掘进机机载防护装置液压控制系统的制作方法

本发明涉及隧道掘进机技术领域，尤其涉及一种掘进机机载防护装置液压控制系统。

背景技术：

目前在进行煤炭开采或者地下设施的建造时，需要利用掘进机在地下进行隧道掘进。掘进机的前端设置有截割机构，截割机构包括主体和位于主体前端的截割头。掘进机向前掘进过程中，截割头起到切割和破岩作用，随着截割头的深入，隧道长度不断增加，直至达到预期掘进目的。隧道掘进过程中，为了避免已掘出隧道的坍塌，掘进机每前进一段距离，都要对已掘出隧道进行支护工作；目前通过在掘进机上安装防护装置，以对已倔出隧道进行支护。图1为现有技术的掘进机机载防护装置的结构示意图，图2为图1所示的掘进机机载防护装置在展开时的结构示意图，如图1和2所示，现有的掘进机载防护装置包括：固定架1、滑移架2、架体3和垂直油缸4，固定架1固定在掘进机截割机构的主体5上，滑移架2通过伸缩油缸可轴向滑移地设置在固定架1上，架体3的前端与滑移架2的前端通过转轴连接，垂直油缸4为两个，两个垂直油缸4连接在架体3和滑移架2之间，且对称布置在滑移架2的两侧壁上，用于驱动架体3张开或者回缩，架体3张开时与掘进工作面相抵；进一步地，现有技术的掘进机机载防护装置为了增加支护面积，通常在架体3的两侧边均安装有可侧向展开的展开架23，两个展开架23分别通过一个展开油缸7可侧向展开地安装在架体3侧边。

现有的掘进机机载防护装置中，伸缩油缸、垂直油缸和展开油缸通过液压控制系统；然而，现有的液压控制系统在使用过程中，无法根据掘进机机载防护装置的实际负载对伸缩油缸、垂直油缸和展开油缸进行随动控制，能量损失严重，控制精度低。

技术实现要素：

为解决上述现有技术中存在的技术问题，本发明提供一种能够同时实现伸缩油缸、垂直油缸和展开油缸的随动控制的掘进机机载防护装置液压控制系统。

为此，本发明公开了一种掘进机机载防护装置液压控制系统，所述液压控制系统用于控制掘进机机载防护装置的伸缩油缸、两个垂直油缸和两个展开油缸的伸缩，所述液压控制系统包括：第一换向阀和负载敏感多路换向阀；

所述第一换向阀的p口连接掘进机四联阀回路，a口连接所述负载敏感多路换向阀的p口，b口和t口均连接掘进机油箱，所述掘进机四联阀回路用于供应液压油，所述第一换向阀用于控制所述负载敏感多路换向阀的油路的液压油的通断；

所述负载敏感多路换向阀的第二换向回路的a2口和b2口分别连接所述伸缩油缸的无杆腔和有杆腔，所述负载敏感多路换向阀的第三换向回路的a3口分别连接两个所述垂直油缸的有杆腔，b3口分别连接两个所述垂直油缸的无杆腔，所述负载敏感多路换向阀的第四换向回路的a4口和b4口分别连接一个展开油缸的无杆腔和有杆腔，所述负载敏感多路换向阀的第五换向回路的a5口和b5口分别连接另一个展开油缸的无杆腔和有杆腔，所述负载敏感多路换向阀的t口连接所述掘进机油箱，所述负载敏感多路换向阀用于控制所述伸缩油缸、两个所述垂直油缸和两个所述展开油缸的液压油的通断。

可选地，在上述掘进机机载防护装置液压控制系统中，所述液压控制系统还包括设置在所述负载敏感多路换向阀和所述伸缩油缸之间的油路上的第一液压锁，所述第一液压锁的a1口和a2口分别连接所述负载敏感多路换向阀的a2口和b2口，所述第一液压锁的b1口和b2口分别连接所述伸缩油缸的无杆腔和有杆腔。

可选地，在上述掘进机机载防护装置液压控制系统中，所述液压控制系统还包括设置在所述负载敏感多路换向阀和两个所述垂直油缸之间的油路上的第一分流集流阀、第二分流集流阀、第二液压锁和第三液压锁；

所述第一分流集流阀的p口连接所述负载敏感多路换向阀的a3口，a口连接所述第三液压锁的a2口，b口连接所述第二液压锁的a2口；

所述第二分流集流阀的p口连接所述负载敏感多路换向阀的b3口，a口连接所述第三液压锁的a1口，b口连接所述第二液压锁的a1口；

所述第二液压锁的b1口和b2口分别连接一个垂直油缸的无杆腔和有杆腔；

所述第三液压锁的b1口和b2口分别连接另一个垂直油缸的无杆腔和有杆腔。

可选地，在上述掘进机机载防护装置液压控制系统中，所述液压控制系统还包括设置在所述负载敏感多路换向阀和所述一个展开油缸之间的油路上的第四液压锁，所述第四液压锁的a1口和a2口分别连接所述负载敏感多路换向阀的a4口和b4口，所述第四液压锁的b1口和b2口分别连接所述一个展开油缸的无杆腔和有杆腔。

可选地，在上述掘进机机载防护装置液压控制系统中，所述液压控制系统还包括设置在所述负载敏感多路换向阀和所述另一个展开油缸之间的油路上的第五液压锁，所述第五液压锁的a1口和a2口分别连接所述负载敏感多路换向阀的a5口和b5口，所述第五液压锁的b1口和b2口分别连接所述另一个展开油缸的无杆腔和有杆腔。

可选地，在上述掘进机机载防护装置液压控制系统中，所述液压控制系统还包括过滤器，所述过滤器安装在所述第一换向阀的p口和所述掘进机油箱间。

可选地，在上述掘进机机载防护装置液压控制系统中，所述液压控制系统还包括压力表，所述压力表设置在所述第一换向阀与所述负载敏感多路换向阀之间的油路上。

可选地，在上述掘进机机载防护装置液压控制系统中，所述第一换向阀为二位四通阀，所述二位四通阀在左位时，p口与b口连通，所述二位四通阀在右位时，p口与a口连通。

本发明的掘进机机载防护装置液压控制系统通过采用负载敏感多路换向阀，可以进行负荷传感随动控制，减少动力消耗和系统发热，有效地提高控制精度，降低能量损失，且可实现手动、液压比例、电液比例控制等多种控制方式控制，既可与直动式掘进机相配套，又可与先导式掘进机相配套，结构简单，操作便捷，控制简单，安全可靠，可实现远程控制。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为现有技术的掘进机机载防护装置的结构示意图；

图2为图1所示的掘进机机载防护装置在展开时的结构示意图；

图3为图2的a向局部视图；

图4为本发明一实施例的掘进机机载防护装置液压控制系统的结构原理图；

图5为本发明一实施例的掘进机机载防护装置液压控制系统与先导式掘进机配套使用时的结构原理图；

图6为本发明一实施例的掘进机机载防护装置液压控制系统中负载敏感多路换向阀的原理图。

附图标记说明：

1-固定架、2-滑移架、3-架体、4-垂直油缸、5-主体、6-伸缩油缸、7-展开油缸、8-第一换向阀、9-负载敏感多路换向阀、10-掘进机四联阀回路、11-掘进机油箱、12-第一液压锁、13-第一分流集流阀、14-第二分流集流阀、15-第二液压锁、16-第三液压锁、17-第四液压锁、18-第五液压锁、19-过滤器、20-压力表、21-先导控制阀、22-液压泵、23-展开架。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施例及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

以下结合附图，详细说明本发明实施例提供的技术方案。

图1为现有技术的掘进机机载防护装置的结构示意图，图2为图1所示的掘进机机载防护装置在展开时的结构示意图，图3为图2的a向局部视图；如图1-3所示，现有的掘进机载防护装置包括：固定架1、滑移架2、架体3和垂直油缸4，固定架1固定在掘进机截割机构的主体5上，滑移架2通过伸缩油缸6可轴向滑移地设置在固定架1上，架体3的前端与滑移架2的前端通过转轴连接，垂直油缸4为两个，两个垂直油缸4连接在架体3和滑移架2之间，且对称布置在滑移架2的两侧壁上，用于驱动架体3张开或者回缩，架体3张开时与掘进工作面相抵；进一步地，现有技术的掘进机机载防护装置为了增加支护面积，通常在架体3的两侧边均安装有可侧向展开的展开架23，两个展开架23分别通过一个展开油缸7可侧向展开地安装在架体3侧边。现有的掘进机机载防护装置中，伸缩油缸6、垂直油缸4和展开油缸7通过液压控制系统；然而，现有的液压控制系统在使用过程中，无法根据掘进机机载防护装置的实际负载对伸缩油缸6、垂直油缸4和展开油缸7进行随动控制，能量损失严重，控制精度低。

为使伸缩油缸6、垂直油缸4和展开油缸7能够根据掘进机机载防护装置的实际负载进行随动控制，以减少动力消耗和系统发热，同时提高掘进机机载防护装置的控制精度；如图4所示，本发明一实施例提供了一种掘进机机载防护装置液压控制系统，该液压控制系统用于控制掘进机机载防护装置的伸缩油缸6、两个垂直油缸4和两个展开油缸7的伸缩，其中掘进机为直动式掘进机，该液压控制系统包括：第一换向阀8和负载敏感多路换向阀9；第一换向阀8的p口连接掘进机四联阀回路10，a口连接负载敏感多路换向阀9的p口，b口和t口均连接掘进机油箱11，掘进机四联阀回路10用于供应液压油，第一换向阀8用于控制负载敏感多路换向阀9的油路的液压油的通断；负载敏感多路换向阀9的第二换向回路的a2口和b2口分别连接伸缩油缸6的无杆腔和有杆腔，负载敏感多路换向阀9的第三换向回路的a3口分别连接两个垂直油缸4的有杆腔，b3口分别连接两个垂直油缸4的无杆腔，负载敏感多路换向阀9的第四换向回路的a4口和b4口分别连接一个展开油缸7的无杆腔和有杆腔，负载敏感多路换向阀9的第五换向回路的a5口和b5口分别连接另一个展开油缸7的无杆腔和有杆腔，负载敏感多路换向阀9的t口连接掘进机油箱11，负载敏感多路换向阀9用于控制伸缩油缸6、两个垂直油缸4和两个展开油缸7的液压油的通断。

本发明一实施例提供的掘进机机载防护装置液压控制系统在使用时，先通过调节第一换向阀8的工作位置，使掘进机四联阀回路10的液压油通过第一换向阀8到达负载敏感多路换向阀9，再通过调节负载敏感多路换向阀9的操作手柄，控制液压油在负载敏感多路换向阀9的流动方向，以控制伸缩油缸6、两个垂直油缸4及两个展开油缸7的活塞杆进行动作，实现掘进机机载防护装置相应的动作。具体地，当掘进机完成截割作业后需要进入支护作业时，切换第一换向阀8的工作位置，以使掘进机四联阀回路10的液压油经过第一换向阀8流入负载敏感多路换向阀9，同时操作负载敏感多路换向阀9的控制手柄以调节负载敏感多路换向阀9的工作位置；首先调节负载敏感多路换向阀9的工作位置使第二换向回路开通以为伸缩油缸6供油，使伸缩油缸6活塞杆伸出，带动滑移架2从固定架1中滑出；然后调节负载敏感多路换向阀9的工作位置使第三换向回路开通以为两个垂直油缸4供油，使两个垂直油缸4活塞杆同步伸出，带动架体3翻转，直到架体3与掘进工作面接触；最后调节负载敏感多路换向阀9的工作位置分别使第四换向回路和第五换向回路开通以分别为两个展开油缸7供油，使两个展开油缸7的活塞杆伸出，带动展开架23伸出，完成支护作业；当完成支护作业需要进入截割作业时，调节负载敏感多路换向阀9的工作位置分别使第四换向回路和第五换向回路开通以分别为两个展开油缸7卸荷，使两个展开油缸7的活塞杆收回，带动展开架23收回到初始位置；然后调节负载敏感多路换向阀9的工作位置使第三换向回路开通以为两个垂直油缸4卸荷，使两个垂直油缸4活塞杆同步收回，带动架体3从翻转状态收回到初始位置；最后调节负载敏感多路换向阀9的工作位置使第二换向回路开通以为伸缩油缸6卸荷，使伸缩油缸6活塞杆收回，将滑移架2收回固定架1中，再切换第一换向阀8的工作位置，停止向负载敏感多路换向阀9供油；当掘进机完成截割作业后需要进入支护作业时，参照上述过程继续进行掘进机机载防护装置的控制；如此多次循环控制，直至完成煤炭开采作业。

本发明一实施例中，负载敏感多路换向阀9可以选用锦州力特液压科技有限公司的qfzmg12h型全负载敏感多路换向阀9，其具体结构如图6所示。

如图4所示，本发明一实施例中，该液压控制系统还可以包括设置在负载敏感多路换向阀9和伸缩油缸6之间的油路上的第一液压锁12，第一液压锁12的a1口和a2口分别连接负载敏感多路换向阀9的a2口和b2口，第一液压锁12的b1口和b2口分别连接伸缩油缸6的无杆腔和有杆腔。如此设置，能够在该液压控制系统的工作过程中对伸缩油缸6的油路进行保压，防止伸缩油缸6的活塞杆在负载作用下出现移位，保证支护作业的安全性和可靠性。

如图4所示，本发明一实施例中，该液压控制系统还可以包括设置在负载敏感多路换向阀9和两个垂直油缸4之间的油路上的第一分流集流阀13、第二分流集流阀14、第二液压锁15和第三液压锁16；第一分流集流阀13的p口连接负载敏感多路换向阀9的a3口，a口连接第三液压锁16的a2口，b口连接第二液压锁15的a2口；第二分流集流阀14的p口连接负载敏感多路换向阀9的b3口，a口连接第三液压锁16的a1口，b口连接第二液压锁15的a1口；第二液压锁15的b1口和b2口分别连接一个垂直油缸4的无杆腔和有杆腔；第三液压锁16的b1口和b2口分别连接另一个垂直油缸4的无杆腔和有杆腔。

如此设置，能够将液压油按1：1的比例分配给两个并联的垂直油缸4，保证两个垂直油缸4的活塞杆在进行伸出或收回的过程中保持速度同步；并且能够在该液压控制系统的工作过程中对两个垂直油缸4的油路进行保压，防止两个垂直油缸4的活塞杆在负载作用下出现移位，保证支护作业的安全性和可靠性。

如图4所示，本发明一实施例中，该液压控制系统还可以包括设置在负载敏感多路换向阀9和一个展开油缸7之间的油路上的第四液压锁17，第四液压锁17的a1口和a2口分别连接负载敏感多路换向阀9的a4口和b4口，第四液压锁17的b1口和b2口分别连接一个展开油缸7的无杆腔和有杆腔。如此设置，能够在该液压控制系统的工作过程中对一个展开油缸7的油路进行保压，防止展开油缸7的活塞杆在负载作用下出现移位，保证支护作业的安全性和可靠性。

同理，该液压控制系统还可以包括设置在负载敏感多路换向阀9和另一个展开油缸7之间的油路上的第五液压锁18，第五液压锁18的a1口和a2口分别连接负载敏感多路换向阀9的a5口和b5口，第五液压锁18的b1口和b2口分别连接另一个展开油缸7的无杆腔和有杆腔。

进一步地，如图4所示，本发明一实施例中，该液压控制系统还可以包括过滤器19，过滤器19安装在第一换向阀8的p口和掘进机油箱11间。如此设置，能够利用过滤器19对进入第一换向阀8的液压油进行过滤，避免液压油中的杂质对该液压控制系统的部件的影响，提高各个部件的使用寿命。

如图4所示，本发明一实施例中，该液压控制系统还可以包括压力表20，压力表20设置在第一换向阀8与负载敏感多路换向阀9之间的油路上；通过该压力表20能够对该液压控制系统的回路压力进行实时监测，提高该液压控制系统的使用安全性和可靠性。

可选地，本发明一实施例中，所述第一换向阀8可以为二位四通阀，该二位四通阀在左位时，p口与b口连通，该二位四通阀在右位时，p口与a口连通。其中，该二位四通阀可以为手动阀或电动阀。

如图5所示，本发明一实施例中，该掘进机机载防护装置液压控制系统还可以与先导式掘进机配套使用；当液压控制系统与先导式掘进机配套使用时，该液压控制系统还包括：将负载敏感多路换向阀9的x口与先导式掘进机的先导控制阀21的p口连接，将负载敏感多路换向阀9的y口与掘进机油箱11连接，在负载敏感多路换向阀9的ls口的连接一个液压泵22，将先导控制阀21的t口与掘进机油箱11连接。

本发明一实施例提供的掘进机机载防护装置液压控制系统通过采用负载敏感多路换向阀9，可以进行负荷传感随动控制，减少动力消耗和系统发热，有效地提高控制精度，降低能量损失，且可实现手动、液压比例、电液比例控制等多种控制方式控制，既可与直动式掘进机相配套，又可与先导式掘进机相配套，结构简单，操作便捷，控制简单，安全可靠，可实现远程控制。

需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。此外，本文中“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”均以附图中表示的放置状态为参照。

最后应说明的是：以上实施例仅用于说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。