專利名稱：壓電晶體電位移反饋負(fù)載口獨(dú)立控制液壓沖擊器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電液控制的液壓沖擊器，尤其是涉及一種壓電晶體電位移反饋 負(fù)載口獨(dú)立控制液壓沖擊器。
背景技術(shù)：
液壓沖擊器是一種目前應(yīng)用比較普遍的鑿巖機(jī)，早在1813年特里維西斯就 發(fā)明了蒸汽鑿巖機(jī)，隨后上世紀(jì)二十年代Dormami設(shè)計(jì)了第一臺(tái)液壓鑿巖機(jī)， 上世紀(jì)六七十年代出現(xiàn)了一些液壓沖擊器的專利，同時(shí)液壓沖擊器也開始進(jìn)入 市場。液壓沖擊器與氣動(dòng)鑿巖機(jī)相比具有能耗低，效率高，環(huán)境污染度小，操 作方便，容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的優(yōu)點(diǎn)。
液壓沖擊器主要是實(shí)現(xiàn)沖擊活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，沖程是活塞桿打擊被打擊體 輸出能量，回程只是為了下次沖擊做準(zhǔn)備。為了破碎不同性質(zhì)的巖石，液壓沖 擊器的性能參數(shù)應(yīng)該是可以調(diào)整的，但目前國內(nèi)大多數(shù)液壓沖擊器采用信號(hào)孔 反饋活塞桿位移信號(hào)，實(shí)現(xiàn)液壓沖擊能和沖擊頻率的改變，由于結(jié)構(gòu)的限制， 這只是一種有級(jí)參數(shù)的調(diào)節(jié)，國內(nèi)外學(xué)者、研發(fā)人員試圖改善液壓沖擊器的調(diào) 節(jié)性能，國內(nèi)已有專利(92243167)壓力反饋式液壓沖擊器，通過壓力檢測， 來實(shí)現(xiàn)沖擊能和沖擊頻率的無級(jí)調(diào)節(jié)。但是由于所用的閥為單閥芯結(jié)構(gòu)，進(jìn)油 口出油口存在著耦合聯(lián)動(dòng)關(guān)系，因而在提高系統(tǒng)的響應(yīng)頻率上還有空間，同時(shí) 由于活塞桿沖擊時(shí)，系統(tǒng)的壓力波動(dòng)較大，對(duì)壓力檢測來說有一定的難度。液 壓沖擊器改善的空間比較大。
總體來說液壓沖擊器大的發(fā)展方向是大沖擊功率輸出，高頻率，多功能復(fù) 合控制，研發(fā)提高系統(tǒng)頻響，提高系統(tǒng)效率，采用無級(jí)調(diào)節(jié)液壓沖擊器結(jié)構(gòu)來 改善沖擊器應(yīng)對(duì)各種工況的能力，具有重要的意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種壓電晶體電位移反饋負(fù)載口獨(dú)立控制液壓沖擊 器是為了提高沖擊器的快速切換頻率，引入負(fù)載口獨(dú)立控制系統(tǒng)，利用其進(jìn)口、 出口油壓可以分別控制的特點(diǎn)，使得液壓沖擊器可以實(shí)現(xiàn)快速回程，高速高壓 沖擊，同時(shí)考慮到傳統(tǒng)的液壓沖擊器通過反饋孔來實(shí)現(xiàn)位移反饋，不能分工況 實(shí)現(xiàn)沖擊的無級(jí)調(diào)節(jié)，引入壓電晶體檢測活塞桿沖擊位移，通過程序設(shè)計(jì)輸出比例溢流閥、比例方向閥的控制信號(hào)，可實(shí)現(xiàn)液壓沖擊器的無級(jí)調(diào)節(jié)。 為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的的技術(shù)方案如下
包括比例溢流、單向閥、變量泵、油箱、電機(jī)、控制器、被沖擊物、壓電 晶體、液壓缸、兩個(gè)比例方向閥、溢流閥；其相互連接關(guān)系如下
變量泵由電機(jī)驅(qū)動(dòng)，變量泵的出油口分別與比例溢流閥的進(jìn)油口、單向閥 的進(jìn)油口相連；單向閥的出油口分別與第一比例方向閥和第二比例方向閥的P 口相連、第一比例方向閥的A 口與液壓缸的無桿腔相連，T 口分別與第二比例 方向閥的T 口，比例溢流閥的回油口、溢流閥的回油口和油箱相連，第二比例 方向閥的A 口和液壓缸的無桿腔相連；液壓缸的活塞桿與壓電晶體相連；控制 器分別與比例溢流閥、比例方向閥、第二比例方向閥和壓電晶體電連接。
所述的控制器為PC工控機(jī)或可編程控制器。
本發(fā)明與背景技術(shù)相比，具有有益的效果是
1、 系統(tǒng)采用負(fù)載口獨(dú)立控制閥，實(shí)現(xiàn)沖程和回程的快速切換，提高系統(tǒng)的 響應(yīng)頻響，同時(shí)減少系統(tǒng)的節(jié)能損失。
2、 活塞桿位移由壓電晶體檢測活塞桿的沖擊位移，配合控制器設(shè)定程序， 實(shí)現(xiàn)沖擊頻率沖擊功率無級(jí)調(diào)節(jié)。


附圖是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理圖。
附圖中1、比例溢流閥，2、單向閥，3、變量泵，4、油箱，5、電機(jī)，6、 控制器，7、被沖擊物，8、壓電晶體，9、液壓缸，10、比例方向閥，11、比例 方向閥，12、溢流閥。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖，通過對(duì)實(shí)施例的描述給出本發(fā)明的細(xì)節(jié)。
如附圖所示，包括比例溢流閥l、單向閥2、變量泵3、油箱4、電機(jī)5，控 制器6，被沖擊物7、壓電晶體8、液壓缸9，比例方向閥IO，比例方向閥ll， 溢流閥12;其相互連接關(guān)系如下
變量泵3由電機(jī)5驅(qū)動(dòng)，變量泵3的出油口分別與比例溢流閥1的進(jìn)油口、 單向閥2的進(jìn)油口相連；單向閥2的出油口分別與第一比例方向閥IO和第二比 例方向閥11的P 口相連、第一比例方向閥10的A 口與液壓缸9的無桿腔相連， T 口分別與第二比例方向閥11的T 口，比例溢流閥1的回油口、溢流閥12的 回油口和油箱4相連，第二比例方向閥11的A口和液壓缸9的無桿腔相連；液 壓缸9的活塞桿與壓電晶體8相連；控制器6分別與比例溢流閥1、比例方向閥10、第二比例方向閥11和壓電晶體8電連接。
所述的控制器2為可編程控制器。
本發(fā)明的工作原理如下
沖擊器的工作過程分為活塞桿加速進(jìn)程、沖擊階段和快速回程三個(gè)階段， 加速進(jìn)程階段液壓缸9活塞桿在液壓能的作用下，加速下行；主沖階段液壓
缸9的活塞桿輸出沖擊能，作用在被沖擊物7，使得被沖擊物7被鑿開或者壓實(shí)
(取決于沖擊器的用途)，快速回程階段，是活塞桿快速回程，為下一沖程做準(zhǔn)
備，壓電晶體8檢測到液壓缸活塞桿沖擊位移輸入到控制器，控制器自動(dòng)切換 控制比例方向閥10、比例方向閥11和比例溢流閥1的控制信號(hào)，實(shí)現(xiàn)液壓缸9
活塞桿的快速回程和加速進(jìn)程切換。具體描述如下
加速進(jìn)程階段活塞桿沒有與被沖擊物接觸，壓電晶體7沒有觸發(fā)電壓，
活塞桿向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，比例方向閥11工作在左位，比例方向閥10工作在右位， 而且處于全開位置，使得液壓缸9的有桿腔壓力很低，減少節(jié)能損失，電動(dòng)機(jī)5 帶動(dòng)變量泵3高速旋轉(zhuǎn)，輸出的高壓液壓油經(jīng)過變量泵3的出油口，單向閥2， 比例方向閥11的P 口進(jìn)入液壓缸9的無桿腔，推動(dòng)活塞桿加速下行，液壓缸9 有桿腔的油液經(jīng)過比例方向閥10的A 口和T 口回到油箱。
沖擊階段由于活塞桿與被沖擊物接觸，壓電晶體變形，輸出高電壓，延 時(shí)切換觸發(fā)比例方向閥11和比例方向閥10的控制信號(hào)，在沒有切換之前，高 壓沖擊并液壓加載被沖擊物8，提高了沖擊的效率，單向閥2和溢流閥12起安 全保護(hù)作用，切換之后，比例方向閥ll工作在右位，處于全開位置，直接回油 箱，比例方向閥IO工作在左位，這時(shí)，由于液壓缸9的無桿腔壓力很低，可以 實(shí)現(xiàn)活塞桿的快速回程。
快速回程階段控制器程序設(shè)定回程時(shí)間，而且活塞桿向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，電動(dòng) 機(jī)5帶動(dòng)變量泵3高速旋轉(zhuǎn)，輸出的高壓液壓油經(jīng)過變量泵3的出油口，單向 閥2，比例方向閥10的P 口進(jìn)入液壓缸9的有桿腔，推動(dòng)活塞桿加速上行，液 壓缸9無桿腔的油液經(jīng)過比例方向閥11的A 口和T 口回到油箱。當(dāng)?shù)竭_(dá)回程時(shí) 間時(shí)，切換比例方向閥11和比例方向閥10的控制信號(hào)，使得比例方向閥ll工 作在左位，比例方向閥IO工作在右位，而且處于全開位置，為下一加速進(jìn)程做
權(quán)利要求
1、一種壓電晶體電位移反饋負(fù)載口獨(dú)立控制液壓沖擊器，其特征在于包括比例溢流(1)、單向閥(2)、變量泵(3)、油箱(4)、電機(jī)(5)、控制器(6)、被沖擊物(7)、壓電晶體(8)、液壓缸(9)、兩個(gè)比例方向閥(10，11)、溢流閥(12)；其相互連接關(guān)系如下變量泵(3)由電機(jī)(5)驅(qū)動(dòng)，變量泵(3)的出油口分別與比例溢流閥(1)的進(jìn)油口、單向閥(2)的進(jìn)油口相連；單向閥(2)的出油口分別與第一比例方向閥(10)和第二比例方向閥(11)的P口相連、第一比例方向閥(10)的A口與液壓缸(9)的無桿腔相連，T口分別與第二比例方向閥(11)的T口，比例溢流閥(1)的回油口、溢流閥(12)的回油口和油箱(4)相連，第二比例方向閥(11)的A口和液壓缸(9)的無桿腔相連；液壓缸(9)的活塞桿與壓電晶體(8)相連；控制器(6)分別與比例溢流閥(1)、比例方向閥(10)、第二比例方向閥(11)和壓電晶體(8)電連接。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的活塞位移電反饋負(fù)載口獨(dú)立控制液壓沖擊器，其 特征在于所述的控制器(6)為PC工控機(jī)或可編程控制器。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種壓電晶體電位移反饋負(fù)載口獨(dú)立控制液壓沖擊器。變量泵由電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)，變量泵的出油口分別與比例溢流閥的進(jìn)油口、單向閥的進(jìn)口相連；單向閥的出口分別與位移傳感器，第一、第二比例方向閥的P口和溢流閥的進(jìn)口相連。液壓缸的有桿腔和無桿腔分別與第一、第二比例方向閥的A口相連，控制器與第一、第二比例方向閥、比例溢流閥、壓電晶體電連接。本發(fā)明通過壓電晶體輸出的電壓檢測液壓缸活塞桿沖擊位移，控制器分階段給定比例方向閥和比例溢流閥的輸入控制信號(hào)，實(shí)現(xiàn)液壓缸的活塞桿對(duì)沖擊物的高頻快速?zèng)_擊，同時(shí)可根據(jù)工況的需要，實(shí)現(xiàn)沖擊位移和沖擊功率的無級(jí)調(diào)節(jié)。
文檔編號(hào)E21B1/26GK101457634SQ20081016412
公開日2009年6月17日 申請(qǐng)日期2008年12月25日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月25日
發(fā)明者劉英杰, 兵 徐, 楊華勇 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)