第31卷第12期
文章编号：10069348(2014)12020105
计算机仿真
2014年12月
基于高速开关阀的液压钻机推进系统研究
吴万荣，徐智，史建
（中南大学机电工程学院，湖南长沙410012）
摘要：液压钻机钻孔时对推进力的控制是影响钻孔质量的关键因素，为提高钻孔质量，实现钻孔时推进力准确可调控制，提出一种基于高速开关阀控插装阀的新型推进系统。系统通过控制输人高速开关阀的脉冲宽度调制（PWM）信号，实现推进力的比例输出。利用AMESim软件搭建仿真模型，在分析高速开关阀控插装阀特性的基础上选取合适的PWM信号频率，并分析了推进系统对指令压力输人的响应特性。仿真结果表明，改进系统能够实现比例调节推进力，适度提高PWM信号频
率可以改善推进力的控制性能，为钻机液压系统的进一步优化提供参考依据。关键调：液压钻机；高速开关阀：插装阀；脉冲宽度调制
中图分类号：TD41
文献标识码：B
Study onFeeding System of HydraulicDrilling
RigBasedonHighSpeedon-offValve
WUWan-rong,XUZhi,SHIJian
( College of Mechanical and Electrical Engineering, Central South University, Changsha Hunan 410012, China) ABSTRACT:Feeding pressure of hydraulic drilling rig control is a critical technology of drilling quality during the drilling process, In order to control feeding pressure accurately during hydraulic drilling rigs working,a new feeding system was proposed on the basis of the cartridge valve controlled by high speed on/off valve. Feeding pressure was exported proportionally via control of high speed on/off valve's Pulse Width Modulation ( PWM) input signal. Its simulation model was built using AMESim software,to select appropriate the frequency of PWM control signal on the basis of the analysis of characteristics of the cartridge valve controlled by high speed on/off valve,and to analyze the feeding system's response to commanded pressure signal. The analysis results show that the feeding pressure can be regulated proportionally and that the control performance of the feeding pressure can be improved by increasing mod-erately the frequency of PWM signal,which provides a reliable reference for the further optimization of hydraulic sys-tem of drilling rig.
KEYWORDS: Hydraulic drilling rig: High speed on/off valve; Cartridge valve; PWM
1引言
液压钻机主要用于露天矿山开采，建筑基础开挖，水利、电站、建材、交通及国防建设等多种工程中的凿岩钻孔，是当前通用大型凿岩钻孔设备("-2)。推进液压系统是液压钻机的重要工作部分之一，液压钻机钻孔过程中，要求钻头对孔底保持一定的轴压力以便岩层破碎，钻孔时依据不同工况实现推进压力的变化有利于提高钻孔作业效率。目前国内较多液压钻机推进力采用恒压推进，有些钻机通过人工或半自
基金项目：国家自然科学基金资助项目(51375499）收稿日期：2014-01-15修回日期：2014-02-17
万方数据
动切换减压阀调节推进压力，虽然降低了制造成本，但自动化程度不高。国外有先进减压钻机采用电液比例阅甚至何服阀构建调压推进系统，其对油液敏感、抗污染性差、能量耗较大、需要D/A转换接口与计算机连接，加上其制造精度和维护费用较高，使得推进系统的成本高昂。
为此提出了一种基于高速开关阀控插装阀新型电液数字调压推进控制系统。高速开关阀与捕装阀结构商单价格低廉、压力损失小能耗低、抗污染能力强，响应速度较高、工作可靠方便系统集成，无需D/A转换直接将ON/OFF数字信号转换成流体脉冲信号[3-3)。该系统采用PLC反馈调节推进系统旁路油液卸荷量达到控制推进压力的目的。本文运用AMESim对高速开关阀控插装阀进行仿真，分析不同
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