新型液压冲击机械控制系统方案研究

李 鲤 刘善春（兰州城市学院，甘肃 兰州730070）

液压就是通过液压油（具体根据实际情况定）来传递压力的装置。一个完整的液压系统由五个部分组成，即动力元件、执行元件、控制元件、辅助元件和液压油。液压由于其传动力量大，易于传递及配置，在工业、民用行业应用广泛。液压系统的执行元件液压缸和液压马达的作用是将液体的压力能转换为机械能，而获得需要的直线往复运动或回转运动。为了全面提高液压冲击机械的操作水平需要建立相应的控制系统，只有这样才能进一步提高新型液压冲击机械的工作质量。文章通过对新型液压冲击机械操作的利用意义和原理运作等相关知识的介绍进而进行了新型液压冲击机械控制系统方案的研究，希望以此为相应的机械操作工作者提供相应的参考和借鉴。

1 电液控制阀在液压冲击系统中的应用

一个设计合理的液压控制系统必须使液压冲击器协调系统完成冲击、回转、推进等工作机能，同时又赋予其安全保证功能(如自动防卡、自动停推等控制功能)。通过科研人员的反复技术论证的实际操作，目前主要采用电液控制阀来实现对液压冲击机械的控制。由于液压冲击机械的型号不同，所以其相应的电业控制阀也有不同型号和规格的，在实际的选用中首先应该保证型号统一。要实现液压冲击机械系统的自动控制，从简化系统结构的角度考虑，冲击系统压力应该在数字信号控制下无级变化输出；同时，推进系统压力和转钎流量也必须能在数字信号控制下无级变化输出。电液伺服阀控制、电液比例阀控制和高速开关电磁阀控制均能实现对这些量的无级变化输出。

目前电液控制阀技术已经在实际的机械操作中得到了相对广泛的利用，该项技术经济成本低廉，操作简单，安装程序简易，所以，在未来的一个机械应用时间段，电液控制阀必将取得更广泛的应用空间，为施工建设提供相应的支持。

2 液压冲击机械液压控制系统总体方案

在液压冲击机械的操作运用过程中，需要进行相应的转换作业等，该项操作的实现需要机械设备配备相应的辅助控制系统，如何使该系统与机械操作系统实现有机结合，并在使用过程中提高工作效率，成为科研技术工作者努力研究的一个重要方向，液压冲击器系统压力波动的幅值大、频率高,同时又要求驱动它的液压动力源(泵)具有良好的调节性能。普通的齿轮泵和叶片泵是难以满足其工作要求的,轴向柱塞变量泵由于具有很好的动态调节特性因而适合液压冲击器系统的工作要求。根据其变量机构工作方式的不同,柱塞变量泵有手动(伺服)变量泵、恒压变量泵、液控变量泵和电液比例变量泵几种类型。

2.1 泵的启动

液压冲击机械操作的核心部件是液压泵，因此，对液压机械操作的控制系统设计首先要考虑的是对泵的灵活控制。技术人员在传统的液压机械操作设计中进行了简单的位置变更，稍微移动了液压泵的位置，并配备了辅助的液压泵驱动机，改良之后的液压泵可以使冲击系统通过电液换向临近阀的右位卸荷，转钎系统通过电液换向第三个中位卸荷，而推进系统此时无压力油进入。

2.2 冲击、推进工作原理

DT 通电；接通冲击油路；高速开关电磁阀通电处于脉冲宽度调制(PWM)状态。此时高速开关电磁阀输出控制压力作用于恒压变量泵的变量机构，使泵输出所需的调定压力，当泵(冲击泵)的最大输出流量Q 大于液压冲击机械在冲击系统压力前方阀调定压力下要求的冲击流量Q 时，实际冲击系统压力P 等于该阀的调定压力，而冲击流量Q 取决于冲击系统压力P。

2.3 转钎工作原理

DT1 和DT2 全断电和单独通电，即可实现转钎的开关和换向，调节调速阀即可调节转钎流量，实现转钎速度的无级调节输出。无级调节BDT，的控制电流，即可无级输出转钎流量，满足转钎速度的无级变化输出，DT1 和DT2 的单独通电，可实现转钎换向，DT1 和DT2 都不通电，停止转钎动作。

2.4 防卡钎工作原理

当液压冲击机械进行凿岩破碎工作时，转钎压力低于其中一个先导阀有调定压力，滚动换向另外一个在弹簧力的作用下处于“右位”。如果发生卡钎，则转钎压力升高，当升高到超过该先导阀前一个的调定压力时，先导阀内有油液流动，使换向阀左右两端产生压差，这种压差作用在该阀阀芯右端，克服弹簧力使阀芯换向，处于“左位”。这时，推进压力油进入推进液压缸油杆腔，带动冲击器退回，因此，这种新型液压控制系统还具有自动消除卡钎的能力。

3 新型液压控制系统的技术优势

为适应破碎不同性质的岩石，要求液压冲击机械的工作参数是可以调节的。目前，对于工作参数可调的液压冲击机械及其相应的液压控制系统的研究国内外有关文献甚少。针对液压冲击机械输出工作参数可无级调节的技术要求，作者研制了一种新颖的活塞行程调节装置(即变行程调节机构)，设计了新型的液压控制系统。其优势技术和先进性体现如下。

3.1 元件数字化

20 世纪80 年代以来，由于现代工程装备对高频响、抗污染能力强、成本低廉的电液控制系统的迫切需求，推动了数字式控制元件的发展。高速开关电磁阀是近年发展起来的新型电液数字阀，在新型液压冲击机械控制系统中，作者首次采用了高速开关电磁阀，它无须DIA 转换，可以直接与计算机接口，采用液压脉冲宽度调制(PWM)技术就可实现对其输出压力或流量的比例控制。高速开关电磁阀9、10 控制推进液压缸6，高速开关电磁阀11 控制恒压变量泵12。计算机产生的PWM 控制信号通过放大器分别驱动阀9、10 及11，根据冲击机械的工作要求完成对推进缸和恒压变量泵的无级调节控制。此外，电液换向阁4、14 也都是具有开关通断控制的数字元件，因此，这些元件作为计算机与被控对象间的桥梁，从而使我们能够直接利用计算机实现对新型液压冲击机械系统工作机能的控制。

3.2 结构简单化

采用双泵供油方式，恒压变量泵为冲击和推进系统供油，比侧变流量泵(定量泵)为转钎系统供油。新型液压控制系统的这一结构布局较传统的结构设计有了较大的突破，双泵供油的模式减少了单一油泵供油不同工作参数调整变化的油泵调节工作，简化了操作步骤，降低了工作难度，提高了工作效率。另外这种双泵供油模式的辅助设备简单，较之传统的结构精简了许多，这也间接的降低了企业引进设备的成本资金，而且，该项操作系统的技术难度系数降低，对操作人员的业务素质要求也相对的下降，所以，无论从经济角度还是工作效率角度，这种模式都是企业利用的一种重要发展趋势。

3.3 系统集成化

新型液压控制系统构思新颖，克服了传统的液压系统冲击、推进和转钎分立控制的缺陷，率先把三者有机地统一起来，形成了以高速开关电磁阀为核心的集成控制方案，通过设计合理的电液集成控制阀块，简化了液压控制系统，降低了制造成本，提高了系统的精度和可靠性，从而实现了液压冲击机械系统冲击、推进及转钎机构的一体化集成控制。

4 新型液压冲击机械控制系统的重要意义

由于我国的建设工程领域拓宽，随着经济发展的进步，建设的难度也相对的提高，传统的液压冲击机械操作型号单一，不同性质的岩石操作工作必须运用与其匹配的操作机械，因此施工复杂，而且设备的引用资金也相对较高，给施工单位带来了一定的难度。而新型液压冲击机械控制系统可以通过控制系数的调节实现单一型号机械的不同性质操作，这样，系统工作的难度系数下降，大大提高了工作效率，有利于我国建设工作的顺利展开。

传统的液压冲击机械操作难度系数大，由于设备复杂，辅助设备多，因此建筑施工单位的施工占地面积大，不仅给后期的施工建设带来了一定的影响，而且施工过程中机械设备的维修和养护资金费用高，给建筑施工单位带来了沉重的经济负担。新型液压冲击机械由于构造简单操作方便，不仅给施工单位节省了人力资源的成本支出，也缩减了设备的引进费用。

5 新型液压冲击机械控制系统的维修保养注意事项

以往的新型液压冲击机械控制系统的使用单位只用不养，不仅加快了设备更新换代的周期，浪费了经济费用，而且对部分机械设备也造成了严重的损坏，为了保证新型液压机械控制系统的使用寿命和使用质量，需要对其进行定期的检修和保养，而保养工作需要注意以下几点：

5.1 选择与新型液压冲击机械型号匹配的液压油

为了保证液压冲击机械的使用质量，需要对其内部的油泵油量进行及时的监控，发现油量缩减及时进行补充，需要注意的是补充的油量需要与机械设备的型号相匹配，特别的情况需要紧急进行油量替换的时候，尽量保证油型与原来型号的匹配，此外，不同型号的油型不能混合使用，以免发生化学反应，损坏机械的部件。

5.2 新型液压机械保养过程需要注意防止空气进入

新型液压机械在保养修复过程中必须注意防止空气进入，首先操作人员需要仔细进行保养说明书的阅读，并严格按照操作程序步骤进行操作，其次，吸油管在维修的过程中避免露出油面，以免有空气进入，最后在维修结束后保证油阀的严密性。当新型液压机械在维修的过程中有空气进入时，能够影响机械的原有气密性，使内部的气压产生变化，影响机械的操作效率。

5.3 新型液压机械保养过程需要严格控制油温

长时间的机械操作会提升内部油泵的温度，高温作业下机械的操作质量下降，并对机械的内部控件产生一定的损坏，因此在保养过程中，首先应该对油泵的温度进行测量，发现油温异常需要进行系统的检查。此外，操作人员在进行新型液压冲击操作时必须严格控制油泵的气温，避免全天二十四小时的无间断作业，并且在高温环境之下需要采用相应的降温举措。

5.4 注意气蚀和溢流噪声

在工程机械作业中要时刻注意液压泵和溢流阀的声音，如果液压泵出现“气蚀”噪声，应查明原因排除故障后再使用。如果某执行元件在没有负荷时动作缓慢，并伴有溢流阀溢流声响，应立即停机检修。

5.5 严格执行交接班制度

交班司机停放工程机械时，要保证接班司机检查时的安全和检查方便。检查内容有液压系统是否渗漏、连接是否松动、活塞杆和液压胶管是否撞伤、液压泵的低压进油管连接是否可靠、液压油箱油位是否正确等。此外，常压式液压油箱还要检查并清洁通气孔，保持其畅通，以防气孔堵塞造成液压油箱内出现一定的真空度。

6 结语

新型液压冲击机械控制系统提高了当代施工建设工作的工作质量和工作效率，实践的结果表明，未来的一段时间内新型液压冲击机械控制操作将得到更广泛的利用，为此，使用管理人员应该立足目前使用的现状，注意该项机械的使用注意事项，并进行及时的养护保养，只有这样才能更好地发挥该机械的工作效率，更好地为施工建设工作服务。

[1]杨国平.新型先导式液压冲击器研究[J].建筑机械.2004(12)

[2]丁问司.液压冲击器换档方案研究[J].建筑机械.1999(08)