[发明专利]一种自动防卡钻的液压煤矿钻机

权利要求书

1.一种自动防卡钻的液压煤矿钻机，其特征在于所述钻机液压系统包括液压泵、溢流阀、LUDV系统、旋转直接驱动式电液压力伺服阀、PID控制器、防卡阀、液压马达、液压缸、油箱、压力传感器;

液压泵：为单向变量柱塞泵，根据钻机实际工况的不同，输出液压油的流量不同；

溢流阀：利用阀口的溢流，使所述系统压力维持恒定，在系统压力过高时，可实现调压、限压和稳压；

LUDV系统：是指负载独立流量分配系统，将压力补偿阀置于主阀之后，对钻机液压系统压力进行阀后补偿；当多个执行机构同时工作时，以最高压力的执行机构的压力补偿压力较小的执行机构的压力，使在任何时刻保持各执行机构的压差恒定，因此能够实现对多个执行机构流量的比例分配;

所述LUDV系统包括：节流阀、压力补偿阀、梭阀、变量液压缸;

节流阀：通过控制节流口开度来控制液压系统流量，进而控制执行机构的速度；LUDV系统中有两个节流阀，设定两个节流阀的节流口面积成一定比例，以此来实现对回转回路和给进回路执行机构流量的比例分配;

压力补偿阀：起负荷均衡器的作用;设置压力补偿器的最大补偿压力为安全压力，即达到安全压力时，压力补偿器的阀芯移动到最左端，阀口全开;在压力补偿器作用下，各个执行元件的节流阀节流口两端的压差相同，实现负载大小不同的执行机构的复合协调动作;

梭阀：起到提取液压缸和回转马达这两个负载的最大压力，并把提取到的最大压力传送到两个压力补偿阀和变量液压缸上；钻机不发生重大安全隐患时，回转压力大于推进压力;

变量液压缸：液压泵出口压力和梭阀提取到的压力相比较，进而调整液压泵的斜盘摆角，以此来实时控制液压泵输出流量的大小;

旋转直接驱动式电液压力伺服阀：该阀为三位四通阀，起到给回转马达换向的作用;其结构包括电子控制器、有限转角力矩电机、偏心驱动机构、功率滑阀副和相关传感器;

该阀通过偏心驱动机构将力矩电机旋转运动转化为功率阀芯的直线运动，改变进回油节流面积比，进而确定伺服阀的工作位以及输出压力;

PID控制器：接收来自压力传感器监测到的马达回转压力，通过PID控制算法计算出输出信号传递给旋转直接驱动式电液压力伺服阀，进而控制旋转直接驱动式电液压力伺服阀的阀芯移动速度和方向;

防卡阀：包括两个液控换向阀A、B，当来自马达的旋转压力大于卡钻压力2时，两个液控换向阀换向，进而使液压缸换向，钻机回退;

液压马达：为钻机的回转运动提供动力，并能够正反转;

液压缸：为钻机的给进运动提供动力，能够推进也能够回退;

油箱：为钻机液压系统储油,并还起着散热、分离油液中的气泡、沉淀杂质作用;

压力传感器：检测回转回路压力，并实时反馈给PID控制器，供PID控制器进行检测和控制；

当钻机发生卡钻，回转回路的压力大于卡钻压力1但小于卡钻压力2时，压力传感器把回转压力信号传输到PID控制器，由于回转压力大于卡钻压力1，PID控制器发出信号给旋转直接驱动式电液压力伺服阀，驱动旋转直接驱动式电液压力伺服阀换向，钻机钻头反转；若当钻头反转过程中，回转压力下降到卡钻压力1以下，PID控制器接收到压力传感器传送回来的回转压力信号，PID控制器发出信号给旋转直接驱动式电液压力伺服阀继续换向，钻机液压马达恢复正转，钻机继续钻进；钻进过程中若回转压力又出现大于卡钻压力1的情况，按上述方式如此往复，直到解决卡钻现象；

当钻机液压马达的反转不能解决卡钻事故时，此时回转压力继续升高，当回转压力大于卡钻压力2时，压力传感器传输信号给PID控制器，PID控制器发出指令给旋转直接驱动式电液压力伺服阀，使旋转直接驱动式电液压力伺服阀继续保持换向后的状态，此时液压马达继续反转；同时地，防卡阀开始工作，而液控换向阀B的换向的开启压力为卡钻压力2；当回转压力达到卡钻压力2时，液控换向阀B受到来自回转回路高压油的作用换向，从而使液控换向阀A的左端受到高压油的作用，使得液控换向阀A换向，进而推动液压缸回退，此时钻机回退；液压缸回退过程中，钻机空载，回转压力下降，当回转压力下降到卡钻压力2以下时，钻机继续推进；若再次推进过程中回转压力继续升高到卡钻压力2时，钻机继续回退，如此往复；若再次推进过程中钻机卡钻现象得到缓解，回转压力继续下降，当下降到卡钻压力1时，压力传感器传输回转压力信号给PID控制器，驱动旋转直接驱动式电液压力伺服阀换向到初始态，液压马达正转，此时钻机正常工作。