钻进控制系统和钻机技术方案

本实用新型专利技术公开一种钻进控制系统和钻机。钻进控制系统包括变量泵、液压执行元件、进油控制阀、通断控制阀和排油控制阀。液压执行元件包括第一工作腔和第二工作腔。变量泵通过进油控制阀与第一工作腔和第二工作腔分别连接，进油控制阀控制变量泵可选择地向第一工作腔或第二工作腔进油；通断控制阀包括第一油口和第二油口，第一油口与第一工作腔连接，第二油口与第二工作腔连接，通断控制阀控制第一工作腔与第二工作腔的通断；排油控制阀的进油口与通断控制阀的第二油口连接，排油控制阀的出油口与排油连接并控制液压执行元件在排油压力下排油，排油压力可调节地设置。本实用新型专利技术的钻进控制系统在液压执行元件执行快速动作时不需要多泵合流供油。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及工程机械领域，特别涉及一种钻进控制系统和钻机。
技术介绍
钻机(如天井钻机)往往需要具备快速动作功能及恒压进给功能。快速动作功能能够将动力头快速移动至所需工作位置以缩短施工辅助时间。恒压进给功能能够调节刀具和岩石之间的破岩力，以充分发挥整机及刀具的性能，提高工作效率。快速动作功能及恒压进给功能需要通过钻进控制系统实现。如图1所示，现有技术中，钻机的钻进控制系统包括变量泵1'、液压缸2'、快速动作换向阀31'、快速动作液压锁5'、恒压进给换向阀32'、恒压进给液压锁6'和溢流阀7'。为了同时实现快速动作功能及恒压进给功能，如图1所示，钻进控制系统设置有独立的两条油路，即快速油路Ⅰ和恒压油路Ⅱ。当液压缸2'需要进行快速动作时，快速动作换向阀31'的进油口需要由其他泵合流供油以满足液压缸2'进行快速动作所需的油量，因此现有技术中的钻进控制系统在液压缸快速动作时存在需要多泵合流供油的问题。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种钻进控制系统和钻机，以实现钻进控制系统在液压执行元件执行快速动作时不需要多泵合流供油。本技术第一方面提供一种钻进控制系统，钻进控制系统包括液压系统，液压系统包括：变量泵；液压执行元件，液压执行元件包括第一工作腔和第二工作腔；进油控制阀，变量泵的泵出口通过进油控制阀与液压执行元件的第一工作腔和第二工作腔分别连接，进油控制阀控制泵出口可选择地向第一工作腔和第二工作腔中的一个进油；通断控制阀，通断控制阀包括第一油口和第二油口，通断控制阀的第一油口与第一工作腔连接，通断控制阀的第二油口与第二工作腔连接，通断控制阀控制其第一油口与第二油口的通断以控制第一工作腔与第二工作腔的通断；排油控制阀，排油控制阀的进油口与通断控制阀的第二油口连接，排油控制阀的出油口与排油连接并控制液压执行元件在排油压力下排油，排油压力可调节地设置。进一步地，进油控制阀包括第一控制阀，第一控制阀包括第一油口、第二油口和第三油口，第一油口与泵出口连接，第二油口与第一工作腔连接，第三油口与第二工作腔连接，第一控制阀具有第一工作位置和第二工作位置，在第一控制阀的第一工作位置其第一油口与第二油口连通；在第一控制阀的第二工作位置其第一油口与第三油口连通。进一步地，进油控制阀还包括第一单向阀，第一单向阀设于第一控制阀与第一工作腔之间，控制油液从第一控制阀流向第一工作腔；和/或，进油控制阀还包括第二单向阀，第二单向阀设于第一控制阀与第二工作腔之间，控制油液从第一控制阀流向第二工作腔。进一步地，排油控制阀包括第一溢流阀，第一溢流阀包括进油口、出油口、第一控制端和第二控制端，第一溢流阀的进油口与第一控制端彼此连接，第一溢流阀的进油口与排油控制阀的进油口连接，第一溢流阀的出油口与排油控制阀的出油口连接，第一溢流阀通过比较其第一控制端与第二控制端的作用力来控制第一溢流阀是否排油，第一溢流阀的第一控制端和/或第一溢流阀的第二控制端的作用力可调节地设置以使得排油控制阀的排油压力可调节。进一步地，排油控制阀还包括第一阻尼孔，第一溢流阀的进油口通过第一阻尼孔与其第二控制端彼此连接。进一步地，排油控制阀还包括压力设定阀，压力设定阀控制第一溢流阀的第二控制端的作用力。进一步地，压力设定阀包括第二溢流阀，第二溢流阀包括进油口、出油口、第一控制端和第二控制端，第二溢流阀的进油口分别与其第一控制端和第一溢流阀的第二控制端连接，第二溢流阀的出油口与第一溢流阀的出油口连接，第二溢流阀通过比较其第一控制端与第二控制端的作用力来控制第二溢流阀是否排油，第二溢流阀的第一控制端和/或第二溢流阀的第二控制端的作用力可调节地设置以使得第一溢流阀的第二控制端的作用力可调节。进一步地，第二溢流阀的第一控制端包括电磁控制部，电磁控制部用于改变第二溢流阀的第一控制端的作用力。进一步地，排油控制阀还包括第二阻尼孔，第二阻尼孔设于第一溢流阀的第二控制端与第二溢流阀的进油口以及与第二溢流阀的第一控制端之间的油路上。进一步地，变量泵还包括调压阀，调压阀能够控制变量泵的泵出口的压力。进一步地，液压系统还包括第一压力传感器和第二压力传感器，第一压力传感器用于检测第一工作腔的压力，第二压力传感器用于检测第二工作腔的压力。进一步地，钻进控制系统包括控制装置，控制装置分别与调压阀、压力设定阀、第一压力传感器和第二压力传感器耦合，并根据第一压力传感器和第二压力传感器测得的压力值和破岩力目标值自动调节调压阀的设定压力和压力设定阀的设定压力。进一步地，钻进控制系统包括控制装置，控制装置分别与变量泵、进油控制阀、通断控制阀和排油控制阀耦合，控制装置分别控制变量泵、进油控制阀、通断控制阀和排油控制阀动作。进一步地，钻进控制系统包括操作台，操作台包括与控制装置耦合的至少一个操作部，控制装置根据至少一个操作部发出的操作信号对液压系统进行控制。进一步地，至少一个操作部包括工作模式选择部，工作模式选择部用于向控制装置发送第一工作模式信号或第二工作模式信号，控制装置接收到第一工作模式信号后控制液压系统进入第一工作模式，控制装置接收到第二工作模式信号后控制液压系统进入第二工作模式。进一步地，第一工作模式包括控制液压系统进入快速动作状态。进一步地，至少一个操作部还包括快速动作部，快速动作部用于在液压系统处于第一工作模式时向控制装置发送快速动作信号，控制装置接收快速动作信号后控制液压系统进入快速动作状态，在快速动作状态液压执行元件执行快速动作。进一步地，快速动作状态包括快速提升状态和快速下放状态，至少一个操作部还包括提升下放选择部，提升下放选择部用于向控制装置发送提升信号或下放信号，其中，控制装置在快速动作状态下接收提升信号后控制液压系统进入快速提升状态，在快速提升状态液压执行元件执行快速提升动作；控制装置在快速动作状态下接收下放信号后控制液压系统进入快速下放状态，在快速下放状态液压执行元件执行快速下放动作。进一步地，提升下放选择部还用于向控制装置发送开度信号，其中，在快速动作状态，控制装置接收开度信号后控制液压系统的变量泵的泵出口的排量以控制液压执行元件的动作速度。进一步地，第二工作模式包括控制液压系统进入自动恒压进给状态。进一步地，自动恒压进给状态包括导孔恒压进给状态和扩孔恒压进给状态，至少一个操作部还包括导孔扩孔选择部和提升下放选择部，导孔扩孔选择部用于向控制装置发送导孔信号或扩孔信号，提升下放选择部用于向控制装置发送提升信号或下放信号，控制装置接收来自导孔扩孔选择部的导孔信号和提升下放选择部的下放信号后控制液压系统进入导孔恒压进给状态，控制装置接收来自导孔扩孔选择部的扩孔信号和提升下放选择部的提升信号后控制液压系统进入扩孔恒压进给状态。进一步地，至少一个操作部还包括破岩力无级设定部，破岩力无级设定部用于设定导孔恒压进给状态破岩力目标值和扩孔恒压进给状态破岩力目标值。进一步地，至少一个操作部还包括称重控制部，称重控制部用于向控制装置发送称重信号，控制装置接收称重信号后控制液压系统进入称重状态并获取称重值，称重值包括导孔恒压进给状态称重值和扩孔恒压进给状态称重值。进一步地，导孔恒压进给状态包括导孔加压钻进状态和导孔减压钻进状态，控制装置根据导孔恒压进给状态称重值与导孔恒压进给状态破岩本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种钻进控制系统，其特征在于，所述钻进控制系统包括液压系统，所述液压系统包括：变量泵(1)；液压执行元件，所述液压执行元件包括第一工作腔和第二工作腔；进油控制阀，所述变量泵(1)的泵出口通过所述进油控制阀与所述液压执行元件的第一工作腔和第二工作腔分别连接，所述进油控制阀控制所述泵出口可选择地向所述第一工作腔和所述第二工作腔中的一个进油；通断控制阀(4)，所述通断控制阀(4)包括第一油口和第二油口，所述通断控制阀(4)的第一油口与所述第一工作腔连接，所述通断控制阀(4)的第二油口与所述第二工作腔连接，所述通断控制阀(4)控制其第一油口与第二油口的通断以控制所述第一工作腔与所述第二工作腔的通断；排油控制阀，所述排油控制阀的进油口与所述通断控制阀(4)的第二油口连接，所述排油控制阀的出油口与排油连接并控制所述液压执行元件在排油压力下排油，所述排油压力可调节地设置。

【技术特征摘要】
1.一种钻进控制系统，其特征在于，所述钻进控制系统包括液压系统，所述液压系统包括：变量泵(1)；液压执行元件，所述液压执行元件包括第一工作腔和第二工作腔；进油控制阀，所述变量泵(1)的泵出口通过所述进油控制阀与所述液压执行元件的第一工作腔和第二工作腔分别连接，所述进油控制阀控制所述泵出口可选择地向所述第一工作腔和所述第二工作腔中的一个进油；通断控制阀(4)，所述通断控制阀(4)包括第一油口和第二油口，所述通断控制阀(4)的第一油口与所述第一工作腔连接，所述通断控制阀(4)的第二油口与所述第二工作腔连接，所述通断控制阀(4)控制其第一油口与第二油口的通断以控制所述第一工作腔与所述第二工作腔的通断；排油控制阀，所述排油控制阀的进油口与所述通断控制阀(4)的第二油口连接，所述排油控制阀的出油口与排油连接并控制所述液压执行元件在排油压力下排油，所述排油压力可调节地设置。2.根据权利要求1所述的钻进控制系统，其特征在于，所述进油控制阀包括第一控制阀(3)，所述第一控制阀(3)包括第一油口、第二油口和第三油口，所述第一油口与所述泵出口连接，所述第二油口与所述第一工作腔连接，所述第三油口与所述第二工作腔连接，所述第一控制阀(3)具有第一工作位置和第二工作位置，在所述第一控制阀(3)的第一工作位置其第一油口与第二油口连通；在所述第一控制阀(3)的第二工作位置其第一油口与第三油口连通。3.根据权利要求2所述的钻进控制系统，其特征在于，所述进油控制阀还包括第一单向阀(5)，所述第一单向阀(5)设于所述第一控制阀(3)与所述第一工作腔之间，控制油液从第一控制阀(3)流向所述第一工作腔；和/或，所述进油控制阀还包括第二单向阀(6)，所述第二单向阀(6)设于所述第一控制阀(3)与所述第二工作腔之间，控制油液从所述第一控制阀(3)流向所述第二工作腔。4.根据权利要求1所述的钻进控制系统，其特征在于，所述排油控制阀包括第一溢流阀(7)，所述第一溢流阀(7)包括进油口(7a)、出油口(7b)、第一控制端(7c)和第二控制端(7d)，所述第一溢流阀的进油口(7a)与所述第一控制端(7c)彼此连接，所述第一溢流阀(7)的进油口(7a)与所述排油控制阀的进油口连接，所述第一溢流阀(7)的出油口(7b)与所述排油控制阀的出油口连接，所述第一溢流阀(7)通过比较其第一控制端(7c)与第二控制端(7d)的作用力来控制所述第一溢流阀(7)是否排油，所述第一溢流阀(7)的所述第一控制端(7c)和/或所述第一溢流阀(7)的所述第二控制端(7d)的作用力可调节地设置以使得所述排油控制阀的排油压力可调节。5.根据权利要求4所述的钻进控制系统，其特征在于，所述排油控制阀还包括第一阻尼孔(M)，所述第一溢流阀(7)的进油口(7a)通过所述第一阻尼孔(M)与其第二控制端(7d)彼此连接。6.根据权利要求4所述的钻进控制系统，其特征在于，所述排油控制阀还包括压力设定阀，所述压力设定阀控制所述第一溢流阀(7)的第二控制端(7d)的作用力。7.根据权利要求6所述的钻进控制系统，其特征在于，所述压力设定阀包括第二溢流阀(8)，所述第二溢流阀(8)包括进油口(8a)、出油口(8b)、第一控制端(8c)和第二控制端(8d)，所述第二溢流阀的进油口(8a)分别与其第一控制端(8c)和所述第一溢流阀(7)的第二控制端(7d)连接，所述第二溢流阀的出油口(8b)与所述第一溢流阀的出油口(7b)连接，所述第二溢流阀(8)通过比较其第一控制端(8c)与第二控制端(8d)的作用力来控制所述第二溢流阀(8)是否排油，所述第二溢流阀(8)的所述第一控制端(8c)和/或所述第二溢流阀(8)的第二控制端(8d)的作用力可调节地设置以使得所述第一溢流阀(7)的第二控制端(7d)的作用力可调节。8.根据权利要求7所述的钻进控制系统，其特征在于，所述第二溢流阀(8)的所述第一控制端(8c)包括电磁控制部，所述电磁控制部用于改变所述第二溢流阀(8)的第一控制端(8c)的作用力。9.根据权利要求7所述的钻进控制系统，其特征在于，所述排油控制阀还包括第二阻尼孔(N)，所述第二阻尼孔(N)设于所述第一溢流阀(7)的第二控制端(7d)与所述第二溢流阀(8)的进油口(8a)以及与所述第二溢流阀(8)的第一控制端(8c)之间的油路上。10.根据权利要求6所述的钻进控制系统，其特征在于，所述变量泵(1)还包括调压阀(12)，所述调压阀(12)能够控制所述变量泵(1)的泵出口的压力。11.根据权利要求10所述的钻进控制系统，其特征在于，所述液压系统还包括第一压力传感器(9)和第二压力传感器(10)，所述第一压力传感器(9)用于检测所述第一工作腔的压力，所述第二压力传感器(10)用于检测所述第二工作腔的压力。12.根据权利要求11所述的钻进控制系统，其特征在于，所述钻进控制系统包括控制装置(19)，所述控制装置(19)分别与所述调压阀(12)、所述压力设定阀、所述第一压力传感器(9)和所述第二压力传感器(10)耦合，并根据所述第一压力传感器(9)和所述第二压力传感器(10)测得的压力值和破岩力目标值自动调节所述调压阀(12)设定压力和所述压力设定阀的设定压力。13.根据权利要求1至12中任一项所述的钻进控制系统，其特征在于，所述钻进控制系统包括控制装置(19)，所述控制装置(19)分别与所述变量泵(1)、所述进油控制阀、所述通断...

【专利技术属性】
技术研发人员：张青国，张书杰，耿庆州，
申请(专利权)人：徐工集团工程机械有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏;32