锚杆机打钻控制系统及机载锚杆机的制作方法

1.本发明涉及煤矿施工技术领域，特别涉及一种锚杆机打钻控制系统及机载锚杆机。


背景技术：

2.快速掘锚成套装备包括掘锚一体机、煤矿用液压锚杆台车及煤矿用带式转载机。其中，掘锚一体机完成破煤和装煤工序，并兼顾顶板锚杆与侧帮锚杆支护；煤矿用液压锚杆台车完成剩余顶帮锚杆支护、锚索支护及均匀转载；煤矿用带式转载机将煤转载至胶带输送机，完成连续运输工序。在煤矿施工作业时，通过快速掘锚成套装备可实现作业巷道的掘锚及转载同步，减少了作业人员劳动强度和数量需求，提高了采煤作业工作效率。
3.目前，掘锚一体机和煤矿用液压锚杆台车上所用的机载锚杆机均由多路阀控制，这些多路阀均为手动操作，动作较多，易出现误操作及错误操作的情况。同时，作业人员需一直操作手柄进行打钻作业，增加劳动强度；每个锚杆机对应一个操作者，不能实现一人操作多个锚杆机的目的，作业人员迫切需要改变这种工作现状。
4.因此，如何降低工作人员劳动强度，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本发明的目的是提供一种锚杆机打钻控制系统及机载锚杆机，其锚杆机打钻控制系统可降低工作人员劳动强度。
6.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
7.一种锚杆机打钻控制系统，包括手动液控比例多路阀、自动打钻控制阀组、打钻马达和工作油缸，所述手动液控比例多路阀包括第一联阀体和第二联阀体；所述自动打钻控制阀组包括第一液控换向阀；
8.所述第一联阀体连接所述打钻马达的第一腔、所述打钻马达的第二腔和所述第一液控换向阀，当所述第一联阀体切换至工作位时，部分油液经所述第一联阀体、所述第一腔流至所述第二腔，使所述打钻马达正转，油液流入所述第一腔后，至少部分油液进入所述第一液控换向阀，以切换所述第一液控换向阀至导通位；
9.所述第二联阀体连接所述第一液控换向阀和所述工作油缸，当所述第二联阀体切换至工作位时，部分油液进入所述工作油缸，使所述工作油缸工进，另有部分油液流向所述第一液控换向阀，且当所述第一液控换向阀处于导通位后，由所述第二联阀体流向所述第一液控换向阀的至少部分油液再流回所述第一联阀体的控制腔和所述第二联阀体的控制腔，使所述第一联阀体和所述第二联阀体均保持在工作位。
10.优选地，所述自动打钻控制阀组包括减压阀，所述减压阀连接于所述第一液控换向阀和所述第一联阀体之间。
11.优选地，所述自动打钻控制阀组还包括连接于所述第一液控换向阀与所述减压阀之间的单向顺序阀。
12.优选地，所述自动打钻控制阀组还包括液控单向阀，所述液控单向阀连接于行程阀，所述行程阀连接于所述打钻马达的所述第一腔；
13.所述行程阀处于工作位时，所述打钻马达的所述第一腔的油液经所述行程阀流向所述液控单向阀，以控制所述液控单向阀反向打开，且所述第一联阀体的控制腔和所述第二联阀体的控制腔的油液经所述液控单向阀流回油箱。
14.优选地，还包括手动换向阀，所述手动换向阀连接于所述第一液控换向阀，所述手动换向阀处于导通位时，油液经所述手动换向阀流至所述第一液控换向阀，以将所述第一液控换向阀切换至断开位，进而使得流进所述第一液控换向阀的油液流回油箱。
15.优选地，所述自动打钻控制阀组还包括第二液控换向阀和调速阀，所述第二液控换向阀连接于所述第一液控换向阀和所述第二联阀体；
16.当所述第一液控换向阀处于导通位后，至少部分油液经所述第一液控换向阀流向所述第二液控换向阀，以使所述第二液控换向阀由第二工作位切换至第一工作位；
17.当所述第二液控换向阀处于所述第一工作位且所述第二联阀体处于工作位时，至少部分油液经所述第二联阀体、所述第二液控换向阀、所述调速阀进入所述工作油缸。
18.优选地，所述第二液控换向阀通过并联在一起的直通油路和所述调速阀连接于所述工作油缸；
19.当所述第二液控换向阀处于所述第二工作位且所述第二联阀体切换至工作位时，至少部分油液经所述第二联阀体、所述第二液控换向阀、所述直通油路进入所述工作油缸。
20.优选地，所述调速阀和所述直通油路的并联回路经液压锁连接所述工作油缸。
21.优选地，还包括连接于所述打钻马达的球阀。
22.一种机载锚杆机，包括如上锚杆机打钻控制系统。
23.本发明提供的锚杆机打钻控制系统，包括手动液控比例多路阀、自动打钻控制阀组、打钻马达和工作油缸，手动液控比例多路阀包括第一联阀体和第二联阀体；自动打钻控制阀组包括第一液控换向阀；第一联阀体连接打钻马达的第一腔、第二腔和第一液控换向阀，当第一联阀体切换至工作位时，部分油液经第一联阀体、第一腔流至第二腔，使打钻马达正转，油液流入第一腔后，至少部分油液进入第一液控换向阀，以切换第一液控换向阀至导通位；第二联阀体连接第一液控换向阀和工作油缸，当第二联阀体切换至工作位时，部分油液进入工作油缸，使工作油缸工进，另有部分油液流向第一液控换向阀，且当第一液控换向阀处于导通位后，由第二联阀体流向第一液控换向阀的至少部分油液再流回第一联阀体的控制腔和第二联阀体的控制腔，使第一联阀体和第二联阀体均保持在工作位。
24.该控制系统中，以往手动多路阀改为手动液控比例多路阀，通过自动打钻控制阀组、操作多路阀手柄、利用液压逻辑控制，实现自动打钻功能。具体地，在将第一联阀体和第二联阀体分别切换至工作位后，能够使得打钻马达正转，且通过油液自动控制第一液控换向阀导通，进而经第一液控换向阀提供的油液使得第一联阀体和第二联阀体自动保持在工作位，从而打钻马达自动保持正转状态，第二联阀体自动保持向工作油缸供油的状态，实现自动化打钻控制，打钻马达正转和工作油缸工进同时自动动作进行打钻，可降低工作人员劳动强度。
25.本发明提供的包括上述锚杆机打钻控制系统的机载锚杆机，其锚杆机打钻控制系统可降低工作人员劳动强度。
附图说明
26.为了更清楚地说明本发明实施例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，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
27.图1为本发明所提供锚杆机自动打钻控制系统局部原理图具体实施例一的结构示意图；
28.图2为本发明所提供锚杆机自动打钻控制阀组原理图具体实施例二的结构示意图。
29.附图标记：
30.手动液控比例多路阀1，第一联阀体1.1，第二联阀体1.2；
31.自动打钻控制阀组2，减压阀2.1，单向顺序阀2.2，第一液控换向阀2.3，第二液控换向阀2.4，液控单向阀2.5；
32.手动换向阀3；
33.调速阀4，直通油路4.1；
34.球阀5；
35.打钻马达6，第一腔6.1，第二腔6.2；
36.行程阀7；
37.工作油缸8；
38.液压锁9。
具体实施方式
39.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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。
40.本发明的核心是提供一种锚杆机打钻控制系统及机载锚杆机，其锚杆机打钻控制系统可降低工作人员劳动强度。
41.本发明所提供锚杆机打钻控制系统的具体实施例一中，如图1和图2所示，包括手动液控比例多路阀1、自动打钻控制阀组2、打钻马达6和工作油缸8，手动液控比例多路阀1包括第一联阀体1.1和第二联阀体1.2。
42.手动液控比例多路阀1的作用是控制液压油路方向，即控制液压马达正反转或液压缸伸缩，同时还可以调节马达、油缸的速度和最高工作压力。
43.自动打钻控制阀组2的作用是通过液压逻辑控制手动液控比例多路阀1第一联和第二联上位工作，即打钻马达6正转、工作油缸8工进，实现锚杆机自动钻进的功能。
44.打钻马达6的作用提供锚杆机打钻所需的扭矩和转速。
45.工作油缸8的作用是带动打钻马达6上下往复运动和提供打钻工进/退力的大小。
46.第一联阀体1.1连接打钻马达6的第一腔6.1、第二腔6.2和第一液控换向阀2.3，当第一联阀体1.1切换至工作位时，部分油液经第一联阀体1.1、第一腔6.1流至第二腔6.2，使
打钻马达6正转，油液流入第一腔6.1后，至少部分油液进入第一液控换向阀2.3，以切换第一液控换向阀2.3至导通位。
47.第二联阀体1.2连接第一液控换向阀2.3和工作油缸8，当第二联阀体1.2切换至工作位时，部分油液进入工作油缸8，使工作油缸8工进，另有部分油液流向第一液控换向阀2.3，且当第一液控换向阀2.3处于导通位后，由第二联阀体1.2流向第一液控换向阀2.3的至少部分油液再流回第一联阀体1.1的控制腔和第二联阀体1.2的控制腔，使第一联阀体1.1和第二联阀体1.2均保持在工作位。
48.也就是说，自动打钻控制阀组2包括第一液控换向阀2.3。第一液控换向阀2.3具体为二位二通液控换向阀，其通过切换工作位置控制进入手动液控比例多路阀1控制腔油液的通断，并且只有打钻马达6正转(即手动液控比例多路阀1第一联阀体1.1处于工作位)，第一液控换向阀2.3才会切换至导通位，此时操作第二联阀体1.2至工作位，手动液控比例多路阀1控制腔油液才会导通，目的防止工作人员误操作，引发安全事故。
49.本实施例中，以往手动多路阀改为手动液控比例多路阀1，通过自动打钻控制阀组2、操作多路阀手柄、利用液压逻辑控制，实现自动打钻功能。具体地，在将第一联阀体1.1和第二联阀体1.2分别切换至工作位后，能够使得打钻马达6正转，且通过油液自动控制第一液控换向阀2.3导通，进而经第一液控换向阀2.3提供的油液使得第一联阀体1.1和第二联阀体1.2自动保持在工作位，从而打钻马达6自动保持正转状态，第二联阀体1.2自动保持向工作油缸8供油的状态，实现自动化打钻控制，打钻马达6正转和工作油缸8工进同时自动动作进行打钻，可降低工作人员劳动强度。
50.进一步地，自动打钻控制阀组2包括减压阀2.1，减压阀2.1连接于第一液控换向阀2.3和第一联阀体1.1之间。第一液控换向阀2.3流出的油液能够经减压阀2.1流至第一联阀体1.1。减压阀2.1可以保证进入手动液控比例多路阀1控制腔油液压力一定。具体地，通过调节减压阀2.1的设定值，使其满足多路阀液控压力的设计要求。
51.进一步地，自动打钻控制阀组2还包括连接于第一液控换向阀2.3与减压阀2.1之间的单向顺序阀2.2。单向顺序阀2.2能够保证进入手动液控比例多路阀1控制油液压力满足设计要求，其中，单向顺序阀2.2的设定值高于减压阀2.1的设定值。
52.进一步地，该自动打钻控制阀组2还包括液控单向阀2.5，液控单向阀2.5连接于行程阀7，行程阀7连接于打钻马达6的第一腔6.1。
53.其中，行程阀7处于工作位时，打钻马达6的第一腔6.1的油液经行程阀7流向液控单向阀2.5，以控制液控单向阀2.5反向打开，且第一联阀体1.1的控制腔和第二联阀体1.2的控制腔的油液经液控单向阀2.5流回油箱。
54.在打钻结束后，手动液控比例多路阀1的第一、二联控制腔控制油直接卸荷流回油箱，阀芯在回位弹簧的作用自动回中，停止为打钻马达6和共进/退油缸供油。
55.通过液控单向阀2.5可以实现打钻过程的自动结束。当锚杆钻机自动打钻完成后，触动行程阀7，使其切换至工作位，此时，高压油作用在液控单向阀2.5控制腔，液控单向阀2.5反向打开，进入手动液控比例多路阀1控制腔油液直接流回油箱卸荷，手动液控比例多路阀1的第一联阀体1.1和第二联阀体1.2自动回中位，停止为打钻马达6和共进/退油缸供油，结束自动打钻过程。当然，在其他实施例中，液控单向阀2.5还可以替换为二位二通液控换向阀。
56.进一步地，锚杆机打钻控制系统还包括手动换向阀3，具体为二位四通手动换向阀。手动换向阀3连接于第一液控换向阀2.3。手动换向阀3处于导通位时，油液经手动换向阀3流至第一液控换向阀2.3，以将第一液控换向阀2.3切换至断开位，进而使得流进第一液控换向阀2.3的油液流回油箱，具体经第一液控换向阀2.3、单向顺序阀2.2、减压阀2.1流回油箱。
57.手动换向阀3能够通过手动切换工作位置，具体采用摩擦定位手动换向阀3改变锚杆机自动打钻控制阀组2控制油方向，使之直接卸荷，实现锚杆机自动手动打钻相互切换的功能；另一个作用是应急控制，当存在安全隐患时，通过改变换向阀的工作位置，使锚杆钻机立刻停止自动钻进，原理与自动手动互相切换的控制原理相同。当然，在其他实施例中，手动换向阀3也可替换为二位二通、二位三通换向阀等。
58.进一步地，自动打钻控制阀组2还包括第二液控换向阀2.4和调速阀4，第二液控换向阀2.4具体为二位四通液控换向阀。调速阀4的作用是通过手动调节锚杆机自动打钻工进速度。第二液控换向阀2.4连接于第一液控换向阀2.3和第二联阀体1.2。当第一液控换向阀2.3处于导通位后，至少部分油液经第一液控换向阀2.3流向第二液控换向阀2.4，以使第二液控换向阀2.4由第二工作位切换至第一工作位。当第二液控换向阀2.4处于第一工作位且第二联阀体1.2处于工作位时，至少部分油液经第二联阀体1.2、第二液控换向阀2.4、调速阀4进入工作油缸8。
59.当锚杆机自动打钻时，如图2所示，控制油液作用在第二液控换向阀2.4的左腔，使其切换工作在左位，保证进入工作油缸8无杆腔的油液经过调速阀4，进而可以手动调节打钻的工进速度。
60.进一步地，第二液控换向阀2.4通过并联在一起的直通油路4.1和调速阀4连接于工作油缸8。当第二液控换向阀2.4处于第二工作位且第二联阀体1.2切换至工作位时，至少部分油液经第二联阀体1.2、第二液控换向阀2.4、直通油路4.1进入工作油缸8。
61.通过直通油路4.1和调速阀4的设置，使得可以通过不同模式向工作油缸8提供油液。具体地，直通油路4.1的使用可用于锚杆机手动打钻时，第二液控换向阀2.4保持在第二工作位不变，进入工作油缸8无杆腔的油液未经过调速阀4，通过手柄控制手动液控比例多路阀1阀芯开度来控制打钻的工进速度。
62.进一步地，调速阀4和直通油路4.1的并联回路经液压锁9连接工作油缸8。当系统停止供油时，液压锁9能够使工作油缸8保持原有的工作状态不变。
63.进一步地，锚杆机打钻控制系统还包括连接于打钻马达6的球阀5。球阀5可以通过手动控制打钻排渣水的通断和大小。
64.本实施例提供的锚杆机打钻控制系统，可实现锚杆机自动打钻功能，同时也可实现自动打钻完成后自动停止、自动手动互相切换功能，其工作原理如下：
65.(一)自动打钻工作原理：当手动液控比例多路阀1的第一联阀体1.1处于工作位时，打钻马达6工作油路高压油分出一路控制油作用在第一液控换向阀2.3上腔，当液压力大于回位弹簧预紧力时使之切换至导通位；此时，扳动手动液控比例多路阀1，使得第二联阀体1.2切换至工作位，工作油缸8进油引出一路控制油经第一液控换向阀2.3上位到单向顺序阀2.2，当控制油压力达到单向顺序阀2.2开启压力时，油液经单向顺序阀2.2到减压阀2.1，经过减压阀2.1减压后到多路阀第一联阀体1.1控制腔和第二联阀体1.2控制腔，手动
液控比例多路阀1的第一、二联在液压力作用下始终工作在上位，打钻马达6正转与工作油缸8工进一起动作，实现自动打钻功能。
66.自动打钻工作液压回路是：当系统高压油p经手动液控比例多路阀1第一联阀体1.1后分两路液压油，其中一路到打钻马达6p口(左腔)，打钻马达6的r口(右腔)经手动液控比例多路阀1第一联阀体1.1流回油箱，打钻马达6正转；另一路油经自动打钻控制阀组2的x2口作用在第一液控换向阀2.3的上腔，使其处于导通位；同时，系统高压油p经多路阀第一联阀体1.1上位到自动打钻控制阀组2的c口后分两路液压油，一路经第一液控换向阀2.3到单向顺序阀2.2再经减压阀2.1后分两路控制油，其中一路控制油经自动打钻控制阀组2k口到多路阀第一、二联b腔(控制腔)，使手动液控比例多路阀1的第一、二联始终工作在上位；另一路控制油到第二液控换向阀2.4左腔，使其换向至左位工作；经自动打钻控制阀组2的另一路液压油经第一液控换向阀2.3左位到自动打钻控制阀组2的b口再经调速阀4到液压锁9再到工作油缸8无杆腔，工作油缸8有杆腔液压油经液压锁9到多路阀第二联阀体1.2流回油箱，工作油缸8工进。
67.(二)锚杆机自动打钻完成后自动停止工作原理：当打钻结束后，触动行程阀7使之切换至上位工作，液控单向阀2.5在控制油的作用下反向打开，作用是使多路阀第一、二联b腔控制油经液控单向阀2.5流回油箱卸荷，多路阀第一、二联在回位弹簧的作用自动回中，停止为打钻马达6和工作油缸8供油，使锚杆机自动打钻完成后自动停止。
68.自动停止油路走向为：打钻马达6左腔分出的控制油经行程阀7上位到s口再到自动打钻控制阀组2的x1口后作用在液控单向阀2.5控制腔使之反向打开；手动液控比例多路阀1第一、二联b腔控制油经自动打钻控制阀组2的k口到液控单向阀2.5再到自动打钻控制阀组2的t1口流回油箱，手动液控比例多路阀1第一、二联工作位置由上位变为中位，第一液控换向阀2.3工作位置由上位变为下位，第二液控换向阀2.4工作位置由右位变为左位。
69.(三)锚杆机自动手动互相切换控制是指可根据实际工况条件选择锚杆机自动和手动打钻的控制方式。工作原理：通过改变手动换向阀3工作位置实现锚杆机自动和手动打钻互相切换。手动打钻的控制油路走向：控制油经第一液控换向阀2.3到单向顺序阀2.2再经减压阀2.1后到自动打钻控制阀组2的x2口，再到手动换向阀3后流回油箱，此时多路阀第一、二联只能通过手动控制。
70.本实施例提供的控制系统，通过自动打钻控制阀组2可实现锚杆机自动和手动打钻互相切换，适应不同煤层的作业选择与之相匹配的钻进方式，一个工作人员可以同时控制几个锚杆机，也可以在自动打钻过程中进行其他作业(比如准备锚护作业需要的材料等)，既可提高作业效率，又可消减作业面工作人员数量；操作简单灵活；另外，只需操作一下多路阀柄，通过自动打钻控制阀组2就可实现自动打钻功能，整个作业过程操作简单灵活，使整个锚护作业过程工作强度大大降低。利用行程阀7，实现钻进作业结束后自动停钻功能。利用手动换向阀3，实现手动自动打钻互相切换。
71.除了上述锚杆机打钻控制系统，本发明还提供了一种机载锚杆机，该机载锚杆机包括锚杆机打钻控制系统，具体可以为以上任一实施例中提供的锚杆机打钻控制系统，有益效果可以相应参考以上各个实施例。该机载锚杆机的其他各部分的结构请参考现有技术，本文不再赘述。
72.需要说明的是，当元件被称为“固定”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或
者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。
73.术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。
74.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。
75.本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
76.以上对本发明所提供的机载锚杆机及锚杆机打钻控制系统进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明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发明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，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。