用液压传动技术实现钻孔机立柱垂直度调整的方法研究

陈忠润，李明相

（云南能源职业技术学院，云南曲靖，655000）

1 比例脉冲控制器

多功能钻孔机在工作运行过程中必须时刻调整立柱垂直度，确保立柱垂直度调整机构建设到位，它关乎钻孔机的成孔质量，主要体现在成孔锥尺度以及承装承载能力等多项指标上，满足钻孔机立柱垂直度调整要求。换言之，要利用液压传动技术来模拟比例脉冲控制技术，如此可实现对钻孔机立柱的垂直度有效调整，分别利用手动与自动两种调节方式最大程度保证成孔垂直度。

液压传动技术系统中的比例脉冲控制器控制技术概述

1.1 比例脉冲控制器的基本构成

比例脉冲控制器的基本构成部分包括了误差放大器、锯齿波发生器、电压比较器以及驱动电路，它们共同组合负责对钻孔机立柱成孔垂直度进行调整，明确调整工作原理，如图1。

图1 钻孔机立柱成孔垂直度调整控制器工作原理

1.2 比例脉冲控制器的比例脉冲控制原理

在比例脉冲控制器中存在误差放大器，其价值作用是对传感器所送来的电压与设定角度电压差值进行分析，同时判断电磁阀工作极性。具体分析，误差放大器中包括了IC1以及IC2两部分，另外附带有周边元件。结合图1内容可以进一步了解到传感器是配合电压U2加入到IC1以及IC2±端的，如果架设交角度电压始终保持不变，所以需要始终保持U1=U2，U1＞U2或者U1＜U2 3种状况，分析电路输出情况。如果U1=U2，所以IC1以及IC2中的±输入端电压是完全相等的，所以U1=U2、U3=U4。

如果U1＞U2，则IC1＋端电压＜IC2＋端，电压整体＞-端，这其中电压高低的计算公式应该参考如下：U1-U2=△U，且U1与U2成正比关系。

如果U1＜U2，则IC1＋端＞-端，IC2＋端＜-端，所以有U1=0、U2＞0，则电压高低中U2-U1=△U成正比关系。

结合上述分析可以了解到，在分析U2电压变化过程中，需要了解到IC1以及IC2中总有一个在输出、另一个则是未输出状态，如此就能起到极性判别作用。但如果U2变小，则IC2会输出电压；如果U2变大，则IC1会输出电压。这里还需要进一步分析电压比较器组成，电压比较器在分析误差放大器过程中必须计算分析误差情况，以及脉冲过程中有效驱动电路控制情况，做到对电磁阀的合理开闭。结合这一点分析当误差电压不断升高时，电压比较器的输出脉冲数量也会越来越多、脉冲宽度越来越宽，对电磁阀表现进行分析，传感器的倾斜度也会越来越大，此时要分析电磁阀开通次数，当电磁阀开通次数逐渐增多时，电磁阀开通时间就会越来越长。在电压比较器工作过程而言，需要对其传感器比例调节过程建立分析机制，如此可进一步分析IC1、IC2中±端误差放大器两大输出端，分析多种假定状况下的电压比较器输出状况，所以如果U1=U2=0，它的＋端电压应该为0，两电压比较器输出也应该为0。如果IC1、IC2中＋端电压高于-端电压，需要对运算放大器的工作开环状态与增益逐渐增大情况进行分析，了解IC1、IC2的饱和状态，思考其输出电压是否接近电源电压情况。就这一点必须分析锯齿波电压，在电压不断升高过程中，需要分析±两端所存在的电压差值减小情况，最后分析输出电压可能会跳回零电位。

2 液压传动技术系统中的钻孔机立柱偏斜受力情况分析

2.1 液压传动技术系统中的钻孔机立柱偏斜受力过程

在液压传动技术系统中，需要对钻孔机立柱成孔过程中的偏斜受力情况进行分析，实际上它为液压缸受力，所以需要通过万向球铰与钻孔机的连接情况建立液压缸支承机构。具体来讲，由于液压机属于二力杆件，所以需要分析液压缸系统中的立柱受力状况，保证立柱偏斜分解到位。实际上所谓钻孔机立柱偏斜即平面内的倾斜。

假设在液压传动技术系统中设置有两个液压缸，其对立柱作用力所产生的指向点为至少两点，其中受力可设置为F1和F2，需要分析其轴力矩平衡方程进行分析：建立力矩平衡方程机制，具体如下：

在上述力矩平衡方程机制中，其中l1、l、α标识不同力矩距离，如果立柱偏斜过程中需要分析受力情况，对实际钻孔机建立公式如下：

在实际钻孔机上，立柱偏斜一般偏小，所以α值也相对偏小，此时k≈0，则立柱在平面内不倾斜处于垂直状态时，应该符合α=β、θ=γ，即两个液压缸对立柱作用力产生影响，且作用力相等。如果立柱在平面内倾斜，则两个液压缸对立柱作用力大小相等，此时需要分析作用力大小发生变化，但立柱偏斜明显较小，但其变化比较显著。如果α、β变化则相对不明显，此时需要分析立柱的实际偏斜状况，其立柱支撑缸的立柱作用力逐渐减小，所以有F1作用力减小，F2作用力增大。

2.2 液压传动技术系统中的钻孔机立柱偏斜受力结论

结合上述液压传动技术系统，需要分析钻孔机立柱偏斜受力情况，得出结论。首先，立柱偏斜可理解为发生了平面内倾斜情况；其次，在立柱前后倾斜过程中，存在两个支撑缸内压力相同情况；第三，在立柱左右倾斜过程中，需要分析立柱倾斜方向，对支撑缸杆腔内压力增加问题进行分析总结。

3 液压传动技术系统中的钻孔机双液控方向阀结构与工作原理分析

3.1 双液控方向阀结构的分析

在分析双液控方向阀结构过程中，需要对其结构与液动式方向阀问题进行分析，了解阀芯两侧不使用弹簧的限位技术机制，采用弹簧限位技术，对阀门处于中位控制过程对一侧弹簧力增大、另一侧弹簧力减小情况进行比较，即液压力比较，如此的阀芯相对于阀体是处于滑动状态的，调节流量控制液压缸运行速度，保证输出回油速度，保证这一速度与节流口速度相同即可。在方向阀结构分析过程中配合两个液压缸，建立并联结构，结合方向阀阀芯位置变化来分析液压缸的单独供油状况。最后分析阀芯中位过程中，必须对液压缸的有杆腔与无杆腔部分进行联动分析，确保液压缸有效供油。

3.2 液压传动技术系统的工作原理分析

在液压传动技术系统中，需要采用液压系统手动工作方式与液压系统自动控制方式两种方式。就以液压系统自动控制方式为例，它专门以两位两通方向阀进行系统操作，保证系统正常进入到自动调节状态中，并设置方向阀的手动与自动两大选择按钮，要合理利用液压系统自动控制方法，确保三位四通方向阀手动控制到位，正确选择工作位，同时对弹簧力左右两侧液压力比较结果进行分析与选择。如果立柱在平面内出现前后方向倾斜，就必须对两液压缸有感腔内油压减小问题进行分析，确保弹簧力立柱垂直压力计算到位。如果液压缸杆腔内小于弹簧力立柱垂直压力，则需要利用三位四通方向阀工作位进行分析，保证双液控方向阀中位设置到位，它主要考察液压泵的等量液压缸杆腔供油情况，推动压力会所状况，确保立柱垂直度有效调整，建立二位二通方向阀有效换位，将液压缸工作状态完全锁定。

如果采用液压系统手动工作方式，则需要建立三位四通方向阀，配合手动手柄，随时调整工作状态，配合回油箱与液压缸建立闭锁运行状态。在液压泵排除油液流入双液控方向阀时，就必须对左右两个油缸进行外伸处理。在此时，双液控方向阀工作在左位，其左侧液压缸中应该采用无杆腔供油，如此才会向外伸出。结合上述液压系统手动工作调节方式，可确保钻孔机立柱不发生偏斜，全过程在受力状况下始终保持垂直状态，如果出现偏斜则会及时做好调整。