一种竖井掘进机换步控制液压系统

技术领域

本发明涉及竖井掘进机技术领域，特别是涉及一种竖井掘进机换步控制液压系统。

背景技术

竖井掘进机是一种专用于地下竖直隧道工程开挖的工程机械设备，竖井掘进机包括推进系统和提升系统，提升系统通过钢绞线将提升液压缸和盾体连接，可实现连续下放和提升功能，推进系统提供推进力顶推管片，与提升系统下放匹配起来可以实现竖直掘进。竖井掘进机掘进一个提升液压缸有效行程后，停止掘进，推进系统进入泄压和随动状态，将传递到提升系统钢绞线上的推进力释放，配合提升系统完成换步，换步完成后再进行下一行程掘进，但是现有的竖井掘进机在换步状态下安全性较低。

发明内容

本发明的目的是提供一种竖井掘进机换步控制液压系统，可以有效解决提高其工作稳定性和安全性。

为解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案：

一种竖井掘进机换步控制液压系统，包括：

第一油泵、第一换向阀、液控单向阀、推进油缸，所述第一油泵与所述第一换向阀连接，所述第一换向阀与所述液控单向阀连接，所述液控单向阀与所述推进油缸的有杆腔和无杆腔连接，所述液控单向阀与所述推进油缸的无杆腔连接的油路上旁接有电磁球阀和第一比例溢流阀，所述推进油缸用于给竖井掘进机提供推力；

第二油泵、第二换向阀、提升油缸，所述第二油泵与所述第二换向阀连接，所述第二换向阀与所述提升油缸的有杆腔和无杆腔连接，所述提升油缸用于承载竖井掘进机以及控制竖井掘进机提升和下放。

优选地，所述第一油泵与所述第一换向阀连接的油路上设有比例调速阀。

优选地，所述比例调速阀和所述第一换向阀连接的油路上旁接有第二比例溢流阀。

优选地，所述第一换向阀和所述推进油缸的无杆腔连接的油路上设有第一压力传感器。

优选地，所述第一油泵与所述比例调速阀连接的油路上旁接有第一溢流阀。

优选地，还包括用于检测所述推进油缸的行程的第一位移传感器、以及用于检测所述提升油缸的行程的第二位移传感器。

优选地，所述第二换向阀通过平衡阀与所述提升油缸的有杆腔和无杆腔连接。

优选地，所述平衡阀与所述提升油缸的无杆腔连接的油路上设有第二压力传感器，所述平衡阀与所述提升油缸的有杆腔连接的油路上设有第三压力传感器。

优选地，所述第二油泵与所述第二换向阀连接的油路上旁接有第二溢流阀。

与现有技术相比，上述技术方案具有以下优点：

本发明所提供的一种竖井掘进机换步控制液压系统，包括：第一油泵、第一换向阀、液控单向阀、推进油缸，第一油泵与第一换向阀连接，第一换向阀与液控单向阀连接，液控单向阀与推进油缸的有杆腔和无杆腔连接，液控单向阀与推进油缸的无杆腔连接的油路上旁接有电磁球阀和第一比例溢流阀，此外还包括第二油泵、第二换向阀、提升油缸，第二油泵由变频电机提供动力，第二油泵与第二换向阀连接，第二换向阀与提升油缸的有杆腔和无杆腔连接，提升油缸用于承载竖井掘进机以及控制竖井掘进机提升和下放。通过液控单向阀对推进力进行保压，可规避在换步状态下推进油缸压力的突然释放的情况，此外通过电磁球阀和第一比例溢流阀进行溢流卸荷，可保证提升系统换步过程平稳，因此可以提高液压系统的运行稳定性和安全性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一种具体实施方式所提供的一种竖井掘进机换步控制液压系统的液压原理图。

附图标记如下：

1-电机、2-第一油泵、3-第一溢流阀、4-第一压力表、5-比例调速阀、6-第二比例溢流阀、7-第一换向阀、8-液控单向阀、9-第一压力传感器、10-第一比例溢流阀、11-电磁球阀、12-推进油缸、13-第一位移传感器、14-第二位移传感器、15-钢绞线、16-提升油缸、17-第二压力传感器、18-第三压力传感器、19-平衡阀、20-第二换向阀、21-第二压力表、22-第二溢流阀、23-变频电机、24-第二油泵。

具体实施方式

为了使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

在以下描述中阐述了具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以多种不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广。因此本发明不受下面公开的具体实施方式的限制。

请参考图1，图1为本发明一种具体实施方式所提供的一种竖井掘进机换步控制液压系统的液压原理图。

本发明的一种具体实施方式提供了一种竖井掘进机换步控制液压系统，包括：第一油泵2、第一换向阀7、液控单向阀8、推进油缸12，第一油泵2由电机1提供动力，第一油泵2与第一换向阀7连接，第一换向阀7优选为三位四通电磁换向阀，第一换向阀7与液控单向阀8连接，液控单向阀8与推进油缸12的有杆腔和无杆腔连接，液控单向阀8与推进油缸12的无杆腔连接的油路上旁接有电磁球阀11和第一比例溢流阀10，第一比例溢流阀10可通过阻尼或节流阀替代，液控单向阀8可通过平衡阀替代；此外液压系统还包括第二油泵24、第二换向阀20、提升油缸16，第二油泵24由变频电机23提供动力，第二油泵24与第二换向阀20连接，第二换向阀20优选为三位四通电磁换向阀，第二换向阀20与提升油缸16的有杆腔和无杆腔连接，提升油缸16用于承载竖井掘进机以及控制竖井掘进机提升和下放。在具体工作时，电磁球阀11处于常闭状态，从第一油泵2出来的液压油，经第一换向阀7后通过液控单向阀8后进入推进油缸12的无杆腔，推动推进油缸12伸出，推进油缸12的推力经竖井掘进机的盾体和钢绞线15后传递到提升油缸16，推动提升油缸16掘进，而推进油缸12有杆腔的油液经液控单向阀8，最后通过第一换向阀7回流至油箱；第二油泵24出来的液压油通过第二换向阀20进入提升油缸16的有杆腔，推动提升油缸16下放，而提升油缸16无杆腔的油液经第二换向阀20流至油箱。通过液控单向阀8对推进力进行保压，可规避在换步状态下推进油缸12压力的突然释放的情况，此外通过电磁球阀11和第一比例溢流阀10进行溢流卸荷，可保证提升系统换步过程平稳，因此可以提高液压系统的运行稳定性和安全性。

进一步地，第一油泵2与第一换向阀7连接的油路上设有比例调速阀5，通过比例调速阀5可以调节进入推进油缸12的油液流量，从而控制推进速度；比例调速阀5和第一换向阀7连接的油路上旁接有第二比例溢流阀6，通过第二比例溢流阀6可以控制推进油缸12的压力，从而控制该组的推力；第一油泵2与比例调速阀5连接的油路上旁接有第一溢流阀3和第一压力表4，通过第一压力表4可以显示第一油泵2的出口压力，通过第一溢流阀3可以限制第一油泵2的出口压力，以保护推进油缸12，第一换向阀7和推进油缸12的无杆腔连接的油路上设有第一压力传感器9，通过第一压力传感器9可以检测推进油缸12无杆腔的压力，以用于计算推力。另外，还包括第一位移传感器13和第二位移传感器14，第一位移传感器13的作用是检测推进油缸12的位移，以对竖井掘进机的掘进进行控制，第二位移传感器14的作用是检测提升油缸16的位移，以发出换步和掘进信号。

在本发明的一个实施例中，第二换向阀20通过平衡阀19与提升油缸16的有杆腔和无杆腔连接；平衡阀19与提升油缸16的无杆腔连接的油路上设有第二压力传感器17，第二压力传感器17可以检测提升油缸16无杆腔的压力，以用于计算承载力，平衡阀19与提升油缸16的有杆腔连接的油路上设有第三压力传感器18，第三压力传感器18可以检测提升油缸16有杆腔的压力，以用于计算下放力；第二油泵24与第二换向阀20连接的油路上旁接有第二溢流阀22和第二压力表21，通过第二压力表21可以显示第二油泵24的出口压力，通过溢流阀22可以限制第二油泵24出口压力，以保护提升油缸16。

在具体的应用中，竖井掘进机的盾体周向均匀布置多组推进油缸12和提升油缸16，一组推进油缸12和提升油缸16对应一个液压控制阀组单元。

在具体的工作过程中，竖井掘进机首先要检测判断提升油缸16的位移，提升系统发出掘进信号，推进系统和提升系统匹配掘进，具体实现过程如下：电磁球阀11处于常闭状态，从第一油泵2出来的液压油，经比例调速阀5和第二比例溢流阀6调速调压，第一电磁换向阀处于右位，液压油通过液控单向阀8进入推进油缸12的无杆腔，推动推进油缸12伸出，通过第一压力传感器9和第一位移传感器13检测推进油缸12的推力和速度，从而实现推进油缸12的调速调压；第二油泵24出来的液压油，经变频电机23和第二溢流阀22转速调整后到达第二换向阀20，提升油缸16需要下放时，第二换向阀20处于左位，压力油进入提升油缸16的有杆腔，推动提升油缸16下放，通过第三压力传感器18和第二位移传感器14检测提升油缸16的下放速力和速度，从而实现提升油缸16的下放速度控制，匹配推进油缸12的速度，实现推进系统和提升系统匹配掘进，而提升油缸16无杆腔的油液经平衡阀19和第二换向阀20流至油箱，推进系统和提升系统匹配掘进，待到达提升油缸16下放行程时，提升油缸16停止下放，提升系统发出停推信号，推进系统进入停推、泄压、随动状态。

推进系统进入停推、泄压、随动状态的具体实现过程如下：第一换向阀7处于中位，切断压力油路，液控单向阀8关闭，推进油缸12无杆腔处于保压状态，电磁球阀11处于左位，控制第一比例溢流阀10实现推进油缸12无杆腔泄压，检测第一压力传感器9的反馈值，判断推进油缸12泄压完成，推进油缸12缩回进入随动状态，推进系统发出换步信号，提升系统的提升油缸16开始换步。

提升系统换步具体实现过程如下：提升油缸16将钢绞线15下端锁紧，第二换向阀20处于右位，提升油缸16伸至上端，提升油缸16将钢绞线15上端锁紧，推进油缸12随动缩回，提升油缸16将钢绞线15下端释放，竖井掘进机推进系统匹配提升系统完成换步，提升系统发出推进信号，开启下一循环掘进，其中可以实现自动换步，推进连续，效率较高。

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。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。