一种凿岩机的液压系统

摘要

本发明涉及一种凿岩机的液压系统，包括液压油箱一、供油系统、回油系统、破石动力系统、钻头伸缩系统、风动除石系统和安全支撑系统，所述破石动力系统、钻头伸缩系统、风动除石系统和安全支撑系统分别通过供油系统和回油系统连接液压油箱一，并形成各自的液压回路。与现有技术相比，本发明的有益效果是：1)风扇马达能够达到最佳工作状态，大大提高了工作效率；2)可防止在进给过程中由于力矩变化使钻头折断；3)钻头在工作时能够调速，增加了作业范围和领域；4)设置有安全支撑系统，保证人员和设备的安全5)各回路均设冷却装置，延长设备的维修周期和使用寿命；6)闭式泵设有润滑系统，避免因长时间不使用而导致扪缸、爆缸等问题。

权利要求

1.一种凿岩机的液压系统，其特征在于，包括液压油箱一、供油系统、回油系统、破石动力系统、钻头伸缩系统、风动除石系统和安全支撑系统，所述破石动力系统、钻头伸缩系统、风动除石系统和安全支撑系统分别通过供油系统和回油系统连接液压油箱一，并形成各自的液压回路；所述破石动力系统由油缸一、液压马达、二位三通换向阀和平衡阀一组成，并通过三位四通换向阀一连接供油系统一和回油系统一；其中油缸一的无杆腔通过二位三通换向阀和单向阀三连接三位四通换向阀一的一个中位工作油口；油缸一的有杆腔通过单向阀四、平衡阀一连接三位四通换向阀一的另一个中位工作油口，按液压油流动方向，平衡阀一后的回路上并联有液压马达；油缸一的推杆连接液压马达的调速口，液压马达和二位三通换向阀的溢流口直接连接液压油箱一。

2.根据权利要求1所述的一种凿岩机的液压系统，其特征在于，所述破石动力系统和钻头伸缩系统共用供油系统一和回油系统一，供油系统一由从液压油箱一引出的供油管依次连接的电磁过滤器一、截止阀一和液压泵一组成，液压泵一后的油路上设溢流阀一；回油系统一由从破石动力系统和钻头伸缩系统引出的回油管依次连接的温控阀一、冷却器一、单向阀一和回流过滤器组成。

3.根据权利要求1所述的一种凿岩机的液压系统，其特征在于，所述风动除石系统和安全支撑系统共用供油系统二和回油系统二，供油系统二由从液压油箱一引出的供油管依次连接的电磁过滤器二、截止阀二和液压泵二组成，液压泵二后的油路上设溢流阀二；回油系统二由从风动除石系统和安全支撑系统引出的回油管依次连接的温控阀二、冷却器二和单向阀二组成。

4.根据权利要求1所述的一种凿岩机的液压系统，其特征在于，所述平衡阀一由溢流阀三、单向节流阀和单向阀五组成，溢流阀三设在液压马达的回油管上，其溢流口通过单向节流阀一路连接液压马达的进油管，另一路通过单向阀五连接溢流阀三前的回油管。

5.根据权利要求2所述的一种凿岩机的液压系统，其特征在于，所述钻头伸缩系统由油缸二、调速阀一、调速阀二、手动二位换向阀和平衡阀二组成，并通过三位四通换向阀二连接供油系统一和回油系统一；其中油缸二的无杆腔通过调速阀一、调速阀二和平衡阀二连接三位四通换向阀二的一个中位工作油口，且调速阀一并联有手动二位换向阀；油缸二的有杆腔直接连接三位四通换向阀二的另一个中位工作油口；油缸二无杆腔一端的进油管上设有压力表一。

6.根据权利要求5所述的一种凿岩机的液压系统，其特征在于，所述平衡阀二由并联的溢流阀四和单向阀六组成，溢流阀四的溢流口连接钻头伸缩系统的回油管。

7.根据权利要求3所述的一种凿岩机的液压系统，其特征在于，所述风动除石系统由闭式泵、过滤器、冲洗阀和风扇马达组成，从供油系统二引出的供油管通过闭式泵的S口连接闭式泵中的补油泵和变量泵，闭式泵的A、B口通过冲洗阀连接风扇马达，闭式泵的G口和Fe口之间设有过滤器，闭式泵的T1口、冲洗阀和风扇马达的溢流口分别连接回油系统二。

8.根据权利要求3所述的一种凿岩机的液压系统，其特征在于，所述安全支撑系统包括两组并联且分别通过三位四通换向阀三和三位四通换向阀四连接供油系统二和回油系统二的支撑组件，每组支撑组件由2个并联的液压油缸组成，且液压油缸前设有液压锁；两组支撑组件的液压回路分别接入三位四通换向阀三和三位四通换向阀四的中位工作油口。

9.根据权利要求7所述的一种凿岩机的液压系统，其特征在于，所述闭式泵另外连接动力润滑系统，动力润滑系统由液压油箱二、电磁过滤器三、截止阀三、液压泵三、温控阀三、冷却器三和溢流阀五组成，从液压油箱二引出的供油管依次连接电磁过滤器三、截止阀三、液压泵三、温控阀三、冷却器三和单向阀七后连接闭式泵动力端的润滑油入口，液压泵三后的油路上设溢流阀五；闭式泵动力端的润滑油出口连接液压油箱二，闭式泵动力端润滑油入口前的油管上设压力表二。

说明书

一种凿岩机的液压系统

技术领域

[0001] 本发明涉及液压凿岩机技术领域，尤其涉及一种不仅适用于山丘隧道开通，也适于大型油井口开通或水下钻孔作业的凿岩机的液压系统。

背景技术

[0002] 目前国产的液压凿岩机使用时普遍存在效率低、使用寿命短的缺点，其较低的性价比直接导致了市场竞争力低，另外目前常用液压凿岩机还存在以下不足：1)推进机构的行程范围小；2)风扇除石的效率不高；3)没有冷却系统，工作时油温过高会使软管管道发生变形，当工作停止恢复常温时，接口变得松动并会在此后的工作中造成漏油现象，影响设备的正常运行；4)凿岩的过程中如以最大速度进给，当遇到岩石异常坚硬时，不能及时调速来改变力矩，导致钻头受力不均匀，导致钻头损坏，由于钻头的造价较高，更换钻头不仅会影响工作效率，也造成了经济损失；5)凿岩机开凿山洞时，如遇岩石风化、地震或洪水的影响造成岩石松动，会出现大面积坍塌的情况，而凿岩机本身缺少安全保护系统，操作人员的生命安全面临威胁。

发明内容

[0003] 本发明提供了一种凿岩机的液压系统，可扩大凿岩机推进机构的行程范围，提高风动除石系统的效率，所有回路均设冷却系统降温，以提高设备整体使用寿命，另外实现了钻头可伸缩进给，防止钻头意外损坏，并为设备提供了安全支撑。

[0004] 为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：

[0005] 一种凿岩机的液压系统，包括液压油箱一、供油系统、回油系统、破石动力系统、钻头伸缩系统、风动除石系统和安全支撑系统，所述破石动力系统、钻头伸缩系统、风动除石系统和安全支撑系统分别通过供油系统和回油系统连接液压油箱一，并形成各自的液压回路。

[0006] 所述破石动力系统和钻头伸缩系统共用供油系统一和回油系统一，供油系统一由从液压油箱一引出的供油管依次连接的电磁过滤器一、截止阀一和液压泵一组成，液压泵一后的油路上设溢流阀一；回油系统一由从破石动力系统和钻头伸缩系统引出的回油管依次连接的温控阀一、冷却器一、单向阀一和回流过滤器组成。

[0007] 所述风动除石系统和安全支撑系统共用供油系统二和回油系统二，供油系统二由从液压油箱一引出的供油管依次连接的电磁过滤器二、截止阀二和液压泵二组成，液压泵二后的油路上设溢流阀二；回油系统二由从风动除石系统和安全支撑系统引出的回油管依次连接的温控阀二、冷却器二和单向阀二组成。

[0008] 所述破石动力系统由油缸一、液压马达、二位三通换向阀和平衡阀一组成，并通过三位四通换向阀一连接供油系统一和回油系统一；其中油缸一的无杆腔通过二位三通换向阀和单向阀三连接三位四通换向阀一的一个中位工作油口；油缸一的有杆腔通过单向阀四、平衡阀一连接三位四通换向阀一的另一个中位工作油口，按液压油流动方向，平衡阀一后的回路上并联有液压马达；油缸一的推杆连接液压马达的调速口，液压马达和二位三通换向阀的溢流口直接连接液压油箱一。

[0009] 所述平衡阀一由溢流阀三、单向节流阀和单向阀五组成，溢流阀三设在液压马达的回油管上，其溢流口通过单向节流阀一路连接液压马达的进油管，另一路通过单向阀五连接溢流阀三前的回油管。

[0010] 所述钻头伸缩系统由油缸二、调速阀一、调速阀二、手动二位换向阀和平衡阀二组成，并通过三位四通换向阀二连接供油系统一和回油系统一；其中油缸二的无杆腔通过调速阀一、调速阀二和平衡阀二连接三位四通换向阀二的一个中位工作油口，且调速阀一并联有手动二位换向阀；油缸二的有杆腔直接连接三位四通换向阀二的另一个中位工作油口；油缸二无杆腔一端的进油管上设有压力表一。

[0011] 所述平衡阀二由并联的溢流阀四和单向阀六组成，溢流阀四的溢流口连接钻头伸缩系统的回油管。

[0012] 所述风动除石系统由闭式泵、过滤器、冲洗阀和风扇马达组成，从供油系统二引出的供油管通过闭式泵的S口连接闭式泵中的补油泵和变量泵，闭式泵的A、B口通过冲洗阀连接风扇马达，闭式泵的G口和Fe口之间设有过滤器，闭式泵的T1口、冲洗阀和风扇马达的溢流口分别连接回油系统二。

[0013] 所述安全支撑系统包括两组并联且分别通过三位四通换向阀三和三位四通换向阀四连接供油系统二和回油系统二的支撑组件，每组支撑组件由2个并联的液压油缸组成，且液压油缸前设有液压锁；两组支撑组件的液压回路分别接入三位四通换向阀三和三位四通换向阀四的中位工作油口。

[0014] 所述闭式泵另外连接动力润滑系统，动力润滑系统由液压油箱二、电磁过滤器三、截止阀三、液压泵三、温控阀三、冷却器三和溢流阀五组成，从液压油箱二引出的供油管依次连接电磁过滤器三、截止阀三、液压泵三、温控阀三、冷却器三和单向阀七后连接闭式泵动力端的润滑油入口，液压泵三后的油路上设溢流阀五；闭式泵动力端的润滑油出口连接液压油箱二，闭式泵动力端润滑油入口前的油管上设压力表二。

[0015] 与现有技术相比，本发明的有益效果是：

[0016] 1)除石风扇马达和闭式泵连接，提高了风扇马达进油流量，并能及时补油，使风扇马达能够达到最佳工作状态，大大提高了工作效率；

[0017] 2)钻头处设置伸缩油缸，增加了钻头进给范围，又可防止在进给过程中由于力矩变化使钻头折断，并且扩大了设备的作业范围，进一步提高作业效率；

[0018] 3)变量液压马达使钻头在工作时能够调速，使凿岩机不仅适用于山丘隧道开通，也适于大型油井口开通或水下钻孔作业，增加了作业范围和领域；

[0019] 4)设置有安全支撑系统，可在作业时支撑住四周的岩壁，在现场出现岩石松动的紧急情况时给工人留有安全空间，并争取足够时间来加固岩壁，保证人员和设备的安全；

[0020] 5)整个液压系统各回路均设冷却装置，保证工作管路不会因高温膨胀产生变形而导致漏油，延长设备的维修周期和使用寿命；

[0021] 6)系统闭式泵设有润滑系统，避免因长时间不使用而导致扪缸、爆缸等问题。

附图说明

[0022] 图1是本发明所述的主液压系统原理图。

[0023] 图2是本发明所述动力润滑系统原理图。

[0024] 图中：Ⅰ.供油系统一 Ⅱ.回油系统一 Ⅲ.供油系统二 Ⅳ.回油系统二 Ⅴ.破石动力系统 Ⅵ.钻头伸缩系统 Ⅶ.风动除石系统 Ⅷ.安全支撑系统

[0025] 1.液压油箱一 2.电磁过滤器一 3.截止阀一 4.液压泵一 5.溢流阀一 6.温控阀一 7.冷却器一 8.单向阀一 9.回流过滤器 10.电磁过滤器二 11.截止阀二 12.液压泵二 13.溢流阀二 14.温控阀二 15.冷却器二 16.单向阀二 17.油缸一 18.液压马达 19.二位三通换向阀 20.平衡阀一 21.三位四通换向阀一 22.单向阀四 23.单向阀三 24.溢流阀三 25.单向节流阀 26.单向阀五 27.油缸二 28.调速阀一 29.调速阀二 30.手动二位换向阀 31.平衡阀二 32.三位四通换向阀二 33.压力表一 34.溢流阀四 35.单向阀六 36.闭式泵 37.过滤器 38.冲洗阀 39.风扇马达 40.补油泵 41.变量泵 42.液压油缸 43.液压锁 44.三位四通换向阀三 45.三位四通换向阀四 46.液压油箱二 47.电磁过滤器三 
48.截止阀三 49.液压泵三 50.溢流阀五 51.温控阀三 52.冷却器三 53.单向阀七 54.压力表二 55.液位计 56.空气过滤器

具体实施方式

[0026] 下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：

[0027] 见图1，是本发明的主液压系统原理图，本发明一种凿岩机的液压系统，包括液压油箱一1、供油系统、回油系统、破石动力系统Ⅴ、钻头伸缩系统Ⅵ、风动除石系统Ⅶ和安全支撑系统Ⅷ，所述破石动力系统Ⅴ、钻头伸缩系统Ⅵ、风动除石系统Ⅶ和安全支撑系统Ⅷ分别通过供油系统和回油系统连接液压油箱一1，并形成各自的液压回路。

[0028] 所述破石动力系统Ⅴ和钻头伸缩系统Ⅵ共用供油系统一Ⅰ和回油系统一Ⅱ，供油系统一Ⅰ由从液压油箱一1引出的供油管依次连接的电磁过滤器一2、截止阀一3和液压泵一4组成，液压泵一4后的油路上设溢流阀一5；回油系统一Ⅱ由从破石动力系统Ⅴ和钻头伸缩系统Ⅵ引出的回油管依次连接的温控阀一6、冷却器一7、单向阀一8和回流过滤器9组成。

[0029] 所述风动除石系统Ⅶ和安全支撑系统Ⅷ共用供油系统二Ⅲ和回油系统二Ⅳ，供油系统二Ⅲ由从液压油箱一1引出的供油管依次连接的电磁过滤器二10、截止阀二11和液压泵二12组成，液压泵二12后的油路上设溢流阀二13；回油系统二Ⅳ由从风动除石系统Ⅶ和安全支撑系统Ⅷ引出的回油管依次连接的温控阀二14、冷却器二15和单向阀二16组成。

[0030] 所述破石动力系统Ⅴ由油缸一17、液压马达18、二位三通换向阀19和平衡阀一20组成，并通过三位四通换向阀一21连接供油系统一Ⅰ和回油系统一Ⅱ；其中油缸一17的无杆腔通过二位三通换向阀19和单向阀三23连接三位四通换向阀一21的一个中位工作油口；油缸一17的有杆腔通过单向阀四22、平衡阀一20连接三位四通换向阀一21的另一个中位工作油口，按液压油流动方向，平衡阀一20后的回路上并联有液压马达18；油缸一17的推杆连接液压马达18的调速口，液压马达18和二位三通换向阀19的溢流口直接连接液压油箱一1。

[0031] 所述平衡阀一20由溢流阀三24、单向节流阀25和单向阀五26组成，溢流阀三24设在液压马达18的回油管上，其溢流口通过单向节流阀25一路连接液压马达18的进油管，另一路通过单向阀五26连接溢流阀三24前的回油管。

[0032] 所述钻头伸缩系统Ⅵ由油缸二27、调速阀一28、调速阀二29、手动二位换向阀30和平衡阀二31组成，并通过三位四通换向阀二32连接供油系统一Ⅰ和回油系统一Ⅱ；其中油缸二27的无杆腔通过调速阀一28、调速阀二29和平衡阀二31连接三位四通换向阀二32的一个中位工作油口，且调速阀一28并联有手动二位换向阀30；油缸二27的有杆腔直接连接三位四通换向阀二32的另一个中位工作油口；油缸二27无杆腔一端的进油管上设有压力表一33。

[0033] 所述平衡阀二31由并联的溢流阀四34和单向阀六35组成，溢流阀四34的溢流口连接钻头伸缩系统Ⅵ的回油管。

[0034] 所述风动除石系统Ⅶ由闭式泵36、过滤器37、冲洗阀38和风扇马达39组成，从供油系统二Ⅲ引出的供油管通过闭式泵36的S口连接闭式泵36中的补油泵40和变量泵41，闭式泵36的A、B口通过冲洗阀38连接风扇马达39，闭式泵36的G口和Fe口之间设有过滤器37，闭式泵36的T1口、冲洗阀38和风扇马达39的溢流口分别连接回油系统二Ⅳ。

[0035] 所述安全支撑系统Ⅷ包括两组并联且分别通过三位四通换向阀三44和三位四通换向阀四45连接供油系统二Ⅲ和回油系统二Ⅳ的支撑组件，每组支撑组件由2个并联的液压油缸42组成，且液压油缸42前设有液压锁43；两组支撑组件的液压回路分别接入三位四通换向阀三44和三位四通换向阀四45的中位工作油口。

[0036] 见图2，是本发明所述动力润滑系统原理图。所述闭式泵36另外连接动力润滑系统，动力润滑系统由液压油箱二46、电磁过滤器三47、截止阀三48、液压泵三49、温控阀三51、冷却器三52和溢流阀五50组成，从液压油箱二46引出的供油管依次连接电磁过滤器三
47、截止阀三48、液压泵三49、温控阀三51、冷却器三52和单向阀七53后连接闭式泵36动力端的润滑油入口，液压泵三49后的油路上设溢流阀五50；闭式泵36动力端的润滑油出口连接液压油箱二46，闭式泵36动力端润滑油入口前的油管上设压力表二54。

[0037] 三位四通换向阀一21、三位四通换向阀二32、三位四通换向阀三44、三位四通换向阀四45均为手动换向阀。

[0038] 液压油箱一1、液压油箱二46均设有液位计55和空气过滤器56。

[0039] 闭式泵36和冲洗阀38是市售产品，具体结构在此不加赘述。

[0040] 本发明一种凿岩机的液压系统的工作原理和工作过程如下：

[0041] 1)破石动力系统Ⅴ开始工作时，液压油从液压油箱一1里抽出，经过电磁过滤器一2，到达截止阀一3，截止阀一3在设备启动前保持打开状态，抽到液压泵一4中的液压油到达三位四通手动换向阀一21的进油口，将三位四通手动换向阀一21推至左位，油液通过工作油口输送到变量液压马达18里中，液压马达18启动，破石动力系统开始工作。与此同时，油液经过单向阀四22来到二位三通换向阀19，二位三通换向19阀切换到右位，油液从油缸一
17的无杆腔进油，推杆移动使液压马达18的出油口变小，液压马达18的出油流速加快，马达的转速升高；同理，当油缸17的有杆腔进油时，液压马达18的出油口变大，马达18的转速下降。

[0042] 液压马达18出油口的液压油经过由单向阀五26、溢流阀三24和单向节流阀25组成的平衡阀一20，回到三位四通换向阀一21的回油口，推动温控阀一6，油液经过温控阀一6、冷却器7、单向阀一8和回油过滤器9，回到液压油箱一1。在此过程中马达18和二位三通换向阀19泄露的油液直接回到液压油箱一1。系统所有溢流阀，如液压泵一4并联的溢流阀一5，都是为了防止系统压力过大起到溢流的作用，保证系统安全。

[0043] 2)钻头伸缩系统Ⅵ开启，液压泵一4在为破石动力系统Ⅴ供油的同时，也为钻头伸缩系统Ⅵ供油，当油液到达破石动力系统三位四通换向阀一21的同时，也被输送到三位四通换向阀二32，三位四通换向阀二32切换到左位，油液经过平衡阀二31到达调速阀二29，如果要完成慢速进给，则断开手动二位换向阀30，油液再经过一个调速阀一28，可使速度降下来，进给用的油缸二伸出的速度减慢，完成一个工进。从油缸二出油口流出的油液经过三位四通换向阀二32、开通的温控阀一6、冷却器一7、单向阀一8和回油过滤器9回到液压油箱一1。

[0044] 3)风动除石液压系统Ⅶ开启，油液被液压泵二12从液压油箱一1中抽出，经过电磁过滤器二10直接输送到闭式泵36的s口，并经s口直接输送到闭式泵36内的补油泵40，闭式泵36的G口和Fe口之间设置一个过滤器37，可以滤掉油液中的渣子，防止泵堵塞。补油泵40的油液直接输送到闭式泵36内的变量泵41，并经过冲洗阀38进入风扇马达39，完成整个工作过程。回流的油液从闭式泵36的T1口经过温控阀二14、冷却器二15和单向阀二16回到液压油箱一1。冲洗阀38和风扇马达39外壳残留的油液也通过回油管回到液压油箱一1。

[0045] 用闭式泵带动风扇马达，使风扇马达一直保持恒定的输出功率，可以保证工作效率。

[0046] 4)风动除石液压系统Ⅶ开启的同时，动力润滑系统同时开启，液压油箱二46中的油液经过电磁过滤器三47，被液压泵三49输送到温控阀三51，温控阀三51开启，油液经过冷却器三52流过闭式泵动力端后返回液压油箱二46，为动力系统提供润滑，保证工作顺畅。

[0047] 5)设备启动的同时安全支撑系统Ⅷ的液压回路也开始启动，油液直接由液压泵二12从液压油箱一1中通过电磁过滤器二10抽出，通过截止阀二11输送到三位四通手动换向阀三44和三位四通手动换向阀45，两个三位四通换向阀同时开启，油液再通过液压锁43进入4个液压油缸42的无杆腔，液压油缸42的推杆带动安装在固定液压缸上的4个支腿同时伸出，完成整个支撑过程。液压锁43可保证支腿伸出后不会收回，牢固地撑住四壁，保证了施工现场的安全。