液壓泵驅動液壓衝擊截齒閉式系統及其控制方法與流程

2023-04-30 08:43:06 4

本發明涉及採煤相關技術領域，特別是一種液壓泵驅動液壓衝擊截齒閉式系統及其控制方法。

背景技術：

煤礦的採煤機、掘進機的滾筒在破煤巖過程中截齒和葉片與煤巖體發生擠壓和摩擦，消耗在擠壓和摩擦的功率約佔截割功率的1/3-1/2。隨著煤的硬度即f值的增加，截齒和葉片的磨損速度也隨之加快，嚴重磨損的截齒和葉片使截割阻力增大，截割傳動系統的工況也趨於劣化。如果滾筒維護和截齒更換不及時，極易造成搖臂處於過載狀態，引發機械故障，甚至截割驅動部的齒輪傳動系統失效。截割過程中截齒和葉片與煤體的擠壓和摩擦還產生了大量的末煤和粉塵，採煤或掘進工作面還要採取粉塵防治措施。

技術實現要素：

基於此，有必要針對現有技術在破煤巖過程中截齒和葉片與煤巖體發生擠壓和摩擦影響效率的技術問題，提供一種液壓泵驅動液壓衝擊截齒閉式系統及其控制方法。

本發明提供一種液壓泵驅動液壓衝擊截齒閉式系統，包括：電機、液壓泵、補液泵、液箱、以及至少一組液壓衝擊截齒，其中：

所述電機的轉軸與所述液壓泵連接，所述液壓泵的補液口與所述補液泵的出液口連通，所述補液泵的進液口與所述液箱連通，所述液壓泵的兩供液口分別通過第一液路、第二液路與所述液壓衝擊截齒連通。

進一步的，所述液壓泵包括兩組供液部件，每組供液部件包括液壓泵活塞、連杆、液壓泵液壓缸、曲軸臂、可調連杆軸頸、以及曲軸輸入軸，其中：

所述液壓泵活塞容置在所述液壓泵液壓缸內，所述液壓泵液壓缸一端與所述補液口連通，一組所述供液部件的所述液壓泵液壓缸的另一端與所述第一液路連通，另一組所述供液部件的所述液壓泵液壓缸的另一端與所述第二液路連通，一組所述供液部件的所述液壓泵活塞與另一組所述供液部件的所述液壓泵活塞對稱布置，且推拉方向相反；

所述可調連杆軸頸設置在所述曲軸臂上，且所述可調連杆軸頸與所述曲軸輸入軸偏心連接，所述曲軸輸入軸與所述電機的輸出軸同軸連接，所述連杆的前端與所述液壓泵活塞連接，所述連杆的末端與所述可調連杆軸頸連接，且兩所述連杆與所述可調連杆軸頸的軸線垂直，在所述曲軸臂上設置有能調節所述可調連杆軸頸與所述曲軸輸入軸軸線距離的調節絲槓。

進一步的，還包括控制裝置、第一壓力傳感器、第二壓力傳感器、第一電磁閥、第二電磁閥和第三電磁閥，所述補液泵設有回液口，所述回液口通過所述第一電磁閥與所述第一液路連通，所述回液口通過所述第二電磁閥與所述第二液路連通，所述回液口通過所述第三電磁閥與所述液箱連通，所述第一壓力傳感器設置在所述第一液路，所述第二壓力傳感器設置在所述第二液路，且所述第一壓力傳感器的輸出端和所述第二壓力傳感器的輸出端分別與所述控制裝置的輸入端通信連接，所述控制裝置的控制輸出端分別與所述第一電磁閥的控制端、所述第二電磁閥的控制端、所述第三電磁閥的控制端通信連接。

更進一步的，還包括第四電磁閥、第五電磁閥、第一溫度傳感器、第二溫度傳感器，所述液箱包括溫度隔離的第一隔斷部和第二隔斷部，所述第一隔斷部和所述第二隔斷部通過液箱換熱器連通，其中：

所述補液泵的所述回液口通過所述第三電磁閥與所述液箱的第一隔斷部連通，所述第一液路通過所述第四電磁閥與所述液箱的第二隔斷部連通，所述第二液路通過所述第五電磁閥與所述液箱的第二隔斷部連通，所述第一溫度傳感器的輸出端、所述第二溫度傳感器的輸出端分別與所述控制裝置的輸入端通信連接，所述控制裝置的控制輸出端分別與所述第四電磁閥的控制端、所述第五電磁閥的控制端通信連接。

更進一步的，還包括設置在所述第一液路上的第一流量傳感器、以及設置在所述第二液路上的第二流量傳感器，所述第一流量傳感器的輸出端、所述第二流量傳感器的輸出端分別與所述控制裝置的輸入端通信連接，所述電機為變頻電機，所述控制裝置的變頻輸出端與所述變頻電機的變頻控制端通信連接。

再進一步的，還包括設置在所述第一液路上和/或所述第二液路上的過濾器和蓄能器。

再進一步的，還包括設置在所述第一液路上和/或所述第二液路上的液路換熱器。

再進一步的，所述液壓衝擊截齒包括衝擊液壓缸、衝擊活塞和截齒，所述衝擊活塞容置在所述衝擊液壓缸內，且所述截齒固定在所述衝擊活塞的端部，所述衝擊液壓缸設有兩衝擊液壓腔，兩個所述衝擊液壓腔分別通過第一液路和第二液路與所述液壓泵的供液口連通。

本發明提供一種如前所述的液壓泵驅動液壓衝擊截齒閉式系統的控制方法，包括：

監測所述第一液路的壓力作為第一壓力，監測所述第二液路的壓力作為第二壓力；

當所述第一壓力小於預設壓力閾值，則控制所述液箱向所述第一液路供液，當所述第二壓力小於預設壓力閾值，則控制所述液箱向所述第二液路供液；

當所述第一壓力大於或等於預設壓力閾值，則控制所述液箱停止向所述第一液路供液，當所述第二壓力大於或等於預設壓力閾值，則控制所述液箱停止向所述第二液路供液。

進一步的，還包括：

監測所述第一液路的溫度作為第一溫度，監測所述第二液路的溫度作為第二溫度；

當所述第一溫度高於預設溫度閾值，則控制所述第一液路向所述液箱回液，當所述第二溫度高於預設溫度閾值，則控制所述第二液路向所述液箱回液；

當所述第一溫度低於或等於預設溫度閾值，則控制所述第一液路停止向所述液箱回液，當所述第二溫度低於或等於預設溫度閾值，則控制所述第二液路停止向所述液箱回液。

進一步的，還包括：

監測所述第一液路的流量作為第一流量，監測所述第二液路的流量作為第二流量；

當所述第一流量高於預設流量閾值，或者所述第二流量高於預設流量閾值，則降低所述電機的運行頻率；

當所述第一流量低於預設流量閾值，且所述第二流量低於預設流量閾值，則升高所述電機的運行頻率。

本發明通過電機驅動液壓泵，使得壓力液通過閉式液路，驅動多組與閉式液路連接的液壓衝擊截齒往復運動，對煤巖體進行持續衝擊，從而使得安裝本發明的液壓衝擊截齒的截割滾筒在割煤巖迴轉過程中,通過截齒對煤巖的同步衝擊產生破碎帶，降低了煤巖體的截割阻力。

附圖說明

圖1為本發明一種液壓泵驅動液壓衝擊截齒閉式系統的系統示意圖；

圖2為本發明液壓泵的主視圖；

圖3為圖2的a-a剖面圖；

圖4為本發明液壓泵的俯視圖；

圖5為圖4的b-b剖面圖；

圖6為本發明液壓泵的截面圖；

圖7為本發明液壓泵的側視圖；

圖8為圖7的c-c剖面圖；

圖9為本發明一種液壓泵驅動液壓衝擊截齒閉式系統的控制方法的工作流程圖。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施例對本發明做進一步詳細的說明。

如圖1所示為本發明一種液壓泵驅動液壓衝擊截齒閉式系統的系統示意圖，包括：電機1、液壓泵2、補液泵3、液箱4、以及至少一組液壓衝擊截齒5，其中：

所述電機1的轉軸與所述液壓泵2連接，所述液壓泵2的補液口與所述補液泵3的出液口連通，所述補液泵3的進液口與所述液箱4連通，所述液壓泵2的兩供液口分別通過第一液路6、第二液路7與所述液壓衝擊截齒5連通。

具體來說，將電機1、液壓泵2和補液泵3安裝在機架8上，然後通過補液泵3從液箱4中補液，液體可以為油，以產生液壓。補液泵3將液體輸入進液壓泵2，液壓泵2通過第一液路6、第二液路7向多組液壓衝擊截齒5供液，驅動液壓衝擊截齒。

本發明通過電機驅動液壓泵，使得壓力液通過閉式液路，驅動多組與閉式液路連接的液壓衝擊截齒往復運動，對煤巖體進行持續衝擊，從而使得安裝本發明的液壓衝擊截齒的截割滾筒在割煤巖迴轉過程中,通過截齒對煤巖的同步衝擊產生破碎帶，降低了煤巖體的截割阻力。

如圖2～8所示，在其中一個實施例中，所述液壓泵2包括兩組供液部件，每組供液部件包括液壓泵活塞201、連杆202、液壓泵液壓缸203、曲軸臂204、可調連杆軸頸205、以及曲軸輸入軸206，其中：

所述液壓泵活塞201容置在所述液壓泵液壓缸203內，所述液壓泵液壓缸203一端與所述補液口連通，一組所述供液部件的所述液壓泵液壓缸203的另一端與所述第一液路6連通，另一組所述供液部件的所述液壓泵液壓缸203的另一端與所述第二液路7連通，一組所述供液部件的所述液壓泵活塞201與另一組所述供液部件的所述液壓泵活塞201對稱布置，且推拉方向相反；

所述可調連杆軸頸205設置在所述曲軸臂204上，且所述可調連杆軸頸205與所述曲軸輸入軸206偏心連接，所述曲軸輸入軸206與所述電機1的輸出軸同軸連接，所述連杆202的前端與所述液壓泵活塞201連接，所述連杆202的末端與述可調連杆軸頸205連接，且兩所述連杆202與所述可調連杆軸頸205的軸線垂直，在所述曲軸臂204上設置有能調節所述可調連杆軸頸205與所述曲軸輸入軸206軸線距離的調節絲槓207。

具體來說，電機1輸出的電磁轉矩由對輪副11驅動可調連杆軸頸曲軸泵工作。

本實施例的液壓泵2為雙活塞，兩個液壓泵活塞分別為第一液路和第二液路提供壓力液，兩液壓泵活塞前後推拉，使得第一液路和第二液路的壓力液的壓力發生變化，從而推動液壓衝擊截齒。同時，本實施例通過調節絲槓207，改變可調連杆軸頸205與曲軸輸入軸(主軸頸)206間的距離，從而使得隨可調連杆軸頸205運動的連杆202的運動半徑發生變化，液壓泵活塞201的推拉行程亦隨之變化，從而改變其輸出流量。流量的變化通過第一液路6和第二液路7的傳導，實現液壓衝擊截齒5的衝擊行程的調整。

在其中一個實施例中，還包括控制裝置9、第一壓力傳感器10、第二壓力傳感器11、第一電磁閥12、第二電磁閥13和第三電磁閥14，所述補液泵3設有回液口，所述回液口通過所述第一電磁閥12與所述第一液路6連通，所述回液口通過所述第二電磁閥13與所述第二液路7連通，所述回液口通過所述第三電磁閥14與所述液箱4連通，所述第一壓力傳感器10設置在所述第一液路6，所述第二壓力傳感器11設置在所述第二液路7，且所述第一壓力傳感器10的輸出端和所述第二壓力傳感器11的輸出端分別與所述控制裝置9的輸入端91通信連接，所述控制裝置9的控制輸出端92分別與所述第一電磁閥12的控制端、所述第二電磁閥13的控制端、所述第三電磁閥14的控制端通信連接。

具體來說，系統啟動時，電機驅動液壓泵2和補液泵3工作，此時，由控制裝置9根據設定參數控制第一電磁閥12、第二電磁閥13和第三電磁閥14通電工作，其中第一電磁閥12、第二電磁閥13為得電導通，第三電磁閥14為得電斷開，從而分別通過第一電磁閥12、第二電磁閥13將補液泵3從回液口輸出的壓力液輸出到第一液路6和第二液路7進行補液。當第一壓力傳感器10或第二壓力傳感器11檢測到所在液路的壓力達到設定值後，對第一電磁閥12、第二電磁閥13和第三電磁閥14斷電，則第一電磁閥12、第二電磁閥13斷電斷開，停止補油，而第三電磁閥14斷電導通，從而將補液泵3的回液回流到液箱4。

而當第一壓力傳感器10和第二壓力傳感器11檢測到所在液路壓力低於設定值後，則控制第一電磁閥12、第二電磁閥13和第三電磁閥14通電工作，進行補液。

本實施例通過控制裝置對液路的壓力液進行控制，使得壓力液能夠根據壓力變化自動補給。

在其中一個實施例中，還包括第四電磁閥15、第五電磁閥16、第一溫度傳感器22、第二溫度傳感器23，所述液箱包括溫度隔離的第一隔斷部和第二隔斷部，所述第一隔斷部和所述第二隔斷部通過液箱換熱器連通，其中：

所述補液泵3的所述回液口通過所述第三電磁閥14與所述液箱4的第一隔斷部連通，所述第一液路6通過所述第四電磁閥15與所述液箱4的第二隔斷部連通，所述第二液路7通過所述第五電磁閥16與所述液箱4的第二隔斷部連通，所述第一溫度傳感器22的輸出端、所述第二溫度傳感器23的輸出端分別與所述控制裝置9的輸入端91通信連接，所述控制裝置9的控制輸出端92分別與所述第四電磁閥15的控制端、所述第五電磁閥16的控制端通信連接。

具體來說，當第一溫度傳感器22或第二溫度傳感器23檢測到所在液路的溫度超過預設值時，則控制裝置9控制第四電磁閥15、第五電磁閥16得電導通，從而將高溫的壓力液從相應的液路流出。由於壓力液從液路流出，因此該液路的壓力降低，當第一壓力傳感器10和第二壓力傳感器11檢測到所在液路壓力低於設定值後，則控制第一電磁閥12、第二電磁閥13和第三電磁閥14通電工作，從液箱補充低溫的壓力液到相應的液路。

具體來說，本實施例的液箱分為溫度隔離的至少兩部分，使得高溫壓力液能流入第二隔斷部，然後從第一隔斷部為液路補充低溫壓力液，並通過液箱換熱器對高溫壓力液降溫，實現壓力液的循環使用。

本實施例通過溫度傳感器對液路進行溫度監測，避免液路溫度過高影響設備工作。

在其中一個實施例中，還包括設置在所述第一液路6上的第一流量傳感器17、以及設置在所述第二液路7上的第二流量傳感器18，所述第一流量傳感器17的輸出端、所述第二流量傳感器18的輸出端分別與所述控制裝置9的輸入端91通信連接，所述電機1為變頻電機，所述控制裝置9的變頻輸出端93與所述變頻電機的變頻控制端通信連接。

具體來說，當第一流量傳感器17或第二流量傳感器18檢測到液路上的流量過大時，由控制裝置9控制電機1降低頻率，而當第一流量傳感器17或第二流量傳感器18檢測到液路上的流量過小時，由控制裝置9控制電機1升高頻率，使得壓力液的流量保持恆定。

本實施例根據液路上的流量控制電機頻率，對衝擊截齒能實現良好的智能控制，對其衝擊力度和衝擊頻率精準控制，電氣控制反應速度高、靈敏性強，使用變頻電機能根據控制要求實時的進行功率和力矩的調整。

在其中一個實施例中，還包括設置在所述第一液路6上和/或所述第二液路7上的過濾器19和蓄能器20。

在其中一個實施例中，還包括設置在所述第一液路6上和/或所述第二液路7上的液路換熱器21。

本實施例設置液路換熱器21對液路中的壓力液進行降溫，以避免液路溫度過高。

在其中一個實施例中，所述液壓衝擊截齒5包括衝擊液壓缸51、衝擊活塞52和截齒53，所述衝擊活塞52容置在所述衝擊液壓缸51內，且所述截齒53固定在所述衝擊活塞52的端部，所述衝擊液壓缸51設有兩衝擊液壓腔511，兩個所述衝擊液壓腔511分別通過第一液路6和第二液路7與所述液壓泵3的供液口連通。

本實施例液壓泵3通過第一液路6和第二液路7分別與衝擊液壓缸51的兩衝擊液壓腔511相連，形成兩個獨立的閉式液路，當電機1驅動兩個活塞進行反覆吸排液工作時，通過液體的傳動使衝擊液壓缸51的衝擊活塞52上的截齒53形成往復的衝擊運動而破碎煤巖體。

如圖9所示為本發明一種如前所述的液壓泵驅動液壓衝擊截齒閉式系統的控制方法，包括：

步驟s901，監測所述第一液路的壓力作為第一壓力，監測所述第二液路的壓力作為第二壓力；

步驟s902，當所述第一壓力小於預設壓力閾值，則控制所述液箱向所述第一液路供液，當所述第二壓力小於預設壓力閾值，則控制所述液箱向所述第二液路供液；

步驟s903，當所述第一壓力大於或等於預設壓力閾值，則控制所述液箱停止向所述第一液路供液，當所述第二壓力大於或等於預設壓力閾值，則控制所述液箱停止向所述第二液路供液。

在本發明最佳實施例中，可以使用第一壓力傳感器10和第二壓力傳感器11檢測所在液路壓力，使用第一電磁閥12、第二電磁閥13控制液箱對液路供液的通斷。

在其中一個實施例中，還包括：

監測所述第一液路的溫度作為第一溫度，監測所述第二液路的溫度作為第二溫度；

當所述第一溫度高於預設溫度閾值，則控制所述第一液路向所述液箱回液，當所述第二溫度高於預設溫度閾值，則控制所述第二液路向所述液箱回液；

當所述第一溫度低於或等於預設溫度閾值，則控制所述第一液路停止向所述液箱回液，當所述第二溫度低於或等於預設溫度閾值，則控制所述第二液路停止向所述液箱回液。

在本發明最佳實施例中，可以使用第一溫度傳感器22、第二溫度傳感器23檢測所在液路的溫度，使用第四電磁閥15、第五電磁閥16控制液路向液箱回液。

在其中一個實施例中，還包括：

監測所述第一液路的流量作為第一流量，監測所述第二液路的流量作為第二流量；

當所述第一流量高於預設流量閾值，或者所述第二流量高於預設流量閾值，則降低所述電機的運行頻率；

當所述第一流量低於預設流量閾值，且所述第二流量低於預設流量閾值，則升高所述電機的運行頻率。

在本發明最佳實施例中，電機2可以採用變頻電機，可以使用第一流量傳感器17、第二流量傳感器18檢測所在液路的流量，並採用控制裝置9控制電機2的運行頻率。

以上所述實施例僅表達了本發明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但並不能因此而理解為對本發明專利範圍的限制。應當指出的是，對於本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬於本發明的保護範圍。因此，本發明專利的保護範圍應以所附權利要求為準。