一种液压凿岩机推进机构的电液驱动系统的制作方法与工艺

本发明属于凿岩设备技术领域，具体涉及一种液压凿岩机推进机构的电液驱动系统。

背景技术：
凿岩机是一种用来直接开采石料的工具，其在岩层上钻凿出炮眼，以便放入炸药去炸开岩石，从而完成石料开采或其他石方工程。凿岩机一般具有冲击钻杆钻头、回转机构以及推进器，其中，推进器用于凿岩机夹持和推进，在较大功率的液压凿岩设备中应用较广。由于推进器输出的推进力与凿岩机输出的工作参数及岩石特性密切相关，而且冲击凿岩过程其机体也可能会发生后退现象，因此推进器输出的推进力将严重影响凿岩碎石的效率。传统推进器输出的推进力一般采用手动调节，其完全依靠操作者的主观经验来对推进力进行调节，稳定性差、控制精度往往达不到预期目标。随着液压控制和电子技术的发展应用，凿岩机已逐步实现自动化。根据凿岩状态及岩石特性进行推进力的自适应输出已成为了现代智能凿岩设备发展的方向，并可有效提高凿岩碎石效率和能量利用率。鉴于上述已有技术，本申请人作了有益的设计，下面将要介绍的技术方案便是在这种背景下产生的。

技术实现要素：
本发明的首要任务在于提供一种液压凿岩机推进机构，推进稳定，控制精度高。本发明的另一任务在于提供一种液压凿岩机推进机构的电液驱动系统，能实现凿岩机推进力的最优输出，有效提高凿岩碎石的冲击效率。为体现完成本发明的首要任务，本发明提供的技术方案是，一种液压凿岩机推进机构，其特征在于：包括一托盘，用于放置并固定凿岩机机体，所述的托盘在底部设有多组支撑座，多组支撑座两两成对后沿托盘的长度方向间隔设置，所述的每组支撑座包括一对彼此面对面平行设置的支撑板，在该对支撑板之间设有一组轴承，一对支撑板中位于内侧的一支撑板在远离轴承的一侧设有导向块，托盘在底部且对应长度方向左侧的位置设有一对第一钢丝绳吊耳，而在对应长度方向右侧的位置设有一对第二钢丝绳吊耳；一对槽钢，所述的一对槽钢彼此面对面配合设置在托盘的下方且由对应侧的导向块进行限位，一对槽钢分别与对应侧的轴承构成滑配，槽钢在内侧壁的中下部位置且沿长度方向开设滑槽；一右固定板，所述的右固定板固定安装在一对槽钢的长度方向的右端；一液压缸，所述的液压缸设置在一对槽钢之间，且长度方向的一端与所述的右固定板铰接，液压缸在内部型腔设有活塞杆，所述的活塞杆的一端沿轴向从液压缸的长度方向的另一端延伸至液压缸的型腔外；一长轴，所述的长轴设置在液压缸的所述另一端且与活塞杆垂直安装，长轴在长度方向的中间位置且对应活塞杆的两侧设有一对第一滑轮，长轴在长度方向的两端分别设置一第一滚轮，长轴的长度方向的两端端头分别卡入对应侧槽钢上的滑槽内，并使同侧的第一滚轮与该侧的槽钢构成滑配；一对连接杆，所述的一对连接杆与液压缸平行设置且分别位于液压缸的两侧，连接杆的一端与长轴连接，连接杆的另一端朝着右固定板的方向延伸，且在该端垂直设置一短轴，所述的短轴在靠近液压缸的一端设有第二滑轮，短轴在靠近对应侧槽钢的另一端设置第二滚轮，短轴的该端端头卡入该侧槽钢上的滑槽内，并使第二滚轮与槽钢构成滑配；一左固定板，所述的左固定板固定安装在一对槽钢的长度方向的左端；钢丝绳，所述的钢丝绳有两组，其中一组钢丝绳的一端与左固定板固定连接，另一端绕过一对第二滑轮后与一对第一钢丝绳吊耳连接；另一组钢丝绳的一端与右固定板固定连接，另一端绕过一对第一滑轮后与一对第二钢丝绳吊耳连接。在本发明的一个具体的实施例中，所述的右固定板上设有一对吊耳，所述的液压缸通过一螺栓轴与该对吊耳的配合，实现与右固定板的铰接。在本发明的另一个具体的实施例中，所述的长轴在中部同轴套设第一套筒，用于活塞杆和一对第一滑轮的定位，长轴在对应所述第一套筒两端的位置处分别同轴套设第二套筒，用于对应侧第一滑轮与连接杆的轴向定位，所述的第一滑轮在滑轮孔内嵌套第一钢套，在所述的第一钢套内孔中嵌套第一万向节轴承，所述的第一万向节轴承与第一套筒及第二套筒适配；所述的短轴在靠近液压缸的一端同轴套设第三套筒，用于第二滑轮与连接杆的轴向定位，短轴在靠近对应侧槽钢的一端同轴套设第四套筒，用于第二滚轮与连接杆的轴向定位，所述的第二滑轮在滑轮孔内嵌套第二钢套，在所述的第二钢套内孔中嵌套第二万向节轴承，所述的第二万向节轴承与第三套筒适配。在本发明的又一个具体的实施例中，所述的一对槽钢沿长度方向朝向液压缸弯折构成彼此相对应的上、下折边，所述的上折边的外壁分别与对应侧的所述轴承构成滑配；所述的下折边的内壁分别与对应侧的第一滚轮及第二滚轮构成滑配。在本发明的再一个具体的实施例中，所述的导向块在靠近槽钢的一端弯折构成限位脚，所述的槽钢的上折边与对应侧的限位脚面对面配合并支承在该限位脚上。在本发明的还有一个具体的实施例中，所述的滑槽在长度方向的一端开设安装孔，所述的安装孔与滑槽连通，用于长轴和短轴的两端端头的插入安装。在本发明的进而一个具体的实施例中，所述的左固定板上设有用于连接一组钢丝绳的左松紧螺栓，所述的右固定板上设有用于连接另一组钢丝绳的右松紧螺栓，左松紧螺栓及右松紧螺栓对钢丝绳进行预紧。为体现完成本发明的另一任务，本发明提供的技术方案是，一种液压凿岩机推进机构的电液驱动系统，其特征在于：包括高速电磁开关阀T1、T2、电液比例减压阀K、溢流阀P、控制器U、液压泵Y、流量传感器S1以及压力传感器S2，所述的高速电磁开关阀T1、T2分别与所述的液压缸的进、出油口连接，高速电磁开关阀T1、T2又共同与电液比例减压阀K连接，电液比例减压阀K分别与液压泵Y及溢流阀P连接，所述的控制器U分别与高速电磁开关阀T1、T2以及电液比例减压阀K连接，所述的流量传感器S1分别与液压缸的进油口以及高速电磁开关阀T1、T2的出油口连接，所述的压力传感器S2与液压缸的进油口连接，流量传感器S1和压力传感器S2还分别与控制器U电连接。本发明由于采用了上述结构，与现有技术相比，具有的有益效果是：所述的第一滑轮和第二滑轮配合钢丝绳而构成两组动滑轮机构，由动滑轮机构牵引托盘可有效减少液压缸活塞的行程，并且推进迅速、稳定，动作灵活，控制精度高；通过液压驱动系统可以实现凿岩机推进力的最优输出，从而提高凿岩碎石的冲击效率。附图说明图1为本发明的结构分解图。图2为本发明的横截面图。图3为本发明的纵截面图。图4为本发明的控制系统原理图。图中：1.托盘、11.支撑座、111.支撑板、112.轴承、113.导向块、1131.限位脚、12.第一钢丝绳吊耳、13.第二钢丝绳吊耳；2.槽钢、21.滑槽、211.安装孔、22.上折边、23.下折边；3.右固定板、31.吊耳、32.右松紧螺栓；4.液压缸、41.活塞杆；5.长轴、51.第一滑轮、511.第一钢套、512.第一万向节轴承、52.第一滚轮、53.第一套筒、54.第二套筒；6.连接杆、61.短轴、62.第二滑轮、621.第二钢套、622.第二万向节轴承、63.第二滚轮、64.第三套筒、65.第四套筒；7.左固定板、71.左松紧螺栓；8.钢丝绳。具体实施方式为了使公众能充分了解本发明的技术实质和有益效果，申请人将在下面结合附图对本发明的具体实施方式详细描述，但申请人对实施例的描述不是对技术方案的限制，任何依据本发明构思作形式而非实质的变化都应当视为本发明的保护范围。在下面描述中凡是涉及上、下、左、右、前和后的方向性（或者称方位性）的概念均是针对正在被描述的图所处的位置状态而言的，目的在于方便公众理解，因而不能将其理解为对本发明提供的技术方案的特别限定。请参阅图1～图3，一种液压凿岩机推进机构，包括一托盘1，用于放置并固定凿岩机机体，所述的托盘1在底部设有多组支撑座11，多组支撑座11两两成对后沿托盘1的长度方向间隔设置，在本实施例中，所述的支撑座11有四组，配成一对的两组支撑座11沿着托盘1的宽度方向面对面对称设置，所述的每组支撑座11包括一对彼此面对面平行设置的支撑板111，在该对支撑板111之间设有一组轴承112，一对支撑板111中位于内侧的一支撑板111在远离轴承112的一侧设有导向块113，为达减震效果在导向块113和支撑板111之间还夹有垫圈，此处所述的轴承112的数量有两个，所述的支撑板111、轴承112以及导向块113通过螺栓轴及螺母连接紧固，托盘1在底部且对应长度方向左侧的位置设有一对第一钢丝绳吊耳12，而在对应长度方向右侧的位置设有一对第二钢丝绳吊耳13；一对槽钢2，所述的一对槽钢2彼此面对面配合设置在托盘1的下方且由对应侧的导向块113进行限位，具体的，一对槽钢2沿长度方向朝向液压缸4弯折构成彼此相对应的上、下折边22、23，所述的导向块113在靠近槽钢2的一端弯折构成限位脚1131，所述的槽钢2的上折边22与对应侧的限位脚1131面对面配合并支承在该限位脚1131上，由此实现托盘1在横向和纵向上的限位，所述的上折边22的外壁分别与对应侧的所述轴承112构成滑配，槽钢2在内侧壁的中下部位置且沿长度方向开设滑槽21，滑槽21在长度方向的一端开设安装孔211，所述的安装孔211与滑槽21连通；一右固定板3，所述的右固定板3固定安装在一对槽钢2的长度方向的右端，右固定板3上设有吊耳31及右松紧螺栓32；一液压缸4，所述的液压缸4设置在一对槽钢2之间，液压缸4的长度方向的一端通过一螺栓轴与右固定板3上的吊耳31的配合，实现与右固定板3的铰接，液压缸4在内部型腔设有活塞杆41，所述的活塞杆41的一端沿轴向从液压缸4的长度方向的另一端延伸至液压缸4的型腔外；一长轴5，所述的长轴5设置在液压缸4的所述另一端且与活塞杆41垂直安装，长轴5在长度方向的中间位置且对应活塞杆41的两侧设有一对第一滑轮51，长轴5在长度方向的两端分别设置一第一滚轮52，第一滚轮52在内孔中安装有滚轮轴承，长轴5在中部同轴套设第一套筒53，用于活塞杆41和一对第一滑轮51的定位，长轴5在对应所述第一套筒53两端的位置处分别同轴套设第二套筒54，用于对应侧第一滑轮51与连接杆6的轴向定位，所述的第一滑轮51在滑轮孔内嵌套第一钢套511，在所述的第一钢套511内孔中嵌套第一万向节轴承512，所述的第一万向节轴承512与第一套筒53及第二套筒54适配，长轴5的长度方向的两端端头分别经由对应侧槽钢2上的安装孔211装入滑槽21内，并使同侧的第一滚轮52与该侧槽钢2的下折边23的内壁构成滑配，长轴5和滑槽21用于实现液压缸4的导向和限位作用；一对连接杆6，所述的一对连接杆6与液压缸4平行设置且分别位于液压缸4的两侧，连接杆6的一端与长轴5连接，并通过第一套筒53和第二套筒54实现轴向定位，连接杆6的另一端朝着右固定板3的方向延伸，且在该端垂直设置一短轴61，所述的短轴61在靠近液压缸4的一端设有第二滑轮62，短轴61在靠近对应侧槽钢2的另一端设置第二滚轮63，第二滚轮63在内孔中安装有滚轮轴承，短轴61在靠近液压缸4的一端同轴套设第三套筒64，用于第二滑轮62与连接杆6的轴向定位，短轴61在靠近对应侧槽钢2的一端同轴套设第四套筒65，用于第二滚轮63与连接杆6的轴向定位，所述的第二滑轮62在滑轮孔内嵌套第二钢套621，在所述的第二钢套621内孔中嵌套第二万向节轴承622，所述的第二万向节轴承622与第三套筒64适配，短轴61的该端端头通过该侧槽钢2上的安装孔211装入滑槽21内，并使第二滚轮63与槽钢2的下折边23的内壁构成滑配；左固定板7，所述的左固定板7固定安装在一对槽钢2的长度方向的左端，左固定板7上设有左松紧螺栓71；钢丝绳8，所述的钢丝绳8有两组，在本实施例中，一组钢丝绳8的数量有两根，其中一组中的两根钢丝绳8分别与第二滑轮62及第一钢丝绳吊耳12一一对应，该组钢丝绳8的一端与左固定板7上的左松紧螺栓71固定连接，另一端绕过一对第二滑轮62后与一对第一钢丝绳吊耳12连接；另一组中的两根钢丝绳8分别与第一滑轮51及第二钢丝绳吊耳13一一对应，该组钢丝绳8的一端与右固定板3上的右松紧螺栓32固定连接，另一端绕过一对第一滑轮51后与一对第二钢丝绳吊耳13连接，左松紧螺栓71及右松紧螺栓32对钢丝绳8进行预紧。请继续参阅图1～图3，当活塞杆41向前（图1中向左）伸出时，长轴5受力而沿着槽钢2的滑槽21向前移动，第一滚轮52沿槽钢2的下折边23向前滑行，第一滑轮51随之向前移动，此时活塞杆41、第一滑轮51、钢丝绳8及托盘1构成一动滑轮机构，托盘1在钢丝绳8的牵引作用下向前移动，从而带动固定在其上的凿岩机向前推进凿岩碎石。当活塞杆41向后（图1中向右）缩进时，一对短轴61通过连接杆6与长轴5联动，短轴61受力而沿着槽钢2的滑槽21向后移动，第二滚轮63沿槽钢2的下折边23向后滑行，第二滑轮62随之向后移动，此时活塞杆41、第二滑轮62、钢丝绳8及托盘1构成另一动滑轮机构，托盘1在钢丝绳8的牵引作用下向后移动，停止作业。在上述两过程中，第一滑轮51和第二滑轮62起动滑轮的作用，托盘1的行程是活塞杆41行程的两倍，液压缸4施加的推力是凿岩机所受推力的两倍，这样可有效减少活塞杆41的行程。请参阅图4，所述的液压凿岩机推进机构的电液驱动系统，包括高速电磁开关阀T1、T2、电液比例减压阀K、溢流阀P、控制器U、液压泵Y、流量传感器S1以及压力传感器S2。所述的高速电磁开关阀T1、T2分别与所述的液压缸4的进、出油口连接，高速电磁开关阀T1、T2又共同与电液比例减压阀K连接，电液比例减压阀K分别与液压泵Y及溢流阀P连接，所述的控制器U分别与高速电磁开关阀T1、T2以及电液比例减压阀K连接，所述的流量传感器S1分别与液压缸4的进油口以及高速电磁开关阀T1、T2的出油口连接，所述的压力传感器S2与液压缸4的进油口连接，流量传感器S1和压力传感器S2还分别与控制器U电连接。所述的控制器U用于采集凿岩状态，并对高速电磁开关阀T1、T2以及电液比例减压阀K进行控制，以实现对液压缸4流量和压力的精确调节。在液压凿岩机M进行冲击凿岩碎石时，由凿岩机M的工作状态参数可辨识出凿岩状态（即岩石特性），控制器U根据凿岩状态控制输出特定幅值的电流信号和特定占空比的脉冲宽度调制信号（PWM）。其中，电流信号输入至电液比例减压阀K以实现负载的压力控制，电液比例减压阀K的输出压力与电流信号成正比；脉冲宽度调制信号输入至高速电磁开关阀T1、T2以实现对系统流量的控制，高速电磁开关阀T1、T2输出的流量与脉冲宽度调制信号的占空比成正比。该控制系统的具体工作过程如下：凿岩机M向前进行凿岩碎石时，高速电磁开关阀T1通电，高速电磁开关阀T2不通电，根据特定的凿岩状态，控制器U输出相匹配的脉冲宽度调制信号至高速电磁开关阀T1，以进行对液压缸的流量控制，从而实现对凿岩机M推进速度的控制。凿岩机M进行卡钎回退运动或正常回退运动时，高速电磁开关阀T1、T2同时通电，并且高速电磁开关阀T1处于全开状态，这样可实现凿岩机M的快速回退。此控制系统采用了基于模糊PID的算法来实现凿岩机M推进力的自适应控制，即根据凿岩机M的工作状态参数辨识出凿岩状态（岩石的性质），然后通过模糊PID算法来实现对液压缸流量和压力的控制，并由流量传感器和压力传感器采集的数据反馈至控制器U，实现闭环反馈控制，以达到凿岩机M推进力的最优输出，从而提高凿岩碎石的冲击效率。