用于凿岩机传动过程的减震-预警系统以及预警防护方法技术方案

本发明专利技术公开了一种用于凿岩机传动过程的减震

【技术实现步骤摘要】
用于凿岩机传动过程的减震
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预警系统以及预警防护方法


[0001]本专利技术属于凿岩机的防护及减震领域的结构，本专利技术涉及一种用于凿岩机传动过程的减震
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预警系统以及预警防护方法。

技术介绍

[0002]凿岩机是一种重要的工程机械，常用于隧道挖掘和矿山挖掘等领域，具体作用是对岩石进行凿孔挖穴，以便后续放入炸药爆破岩石。钎杆是凿岩机的关键零部件之一。
[0003]凿岩机的工作原理是：冲击破碎原理。液压动力驱动油缸的活塞杆往复运动，在往复运动过程中，活塞杆的前端面间歇性撞击钎杆，钎杆将撞击力传递给岩石，从而将岩石凿碎。
[0004]在凿岩机工作时，经常遇到以下问题：
[0005](1)系统震动问题：
[0006]凿岩机工作时在两个过程中会产生强烈的震动：一是活塞杆撞击钎杆，钎杆撞击岩石的过程中所产生的震动；二是钎杆受到岩石的反弹作用后，钎杆反弹，撞击活塞杆的震动。前者的震动是凿岩机破碎岩石的必需过程；后者的震动则是无益的，应当予以消减。
[0007]困难之处在于：由于钎杆撞击岩石的过程和钎杆反弹的过程几乎是同时完成的，两个动作之间的时间差极短，这就导致液压缸的冲击活塞没有足够的时间回撤，因此钎杆反弹过程几乎是必然会反弹撞击到冲击活塞，由此产生震动。这个震动很难避免，鉴于这种难度，行业中对于钎杆反弹过程的减震研究较少。为数不多的相关研究中，存在少量外置气动减震方法或外置油压减震方法。这些方法存在一定的弊端，例如增加了外置的动力源，使得设备较为复杂；外置独立的减震系统与凿岩机工作过程存在适配性问题。
[0008](2)钎杆突发损伤的问题：
[0009]钎杆是一个损耗性的零件，它的后端部分安装在凿岩机中，时刻承受凿岩机活塞的冲击，因此钎杆时常遇到变形和损伤的问题。其中比较严重的是：钎杆的端头由于疲劳而突发脆裂。如果脆裂的碎块掉落，则会直接导致内部发生严重的撞击破坏。这种情况严重威胁凿岩机的寿命。
[0010](3)钎杆的健康预警问题：
[0011]钎杆是凿岩机的关键零件，钎杆容易损伤。钎杆一旦突发性损伤会对凿岩机造成很大的伤害。但是钎杆的寿命和健康预测一直是个难题，作业人员很难预测到钎杆的疲劳节点。依靠作业人员的经验值对钎杆进行寿命预测是不准确的，钎杆寿命需要一种科学的预测方法。

技术实现思路

[0012]为了解决
技术介绍
中存在的三个问题，本专利技术提出了一种新型的减震与预警系统，这种依托内置流体的传动，既能够在凿岩机钎杆反弹时避免钎杆直接回撞冲击活塞，以此达到消减震动的目的；又能在遇到钎杆突发脆裂产生掉落物时，提前检测到坠落物的存
在，提前泄压流体，切断传动作用，避免凿岩机内部发生猛烈撞击造成损坏。同时利用结构件中的压力传感器捕获关键压力值，利用神经网络进行大数据训练，以此实现对钎杆的健康监测与防护。
[0013]为了解决上述问题，本专利技术的技术方案是：
[0014]一、一种用于凿岩机传动过程的减震
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预警系统
[0015]减震
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预警系统包括壳体外筒、冲击模块、缓冲模块、撞击装置和钎杆；壳体外筒内的两端部分别设置有冲击模块和钎杆，缓冲模块和撞击装置均设置在壳体外筒内，缓冲模块靠近冲击模块设置并且缓冲模块与冲击模块相连，撞击装置靠近钎杆设置，冲击模块、撞击装置和钎杆在壳体外筒内可滑动，缓冲模块固定安装在壳体外筒内，冲击模块与缓冲模块之间以及缓冲模块与撞击装置之间均填充有传动流体。
[0016]所述冲击模块包括冲击盘、传动活塞和冲击活塞；冲击盘可密封滑动设置在壳体外筒内的一端部，传动活塞的一端可密封滑动地设置在冲击盘中，传动活塞的另一端向内延伸后可密封滑动地设置在缓冲模块中，冲击活塞可滑动地设置在冲击盘外端处的壳体外筒内。
[0017]所述缓冲模块包括壳体环筋、壳体内筒、第一单向阀组、第二单向阀组、第三单向阀组和第四单向阀组；
[0018]壳体内筒通过壳体环筋固定安装在壳体外筒内，将壳体外筒内、壳体内筒外、壳体环筋与撞击装置之间的腔室记为第四流体容腔，将壳体外筒内、壳体内筒外、壳体环筋与冲击模块之间的腔室记为第一流体容腔；冲击模块的端部可密封滑动地设置在壳体内筒内，撞击装置与壳体内筒同轴设置，撞击装置部分可密封滑动地设置在壳体内筒内，撞击装置剩余部分可密封滑动地设置在壳体外筒内；
[0019]将壳体内筒内的壳体内筒与冲击模块之间的腔室记为第二流体容腔，将壳体内筒内的壳体内筒与撞击装置之间的腔室记为第三流体容腔，第一流体容腔、第二流体容腔、第三流体容腔和第四流体容腔内均填充有传动流体，冲击模块所在的壳体内筒端面安装有第一单向阀组，第一流体容腔中的传动流体通过第一单向阀组向第二流体容腔单向连通；靠近冲击模块一端的壳体内筒外圆周侧面还安装有第二单向阀组，第二流体容腔中的传动流体通过第二单向阀组向第一流体容腔单向连通；壳体环筋中安装有第三单向阀组，使得第一流体容腔中的传动流体通过第三单向阀组向第四流体容腔单向连通；壳体环筋中还安装有第四单向阀组，使得第四流体容腔中的传动流体通过第四单向阀组向第三流体容腔单向连通。
[0020]所述第一单向阀组、第二单向阀组、第三单向阀组和第四单向阀组均由多个单向阀组成，多个单向阀沿圆周间隔地安装在壳体环筋或壳体内筒中。
[0021]所述撞击装置包括撞击盘、环形磁铁、轴承、转轴、触发器、泄压传感器和气动柱；
[0022]撞击盘由第一连接柱和第二连接柱依次同轴相连组成，第一连接柱的直径小于第二连接柱的直径，第一连接柱可密封滑动地设置在缓冲模块内，第二连接柱可密封滑动地设置在壳体外筒内，第二连接柱靠近缓冲模块的端面中安装有环形磁铁，环形磁铁靠近第一连接柱设置；
[0023]所述第一连接柱的内部开设有真空腔，第二连接柱内开设有转轴安装腔；转轴通过轴承安装在转轴安装腔内，转轴靠近真空腔的一端固定安装有泄压传感器；转轴安装腔
包括2个轴承腔、拨杆空间和密封腔，转轴依次分为第一固定段、连接段、密封段和第二固定段，第一固定段和第二固定段分别通过对应的轴承安装在2个轴承腔中；
[0024]连接段上安装有拨杆，拨杆位于拨杆空间中，第二连接柱靠近钎杆的端面两侧分别开设有安装槽，每个安装槽下的第二连接柱中还开设有阶梯孔，每个安装槽和对应的阶梯孔中安装有触发器，拨杆空间两侧的第二连接柱内分别开设有内置孔道，每个内置孔道与对应的阶梯孔连通，每个内置孔道内均设置有对应的气动柱，每根气动柱的一端设置在内置孔道内并且每根气动柱在内置孔道内可密封滑动，每根气动柱的另一端伸出内置孔道后与拨杆的侧面接触；密封段设置在密封腔内，密封段在密封腔内可密封转动，密封段内开设有转轴内孔，转轴内孔与真空腔连通，密封段中开设有多个泄压孔，每个泄压孔沿径向布置并且沿圆周间隔布置，多个泄压孔之间相互连通；第二连接柱内开设有多条泄压通道，多条泄压通道的入口在密封腔的腔壁中沿圆周间隔布置；多条泄压通道的入口之间的相对位置关系与多个泄压孔之本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于凿岩机传动过程的减震
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预警系统，其特征在于，包括壳体外筒(11)、冲击模块、缓冲模块、撞击装置(21)和钎杆(8)；壳体外筒(11)内的两端部分别设置有冲击模块和钎杆(8)，缓冲模块和撞击装置(21)均设置在壳体外筒(11)内，缓冲模块靠近冲击模块设置并且缓冲模块与冲击模块相连，撞击装置(21)靠近钎杆(8)设置，冲击模块、撞击装置(21)和钎杆(8)在壳体外筒(11)内可滑动，缓冲模块固定安装在壳体外筒(11)内，冲击模块与缓冲模块之间以及缓冲模块与撞击装置(21)之间均填充有传动流体。2.根据权利要求1所述的一种用于凿岩机传动过程的减震
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预警系统，其特征在于，所述冲击模块包括冲击盘(2)、传动活塞(3)和冲击活塞(7)；冲击盘(2)可密封滑动设置在壳体外筒(11)内的一端部，传动活塞(3)的一端可密封滑动地设置在冲击盘(2)中，传动活塞(3)的另一端向内延伸后可密封滑动地设置在缓冲模块中，冲击活塞(7)可滑动地设置在冲击盘(2)外端处的壳体外筒(11)内。3.根据权利要求1所述的一种用于凿岩机传动过程的减震
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预警系统，其特征在于，所述缓冲模块包括壳体环筋(12)、壳体内筒(13)、第一单向阀组(A)、第二单向阀组(B)、第三单向阀组(C)和第四单向阀组(D)；壳体内筒(13)通过壳体环筋(12)固定安装在壳体外筒(11)内，将壳体外筒(11)内、壳体内筒(13)外、壳体环筋(12)与撞击装置(21)之间的腔室记为第四流体容腔(S4)，将壳体外筒(11)内、壳体内筒(13)外、壳体环筋(12)与冲击模块之间的腔室记为第一流体容腔(S1)；冲击模块的端部可密封滑动地设置在壳体内筒(13)内，撞击装置(21)与壳体内筒(13)同轴设置，撞击装置(21)部分可密封滑动地设置在壳体内筒(13)内，撞击装置(21)剩余部分可密封滑动地设置在壳体外筒(11)内；将壳体内筒(13)内的壳体内筒(13)与冲击模块之间的腔室记为第二流体容腔(S2)，将壳体内筒(13)内的壳体内筒(13)与撞击装置(21)之间的腔室记为第三流体容腔(S3)，第一流体容腔(S1)、第二流体容腔(S2)、第三流体容腔(S3)和第四流体容腔(S4)内均填充有传动流体，冲击模块所在的壳体内筒(13)端面安装有第一单向阀组(A)，第一流体容腔(S1)中的传动流体通过第一单向阀组(A)向第二流体容腔(S2)单向连通；靠近冲击模块一端的壳体内筒(13)外圆周侧面还安装有第二单向阀组(B)，第二流体容腔(S2)中的传动流体通过第二单向阀组(B)向第一流体容腔(S1)单向连通；壳体环筋(12)中安装有第三单向阀组(C)，使得第一流体容腔(S1)中的传动流体通过第三单向阀组(C)向第四流体容腔(S4)单向连通；壳体环筋(12)中还安装有第四单向阀组(D)，使得第四流体容腔(S4)中的传动流体通过第四单向阀组(D)向第三流体容腔(S3)单向连通。4.根据权利要求1所述的一种用于凿岩机传动过程的减震
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预警系统，其特征在于，所述第一单向阀组(A)、第二单向阀组(B)、第三单向阀组(C)和第四单向阀组(D)均由多个单向阀组成，多个单向阀沿圆周间隔地安装在壳体环筋(12)或壳体内筒(13)中。5.根据权利要求1所述的一种用于凿岩机传动过程的减震
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预警系统，其特征在于，所述撞击装置(21)包括撞击盘(5)、环形磁铁(6)、轴承(15)、转轴(16)、触发器(17)、泄压传感器(18)和气动柱(19)；撞击盘(5)由第一连接柱和第二连接柱依次同轴相连组成，第一连接柱的直径小于第二连接柱的直径，第一连接柱可密封滑动地设置在缓冲模块内，第二连接柱可密封滑动地设置在壳体外筒...

【专利技术属性】
技术研发人员：邹俊，李朝阳，徐虎修，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：