带背压的液压马达角度控制装置的制作方法

1.本实用新型属于液压传动领域，具体涉及一种带背压的液压马达角度控制装置。


背景技术：

2.现有煤矿钻机的动力头等回转装置大多采用液压马达驱动，所采用的液压系统没有精确控制功能，马达旋转的角度不可控，难以满足煤矿钻机准确导向钻进和自动化控制的需求。
3.已有的公开技术中，对于钻机动力头、转动关节等旋转部件的角度测量或控制都是采用旋转编码器或组合的接近开关，该技术必须采用电控方式，涉及的系统较复杂，在煤矿井下适用范围十分有限。如202010125678.8、201610475239.3、201410097402.8。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种带背压的液压马达角度控制装置，以解决现有煤矿钻机缺少精确控制功能，马达旋转角度不可控的问题。
5.为达到上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
6.一种带背压的液压马达角度控制装置，包括设置在液压泵与液压马达之间的两位四通电磁换向阀、前置单向阀以及双直径脉冲油缸；其中液压泵与两位四通电磁换向阀的进油口相接，两位四通电磁换向阀的回油口与油箱相接通，两位四通电磁换向阀的a口与双直径脉冲油缸的大径腔相接通，两位四通电磁换向阀的b口与双直径脉冲油缸的小径腔相接通；液压泵与双直径脉冲油缸的中腔进油口间接有油路ⅱ，该油路ⅱ上沿压力油输送方向依次设有减压阀与前置单向阀；双直径脉冲油缸的中腔出油口与液压马达相接通，该液压马达通过背压溢流阀与油箱相接通；减压阀的压力为p2，背压溢流阀的压力为p3，其中p2《p3。
7.进一步，液压泵与减压阀之间的油路ⅱ上接有安全溢流阀，该安全溢流阀与油箱相接通。
8.进一步，还包括后置单向阀，双直径脉冲油缸的中腔出油口通过后置单向阀与液压马达相接通。
9.进一步，减压阀与油箱相接通。
10.进一步，双直径脉冲油缸的左右两端的缸筒直径不同，油缸活塞包括大径活塞与小径活塞两部分，大径活塞与小径活塞相连成整体并同步运动，其中大径活塞位于大径缸筒中，其可在大径缸筒中左右移动；小径活塞位于小径缸筒中，其可在小径缸筒中左右移动；大径活塞与小径活塞同缸筒共同包围的区域为中腔。
11.本实用新型的有益效果在于：
12.本方案采用减压阀结合背压溢流阀、单向阀对双直径脉冲油缸进行持续补油，采用电磁换向阀控制双直径脉冲油缸的活塞换向运动，通过油缸中腔容积变化来对液压马达进行微流量供油驱动，以此实现了液压马达回转角度的精确、自动控制，使液压马达可步进
式地转动微小的角度，为准确导向钻进和回转机构的自动化精确控制奠定了技术基础。
13.本实用新型的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本实用新型的实践中得到教导。本实用新型的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
附图说明
14.为了使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型作优选的详细描述，其中：
15.图1为本实用新型的装置示意图。
16.附图标记：
17.液压泵1、两位四通电磁换向阀2、前置单向阀3、双直径脉冲油缸4、后置单向阀5、液压马达6、安全溢流阀7、减压阀8、背压溢流阀9、油箱10；进油口p、回油口t、电磁铁y1；大径腔401、中腔402、小径腔403。
具体实施方式
18.以下通过特定的具体实例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点与功效。本实用新型还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本实用新型的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本实用新型的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
19.其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本实用新型的限制；为了更好地说明本实用新型的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
20.本实用新型实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本实用新型的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”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实用新型和简化描述，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，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本实用新型的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
21.请参阅图1，为一种带背压的液压马达角度控制装置，该装置是由液压泵1、两位四通电磁换向阀2、前置单向阀3、双直径脉冲油缸4以及液压马达6等多个部分组成。其中，液压泵1是系统的动力元件，为系统内各元件提供压力油液。两位四通电磁换向阀2用于切换双直径脉冲油缸4的进油油路方向。前置单向阀3用以控制双直径脉冲油缸4的中腔402与减压阀8之间的油路只能是减压阀向油缸方向的单向流动。双直径脉冲油缸4是蓄积、输出油液的元件，用于推动液压马达6转动微小角度。该双直径脉冲油缸4的结构特点在于：左右两端的缸筒直径不同，油缸活塞亦分成两部分，这两部分连成整体并同步运动，一部分位于大
径缸筒中，其可在大径缸筒中左右移动；另一部分位于小径缸筒中，其可在小径缸筒中左右移动；左端缸筒与对应位于该端缸筒中的大径活塞部分包围的区域为大径腔401，右端缸筒与对应位于该端缸筒中的小径活塞部分包围的区域为小径腔403，两部分活塞(即大径活塞部分与小径活塞部分)与缸筒共同包围的区域则为中腔402。活塞移动时，中腔的容积因活塞运动而产生变化，从而实现充油与排油状态的切换，该容积的变化量与液压马达单次转动的微小角度相匹配。液压马达6是旋转输出的执行元件。减压阀8用于控制双直径脉冲油缸4中腔402的进油压力。背压溢流阀9用以控制液压马达6的出口背压。
22.具体的，液压泵1与两位四通电磁换向阀2的进油口p口相接，两位四通电磁换向阀2的回油口t口与油箱10相接通，两位四通电磁换向阀2的a口与双直径脉冲油缸4的大径腔401相接通，两位四通电磁换向阀2的b口与双直径脉冲油缸4的小径腔403相接通；液压泵1与双直径脉冲油缸4的中腔402进油口间接有油路ⅱ，该油路ⅱ上沿压力油输送方向依次设有减压阀8与前置单向阀3；双直径脉冲油缸4的中腔出油口与液压马达6相接通，该液压马达6通过背压溢流阀9与油箱10相接通。
23.该装置的控制方法主要包括以下步骤：
24.s1、系统设置：
25.减压阀8的压力设置为p2，背压溢流阀9的压力设置为p3，其中p2《p3。
26.s2、充油蓄能过程：
27.初始时，使两位四通电磁换向阀2的电磁铁y1失电，此时两位四通电磁换向阀2的阀芯处于右位。
28.液压泵1输出的压力油分为两路：其中一路为油路ⅰ，即经过两位四通电磁换向阀2后进入双直径脉冲油缸4的小径腔403，以推动双直径脉冲油缸4的活塞从小径腔403一端向大径腔401一端移动，此时中腔402的容积变大。另一路为油路ⅱ，即压力油经依次设置的减压阀8和前置单向阀3持续进入双直径脉冲油缸4的中腔402，以对中腔402补油。同时，双直径脉冲油缸4大径腔401中的油液在(向左移动的)活塞作用下被挤出，经过两位四通电磁换向阀2的a口、t口回到油箱10。
29.该过程中，即使中腔402中充满油液，由于系统设置的减压阀8的压力p2始终小于背压溢流阀9的压力p3，从中腔402流向液压马达6的压力油会在液压马达6的进口处截止，故不会驱动液压马达6转动。
30.s3、脉冲转动过程：
31.使两位四通电磁换向阀2的电磁铁y1得电，此时两位四通电磁换向阀2的阀芯由右位切换至左位。
32.液压泵1输出的两路压力油中，油路ⅰ经过两位四通电磁换向阀2的p口、a口后进入双直径脉冲油缸4的大径腔401，以推动双直径脉冲油缸4的活塞从大径腔401一端向小径腔403一端移动，此时中腔402的容积变小。油路ⅱ中的压力油经过减压阀8到达前置单向阀3处，此时中腔402的内部压力会大于补油压力，故该路油液在前置单向阀3处截止(即此过程中，前置单向阀3防止高压油逆向流动)。
33.因中腔402容积变小，双直径脉冲油缸4中腔402内的压力油会输送到达液压马达6处。当驱动压力大于背压溢流阀9的设定压力p3与液压马达6的负载压力之和时，即可推动液压马达6旋转一个微小的角度，进而实现转动角度的步进式微小角度转动。
34.重复“充油蓄能过程”与“脉冲转动过程”两个步骤，多次累积旋转至需要的角度。
35.本方案中，液压泵1与减压阀8之间的油路ⅱ上接有安全溢流阀7，该安全溢流阀7与油箱10相接通。此处的安全溢流阀7用以调节液压马达6的驱动力，确保系统压力安全。将安全溢流阀7的压力设置为p1，其中p3《p1，即对于整个系统设定而言，应满足p2《p3《p1。
36.作为上述方案的进一步优化，双直径脉冲油缸4的中腔402出油口通过后置单向阀5与液压马达6相接通。此处的后置单向阀5是用于控制双直径脉冲油缸4的中腔402与液压马达6之间的油路只能是油缸向马达间的单向流动，以防止中腔容积变大时，双直径脉冲油缸4到液压马达6油路中的油被负压倒吸入油缸中。
37.本方案采用减压阀结合背压溢流阀、单向阀对双直径脉冲油缸进行持续补油，采用电磁换向阀控制双直径脉冲油缸的活塞换向运动，通过油缸中腔容积变化来对液压马达进行微流量供油驱动，以此实现了液压马达回转角度的精确、自动控制，使液压马达可步进式地转动微小的角度，为准确导向钻进和回转机构的自动化精确控制奠定了技术基础。
38.最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。