架柱式液壓回轉(zhuǎn)鉆機(jī)全液壓系統(tǒng)的充壓技術(shù)

架柱式液壓回轉(zhuǎn)鉆機(jī)全液壓系統(tǒng)的充壓技術(shù)

支架式自動(dòng)旋轉(zhuǎn)機(jī)槍是近年來(lái)廣泛應(yīng)用于煤礦、勘探等項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)的主要施工設(shè)備之一。適用于屋頂孔、放炮孔、磚瓦泵孔、砂漿孔、地址探測(cè)孔和其他工程用途孔。適用于巖石堅(jiān)固系統(tǒng)f10的不同煤層和巖石。鉆機(jī)可在基本參數(shù)表中規(guī)定的方位角和傾角范圍內(nèi)任意鉆孔,可配多種形式及規(guī)格的鉆具使用,適用不同鉆探要求。它采用全液壓驅(qū)動(dòng)無(wú)極變速,鉆機(jī)破巖速度快,鉆程長(zhǎng)且省時(shí)省力,主要由泵站、主機(jī)、操作臺(tái)等部分組成。其中主機(jī)主要包括液壓推進(jìn)、液壓頂緊及液壓旋轉(zhuǎn)等部分。圖1為架柱式液壓回轉(zhuǎn)鉆機(jī)實(shí)物圖。泵站通過(guò)防爆電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)油泵轉(zhuǎn)動(dòng),將電能轉(zhuǎn)換成頂緊油路、旋轉(zhuǎn)油路和進(jìn)給油路的液壓能(壓力油),再通過(guò)操縱臺(tái)上的單向閥和換向閥組將壓力油輸送到液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu),從而實(shí)現(xiàn)鉆機(jī)的各種功能,具體動(dòng)作原理參見(jiàn)圖2。這是一種架柱式鉆機(jī)現(xiàn)有市場(chǎng)產(chǎn)品普遍采用的技術(shù),結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、施工效率高,且操作方便、實(shí)用,由于采用了全液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)及防爆電機(jī),整機(jī)不存在電信號(hào)控制,因而杜絕了電火花產(chǎn)生的可能,滿足了高瓦斯地下坑道施工的環(huán)境要求。架柱式鉆機(jī)在驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)頭向前做進(jìn)給時(shí),立柱頂緊裝置必須頂緊坑道頂、底面而固定,要求頂緊油缸頂緊且其液壓系統(tǒng)壓力必須大于一定值,以確保整個(gè)鉆機(jī)在前向鉆孔作業(yè)時(shí)不會(huì)發(fā)生傾倒翻機(jī)事故。頂緊液壓系統(tǒng)壓力由操作臺(tái)上的一只液壓表顯示,嚴(yán)格要求操作人員在對(duì)鉆機(jī)進(jìn)給油缸系統(tǒng)的操作施工中,要時(shí)刻注意鉆機(jī)頂緊裝置液壓系統(tǒng)的壓力表值變化,當(dāng)其壓力低于一定值時(shí),務(wù)必人工先給頂緊裝置液壓系統(tǒng)進(jìn)行充壓操作。這就增加了施工人員操作負(fù)擔(dān),在惡劣的施工環(huán)境下也極易因疏忽造成整機(jī)傾倒的翻機(jī)事故。1液壓自動(dòng)切換閥組針對(duì)架柱式鉆機(jī)存在的上述問(wèn)題,文中利用螺紋插裝閥等常用液壓元件,研究出了一種能實(shí)現(xiàn)架柱式鉆機(jī)頂緊油缸系統(tǒng)充壓及其進(jìn)給油缸系統(tǒng)工作這兩種狀態(tài)全液壓自動(dòng)切換控制的裝置。圖3顯示了該自動(dòng)切換裝置在架柱式鉆機(jī)系統(tǒng)中的具體應(yīng)用。比較圖2與圖3可知:架柱式鉆機(jī)液壓新系統(tǒng)中僅增用了一個(gè)全液壓控制的自動(dòng)切換閥組。該全液壓自動(dòng)切換閥組是由常用的幾種Vickers閥組合而成,見(jiàn)圖4?，F(xiàn)結(jié)合圖3、圖4說(shuō)明全液壓自動(dòng)切換閥組的工作原理。當(dāng)施工人員完成鉆機(jī)的移動(dòng)、安裝后,首先操作操作臺(tái)上的頂緊操作閥,立柱上的頂緊油缸伸展,使立柱撐固住施工坑道的頂、底板,再使頂緊操作閥復(fù)中位,這時(shí)雙聯(lián)齒輪泵中小泵開(kāi)始通過(guò)頂緊操作閥中位向自動(dòng)切換閥組供油,自動(dòng)切換閥開(kāi)始進(jìn)入下述工況:(1)初始充液工況。這時(shí)單向閥5后的頂緊油缸系統(tǒng)壓力低于低壓調(diào)節(jié)壓力值p(2)充液向進(jìn)給切換的工況。由于切換閥向頂緊油缸系統(tǒng)充壓,單向閥5后的頂緊油缸內(nèi)壓力持續(xù)上升,當(dāng)p(3)進(jìn)給向充液切換的工況。保壓中的頂緊油缸系統(tǒng),由于內(nèi)、外泄漏的客觀存在,實(shí)際系統(tǒng)壓力p(4)充液再次向進(jìn)給切換的工況。自動(dòng)切換閥向頂緊油缸系統(tǒng)充壓,頂緊油缸內(nèi)壓力p全液壓自動(dòng)切換閥的上述工作原理,可用表1所列的各閥工作狀態(tài)表來(lái)概括。2主缸自動(dòng)切換設(shè)備和功能2.1vicks螺紋插裝閥架柱式鉆機(jī)全液壓自動(dòng)切換裝置充分利用市場(chǎng)常用液壓元件來(lái)實(shí)現(xiàn),閥1、閥2、閥3、閥5均采用Vickers螺紋插裝閥,而閥4采用了Vickers板式安裝的液控?fù)Q向閥。圖5為全液壓自動(dòng)切換閥組圖,圖6為全液壓自動(dòng)切換閥組內(nèi)部結(jié)構(gòu)。2.2自動(dòng)切換功率p-q圖圖3所示的自動(dòng)切換裝置能完成對(duì)頂緊油缸系統(tǒng)加載、卸載,同時(shí)能自動(dòng)切換成給進(jìn)給油缸系統(tǒng)供油工作,相應(yīng)回路的功率特性可用圖7所示的p-Q圖進(jìn)行圖解分析。圖7中p、Q在人工充壓不能自動(dòng)切換到進(jìn)給供油的狀態(tài)下,能節(jié)省的功率ΔN為而在實(shí)現(xiàn)自動(dòng)切換功能后,當(dāng)液壓泵給頂緊油缸系統(tǒng)充壓完成后將立即切換到向進(jìn)給油缸系統(tǒng)供油工作,此時(shí)液壓油泵所耗功率N顯然,自動(dòng)切換裝置的應(yīng)用將使系統(tǒng)節(jié)省更多的功率。由于兩種工況是自動(dòng)無(wú)間隔切換,比人工切換控制在效率上也將有所提高。3與傳統(tǒng)的回路相比，設(shè)備導(dǎo)線的主要功能和成本3.1頂緊油缸系統(tǒng)壓力區(qū)間全液壓自動(dòng)切換裝置的主要功能如下:(1)自動(dòng)檢測(cè)頂緊油缸液壓系統(tǒng)的壓力,與頂緊油缸系統(tǒng)構(gòu)成自動(dòng)充壓回路,無(wú)需人工控制。(2)頂緊油缸系統(tǒng)壓力區(qū)間任意控制,壓力區(qū)間Δp=p(3)實(shí)現(xiàn)頂緊油缸系統(tǒng)供油充壓與進(jìn)給油缸系統(tǒng)供油工作液壓上的互鎖功能,消除了安全隱患。這種全液壓自動(dòng)切換裝置,與頂緊油缸系統(tǒng)、進(jìn)給油缸系統(tǒng)構(gòu)成的自動(dòng)充壓及進(jìn)給工作系統(tǒng),不僅能使頂緊油缸系統(tǒng)在設(shè)定的p3.2壓力和壓力繼電器控制回路圖8是采用雙壓力繼電器與電磁換向閥配合,實(shí)現(xiàn)頂緊油缸系統(tǒng)壓力可調(diào)式自動(dòng)切換系統(tǒng)。此回路的工作原理是:工作時(shí),液壓泵首先向頂緊油缸系統(tǒng)充壓,壓力將逐漸上升,低壓力繼電器、高壓力繼電器將逐個(gè)動(dòng)作,當(dāng)?shù)?、高壓力繼電器均發(fā)出動(dòng)作信號(hào)時(shí),電磁換向閥切換,油泵向進(jìn)給油缸系統(tǒng)供油工作;頂緊油缸系統(tǒng)壓力在保壓的過(guò)程中,壓力將緩緩下降,當(dāng)?shù)汀⒏邏毫^電器均不發(fā)出動(dòng)作信號(hào)時(shí),電磁換向閥再次切換,油泵向頂緊油缸系統(tǒng)供油充壓。此控制回路的特點(diǎn)是靠?jī)蓧毫^電器的電氣動(dòng)作發(fā)出控制信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)切換,屬電、液聯(lián)合控制回路。下面以表2所列內(nèi)容,對(duì)圖4、圖8兩個(gè)自動(dòng)切換回路作簡(jiǎn)單比較。4液壓自動(dòng)切換裝置的應(yīng)用針對(duì)