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折叠展开机构的液压回路设计

1设计思路

重点解决如何在EBZ-150掘进机上安装液压锚杆钻，使其在非

工作状态下，不影响掘进;该文就是要设计一套液压控制系统来控制

上下摆动油缸、主伸缩油缸、折叠油缸的运动和他们之间的相互配合。

根据掘进机液压系统的工作参数选择适当的液压泵、液压马达和液压

阀，使操作者能够通过掘进机上的液控手柄控制这些阀门的开启和闭

合，从而达到控制液压折叠展开机构的要求。在向前伸出打开状态钻

孔能够满足预定位置的顶锚杆和侧锚杆的要求。液压系统具有液压传

动系统和液压控制系统。任何液压系统的设计，除了满足主机在运动

和性能方面的要求外，它还必须满足重量轻。

根据专题的要求，这种设计只需要起草一个液压系统。而不用

进行液压元件的选型等后续步骤，因此，只需要根据系统要实现的动

作设计可行的液压传动系统。完成液压系统草图的绘制即可。下面

来分别介绍各部分的设计过程。

1.1明确系统设计要求

设计要求在EBZ150上加装复合导向机构，实现掘、支、锚一体

化。该专题就是要求完成折叠展开机构的液压传动设计。

对任何液压传动系统来说，调速回路都是它的核心部分。该设计

中采用了液压分油器来调节回路中的油液流速。液压分油器是一种已

经成熟了的高度集成话的调节装置，可以在一定的压力和流量范围内

做任意的无级调节。这在后面有专门的部分介绍液压分油器。

根据系统要求，油路中的换向装置采用三位四通换向阀，它能够

使执行元件（液压缸）在任一位置上停止运动。换向阀利用阀芯相对

于阀体的相对运动，使油路接通、关断，或变换油流的方向，从而使

液压执行元件启动、停止或变换运动方向。

在打锚杆时，为了便于调整打锚杆的方位，因此采用了3个独立

的手动三位四通换向阀分别控制。这样的设计的优点是，每一个液压

手柄都可以独立控制一个对应的油缸，使调整打锚杆的方位得到了精

确地控制。缺点是，操作有些烦琐。

液控单向阀中有一控制口K，当其无压力油通入时，它的工作机

制和普通单向阀一样即只能实现单向接通。当控制口K有控制压力油

时，油液就可以在2个方向自由流通。当换向阀右位接入油路后，在

接入其下腔的油路上安装一液控单向阀，实现油路保压。

1.2分析系统工况，确定主要参数

设计要求在EBZ150上加装复合导向机构，为了简化油路，使操

作简单，就要求所设计的液压系统可以利用EBZ150本身的液压系统

提供压力。

1.3拟定液压系统草图

根据系统的设计要求和操作条件，从许多成熟的程序中选择液压

回路。完成了复合导向机构的液压系统图。

2基于CAXA的液压系统图设计

2.1液压系统图

根据液压系统的动作要求，设计出一套液压回路，如图1所示。

此液压系统由油箱、滤油器、旁通阀、滤油阀、液压马达、溢流

阀、液压分油器、手动三位四通阀、液控单向阀、主伸缩油缸、上下

摆动油缸、折叠左右摆动油缸以及连接这些元件的油管组成。

2.1.1液压回路动作顺序

启动电动马达后，油液被液压马达从油缸中吸出，经过滤油阀流

入液压分油器，经过分油器的调理，输出各个油缸所需的不同油压;

首先依次把主伸缩油缸和折叠油缸对应的手动三位四通阀的右位接

入回路，将油通过单向阀进入主伸缩缸的上腔，打开主伸缩缸和折叠

缸;再调节上下摆动油缸对应的手动三位四通换向阀，油液流入左右

摆动油缸，调节打锚杆的方位;当调整方向时，3个手动三位四通换向

阀全部调节到空档位置。液压马达卸载，液压缸的压力由先导阀保持，

并且起动锚。

完成打锚杆动作后，分别将3个换向阀的左位接入回路后，随着

K口压力大增大，液压控制止回阀打开，油流入油缸的下部，3个油

缸缩回，机构折叠起来。

2.1.2机构的工作原理

折叠机构通过燕尾槽与锚杆钻机连接，用于对锚杆钻机进行导向。

工作原理：非工作状态时，折叠油缸收缩，复合导向机构处于水平位

置，并且不影响掘进过程;工作状态时，折叠油缸进油，推动复合导向

机构，使之处于竖直位置，然后护罩支护油缸进油，使护罩支撑住顶

板。第一次进给油缸进油，推动导轨移动支架上升到最高位;第二次进

给油缸进油，推动活塞杆上移，活塞杆上端连接销轴，销轴拉动链条

上升，链条一端连接销轴，另一端固定在导轨移动支架上，依据动滑

轮原理，链条的上升带动了