凿岩台车及其钻臂控制液压系统
技术领域
本实用新型涉及凿岩台车领域，特别是涉及一种凿岩台车的钻臂控制液压系统。此外，本实用新型还涉及一种包括上述钻臂控制液压系统的凿岩台车。
背景技术
凿岩台车是钻爆法隧道施工的重要硬岩钻孔设备，具有凿岩速度快、功率大、施工效率高等优点而广泛应用。凿岩台车的凿岩推进梁机构与主臂铰接，凿岩钻孔时通过调节主臂的工作长度、俯仰角度以及推进梁相对于主臂的夹角，将凿岩机前端钻具定位到指定位置，实现定点钻孔。主臂和推进梁机构通过独立控制调整，主臂俯仰的同时，推进梁不能随动控制调整，降低了钻孔定位效率和炮孔的控制精度。
但是现有的凿岩钻臂不能实现平动功能，钻臂主臂俯仰动作完成后，推进梁需要单独进行操作最终完成凿岩定位，操作难度大，定位准确性差，整体凿岩效率低。液压系统泄漏、冲击等对平动控制精度影响较大，缺乏平动控制过程的泄漏与冲击溢流等补偿措施，平动误差大。如采用电控方法实现凿岩钻臂平动功能，电气控制传感器成本高，可靠性低。
因此，如何提供一种能够减少调整炮孔位置的辅助时间，提高炮眼利用率和掏槽炮孔的平行精度，增加爆破效果，从而提高凿岩劳动生产率的钻臂控制液压系统是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种凿岩台车的钻臂控制液压系统，能够减少调整炮孔位置的辅助时间，提高炮眼利用率和掏槽炮孔的平行精度，增加爆破效果，从而提高凿岩劳动生产率。本实用新型的另一目的是提供包括上述钻臂控制液压系统的凿岩台车。
为解决上述技术问题，本实用新型提供一种凿岩台车的钻臂控制液压系统，包括主臂俯仰油缸、推进梁俯仰油缸以及与主臂同步运动的推进梁随动油缸，还包括主臂俯仰控制阀，所述主臂俯仰控制阀的一个工作油口同时连接所述主臂俯仰油缸的无杆腔和所述推进梁俯仰油缸的无杆腔，所述主臂俯仰控制阀的另一个工作油口同时连接所述主臂俯仰油缸的有杆腔和所述推进梁俯仰油缸的有杆腔，所述推进梁俯仰油缸的有杆腔连接所述推进梁随动油缸的无杆腔。
优选地，还包括主臂平衡阀组，所述主臂平衡阀组包括两组平衡阀，一组平衡阀分别连接所述主臂俯仰控制阀的一个工作油口和所述主臂俯仰油缸的无杆腔，另一组平衡阀分别连接所述主臂俯仰控制阀的另一个工作油口和所述主臂俯仰油缸的有杆腔，两个平衡阀的液控口交叉连接所述主臂俯仰控制阀的两个工作油口。
优选地，还包括平衡溢流阀组，所述平衡溢流阀组包括两组单平衡阀，一组平衡阀分别连接所述主臂俯仰控制阀的一个工作油口和所述推进梁俯仰油缸的无杆腔，另一组平衡阀分别连接所述主臂推进梁俯仰油缸的有杆腔和所述主臂俯仰控制阀的另一个工作油口及所述推进梁随动油缸的无杆腔，两个平衡阀的液控口交叉连接所述主臂俯仰控制阀的两个工作油口，所述平衡溢流阀组还包括并联设置的两个溢流阀。
优选地，还包括梭阀、推进梁减压阀、单向阀和补油减压阀，所述梭阀的两个进油口分别连接所述主臂俯仰控制阀的两个工作油口，所述梭阀的出油口连通所述补油减压阀的一个工作油口，所述补油减压阀的另一个工作油口通过单向阀连通推进梁随动油缸的无杆腔。
优选地，还包括第一平衡阀和第二平衡阀，所述推进梁俯仰油缸的无杆腔依次通过所述平衡溢流阀组、所述第一平衡阀和所述第二平衡阀连接油箱。
优选地，还包括推进梁俯仰控制阀，所述推进梁俯仰控制阀的两个工作油口分别连通所述推进梁俯仰油缸的有杆腔和无杆腔。
优选地，还包括推进梁平衡阀组，所述推进梁平衡阀组包括两组平衡阀，一组平衡阀分别连接所述推进梁俯仰控制阀的一个工作油口和所述平衡溢流阀组的一个工作油口，另一组平衡阀分别连接所述推进梁俯仰控制阀的另一个工作油口和所述平衡溢流阀组的另一个工作油口，两个平衡阀的液控口交叉连接所述推进梁俯仰控制阀的两个工作油口。
优选地，所述推进梁随动油缸和所述推进梁俯仰油缸分别位于所述主臂两侧，所述推进梁随动油缸与所述主臂铰接并形成第一三角形，所述推进梁俯仰油缸与所述主臂及推进梁铰接并形成第二三角形，所述第一三角形和所述第二三角形在同步伸缩过程中保持为相似三角形。
本实用新型提供一种凿岩台车，包括钻臂控制液压系统，所述钻臂控制液压系统具体为上述任意一项所述的钻臂控制液压系统。
本实用新型提供一种凿岩台车的钻臂控制液压系统，包括主臂俯仰油缸、推进梁俯仰油缸以及与主臂同步运动的推进梁随动油缸，还包括主臂俯仰控制阀，主臂俯仰控制阀的一个工作油口同时连接主臂俯仰油缸的无杆腔和推进梁俯仰油缸的无杆腔，主臂俯仰控制阀的另一个工作油口同时连接主臂俯仰油缸的有杆腔和推进梁俯仰油缸的有杆腔，推进梁俯仰油缸的有杆腔连接推进梁随动油缸的无杆腔。
主臂俯仰控制阀控制主臂俯仰油缸伸出时，液压油能够同时进入主臂俯仰油缸的无杆腔和所述推进梁俯仰油缸的无杆腔，同时推进梁俯仰油缸有杆腔内的液压油进入推进梁随动油缸的无杆腔，使推进梁随动油缸伸出，主臂俯仰动作过程推进梁俯仰油缸有杆腔与推进梁随动油缸之间连通互补，并通过各部件的连接关系实现了推进梁随主臂平动工作，减少了调整炮孔位置的辅助时间，提高炮眼利用率和掏槽炮孔的平行精度，增加了爆破效果，从而提高了凿岩劳动生产率。
进一步地，推进梁随动油缸具有补油功能，当平动过程液压元件泄漏或压力冲击溢流，较好地完成系统补油，提高平动控制精度。推进梁既可以随主臂俯仰保持平动，也可以单独进行俯仰动作，提高了系统操控的灵活性，改善施工效率。通过减压阀实现推进梁伸出的压力匹配，推进梁油缸平衡安全溢流阀组，既可以较好实现推进梁油缸安全锁定，又可以实现随主臂平动极限到位的压力溢流安全保护。
本实用新型还提供一种包括上述钻臂控制液压系统的凿岩台车，由于上述钻臂控制液压系统具有上述技术效果，上述凿岩台车也应具有同样的技术效果，在此不再详细介绍。
附图说明
图1为本实用新型所提供的钻臂控制液压系统的一种具体实施方式的液压原理图；
图2为本实用新型所提供的钻臂控制液压系统的一种具体实施方式的结构示意图。
具体实施方式
本实用新型的核心是提供一种凿岩台车的钻臂控制液压系统，能够减少调整炮孔位置的辅助时间，提高炮眼利用率和掏槽炮孔的平行精度，增加爆破效果，从而提高凿岩劳动生产率。本实用新型的另一核心是提供包括上述钻臂控制液压系统的凿岩台车。
为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的详细说明。
请参考图1和图2，图1为本实用新型所提供的钻臂控制液压系统的一种具体实施方式的液压原理图；图2为本实用新型所提供的钻臂控制液压系统的一种具体实施方式的结构示意图。
本实用新型具体实施方式提供一种凿岩台车的钻臂控制液压系统，包括主臂俯仰油缸12、推进梁俯仰油缸14以及与主臂15同步运动的推进梁随动油缸13，还包括主臂俯仰控制阀1，主臂俯仰控制阀1的一个工作油口A1同时连接主臂俯仰油缸12的无杆腔和推进梁俯仰油缸14的无杆腔，主臂俯仰控制阀1的另一个工作油口B1同时连接主臂俯仰油缸12的有杆腔和推进梁俯仰油缸14的有杆腔，推进梁俯仰油缸14的有杆腔连接推进梁随动油缸13的无杆腔。
主臂俯仰控制阀控1控制主臂俯仰油缸12伸出时，液压油能够同时进入主臂俯仰油缸12的无杆腔和推进梁俯仰油缸14的无杆腔，同时推进梁俯仰油缸14有杆腔内的液压油进入推进梁随动油缸13的无杆腔，使推进梁随动油缸13伸出，主臂俯仰动作过程推进梁俯仰油缸14有杆腔与推进梁随动油缸13之间连通互补，并通过各部件的连接关系实现了推进梁16随主臂15平动工作，减少了调整炮孔位置的辅助时间，提高炮眼利用率和掏槽炮孔的平行精度，增加了爆破效果，从而提高了凿岩劳动生产率。
进一步地，还包括主臂平衡阀组10，主臂平衡阀组10具有四个工作油口V11、V21、C11和C21，内部设置有两组平衡阀，一组平衡阀分别连接主臂俯仰控制阀1的一个工作油口和主臂俯仰油缸12的无杆腔，即V11连通主臂俯仰控制阀1的A1口，C11连通主臂俯仰油缸12的无杆腔，V11和C11之间设置有一组平衡阀。
另一组平衡阀分别连接主臂俯仰控制阀1的另一个工作油口和主臂俯仰油缸12的有杆腔，即V21连通主臂俯仰控制阀1的B1口，C21连通主臂俯仰油缸12的有杆腔，V21和C21之间设置有一组平衡阀。同时，两个平衡阀的液控口交叉连接主臂俯仰控制阀1的两个工作油口，即连接V11的平衡阀的液控口连接V21，连接V21的平衡阀的液控口连接V11。通过设置主臂平衡阀组10起到锁定主臂俯仰油缸12的作用。
还包括平衡溢流阀组11，平衡溢流阀组11具有四个工作油口V12、V22、C12和C22，内部设置有两组平衡阀，一组平衡阀分别连接主臂俯仰控制阀1的一个工作油口和推进梁俯仰油缸14的无杆腔，即V22连通主臂俯仰控制阀1的A1口，C22连通推进梁俯仰油缸14的无杆腔，V22和C22之间设置有一组平衡阀。
另一组平衡阀分别连接主臂俯仰油缸12的有杆腔和主臂俯仰控制阀1的另一个工作油口及推进梁随动油缸13的无杆腔，即V12通过单向阀8、补油减压阀5、梭阀3连通主臂俯仰控制阀1的B1口，C12连通推进梁俯仰油缸14的有杆腔，V12和C12之间设置有一组平衡阀。同时两个平衡阀的液控口交叉连接主臂俯仰控制阀1的两个工作油口，即连接V12的溢流阀的液控口连接V22，连接V22的溢流阀的液控口连接V12。平衡溢流阀组11还包括并联设置的两个溢流阀，这两个溢流阀的进口分别连接C12和C22，两个溢流阀的出口连通油箱。通过上述结构实现推进梁俯仰油缸14的锁定及安全溢流保护。
还可对推进梁俯仰油缸14单独进行控制，设置推进梁俯仰控制阀2，推进梁俯仰控制阀2的两个工作油口A2和B2分别连通推进梁俯仰油缸14的有杆腔和无杆腔。同时，设置有推进梁平衡阀组9，推进梁平衡阀组9具有四个工作油口V10、V20、C10和C20，内部设置有两组平衡阀，一组平衡阀分别连接推进梁俯仰控制阀2的一个工作油口和平衡溢流阀组11的一个工作油口，即V20连通推进梁俯仰控制阀2的A2口，C20连通平衡溢流阀组11的V22口，V20和C20之间设置有一组平衡阀。
另一组平衡阀分别连接推进梁俯仰控制阀2的另一个工作油口和平衡溢流阀组11的另一个工作油口，即V10连通推进梁俯仰控制阀2的B2口，C10连通平衡溢流阀11的V12口，V10和C10之间设置有一组平衡阀。同时，两个平衡阀的液控口交叉连接推进梁俯仰控制阀2的两个工作油口，即连接V10的平衡阀的液控口连接V20，连接V20的平衡阀的液控口连接V10。通过上述结构实现推进梁俯仰油缸14的锁定及安全溢流保护。
在本实用新型具体实施方式提供的钻臂控制液压系统中，还包括梭阀3、推进梁减压阀4、单向阀8和补油减压阀5，梭阀3的两个进油口分别连接主臂俯仰控制阀1的两个工作油口，梭阀3的出油口连通补油减压阀5的一个工作油口，补油减压阀5的另一个工作油口通过单向阀8连通推进梁随动油缸13的无杆腔。还包括第一平衡阀6和第二平衡阀7，推进梁俯仰油缸14的无杆腔依次通过平衡溢流阀组11、第一平衡阀6和第二平衡阀7连接油箱。
具体地，梭阀3的一个进油口连通主臂俯仰控制阀1的A1口，同时还连通主臂平衡阀组10的V11以及推进梁减压阀4的一端接口，推进梁减压阀4的另一端接口分别连接第一平衡阀6和第二平衡阀7，第二平衡阀7还连接平衡溢流阀组11的V22口。梭阀3的另一个进油口连通主臂俯仰控制阀1的B1口，同时还连通主臂平衡阀组10的V21以及第一平衡阀6和第二平衡阀7。梭阀3的出油口连通补油减压阀5的一端接口，补油减压阀的另一端接口通过单向阀8连接推进梁随动油缸13的无杆腔，单向阀8允许液压油进入推进梁随动油缸13的无杆腔，同时单向阀8的出口处还连接C10和V12。
推进梁随动油缸13无杆腔与有杆腔相通，原理类似柱塞缸，且系统具有补油功能，当平动过程液压元件泄漏或压力冲击溢流，较好地完成系统补油，提高平动控制精度。推进梁16既可以随主臂15俯仰保持平动，也可以单独进行俯仰动作，提高了系统操控的灵活性，改善施工效率。通过减压阀实现推进梁伸出的压力匹配，推进梁油缸平衡安全溢流阀组，既可以较好实现推进梁油缸安全锁定，又可以实现随主臂15平动极限到位的压力溢流安全保护。
在上述各具体实施方式提供的钻臂控制液压系统的基础上，推进梁随动油缸13和推进梁俯仰油缸14分别位于主臂15两侧，推进梁随动油缸13与主臂15铰接并形成第一三角形，推进梁俯仰油缸14与主臂15及推进梁16铰接并形成第二三角形，第一三角形和第二三角形在同步伸缩过程中保持为相似三角形。
具体地，推进梁随动油缸13铰接点ob、oc与铰接点oa构成第一三角形，推进梁俯仰油缸14铰接点ob’、oc’与铰接点oa’构成第二三角形，两油缸分布在主臂15的异侧，第一三角形和第二三角形也分布在主臂15的两侧，且为相似三角形结构设计。
满足a1/a2＝b1/b2＝c1/c2＝K，主臂15俯仰动作时，主臂俯仰油缸12伸缩，推进梁随动油缸13由于结构刚性连接随主臂15伸缩，推进梁俯仰油缸14通过液压油路实现同步的伸缩。合理设计推进梁俯仰油缸14和推进梁随动油缸13的缸杆径，保证两油缸伸长量或收缩量之比为常数K，则主臂15在上升或下降时两三角形仍相似，因此推进梁16则始终保持与初始位置平行。
具体工作过程为：主臂15举升时，主臂俯仰控制阀1的A1口高压油通过主臂平衡阀组10的V11进入到主臂俯仰油缸12的无杆腔，有杆腔通过主臂平衡阀组10的C21、V21，回到主臂俯仰控制阀1的B1口，主臂俯仰油缸12伸出，主臂举升。推进梁随动油缸13与主臂15刚性连接，随着主臂15举升，推进梁随动油缸13也同时伸出。主臂举升的同时，主臂俯仰控制阀1的A1口一部分高压油依次经推进梁减压阀4、第二平衡阀7(V13到C13)、平衡溢流阀组11的V22，进入推进梁俯仰油缸14的无杆腔，推进梁俯仰油缸14伸出，有杆腔油经平衡溢流阀组11的C12、V12进入到推进梁随动油缸13，根据前述平动结构原理，理论上进入到推进梁随动油缸13的油液体积等于推进梁俯仰油缸14有杆腔排出的油液体积。当油缸泄漏、推进梁俯仰油缸14先于推进梁随动油缸13到达极限位等情况，出现俯仰油缸14有杆腔排出的油液体积与进入推进梁随动油缸13的油液体积不等时，A1口高压油经过梭阀3、补油减压阀5、单向阀8对系统进行补油，防止油缸吸空。由于初始位置原因，当出现推进梁俯仰油缸14比推进梁随动油缸13先到达极限位情况，推进梁俯仰油缸14油缸油液通过平衡溢流阀组11溢流，平衡溢流阀组11起到安全保护作用。
主臂15下降时，主臂俯仰控制阀1的B1口高压油通过主臂平衡阀组10的V21进入到主臂俯仰油缸12的有杆腔，无杆腔通过主臂平衡阀组10的C11、V11，回到主臂俯仰控制阀1的A1口，主臂俯仰油缸12缩回，主臂下降。推进梁随动油缸13与主臂15刚性连接，随着主臂15下降，推进梁随动油缸13也同时缩回，油液经过平衡溢流阀组11的V12进入到推进梁俯仰油缸14的有杆腔。主臂下降的同时，主臂俯仰控制阀1的B1口高压油，打开第一平衡阀6和第二平衡阀7。推进梁俯仰油缸14无杆腔油依次经平衡溢流阀组11、第二平衡阀7和第一平衡阀6回油箱，根据前述平动结构原理，理论上进入到推进梁俯仰油缸14有杆腔油液体积等于推进梁随动油缸13排出的油液体积。当油缸泄漏、推进梁俯仰油缸14先于推进梁随动油缸13到达极限位等情况，出现俯仰油缸14有杆腔排出的油液体积与进入推进梁随动油缸13的油液体积不等时，A1口高压油经过梭阀3、补油减压阀5、单向阀8对系统进行补油，防止油缸吸空。由于初始位置原因，当出现推进梁俯仰油缸14比推进梁随动油缸13先到达极限位情况，推进梁俯仰油缸14油缸油液通过平衡溢流阀组11溢流，平衡溢流阀组11起到安全保护作用。
推进梁16单独动作过程为：当推进梁俯仰控制阀2的A2口输出高压油，经推进梁平衡阀组9的V20、C20以及平衡溢流阀组11的V22到推进梁俯仰油缸14无杆腔，推进梁俯仰油缸14有杆腔经平衡溢流阀组11的V12，推进梁平衡阀组9的C10、V10到推进梁俯仰控制阀2的B2口，推进梁俯仰油缸14伸出。当推进梁俯仰控制阀2的B2口输出高压油，经推进梁平衡阀组9的V10、C10，平衡溢流阀组11的V12到推进梁俯仰油缸14有杆腔，推进梁俯仰油缸14无杆腔经平衡溢流阀组11的V22，推进梁平衡阀组9的C20、V20到推进梁俯仰控制阀2的A2口，推进梁俯仰油缸14缩回。在推进梁单独动作过程，经推进梁平衡阀组9的C10口的油作用在推进梁随动油缸13，但由于推进梁随动油缸13规格小，油缸作用力远小于主臂15俯仰动作所需力，因此主臂15不会运动。
除了上述钻臂控制液压系统，本实用新型的具体实施方式还提供一种包括上述钻臂控制液压系统的凿岩台车，该凿岩台车其他各部分的结构请参考现有技术，本文不再赘述。
以上对本实用新型所提供的凿岩台车及其钻臂控制液压系统进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。
