一种凿岩台车冲击功能的控制系统及凿岩台车的制作方法

1.本实用新型属于工程机械技术领域，具体涉及一种凿岩台车冲击功能的控制系统及凿岩台车。


背景技术：

2.凿岩开挖施工中由于金属矿复杂多变的地质条件，特别是岩层结构硬度差异以及岩层分布不均匀使得凿岩台车在施工前必须要对岩层结构进行分析，再对凿岩台车的工况进行设定处理。在作业过程中液压凿岩台车一般分为高低两档冲击功率，由于岩层分布不均匀或者操作手的误操作，在凿岩台车作业时经常会出现凿岩机“空打”的现象，而这种现象的出现难以避免。目前技术条件下，主要是通过凿岩台车内部设置的缓冲回路或者是靠有经验的操作人员根据压力表变化来进行手动控制。
3.上述两种控制方式主要特点是控制精度低，响应速度慢，无法有效避免凿岩台车空打现象的出现，影响凿岩作业的效率。同时若是这种工况时常出现，会对凿岩机本体以及钻具之间的螺纹造成伤害，从而增加凿岩台车的维修费用及次数，缩短了凿岩机的使用寿命，并且会大大影响凿岩施工效率，使得凿岩成本大大增加。


技术实现要素：

4.技术问题：本实用新型提供了一种可以根据缓冲回路压力对冲击压力进行比例调节的凿岩台车冲击功能的控制系统，同时提供一种凿岩台车。能够提高凿岩机防空打控制精度以及响应速度，从而延长凿岩机使用寿命，并降低对凿岩台车操作手的专业能力要求。
5.技术方案：一方面，本实用新型的实施例中还提供一种凿岩台车冲击功能的控制系统，包括冲击回路、缓冲回路、控制器和油箱；
6.所述冲击回路包括冲击力发生部件和凿岩机冲击部件，冲击力发生部件通过管路为凿岩机冲击部件供油；所述冲击力发生部件和凿岩机冲击部件之间的管路上设置有控制阀，所述控制阀与控制器连接；
7.所述缓冲回路包括缓冲力发生部件和凿岩机缓冲部件，缓冲力发生部件通过管路为凿岩机缓冲部件供油；所述缓冲力发生部件和凿岩机缓冲部件之间的管路上设置有缓冲压力传感器，所述缓冲压力传感器与控制器连接；
8.控制器实时获取缓冲回路压力，将缓冲回路压力与设定的缓冲压力阈值比较；
9.控制器根据比较结果向冲击回路中的控制阀发送控制信号，调整冲击回路压力的状态。
10.进一步地，所述系统还包括显示器，所述显示器与控制器通过can总线连接。
11.进一步地，所述控制阀与凿岩机冲击部件之间的管路上设置有冲击压力传感器，所述冲击压力传感器与控制器连接。
12.进一步地，所述冲击力发生部件的出油口设置有第一溢流阀，所述第一溢流阀的出口与油箱连接。
13.进一步地，所述缓冲力发生部件的出油口设置有组合阀，所述组合阀包括并联的第二溢流阀和第三溢流阀；所述第二溢流阀和第三溢流阀的出油口连接油箱；所述第二溢流阀和第三溢流阀的进油口之间设置有节流阀。
14.进一步地，所述控制阀为电液比例压力控制阀。
15.再一方面，本实用新型的实施例中还提供一种凿岩台车，包括所述的凿岩台车冲击功能的控制系统。
16.本实用新型与现有技术相比，利用控制器根据凿岩台车缓冲回路的压力实时对冲击压力进行比例调节，提高凿岩机防空打控制精度以及响应速度，从而延长凿岩机使用寿命，并降低对凿岩台车操作手的专业能力要求。
附图说明
17.图1为本实用新型的实施例中凿岩台车冲击功能的控制系统的原理框图。
18.图2为本实用新型的实施例中凿岩台车冲击功能的控制流程图；
19.图3为本实用新型的实施例中凿岩台车冲击功能的控制策略图；
20.图中有：1、冲击回路；2、缓冲回路；3、控制器；4、冲击力发生部件；5、凿岩机冲击部件；6、控制阀；7、缓冲力发生部件；8、凿岩机缓冲部件；9、缓冲压力传感器；10、显示器；11、冲击压力传感器；12、第一溢流阀；13、组合阀；14、第二溢流阀；15、第三溢流阀；16、节流阀；17、油箱。
具体实施方式
21.下面结合实施例和说明书附图对本实用新型作进一步的说明。说明的是，术语“第一”、“第二”等进是为了便于描述，不能理解为是对数量等的限制。
22.结合图1所示，在本实用新型的实施例中，凿岩台车冲击功能的控制系统，包括：冲击回路1、缓冲回路2和控制器3；其中冲击回路1和缓冲回路2均是液压回路。在本实施例中，冲击回路1包括冲击力发生部件4和凿岩机冲击部件5，冲击力发生部件 4通过管路为凿岩机冲击部件5供油；其中，冲击力发生部件4具体包括液压泵以及驱动液压泵运转的驱动马达，可以为凿岩机冲击部件5提供源动力。而凿岩机冲击部件5，相当于冲击回路而言，具体是包括一个冲击活塞，在液压油作用下，为凿岩机提供冲击力。
23.冲击力发生部件4和凿岩机冲击部件5之间的管路上设置有控制阀6，所述控制阀 6与控制器3连接，使得控制器3可以实时采集冲击回路1的压力信号。
24.缓冲回路2包括缓冲力发生部件7和凿岩机缓冲部件，缓冲力发生部件7通过管路为凿岩机缓冲部件供油；在本实用新型的实施例中，缓冲力发生部件7包括液压泵以及驱动液压泵运转的驱动马达，可以为凿岩机缓冲部件提供源动力。
25.凿岩机缓冲部件8具体是包括一个缓冲活塞和卡盘衬套，在液压油作用下，可以产生缓冲力，作用于冲击活塞上，提供缓冲作用。
26.缓冲力发生部件7和凿岩机缓冲部件之间的管路上设置有缓冲压力传感器9，所述缓冲压力传感器9与连接，使得控制器3可以实时采集缓冲回路2的压力信号。
27.在本实用新型的实施例中，控制器3实时获取缓冲回路压力，将缓冲回路压力与设定的缓冲压力阈值比较；控制器3根据比较结果向冲击回路中的控制阀6发送控制信号，调
整冲击回路压力的状态。
28.进一步地，在本实用新型的实施例中，该系统还包括显示器10，所述显示器10与控制器3通过can总线连接。利用显示器，可以在显示器上实时显示缓冲回路压力，还可以在显示器上设置缓冲压力阈值，如可以设置四个缓冲压力阈值，包括最小缓冲压力p
d-min
、低缓冲压力p
d-low
、高缓冲压力p
d-high
和最大缓冲压力p
d-max
，四者的关系为： p
d-min
《p
d-low
《p
d-high
《p
d-max
。此外，还可以在显示器上标定出两个冲击压力值，包括低冲压力p
p-collaring
和高冲压力p
p-drilling
。
29.利用该所提出的控制系统，控制器可以根据缓冲回路的压力实时对冲击压力进行比例调节，提高凿岩机防空打控制精度以及响应速度，从而延长凿岩机使用寿命，并降低对凿岩台车操作手的专业能力要求。
30.进一步地，在本实用新型的实施例中，控制阀6与凿岩机冲击部件5之间的管路上设置有冲击压力传感器11，冲击压力传感器11与控制器3连接。冲击压力传感器11实时采集冲击回路的压力信号，然后发送给控制器3，控制器3可以发送到显示器10进行显示，使得操作人员可以实时观察冲击回路的压力状态。
31.进一步地，在本实用新型的实施例中，冲击力发生部件4的出油口设置有第一溢流阀12，第一溢流阀12的出口与油箱17连接，从而可以对冲击回路进行保护。
32.缓冲力发生部件7的出油口设置有组合阀13，该组合阀13包括并联的第二溢流阀 14和第三溢流阀15；第二溢流阀14和第三溢流阀15的出油口连接油箱17；第二溢流阀14和第三溢流阀15的进油口之间设置有节流阀16。通过组合阀13，可以稳压定流，并且起到安全阀的作用，从而对缓冲回路进行保护。
33.在本实用新型的一个实施例中，控制阀6为电液比例压力控制阀，通过电液比例压力控制阀便于对冲击压力进行比例调节。
34.结合图2和图3，对本实施例中，所提出的凿岩台车冲击功能的控制系统的工作过程进行详细说明。
35.控制器实时获取缓冲回路压力，将缓冲回路压力与设定的缓冲压力阈值比较。在本实用新型的实施例中，设置了四个缓冲压力阈值，包括最小缓冲压力p
d-min
、低缓冲压力p
d-low
、高缓冲压力p
d-high
和最大缓冲压力p
d-max
，四者的关系为： p
d-min
《p
d-low
《p
d-high
《p
d-max
。其中，最小缓冲压力p
d-min
和最大缓冲压力p
d-max
是缓冲压力的两个极限阈值，而低缓冲压力p
d-low
和高缓冲压力p
d-high
是设定在两个极限阈值之间的阈值。设置低缓冲压力p
d-low
和高缓冲压力p
d-high
的目的在于防止冲击压力从低冲到高冲状态呈阶跃变化，从而降低对回路的冲击影响。
36.在本实用新型的实施例中，四个缓冲压力阈值可以通过显示器进行设定，在显示器上设定后，将设定好的数值传递给控制器中，以便控制器中的程序进行调用。当然，在某些情况下，如果凿岩台车在所有工况下，上述四个缓冲压力阈值的数值都是相同的，那么也可以直接设置在控制器的程序中，而无需再通过显示器进行设置。而通过显示器进行设置，操作人员可以根据作业环境，灵活的进行设置，从而使得凿岩台车可以在不同的作业环境下，都可以进行较好的冲击功能控制特性。
37.本实用新型的实施例中，控制器实时获取缓冲回路压力为pd，在本实用新型的实施例中，可以设定如下几种比较结果：(1)缓冲回路压力pd小于或等于最小缓冲压力p
d-min
，
即pd≤p
d-min
；(2)缓冲回路压力pd大于最小缓冲压力p
d-min
且小于低缓冲压力p
d-low
，即pd》p
d-min
且pd《p
d-low
；(3)缓冲回路压力pd大于或等于低缓冲压力p
d-low
且小于高缓冲压力p
d-high
，即pd≥p
d-low
且pd《p
d-high
；(4)缓冲回路压力pd大于或等于高缓冲压力p
d-high
且小于最大缓冲压力p
d-max
，即pd≥p
d-high
且pd《p
d-max
；(5)缓冲回路压力pd大于或等于最大缓冲压力p
d-max
，即pd≥p
d-max
。
38.控制器根据比较结果向冲击回路中的控制阀发送控制信号，调整冲击回路压力的状态。在本实施例中，根据所给出四种比较结果，调整冲击回路压力的状态。具体的，按照如下的方式进行调整：
39.当pd≤p
d-min
时，认为缓冲回路中压力不足，无法提供正常的缓冲功能，此时，控制器不调整冲击回路压力p
p
的状态，而是直接关闭控制阀。
40.当pd》p
d-min
且pd《p
d-low
时，则认为凿岩机处于刚接触岩石或遇到软岩状态，此时，控制器输出pwm信号，控制控制阀，将冲击回路的压力p
p
调整到低冲压力p
p-collaring
，并保持在低冲状态。
41.当pd≥p
d-low
且pd《p
d-high
时，控制器输出pwm信号，控制控制阀，使冲击回路压力随着缓冲回路压力p
p
做线性比例调整，此过程可以有效避免冲击压力阶跃变化对液压回路造成的冲击影响。
42.当pd≥p
d-high
且pd《p
d-max
时，则认为凿岩机处于正常冲击状态，控制器输出pwm 信号，控制控制阀，将冲击回路压力p
p
调整到高冲压力p
p-drilling
，并保持在高冲状态。
43.当pd≥p
d-max
时，则不调整冲击回路压力p
p
的状态，并关闭控制阀，停止冲击。
44.在本实用新型的实施例中，可以按照如图2所示的流程图，先判断缓冲回路压力pd是否满足pd》p
d-min
且pd《p
d-low
，当不处在该区间时，继续判断缓冲回路压力pd是否满足pd≥p
d-low
且pd《p
d-high
；当不处在该区间时，继续判断缓冲回路压力pd是否满足 pd≥p
d-high
且pd《p
d-max
；当不处在该区间时，继续判断缓冲回路压力pd是否满足 pd≤p
d-min
或pd≥p
d-max
，处在不同的区间，执行相应的控制动作。
45.按照该控制流程，控制器根据凿岩台车缓冲回路压力实时对冲击压力进行比例调节，提高凿岩机防空打控制精度以及响应速度，从而延长凿岩机使用寿命，并降低对凿岩台车操作手的专业能力要求。
46.在本实用新型的实施例中，冲击回路中的高冲压力p
p-drilling
和低冲压力p
p-collaring
均可以通过显示器进行标定，并将标定值发送给控制器。
47.同时，在本实用新型的实施例中，控制器还可以实时获取冲击回路压力，并将冲击回路压力发送到显示器上实时显示，以便于操作人员可以随时观察冲击回路的压力状态。
48.另一方面，在本实用新型的实施例中，还提供一种凿岩台车，该凿岩台车包括所提出的凿岩台车缓冲控制系统，可以利用所提供的控制流程进行控制，该凿岩台车所具有的优点与所提出的控制系统机控制方法的优点相同。
49.上述实施例仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和等同替换，这些对本实用新型权利要求进行改进和等同替换后的技术方案，均落入本实用新型的保护范围。