一種自適應智能液氣壓沖擊破碎錘的制作方法
【專利說明】一種自適應智能液氣壓沖擊破碎錘
[0001]
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明涉及一種智能化工程機械，具體地說是一種自適應智能液氣壓沖擊破碎錘。一定自適應能力沖擊的破碎錘，可以根據(jù)被破碎物體的硬度輸出不同的打擊能量和頻率。
【背景技術(shù)】
[0003]破碎錘的功能是將大塊或整體堅硬物體快速變成可以移動小塊物體。道路、橋梁、高鐵等建設(shè)是國家建設(shè)的基礎(chǔ)工程，工程施工中往往需要拆除鋼筋水泥建筑物，高速公路維修時需要清除原來的水泥及混合浙青路面，高鐵建設(shè)施工中要遇山開山、遇河架橋，破碎錘是一種必不可少的施工工具。破碎錘一般安裝在工程車輛上(如挖掘機)或?qū)Ｓ脵C械上進行工作。破碎錘的工作效率在于釬桿沖擊物體的動能和頻率，動能越大越容易破壞物體。但是對于相對松軟的物體可以使用較小的能量和較低的頻率，而堅硬的物體(如硬巖石)需要更大的打擊能量和更高的擊打頻率。傳統(tǒng)的破碎錘擊打速度和頻率的變化必須通過人工操作，被打擊物體的硬度只能通過外表觀察和打擊聲音進行經(jīng)驗性判斷，當遇到一塊堅硬的物體時，往往經(jīng)過幾次判斷、幾次人工操作才能選用適合的打擊速度和頻率，造成工作效率低和能量的浪費。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了使破碎錘能夠根據(jù)被打擊物硬度自適應調(diào)整活塞的撞擊速度和頻率，本發(fā)明提供一種自適應智能液氣壓沖擊破碎錘，該破碎錘帶有傳感檢測裝置和液壓伺服驅(qū)動系統(tǒng)，實現(xiàn)活塞撞擊釬桿的沖擊動能和頻率隨被打擊物的硬度變化而變化，從而提高工具的使用效率，減小操作人員工作負擔和勞動強度。
[0005]本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的:
一種自適應智能液氣壓沖擊破碎錘，包括釬桿、釬桿往復導向定心機構(gòu)、活塞往復機構(gòu)和密閉氮氣容積變化機構(gòu)，釬桿通過釬桿往復導向定心機構(gòu)與活塞往復機構(gòu)同軸定位，活塞往復機構(gòu)與密閉氮氣容積變化機構(gòu)連接，其特征在于:該破碎錘設(shè)有光柵位置傳感器、光柵信號處理裝置和伺服驅(qū)動系統(tǒng)，光柵傳感器由一個動尺和兩個定尺構(gòu)成，動尺安裝在釬桿上并與釬桿同步往復運動；兩個定尺沿釬桿進給方向固定在釬桿往復導向定心機構(gòu)的導向套上，其中定尺A尺在上，定尺B尺在下，定尺A尺檢測動尺進給和反彈經(jīng)過定尺A檢測點的時間，控制釬桿的打擊速度和頻率；定尺B尺上檢測點控制釬桿進給的極限位置；光柵位置傳感器與光柵信號處理裝置連接，光柵信號處理裝置與使釬桿根據(jù)被打擊物體的硬度自適應改變打擊物體的頻率和速度的伺服驅(qū)動系統(tǒng)連接。
[0006]本發(fā)明中，伺服驅(qū)動系統(tǒng)與活塞往復機構(gòu)中的主油缸和輔助油缸連接，并改變主油缸和輔助油缸的工作流量和壓力。
[0007]本發(fā)明在傳統(tǒng)破碎錘機構(gòu)的基礎(chǔ)上進行改進，增加光柵位置傳感器、光柵信號處理裝置和伺服驅(qū)動系統(tǒng)。在釬桿導向套上安裝兩個光柵定尺(A和B)，B在下，A在上。定尺B為允許釬桿的最大進給位置，當動尺進給到該位置時即可能產(chǎn)生空打現(xiàn)象，系統(tǒng)通過油壓阻尼阻止釬桿繼續(xù)進給而開始返回；定尺A用來記錄動尺進給打擊物體和被反彈經(jīng)過定尺A所需的時間，時間越短證明被打擊物越硬，此時可以通過控制系統(tǒng)自動加大釬桿下次的打擊速度和擊打頻率，達到釬桿擊打物體的速度和頻率最佳要求。
[0008]沖擊活塞所在的主液壓缸(17)及釬桿回退輔助液壓缸(19)的工作流量和壓力都是由伺服驅(qū)動系統(tǒng)控制。主液壓缸在變量泵、伺服調(diào)速閥和伺服壓力閥控制下改變流量和壓力，從而改變活塞沖擊釬桿的速度和頻率；通過伺服換向閥準確指令活塞的進給時間，防止活塞空打釬桿；輔助液壓缸在釬桿可能空打時及時通過伺服換向閥向缸內(nèi)進油阻止釬桿的繼續(xù)進給并產(chǎn)生回退運動到下次活塞進給可以撞擊的位置。通過對主液壓缸和輔助液壓缸的伺服控制即可以避免釬桿空打也可以避免活塞空打現(xiàn)象發(fā)生。
[0009]本發(fā)明帶有傳感檢測裝置和液壓伺服驅(qū)動系統(tǒng)，實現(xiàn)活塞撞擊釬桿的沖擊動能和頻率隨被打擊物的硬度變化而變化，從而提高工具的使用效率，減小操作人員工作負擔和勞動強度。
【附圖說明】
[0010]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是本發(fā)明中光柵信號處理裝置工作過程框圖；
圖3是本發(fā)明中伺服驅(qū)動系統(tǒng)原理圖。
[0011]圖中:1-釬桿、2-釬桿往復導向定心機構(gòu)、3-活塞往復機構(gòu)、4-密閉氮氣容積變化機構(gòu)、5-光柵位置傳感器、6-光柵信號處理裝置、17-主液壓缸、18-可動擋塊、19-釬桿回退輔助液壓缸、21-導向套、27-活塞、51-動尺、52-定尺A、53_定尺B、7_伺服驅(qū)動系統(tǒng)、71-液壓泵、72-單向閥、73-三位四通電磁換向閥、74-先導式溢流閥、75- 二位二通電磁換向閥、76-直導式溢流閥、77-三位四通手動換向閥、78-溢流閥(背壓閥)、79-調(diào)速閥、80-溢流閥、81-三位五通伺服、82- 二位二通電磁換向閥、83-溢流閥、84-調(diào)速閥、85-壓力繼電器、86-壓力表、87-儲能器、88-單向閥、89單向閥、90-二位換向閥、91-電液控制二位換向閥。
【具體實施方式】
[0012]—種自適應智能液氣壓沖擊破碎錘,見圖1，包括釬桿1、釬桿往復導向定心機構(gòu)2、活塞往復機構(gòu)3、密閉氮氣容積變化機構(gòu)4、光柵位置傳感器5、光柵信號處理裝置6和伺服驅(qū)動系統(tǒng)7。釬桿通過釬桿往復導向定心機構(gòu)與活塞往復機構(gòu)同軸定位，活塞往復機構(gòu)與密閉氮氣容積變化機構(gòu)連接。光柵傳感器由一個動尺51和兩個定尺(A和B)構(gòu)成，動尺安裝在釬桿上并與釬桿同步往復運動；兩個定尺沿釬桿進給方向固定在釬桿往復導向定心機構(gòu)的導向套21上，其中定尺A尺在上，定尺B尺在下，定尺A尺檢測動尺進給和反彈經(jīng)過定尺A檢測點的時間，控制釬桿的打擊速度和頻率；定尺B尺上檢測點控制釬桿進給的極限位置；光柵位置傳感器與光柵信號處理裝置連接，光柵信號處理裝置與使釬桿根據(jù)被打擊物體的硬度自適應改變打擊物體的頻率和速度的伺服驅(qū)動系統(tǒng)連接。伺服驅(qū)動系統(tǒng)與活塞往復機構(gòu)中的主油缸17和輔助油缸19連接，并改變主油缸和輔助油缸的工作流量和壓力。
[0013]光柵傳感檢測的信號經(jīng)光柵信號處理裝置處理后可以控制伺服驅(qū)動系統(tǒng)，改變執(zhí)行機構(gòu)的運動速度和工作頻率。光柵信號處理裝置工作框圖如圖2所示，可以指令釬桿和活塞避免空打；在檢測到高硬度被打擊物時，通過變量泵I和電液控伺服液壓閥(圖3中的換向閥、壓力閥、調(diào)速閥等)增大油壓和流量，提高沖擊活塞的進給速度；釬桿進給的極限位置受傳感器控制；釬桿回退到可以受到活塞撞擊位置采用行程開關(guān)定位；活塞的進給壓力和速度由傳感系統(tǒng)指令伺服系統(tǒng)改變流量和調(diào)整壓力閥確定，活塞的進給極限位置由行程開關(guān)控制，回程位置由傳感系統(tǒng)指令伺服壓力閥控制(堅硬的被打擊物設(shè)定壓力較高)。需要破碎堅硬物體時，傳感系統(tǒng)指令變量泵和儲能器增大系統(tǒng)流量，使活塞獲得高的進給速度；當需要減少活塞進給速度時，通過節(jié)流調(diào)速閥減少系統(tǒng)流量，通過調(diào)壓閥減壓降低活塞進給壓力。
[0014]伺服驅(qū)動系統(tǒng)工作過程，見圖3:
活塞回退時主油缸17的下油腔進油口開，活塞向上移動，壓縮上油腔和氮氣室容積。此時從泵輸出的液壓油經(jīng)過單向閥72、換向閥73、調(diào)速閥79、換向閥77進入下油腔，其流量由液壓泵71和調(diào)速閥79確定。當進油壓力與上油腔壓力(由壓力閥78設(shè)定)平衡時，完成活塞沖擊的準備。當釬桿回退到達被撞擊位置時，傳感系統(tǒng)指令主油缸17上油腔進油，此時換向閥7換位接通，液壓泵(變量泵)71根據(jù)傳感系統(tǒng)指令按一定流量向主油路供油，液壓油經(jīng)換向閥77進入上油腔，可以控制儲能器22同時向上油腔注油，使上油腔流量增加，活塞27在大流量液壓油推動和氮氣膨脹爆炸力作用下獲得很大的加速度，開始向釬桿I撞擊，完成一次撞擊動作。活塞撞擊進給時，主油缸下腔進油口關(guān)閉，出油口打開，壓力油經(jīng)過換向閥81和溢流閥80流回到油箱或注入儲能器?；钊矒翕F桿時將觸發(fā)壓力繼電器85工作，使上油腔所有進油口關(guān)閉，下油腔進油口打開使活塞停止運動后開始回退。
[0015]釬桿在活塞的打擊下加速向被破碎物沖擊，此時輔助液壓缸19下油腔出油口開，油路經(jīng)換向閥91與油箱相通。釬桿撞擊物體后回彈，當回彈到光柵動尺和定尺A重合時，換向閥91換位接通，主油路的液壓油經(jīng)過換向閥75和91進入到輔助液壓缸的下油腔，使釬桿繼續(xù)向上回退直到碰撞到可動擋塊18后關(guān)閉進油口，并保壓使釬桿停止在預定的位置等待活塞的下一次撞擊。如果由于定位距離不當，釬桿打擊不到物體或物體松軟不能使釬桿自動回彈，釬桿上的光柵動尺就會與定尺B重合，此時傳感系統(tǒng)指令換向閥75和91處于接通狀態(tài)，使液壓缸19下油腔進油，迫使釬桿停止進給和迅速退回上移到活塞撞擊的位置。同時傳感系統(tǒng)發(fā)出指令減少主油缸17推動活塞打擊釬桿的流量和壓力。
【主權(quán)項】
1.一種自適應智能液氣壓沖擊破碎錘，包括釬桿(I)、釬桿往復導向定心機構(gòu)(2)、活塞往復機構(gòu)(3 )和密閉氮氣容積變化機構(gòu)(4)，釬桿(I)通過釬桿往復導向定心機構(gòu)(2 )與活塞往復機構(gòu)(3)同軸定位，活塞往復機構(gòu)(3)與密閉氮氣容積變化機構(gòu)(4)連接，其特征在于:該破碎錘設(shè)有光柵位置傳感器(5)、光柵信號處理裝置(6)和伺服驅(qū)動系統(tǒng)(7)，光柵傳感器(5)由一個動尺和兩個定尺構(gòu)成，動尺(51)安裝在釬桿(I)上并與釬桿(I)同步往復運動；兩個定尺沿釬桿(I)進給方向固定在釬桿往復導向定心機構(gòu)(2)的導向套(21)上，其中定尺A (52)尺在上，定尺B (53)尺在下，定尺A尺檢測動尺(51)進給和反彈經(jīng)過定尺A檢測點的時間，控制釬桿(I)的打擊速度和頻率；定尺B尺上檢測點控制釬桿(I)進給的極限位置；光柵位置傳感器(5)與光柵信號處理裝置(6)連接，光柵信號處理裝置(6)與使釬桿(I)根據(jù)被打擊物體的硬度自適應改變打擊物體的頻率和速度的伺服驅(qū)動系統(tǒng)(7)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自適應智能液氣壓沖擊破碎錘，其特征在于:伺服驅(qū)動系統(tǒng)(7)與活塞往復機構(gòu)(3 )中的主油缸(17)和輔助油缸(19)連接，并改變主油缸(17)和輔助油缸(19)的工作流量和壓力。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種自適應智能液氣壓沖擊破碎錘，包括釬桿、釬桿往復導向定心機構(gòu)、活塞往復機構(gòu)、密閉氮氣容積變化機構(gòu)、光柵位置傳感器、光柵信號處理裝置和伺服驅(qū)動系統(tǒng)，光柵傳感器由一個動尺和兩個定尺構(gòu)成，動尺安裝在釬桿上并與釬桿同步往復運動；兩個定尺沿釬桿進給方向固定在釬桿往復導向定心機構(gòu)的導向套上，其中定尺A尺在上，定尺B尺在下，定尺A尺檢測動尺進給和反彈經(jīng)過定尺A檢測點的時間，控制釬桿的打擊速度和頻率；定尺B尺上檢測點控制釬桿進給的極限位置；光柵位置傳感器與光柵信號處理裝置連接，光柵信號處理裝置與使釬桿根據(jù)被打擊物體的硬度自適應改變打擊物體的頻率和速度的伺服驅(qū)動系統(tǒng)連接，本發(fā)明提高工具的使用效率。
【IPC分類】E02F5-30
【公開號】CN104532897
【申請?zhí)枴緾N201410803153
【發(fā)明人】劉宏軍, 王文凱, 黃杰, 鄭晨升
【申請人】南京工業(yè)職業(yè)技術(shù)學院
【公開日】2015年4月22日
【申請日】2014年12月23日