出信號相匹配，以壓力傳感器8的檢測信號能夠輸入輸入端口 Il為準(zhǔn)則；輸出端口 01配置與電比例溢流閥7的控制信號相匹配，以輸出端口 01輸出信號能夠控制電比例溢流閥7為準(zhǔn)則。
[0022]推進壓力通過液壓電比例溢流閥7遠(yuǎn)控，電比例溢流閥7的壓力范圍以包含最高推進壓力和最低推進壓力為準(zhǔn)則；電比例調(diào)節(jié)電比例溢流閥7的設(shè)定值，從而實現(xiàn)推進壓力的液壓電比例遠(yuǎn)控。僅推進聯(lián)31工作時，電比例溢流閥7設(shè)定值依次通過負(fù)載敏感外控口 L sAl、推進聯(lián)31的閥芯閥體結(jié)構(gòu)、壓差補償器311、負(fù)載反饋梭閥312、負(fù)載敏感比例多路閥3的負(fù)載敏感口 Lsl'反饋至負(fù)載敏感變量泵I的負(fù)載敏感口 Lsl，實現(xiàn)負(fù)載敏感變量泵I的出口壓力適應(yīng)于電比例溢流閥7的設(shè)定值，進而控制推進力適應(yīng)于電比例溢流閥7的設(shè)定值。推進聯(lián)31與其它工作聯(lián)同時工作時，若其它工作聯(lián)的工作壓力低于電比例溢流閥7的設(shè)定值，則具體實施過程與僅推進聯(lián)31工作時相同；若其它工作聯(lián)的工作壓力高于電比例溢流閥7的設(shè)定值，則最高壓力工作聯(lián)工作壓力通過負(fù)載敏感比例多路閥3各片的負(fù)載反饋梭閥312反饋至負(fù)載敏感變量泵I的負(fù)載敏感口 Lsl，負(fù)載敏感變量泵I的輸出壓力適應(yīng)于最高壓力工作聯(lián)工作壓力；推進聯(lián)31的壓差補償器311在最高壓力工作聯(lián)工作壓力和電比例溢流閥7的設(shè)定值共同作用下，壓差補償器311連通進油聯(lián)和推進聯(lián)31的進油閥口關(guān)小，產(chǎn)生一定的壓差補償，從而控制推進聯(lián)31的第一油口 Al的工作壓力適應(yīng)于電比例溢流閥7的的設(shè)定值，不受其它工作聯(lián)工作壓力影響，也不影響其它工作聯(lián)工作壓力。
[0023]回轉(zhuǎn)壓力由壓力傳感器8檢測并輸入控制器9輸入端口 II，作為控制器9的程序控制輸入信號，電比例溢流閥7的壓力特性通過控制器9輸出端口 01輸出信號控制，輸入端口 Il信號與輸出端口 01信號的控制關(guān)系依據(jù)控制器9的控制程序，控制程序依據(jù)鑿巖鉆機回轉(zhuǎn)控制推進控制工況需求而編制，控制程序可編程，柔性化，為本發(fā)明的優(yōu)點所在，具體控制程序本例不作界定。
【權(quán)利要求】
1.一種鑿巖鉆機回轉(zhuǎn)推進電液控制方法，其特征是:推進壓力通過液壓電比例溢流閥(7)遠(yuǎn)控，電比例溢流閥(7)的壓力范圍以包含最高推進壓力和最低推進壓力為準(zhǔn)則；電比例調(diào)節(jié)所述電比例溢流閥(7)的設(shè)定值，從而實現(xiàn)推進壓力的液壓電比例遠(yuǎn)控；回轉(zhuǎn)壓力由壓力傳感器(8)檢測并輸入控制器(9)輸入端口(II)，作為所述控制器(9)的程序控制輸入信號，所述電比例溢流閥⑵的壓力特性通過所述控制器(9)輸出端口(Ol)輸出信號控制，所述輸入端口(Il)信號與所述輸出端口(01)信號的控制關(guān)系依據(jù)所述控制器(9)的控制程序，所述控制程序依據(jù)鑿巖鉆機回轉(zhuǎn)控制推進控制工況需求而編制。
2.實現(xiàn)權(quán)利要求1所述的鑿巖鉆機回轉(zhuǎn)推進電液控制方法的控制回路，包括由第一負(fù)載敏感變量泵(I)、第一負(fù)載敏感比例多路閥(3)、推進執(zhí)行機構(gòu)(5)、液壓油箱(10)組成的鑿巖鉆機推進主油路；包括由第二液壓泵(2)、第二液壓換向閥(4)、回轉(zhuǎn)馬達￠)、液壓油箱(10)組成鑿巖鉆機回轉(zhuǎn)主油路，其特征是:所述的第一負(fù)載敏感比例多路閥(3)包括首聯(lián)、推進聯(lián)(31)和尾聯(lián)，所述的推進聯(lián)(31)的第一油口(Al)設(shè)有負(fù)載敏感外控口(LsAl)，所述的第一負(fù)載敏感變量泵(I)的負(fù)載敏感口(Lsl)與所述的第一負(fù)載敏感比例多路閥(3)的負(fù)載敏感口(Lsl')連接，所述的第一負(fù)載敏感比例多路閥(3)的尾聯(lián)負(fù)載敏感泄油口(LsDl)與所述的液壓油箱(10)連接；所述的負(fù)載敏感外控口(LsAl)與電比例溢流閥(7)的進油口(C)連接，所述的電比例溢流閥(7)回油口⑶與所述液壓油箱(10)連接；壓力傳感器(8)安裝在所述的回轉(zhuǎn)馬達￠)的回轉(zhuǎn)正轉(zhuǎn)主油路上，所述的壓力傳感器(8)的檢測信號輸出端口與控制器(9)的輸入端口(Il)連接，所述的控制器(9)的輸出端口(01)與所述的電比例溢流閥(7)的控制信號輸入端口連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的實現(xiàn)鑿巖鉆機回轉(zhuǎn)推進電液控制方法的控制回路，其特征是:所述的推進聯(lián)(31)內(nèi)設(shè)有壓差補償器(311)和負(fù)載反饋梭閥(312)，所述的壓差補償器(311)的負(fù)載反饋口(Ls3)通過所述的推進聯(lián)(31)的閥芯的下位與所述的負(fù)載敏感外控口(LsAl)連接，所述的負(fù)載反饋口(Ls3)與所述的負(fù)載反饋梭閥(312)的第一進油口(L31)連接，所述的負(fù)載反饋梭閥(312)的第二進油口(L32)與所述的液壓油箱(10)連接，所述的負(fù)載反饋梭閥(312)出油口(L3)與所述的負(fù)載敏感口(Lsl')連接，所述的電比例溢流閥(7)的設(shè)定值依次通過所述的推進聯(lián)(31)的閥芯、壓差補償器(311)、負(fù)載反饋梭閥(312)、負(fù)載敏感口(Lsl')反饋至所述的負(fù)載反饋口(Lsl)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的實現(xiàn)鑿巖鉆機回轉(zhuǎn)推進電液控制方法的控制回路，其特征是:所述的控制器(9)的輸入端口(Il)的配置與所述的壓力傳感器(8)輸出信號相匹配，以所述的壓力傳感器(8)的檢測信號能夠輸入所述的輸入端口(Il)為準(zhǔn)則；所述的輸出端口(01)配置與所述的電比例溢流閥(7)的控制信號相匹配，以所述的輸出端口(01)輸出信號能夠控制所述的電比例溢流閥(7)為準(zhǔn)則。
【文檔編號】E21B44/06GK104389579SQ201410608328
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2014年10月31日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月31日
【發(fā)明者】王東升, 林宏武, 郭勇, 李澤杰 申請人:山河智能裝備股份有限公司