对负载敏感液压系统在防突远距离控制钻机中的应用

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1、2010年2月矿业安全与环保第37卷第1期负载敏感液压系统在防突远距离控制钻机中的应用辛德忠(煤炭科学研究总院重庆研究院，重庆4~037)摘要：防突远距离控制钻机(简称远控钻机)要求操作人员在100m以外控制钻机，实现钻场无人钻孔以减少人员伤亡。要求远控钻机的液压系统具有高效节能、高可靠性、良好的微调性能及系统过载保护功能。为此将具有恒功率控制功能的负载敏感液压系统应用于远控钻机，可很好地满足钻机的使用要求。关键词：远控钻机；负载敏感；恒功率控制中图分类号：TD41；P634．31文献标志码：C文章编号：1008—4495(2010)01—0039—03在突出煤层中施工钻孑L，用以对

2、突出煤层进行2)当一个泵向多个泵供油时，液压油会流向负瓦斯抽放、排放或卸压，这些措施几乎是目前在无保载压力较小的执行元件，从而使负载压力较高的执护层开采条件下消除煤层突出危险性的唯一办法。行元件速度减慢或无动作，因此，直通型开式油路很然而，在一些严重突出煤层中施工钻孑L时不断发生难实现用单泵同时控制多执行元件动作。突出事故，使钻孔施工人员没有安全保障。防突远3)在执行元件不工作时，泵输出的油液通过多距离控制钻机可以让操作者在安全区域操作钻机，远路阀卸荷回油箱，这部分沿程能量损失大；在系统节距离控制钻杆加接及拆卸，实现钻场无人化，可以在流调速时，系统多余流量大多通过溢流阀或节流阀瓦斯突

3、出时有效地保障操作人员的人身安全。泄回油箱，系统能量损失大，发热难以控制。远控钻机要求远距离控制钻杆加接与拆卸，液为了克服以上缺点，在液压系统中采用了负载压系统的可靠性、微调性远高于普通钻机；远控钻机敏感控制，通过检测执行元件的压力、流量、功率变为自带钻杆储存移送装置的履带式自行钻机，结构化信号向系统反馈，实现节能、流量及调速等方面的复杂，执行元件多，各部件安装空间有限。因此，普控制。通的液压系统不能满足远控钻机的使用要求，有必1．2负载敏感液压系统的组成要采用先进的负载敏感液压系统。负载敏感系统主要液压元件包括负载敏感多路阀及负载敏感泵。1负载敏感液压系统的发展及特点1)负载敏感多

4、路阀。负载敏感多路阀(见图1)1．1负载敏感系统的发展是在普通四通多路阀的基础之上发展起来的，其通工程机械最初广泛采用六通多路阀，其有2条过采用二通压力补偿器1与四通多路阀阀口串联的直通油路。直通供油回路可组成优先油路，中位时方式形成比例节流调速回路，二通压力补偿器能保直接回油箱卸载，由普通六通多路阀与变量、定量泵持四通多路阀3的阀口节流时压差近似不变，使多组合而成工程机械复杂多变的直通型开式油路。开路阀的每一个阀口都相当于一个比例调速阀，从而式油路有如下缺点：解决了普通六通多路阀利用阀口节流控制时，流量1)负荷压力变化会引起阀口压差变化，从而会易受负载压力或油源压力波动的干扰问题，

5、并且使引起通过多路阀阀口流量变化，使系统流量不稳，微多路阀能获得良好的微调性能。调性能差。由于压力补偿器的存在，通过压力补偿器1的流量控制与分配，可使多个执行元件同时工作而不收稿日期：2009—01—09；2009—07—26修订出现压力流量干扰。同时，负载敏感多路阀设置了作者简介：辛德忠(1976一)，男，硕士，工程师，主要从事能感知各联阀所控制的执行元件负载压力大小的负煤矿钻机设计、制造等领域的科研工作。·39·2010年2月矿业安全与环保第37卷第1期敏感多路阀组成。在该系统中泵的输出压力与负载234要相适应，是一种压力适应系统。当系统各换向阀芯处于中位时，泵输出流量为泵的最大

6、流量，而泵的输出压力较小(1～2MPa)，因此被称为开中心负载敏感系统。1．3．2闭中心负载敏感液压系统闭中心负载敏感液压系统主要由负载敏感泵与负载敏感多路阀组成。在该系统中不仅泵的输出压力与负载要相适应，而且泵的输出流量也要与负载1一二通压力补偿器；2一梭阅；3一四通多路阀；4一三通压力补偿器。相适应，是功率匹配系统。当系统各换向阀阀芯处图1负载敏感多路阀系统原理图于中位时，泵的输出压力较低(1～2MPa)而输出流量几乎为0。因此被称为闭中心负载敏感系统。载敏感通道，用于控制三通压力补偿器4的卸荷流量或负载敏感泵输出流量，使系统工作压力和最高2钻机采用负载敏感系统的特点J负载压力相

7、适应，最大限度地降低能耗。普通全液压钻机的执行元件包括旋转、推进、卡2)负载敏感泵。负载敏感泵一般为变量柱塞盘、夹持器、钻机支护、方位角及倾角的调节等，在钻泵，其控制机构主要由泵出口节流阀、恒压调节阀和机的所有执行元件中，只有旋转和推进需要同时动恒流调节阀等组成，见图2。作，而且占用了钻机绝大多数输出功率。钻机在连接或拆卸钻杆时，钻机旋转及推进的速度控制精度要求较高。因此，无论从节能方面还是从控制精度流方面而言，提高钻机旋转及推进控制性能，对整个钻机的使用