专利名称：搂煤机械手液压控制系统及工作方法
技术领域：
本发明涉及采煤机械，尤其涉及浅煤层用的搂煤机械手。
背景技术：
目前，在浅煤层开采现场，通常都是采用人エ攉煤方式将爆破下来的散煤向刮板运输机上运送，再由刮板运输机等将煤炭运走。浅煤层大约有I米左右。由于作业空间矮，工人只能半蹲着劳动，劳动强度大，工作效率低，不利于生产，为此申请人公开了ー种浅煤层用的搂煤机械手，它主要由车体和安装在车体上的行走装置、搂铲、搂铲翻转装置、伸縮手臂装置、俯仰装置组成；上述装置的动作由俯仰油缸机构、剪叉伸縮油缸机构、搂铲开合油缸机构、液压行走马达来实现的，是由液压控制系统控制的，目前尚没有公开这种搂煤机械手配套的液压控制系统。
发明内容
本发明的目的是公开ー种搂煤机械手配套的液压控制系统。为达到上述目的，本发明采取以下技术方案搂煤机械手液压控制系统，主要由主油路、行走液压回路、搂铲开合液压回路、剪叉伸缩液压回路、支线油路、搂铲俯仰液压回路、回油路组成；所述的主油路包括连接在液压工作站的供油管和供油管与回油管之间的溢流阀，主油路向本液压系统各个液压回路供给高压油，溢流阀设定压カ为液压系统的最高工作压力；所述的行走液压回路包括用管线连接在液压行走马达上的第一手动换向阀、第一双单向节流阀，第一手动换向阀用来控制搂煤机械手的前后行走，由第一手动换向阀来实现换向控制；所述的搂铲开合液压回路包括用管线连接在搂铲开合油缸上的第二手动换向阀、第一液控换向阀、第一程控换向阀、第二双单向节流阀，其中第二手动换向阀与第一液控换向阀并联，用于手动或自动控制搂铲开合油缸的伸縮；所述的剪叉伸缩液压回路包括用管线连接在剪叉伸缩油缸上的第二手动换向阀、第一液控换向阀、第一程控换向阀、第一单向顺序阀、第二单向顺序阀、第三双单向节流阀；其中第二手动换向阀与第一液控换向阀并联，用于手动或自动控制剪叉伸縮油缸缸杆的伸缩运动；第一单向顺序阀与第二单向顺序阀的开启压カ应大于搂铲开合油缸的工作压力，使搂铲开合油缸运行到端部位置后剪叉伸缩油缸再开始工作；所述的支线油路包括用管线连接在俯仰油缸上的第二单向阀、第二程控换向阀，用于半自动控制俯仰油缸缸杆的外伸以实现搂铲的俯落运动；所述的搂铲俯仰液压回路包括用管线连接在俯仰油缸上的第三手动换向阀、第二液控换向阀、第三单向顺序阀、单向平衡阀和第四双单向节流阀；其中第二液控换向阀用于半自动控制俯仰油缸缸杆的缩回以实现搂铲的仰抬运动，第三手动换向阀用于手动控制俯仰油缸缸杆的伸缩以实现搂铲的仰抬与俯落运动；上述第三单向顺序阀的开启压カ应大于搂铲开合油缸的工作压力，且小于第二单向顺序阀开启压力，从而使俯仰油缸在半自动エ作过程中，当搂铲开合油缸缸杆外伸到端部位置后再开始俯落动作，而且俯落到一定位置后，剪叉伸縮油缸缸杆再开始缩回；所述的回油路包括连接在液压工作站上的回油管和第一单向阀，第一单向阀用于保持液压控制系统一定的回油压力。本发明搂煤机械手控制系统的工作方法包括以下两个工作模式一是对搂煤机械手的行走控制，即控制搂煤机械手行走装置的前进、后退和停止三个独立动作；具体讲就是(I)第一手动换向阀在复位弹簧作用下的自然位置是中位，这时，来自主油路的高压油路被切断，液压行走马达不转动；(2)将第一手动换向阀手柄掰到前进位置，液压行走马达驱动行走齿轮机构带动车体前进；(3)将第一手动换向阀手柄掰到后退位置，液压行走马达驱动行走齿轮机构带动车体后退。ニ是控制搂煤机械手将散煤搂到刮板运输机，动作顺序为搂铲水平打开-搂铲向前伸出-搂铲竖直合拢-搂铲垂直下插-搂铲向回搂煤-搂铲向上提煤-回程重复以上动作具体讲就是第一歩搂铲水平打开打开第二手动换向阀，来自主油路的高压油进入搂铲开合油缸，搂铲开合油缸缸杆缩回，驱动搂铲由下向上旋转打开，到达水平打开姿态位置；第二步搂铲向前伸出搂铲开合油缸缸杆缩到底后，高压油打开第一单向顺序阀，来自主油路的高压油入剪叉伸缩油缸的无杆腔，剪叉伸縮油缸缸杆外伸，带动搂铲到达前方设定好的位置；第三步搂铲竖直合拢剪叉伸縮油缸缸杆外伸到设定位置时压缩第一程控换向阀的程控开关，高压油路切断，剪叉伸缩油缸缸杆停止外伸，同时将来自主油路的高压油引向第一液控换向阀的换向控制ロ，第一液控换向阀换位，搂铲开合油缸缸杆外伸，驱动搂铲由上向下旋转收回，到达竖直合拢姿态位置；第四歩搂铲垂直下插搂铲由上向下旋转到达竖直合拢姿态位置后，主油路压カ升高打开第三单向顺序阀，俯仰油缸缸杆外伸，驱动搂铲开始俯落，垂直插入其下方的煤堆中；第五歩搂铲向回搂煤第二手动换向阀换向，搂铲插入煤堆一定程度后，继续升高的高压油打开第二单 向顺序阀，剪叉伸缩油缸机构缩回，使搂铲将煤搂到车体下的刮板运输机上；第六步搂铲向上提煤剪叉伸缩油缸机构缩回到底时，压缩第二程控换向阀的程控开关，将主油路的高压油弓I向第二液控换向阀的换向控制ロ，在高压油的作用下第二液控换向阀换位，俯仰油缸缸杆缩回，将搂铲由下向上提升，将刮板运输机边沿下面的散煤提升到刮板运输机上；
第七歩开始新的循环。搂煤工作时系统内部各处的压力设置为I、搂铲开合油缸的开铲压カ<第一单向顺序阀的开启压カ<溢流阀设定压力；2、搂铲开合油缸的合铲压カ < 第三单向顺序阀的开启压カ < 第二单向顺序阀的开启压力<溢流阀设定压力。本发明为搂煤机械手提供了配套的液压控制系统，使搂煤机械手在工作范围内，不论煤堆相对机械手远近高低，操作者都可以用任意舒适的姿态，借助液压系统各个手动换向阀的操作手柄，用少量简单的操作动作就可以将散煤搂到刮板运输机上，可以大大减轻エ人的劳动强度，提高工作效率。
图I是本发明涉及到的搂煤机械手的示意图；图2是本发明实施例的液压系统原理图。图例说明101-俯仰油缸机构，102-剪叉伸缩油缸机构，103-搂铲开合油缸机构，104-搂铲，105-车体，106-行走齿轮机构；201_液压行走马达，202-搂铲开合油缸，203-剪叉伸缩油缸，204-俯仰油缸，205-第四双单向节流阀，206-单向平衡阀，207-第二梭阀，208-第二液控换向阀，209-第一单向阀，210-回油管，211-第三手动换向阀，212-第一液控换向阀，213-溢流阀，214-第-梭阀，215-供油管，216-第一程控换向阀，217-第二手动换向阀，218-第一手动换向阀，219-第一双单向节流阀，220-第二双单向节流阀，221-第一单向顺序阀，222-第二单向顺序阀，223-第二单向阀，224-第二程控换向阀，225-第三单向顺序阀，226-第三双单向节流阀。具体的实施方式下面根据附图对本发明的实施例进ー步说明。图I示出了以公开的搂煤机械手的结构，它主要是在车体105上安装有俯仰油缸机构101、剪叉伸缩油缸机构102、搂铲开合油缸机构103、搂铲104、行走齿轮机构106。图2所示的搂煤机械手液压控制系统，主要由主油路、控制行走齿轮机构106的行走液压回路、控制搂铲开合油缸机构103的搂铲开合液压回路、控制剪叉伸縮油缸机构102的剪叉伸缩液压回路、支线油路、控制俯仰油缸机构101的搂铲俯仰液压回路以及回油路组成；所述的主油路包括连接在液压工作站的供油管215和供油管215与回油管210之间的溢流阀213，主油路向本液压系统各个液压回路供给高压油，溢流阀213设定压カ为液压系统的最高工作压カ；所述的行走液压回路包括用管线连接在液压行走马达201上的第一手动换向阀218、第一双单向节流阀219，第一手动换向阀218用来控制搂煤机械手的前后行走，由第一手动换向阀218来实现换向控制；所述的搂铲开合液压回路包括用管线连接在搂铲开合油缸202上的第二手动换向阀217、第一液控换向阀212、第一程控换向阀216、第二双单向节流阀220，其中第二手动换向阀217与第一液控换向阀212并联，用于手动或自动控制搂铲开合油缸202的伸缩；所述的剪叉伸缩液压回路包括用管线连接在剪叉伸缩油缸203上的第二手动换向阀217、第一液控换向阀212、第一程控换向阀216、第一单向顺序阀221、第二单向顺序阀222和第三双单向节流阀226 ;其中第二手动换向阀217与第一液控换向阀212并联，用于手动或自动控制剪叉伸缩油缸203缸杆的伸缩运动；第一单向顺序阀221与第二单向顺序阀222的开启压力应大于搂铲开合油缸202的工作压力，使搂铲开合油缸202运行到端部位置后剪叉伸缩油缸203再开始工作；所述的支线油路包括用管线连接在俯仰油缸204上的第二单向阀223、第二程控换向阀224，用于半自动控制俯仰油缸204缸杆的外伸以实现搂铲104的俯落运动；所述的搂铲俯仰液压回路包括用管线连接在俯仰油缸204上的第三手动换向阀211、第二液控换向阀208、第三单向顺序阀225、单向平衡阀206和第四双单向节流阀205 ；其中第二液控换向阀208用于半自动控制俯仰油缸204缸杆的缩回以实现搂铲104的仰抬运动，第三手动换向阀211用于手动控制俯仰油缸204缸杆的伸缩以实现搂铲104的仰抬与俯落运动；上述第三单向顺序阀225的开启压力应大于搂铲开合油缸204的工作压カ，且小于第二单向顺序阀222开启压力，从而使俯仰油缸204在半自动工作过程中，当搂铲开合油缸202缸杆外伸到端部位置后再开始俯落动作，而且俯落到一定位置后，剪叉伸缩油缸203缸杆再开始缩回；所述的回油路包括连接在液压工作站上的回油管和第一单向阀209，第一单向阀209用于保持液压控制系统一定的回油压力。下面描述该系统的工作方式。一、控制搂煤机械手行走I、第一手动换向阀218在复位弹簧作用下的自然位置是中位，这时，来自主油路的高压油路被切断，液压行走马达201不转动；2、将第一手动换向阀218手柄撖到图2所示左侧位置,液压行走马达201驱动行走齿轮机构106带动车体105前进；3、将第一手动换向阀218手柄撖到图2所示右侧位置,液压行走马达201驱动行走齿轮机构106带动车体105后退。ニ、半自动控制控制搂煤机械手搂煤I、搂铲水平打开将第二手动换向阀217手柄掰到图2示的左侧位置，来自主油路的高压油首先经过第二手动换向阀217左侧位置油路、第一程控换向阀216左侧位置油路、第二双单向节流阀220进入搂铲开合油缸202的有杆腔，搂铲开合油缸202缸杆缩回，在搂铲开合油缸202驱动下，搂铲104由下向上旋转打开，到达水平打开姿态位置。2、搂铲向前伸出第二手动换向阀217手柄保留在图2示的左侧位置，搂铲开合油缸202缸杆缩到底后，其进油油路压カ开始升高，高压油打开第一单向顺序阀221，来自主油路的高压油经过第二手动换向阀217左侧位置油路、第一程控换向阀216左侧位置油路、第一单向顺序阀221、第三双单向节流阀226进入剪叉伸缩油缸203的无杆腔，剪叉伸縮油缸203缸杆外伸，向前打开剪叉伸缩油缸机构102，带动搂铲104到达前方设定好的位置，这时剪叉伸縮油缸机构102会压缩第一程控换向阀216的程控开关。3、搂铲竖直合拢第二手动换向阀217手柄保留在图2示的左侧位置，剪叉伸缩油缸203缸杆外伸到设定位置，并压缩第一程控换向阀216的程控开关，使得第一程控换向阀216由自然状态时的图示左侧位换为右侧位，切断了使剪叉伸缩油缸203缸杆外伸的高压、油路，停止缸杆外伸，同时将来自主油路的高压油引向第一液控换向阀212的换向控制ロ，第一液控换向阀212由自然状态时的图2示的左侧位换为右侧位，来自主油路的高压油首先经过第一液控换向阀212右侧位置油路、第一梭阀214、第二双单向节流阀220进入搂铲开合油缸202的无杆腔，搂铲开合油缸202缸杆外伸，在搂铲开合油缸202驱动下，搂铲104由上向下旋转收回，到达竖直合拢姿态位置。4、搂铲垂直下插搂铲104由上向下旋转到达竖直合拢姿态位置后，主油路压カ升高，高压油通过俯仰油缸204的左侧支线油路打开第三单向顺序阀225，来自主油路的高压油经过第一液控换向阀212右侧位置油路、第一梭阀214、第二单向阀223、第二程控换向阀224下侧位置油路、第三单向顺序阀225、第四双单向节流阀205进入俯仰油缸204的无杆腔，俯仰油缸204缸杆外伸，在俯仰油缸204驱动下，搂铲104开始俯落，垂直插入其下方的煤堆中。这时松开第二手动换向阀217，并将其手柄掰向图2示的右侧位置。当换位完成后，高压油可以通过第二手动换向阀217右侧位油路或第一液控换向阀212右侧位油路中 的任意一路给俯仰油缸204缸杆外伸动作油路供油。5、搂铲向回搂煤第二手动换向阀217手柄保留在图2示的右侧位，搂铲104插入煤堆一定程度后，主油路油压会继续升高，高压油打开第二单向顺序阀222，来自主油路的高压油经过第二手动换向阀217右侧位置油路、第一梭阀214、第二单向顺序阀222、第三双单向节流阀226进入剪叉伸缩油缸203的有杆腔，剪叉伸缩油缸203缸杆缩回，驱动剪叉伸缩油缸机构102缩回，使搂铲104将煤搂到车体105下的刮板运输机上。由于剪叉伸缩油缸203缸杆缩回时不再压缩第一程控换向阀216的程控开关，使得第一程控换向阀216由受到压缩时的图2示的右侧位换为自然状态时的左侧位，第一液控换向阀212的换向控制ロ失去油压，其恢复左侧常闭位置，所以这时来自主油路的高压油仅通过第二手动换向阀217的右侧位置油路、第一梭阀214、第二单向顺序阀222、第三双单向节流阀226给剪叉伸縮油缸203缸杆缩回动作油路供油；若这时俯仰油缸204遇到的外伸阻カ变小，来自主油路的高压油将通过第二手动换向阀217的右侧位置油路、第一梭阀214、第二单向阀223、第二程控换向阀224的下侧位置油路、第三单向顺序阀225、第四双单向节流阀205继续给俯仰油缸204缸杆外伸动作油路补油，俯仰油缸204缸杆能继续外伸，搂铲104就会进ー步下落以搂到更多的煤。6、搂铲向上提煤剪叉伸缩油缸机构102缩回到底时，将压缩第二程控换向阀224的程控开关，使得第二程控换向阀224由自然状态时的图示下侧位换为上侧位，由第二程控换向阀224切断俯仰油缸204的左侧支线油路，同时将主油路的高压油引向第二液控换向阀208的换向控制ロ，在高压油的作用下第二液控换向阀208由自然状态时的图2示的左侧位换为右侧位，来自主油路的高压油经过第二液控换向阀208右侧位置油路、第二梭阀207和单向平衡阀206进入俯仰油缸204的有杆腔，使得俯仰油缸204缸杆缩回，将搂铲104由下向上提升，将刮板运输机边沿下面的散煤提升到刮板运输机上。这时松开第二手动换向阀217手柄，第二手动换向阀217的阀芯靠复位弹簧复位到中间闭合机能位置；第二液控换向阀208的换向控制ロ失去油压，其恢复图示左侧常闭位置。7、由第二手动换向阀217控制，开始新的循环。
本发明也可以实现手动工作程序，实施时，在本液压系统带压情形下，可以通过操作弟二手动换向阀211的手柄，实现对俯仰油缸204缸杆外伸、停止、缩回的控制，带动搂伊104做俯落、停止、仰抬运动。上述搂煤实施例中系统内部各处的压力设置为I、搂铲开合油缸202的开铲压力<第一单向顺序阀221的开启压力<溢流阀213设定压力；2、搂铲开合油缸202的合铲压カ<第三单向顺序阀225的开启压力<第二单向顺序阀222的开启压力<溢流阀213设定压力。
权利要求
1.一种搂煤机械手液压控制系统，其特征在于，主要由主油路、行走液压回路、搂铲开合液压回路、剪叉伸缩液压回路、支线油路、搂铲俯仰液压回路和回油路组成；其中 所述的主油路包括连接在液压工作站的供油管和供油管与回油管之间的溢流阀，主油路向本液压系统各个液压回路供给高压油，溢流阀设定压力为液压系统的最高工作压力； 所述的行走液压回路包括用管线连接在液压行走马达上的第一手动换向阀和第一双单向节流阀，第一手动换向阀用来控制搂煤机械手的前后行走，由第一手动换向阀来实现换向控制； 所述的搂铲开合液压回路包括用管线连接在搂铲开合油缸上的第二手动换向阀、第一液控换向阀、第一程控换向阀和第二双单向节流阀，其中第二手动换向阀与第一液控换向阀并联，用于手动或自动控制搂铲开合油缸的伸缩； 所述的剪叉伸缩液压回路包括用管线连接在剪叉伸缩油缸上的第二手动换向阀、第一液控换向阀、第一程控换向阀、第一单向顺序阀、第二单向顺序阀和第三双单向节流阀；其中第二手动换向阀与第一液控换向阀并联，用于手动或自动控制剪叉伸缩油缸缸杆的伸缩运动；第一单向顺序阀与第二单向顺序阀的开启压力应大于搂铲开合油缸的工作压力，使搂铲开合油缸运行到端部位置后剪叉伸缩油缸再开始工作； 所述的支线油路包括用管线连接在俯仰油缸上的第二单向阀和第二程控换向阀，用于半自动控制俯仰油缸缸杆的外伸以实现搂铲的俯落运动； 所述的搂铲俯仰液压回路包括用管线连接在俯仰油缸上的第三手动换向阀、第二液控换向阀、第三单向顺序阀、单向平衡阀和第四双单向节流阀；其中第二液控换向阀用于半自动控制俯仰油缸缸杆的缩回以实现搂伊的仰抬运动，弟二手动换向阀用于手动控制俯仰油缸缸杆的伸缩以实现搂铲的仰抬与俯落运动；上述第三单向顺序阀的开启压力应大于搂铲开合油缸的工作压力，且小于第二单向顺序阀开启压力，从而使俯仰油缸在半自动工作过程中，当搂铲开合油缸缸杆外伸到端部位置后再开始俯落动作，而且俯落到一定位置后，剪叉伸缩油缸缸杆再开始缩回； 所述的回油路包括连接在液压工作站上的回油管和第一单向阀，第一单向阀用于保持液压控制系统一定的回油压力。
2.如权利要求I所述的控制系统的工作方法，其特征在于，对搂煤机械手的行走进行控制，即控制搂煤机械手行走装置的前进、后退和停止三个独立动作；具体讲就是 (1)第一手动换向阀在复位弹簧作用下的自然位置是中位，这时，来自主油路的高压油路被切断，液压行走马达不转动； (2)将第一手动换向阀手柄掰到前进位置，液压行走马达驱动行走齿轮机构带动车体、产.、rr.目U进; (3)将第一手动换向阀手柄掰到后退位置，液压行走马达驱动行走齿轮机构带动车体后退。
3.如权利要求I所述的控制系统的工作方法，其特征在于，控制搂煤机械手将散煤搂到刮板运输机，动作顺序为搂铲水平打开-搂铲向前伸出-搂铲竖直合拢-搂铲垂直下插-搂铲向回搂煤-搂铲向上提煤-回程重复以上动作；具体讲就是 第一步搂铲水平打开 打开第二手动换向阀，来自主油路的高压油进入搂铲开合油缸，搂铲开合油缸缸杆缩回，驱动搂铲由下向上旋转打开，到达水平打开姿态位置； 第二步搂铲向前伸出 搂铲开合油缸缸杆缩到底后，高压油打开第一单向顺序阀，来自主油路的高压油入剪叉伸缩油缸的无杆腔，剪叉伸缩油缸缸杆外伸，带动搂铲到达前方设定好的位置； 第三步搂铲竖直合拢 剪叉伸缩油缸缸杆外伸到设定位置时压缩第一程控换向阀的程控开关，高压油路切断，剪叉伸缩油缸缸杆停止外伸，同时将来自主油路的高压油引向第一液控换向阀的换向控制口，第一液控换向阀换位，搂铲开合油缸缸杆外伸，驱动搂铲由上向下旋转收回，到达竖直合拢姿态位置； 第四步搂铲垂直下插 搂铲由上向下旋转到达竖直合拢姿态位置后，主油路压力升高打开第三单向顺序阀，俯仰油缸缸杆外伸，驱动搂铲开始俯落，垂直插入其下方的煤堆中； 第五步搂铲向回搂煤 第二手动换向阀换向，搂铲插入煤堆一定程度后，继续升高的高压油打开第二单向顺序阀，剪叉伸缩油缸机构缩回，使搂铲将煤搂到车体下的刮板运输机上； 第六步搂铲向上提煤 剪叉伸缩油缸机构缩回到底时，压缩第二程控换向阀的程控开关，将主油路的高压油弓I向第二液控换向阀的换向控制口，在高压油的作用下第二液控换向阀换位，俯仰油缸缸杆缩回，将搂铲由下向上提升，将刮板运输机边沿下面的散煤提升到刮板运输机上； 第七步开始新的循环； 工作时系统内部各 处的压力设置为 搂铲开合油缸的开铲压力<第一单向顺序阀的开启压力<溢流阀设定压力； 搂铲开合油缸的合铲压力<第三单向顺序阀的开启压力<第二单向顺序阀的开启压力<溢流阀设定压力。
全文摘要
本发明公开了一种搂煤机械手液压控制系统及工作方法，它主要由主油路、行走液压回路、搂铲开合液压回路、剪叉伸缩液压回路、支线油路、搂铲俯仰液压回路和回油路组成。通过上述各部件实现对搂煤机械手的行走和搂煤工作进行控制。本发明可以使搂煤机械手在工作范围内，不论煤堆相对机械手远近高低，操作者都可以用任意舒适的姿态，借助液压系统各个手动换向阀的操作手柄，用少量简单的操作动作就可以将散煤搂到刮板运输机上，可以大大减轻工人的劳动强度，提高工作效率。
文档编号E21F13/06GK102705000SQ201210196430
公开日2012年10月3日 申请日期2012年6月4日 优先权日2012年6月4日
发明者樊炳辉, 焦浩, 王荣铮, 袁呈芝, 赵建建, 闵凤 申请人:山东科技大学