挖掘底梁开合自动控制装置、方法及过程

摘要

本发明涉及一种用于铁路道岔清筛机作业时不停车挖掘底梁开合自动控制装置、方法及过程。挖掘底梁开合自动控制装置包括油缸液压系统和油缸电气控制系统，油缸液压系统包括底梁伸缩油缸、驱动装置升降油缸、链张紧油缸、上升导槽垂直油缸、上升导槽水平油缸、下降导槽水平油缸、下降导槽垂直油缸，油缸电气控制系统包括PLC控制系统。在铁路道岔清筛机作业时，利用PLC控制系统把底梁油缸展开及合拢时与之配合的相关工作机构的油缸动作进行编程，通过液压系统流量阀调节各油缸速度，使各个工作机构处于一种正确的位置，利用一个控制按键完成铁路道岔清筛机作业时不停车挖掘底梁自动展开或自动合拢。

说明书

技术领域

本发明属于电气和液压联合控制技术领域，具体涉及一种用于铁路道岔清筛机作业时不停车挖掘底梁开合自动控制装置、方法及过程。

背景技术

目前，在铁路道岔清筛时，由于挖掘宽度是不断变化的，要么不断变宽，要么不断变窄，现有的清筛方式都是在作业中停机后，人工增加或减少挖掘底梁和挖掘链的长度来完成整个道岔的清筛，该方案费工费时。

其它如专利号为200510019414.X的中国发明专利公开了一种铁路道岔道碴清筛机，由挖掘机构、筛分装置、输送机构、走行装置等组成，作业时，枕底扒碴装置可切入枕底道床，安装于其上的扒链转动将道碴扒出至斗轮，由斗轮将扒出的道碴及边坡的道碴挖起并提升送至皮带输送装置上。该铁路道岔道碴清筛机作业不受线路道床结构的制约,既可在道岔地段,也可在交叉及交叉渡线地段作业,还适宜在其它线路或边坡进行道碴清筛作业,作业过程中不需人工辅助调整即可连续完成道碴清筛工作。专利号为200520097416.6的中国实用新型专利公开了一种铁路道碴挖掘装置，其枕底挖碴机构可通过水平伸缩及垂直升降机构从道床以外切入枕底道床,扒链工作将道碴挖出,并将道碴送至铁道线路一侧,由斗轮将挖出的道碴收集并提升送至皮带输送装置上。该装置可在清筛机构主车体的两侧各安装一套,两套挖掘装置可同时作业,也可独立作业。现有的清筛机及其挖掘、调节装置结构复杂，道岔清筛效率低。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种道岔清筛机作业时不停车挖掘底梁开合自动控制装置，该装置能实现道岔清筛机作业时在不停机的情况下，不需要人工增加或减少挖掘底梁和挖掘链的长度就能完成道岔的清筛工作。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案。

一种挖掘底梁开合自动控制装置，用于铁路道岔清筛机作业，该自动控制装置包括油缸液压系统和油缸电气控制系统。

在上述方案中优选的是，所述油缸液压系统包括油缸：底梁伸缩油缸、驱动装置升降油缸、链张紧油缸、上升导槽垂直油缸、上升导槽水平油缸、下降导槽水平油缸、下降导槽垂直油缸。

在上述方案中优选的是，所述油缸液压系统还包括与所述油缸相对应的电磁阀：底梁伸缩油缸电磁阀、驱动装置升降油缸电磁阀、链张紧油缸电磁阀、上升导槽垂直油缸电磁阀、上升导槽垂直油缸浮动电磁阀、上升导槽水平油缸电磁阀、上升导槽水平油缸浮动电磁阀、下降导槽水平油缸电磁阀、下降导槽水平油缸浮动电磁阀、下降导槽垂直油缸电磁阀、下降导槽垂直油缸浮动电磁阀。

在上述方案中优选的是，所述油缸电气控制系统包括PLC控制系统和选择控制开关。

在上述方案中优选的是，所述PLC控制系统包括一台PLC控制器及本地I/O端口。

在上述方案中优选的是，所述选择控制开关包括底梁展开开关一、底梁展开开关二、底梁合拢开关一、底梁合拢开关二。

在上述方案中优选的是，在底梁伸缩油缸、驱动装置升降油缸、链张紧油缸的大、小腔各设置有一个可调节油缸速度的单向节流阀。

在上述方案中优选的是，在上升导槽垂直油缸、上升导槽水平油缸、下降导槽垂直油缸、下降导槽水平油缸的大、小腔各设置有一个用于浮动的二位二通电磁阀。

本发明还公开了一种挖掘底梁开合自动控制方法，包括上述的挖掘底梁开合自动控制装置，该自动控制方法包括：铁路道岔清筛机作业时，利用PLC控制系统把底梁油缸展开及合拢时与之配合的相关工作机构的油缸动作进行编程，通过液压系统流量阀调节各油缸速度，使各个工作机构处于一种正确的位置，利用一个控制按键完成铁路道岔清筛机作业时不停车挖掘底梁自动展开或自动合拢。

本发明又公开了一种挖掘底梁开合自动控制过程，包括如上所述的挖掘底梁开合自动控制装置，该自动控制过程包括：

在铁路道岔清筛机作业前，选择好展开或合拢的开合模式、左开或右开的道岔分岔模式和阶段模式，

在铁路道岔清筛机进行道岔挖掘作业时，操作人员发出展开或合拢阶段信号后，PLC控制系统根据所发信号控制相应的底梁伸缩油缸电磁阀、驱动装置升降油缸电磁阀、链张紧油缸电磁阀、上升导槽垂直油缸电磁阀、上升导槽水平油缸电磁阀、下降导槽垂直油缸电磁阀、下降导槽水平油缸电磁阀、上升导槽垂直油缸浮动电磁阀、上升导槽水平油缸浮动电磁阀、下降导槽垂直油缸浮动电磁阀、下降导槽水平油缸浮动电磁阀，使这些电磁阀在三种模式不同的组合下处于不同的工作状态，驱动相应的油缸协调动作，使各个工作机构处于一种正确的位置，让道岔清筛机作业时在不停车情况下，挖掘底梁自动展开或自动合拢完成整组道岔的清筛工作。

在上述方案中优选的是，其自动展开控制过程在右开道岔、展开作业模式下进行第一阶段展开，拨动底梁展开开关一，PLC控制系统根据所发信号让底梁伸缩油缸电磁阀的左边电磁铁得电，底梁伸缩油缸向外伸展，同时PLC发出信号让链张紧油缸电磁阀的右边电磁铁得电，链张紧油缸回缩；让两个下降导槽水平油缸浮动电磁阀电磁铁得电，使下降导槽在水平方向处于浮动；让两个下降导槽垂直油缸浮动电磁阀的电磁铁间歇得电，下降导槽在垂直方向靠自重下落使底梁与地面保持水平，其余电磁阀的电磁铁均失电。

在上述方案中优选的是，其自动展开控制过程在右开道岔、展开作业模式下进行第二阶段展开，拨动底梁展开开关二，PLC控制系统根据所发信号让底梁伸缩油缸电磁阀的左边电磁铁得电，底梁伸缩油缸向外伸展，同时PLC发出信号让驱动装置升降油缸电磁阀的右边电磁铁得电，驱动装置升降油缸回缩；让两个下降导槽水平油缸浮动电磁阀电磁铁得电，使下降导槽在水平方向处于浮动；让两个下降导槽垂直油缸浮动电磁阀的电磁铁间歇得电，下降导槽在垂直方向靠自重下落使底梁与地面保持水平，其余电磁阀的电磁铁均失电，当底梁伸缩油缸活塞伸出到头展开过程完成。

在上述方案中优选的是，其自动展开控制过程在左开道岔、展开作业模式下进行第一阶段展开，拨动底梁展开开关一，PLC控制系统根据所发信号让底梁伸缩油缸电磁阀的左边电磁铁得电，底梁伸缩油缸向外伸展，同时PLC发出信号让链张紧油缸电磁阀的右边电磁铁得电，链张紧油缸回缩；让两个上升导槽水平油缸浮动电磁阀的电磁铁得电，使上升导槽在水平方向处于浮动；让两个上升导槽垂直油缸浮动电磁阀的电磁铁间歇得电，上升导槽在垂直方向靠自重下落使底梁与地面保持水平，其余电磁阀的电磁铁均失电。

在上述方案中优选的是，其自动展开控制过程在左开道岔、展开作业模式下进行第二阶段展开，拨动底梁展开开关二，PLC控制系统根据所发信号让底梁伸缩油缸电磁阀的左边电磁铁得电，底梁伸缩油缸向外伸展，同时PLC发出信号让驱动装置升降油缸电磁阀的右边电磁铁得电，驱动装置升降油缸回缩；让两个上升导槽水平油缸浮动电磁阀的电磁铁得电，使上升导槽在水平方向处于浮动；让两个上升导槽垂直油缸浮动电磁阀的电磁铁间歇得电，上升导槽在垂直方向靠自重下落使底梁与地面保持水平，其余电磁阀的电磁铁均失电，当底梁伸缩油缸活塞伸出到头展开过程完成。

在上述方案中优选的是，其自动合拢控制过程在右开道岔、合拢作业模式下进行第一阶段合拢，拨动底梁合拢开关一，PLC控制系统根据所发信号让底梁伸缩油缸电磁阀的右边电磁铁得电，底梁伸缩油缸向内合拢，同时PLC发出信号让驱动装置升降油缸电磁阀的左边电磁铁得电，驱动装置升降油缸外伸；让2个上升导槽水平油缸浮动电磁阀的电磁铁得电，使上升导槽在水平方向处于浮动；上升导槽垂直油缸电磁阀的左边电磁铁间歇得电，使底梁与地面保持水平，其余电磁阀的电磁铁均失电。

在上述方案中优选的是，其自动合拢控制过程在右开道岔、合拢作业模式下进行第二阶段合拢，拨动底梁合拢开开关二，PLC控制系统根据所发信号让底梁伸缩油缸电磁阀的右边电磁铁得电，底梁伸缩油缸向内合拢，同时PLC发出信号让链张紧油缸电磁阀的左边电磁铁得电，链张紧油缸外伸；让两个上升导槽水平油缸浮动电磁阀的电磁铁得电，使上升导槽在水平方向处于浮动；让上升导槽垂直油缸电磁阀的左边电磁铁间歇得电，使底梁与地面保持水平，其余电磁阀的电磁铁均失电，当底梁伸缩油缸活塞回缩到头合拢过程完成。

在上述方案中优选的是，其自动合拢控制过程在左开道岔、合拢作业模式下进行第一阶段合拢，拨动底梁合拢开关一，PLC控制系统根据所发信号让底梁伸缩油缸电磁阀的右边电磁铁得电，底梁伸缩油缸向内合拢，同时PLC发出信号让驱动装置升降油缸电磁阀的左边电磁铁得电，驱动装置升降油缸外伸；让两个下降导槽水平油缸浮动电磁阀电磁铁得电，使下降导槽在水平方向处于浮动；下降导槽垂直油缸电磁阀的右边电磁铁间歇得电，使底梁与地面保持水平，其余电磁阀的电磁铁均失电。

在上述方案中优选的是，其自动合拢控制过程在左开道岔、合拢作业模式下进行第二阶段合拢，拨动底梁合拢开开关二，PLC控制系统根据所发信号让底梁伸缩油缸电磁阀的右边电磁铁得电，底梁伸缩油缸向内合拢，同时PLC发出信号让链张紧油缸电磁阀的左边电磁铁得电，链张紧油缸外伸；让两个下降导槽水平油缸浮动电磁阀电磁铁得电，使下降导槽在水平方向处于浮动；下降导槽垂直油缸电磁阀的右边电磁铁间歇得电，使底梁与地面保持水平，其余电磁阀的电磁铁均失电，当底梁伸缩油缸活塞回缩到头合拢过程完成。

本发明的挖掘底梁开合自动控制装置、方法及过程，其自动控制装置包括油缸液压系统和油缸电气控制系统，在铁路道岔清筛机作业时，利用PLC控制系统把底梁油缸展开及合拢时与之配合的相关工作机构的油缸动作进行编程，通过液压系统流量阀调节各油缸速度，使各个工作机构处于一种正确的位置，利用一个控制按键完成铁路道岔清筛机作业时不停车挖掘底梁自动展开或自动合拢。

本发明的有益效果是，可以实现岔清筛机作业时在不停车情况下完成整组道岔的清筛工作，大大减少人力的消耗和时间的浪费。

附图说明

图1为本发明的一种挖掘底梁开合自动控制装置、方法及过程的一优选实施例的挖掘底梁开合自动控制装置油缸液压系统原理图；

图2为本发明的一种挖掘底梁开合自动控制装置、方法及过程的一优选实施例的挖掘底梁开合自动控制过程原理图；

附图标记：

1.底梁伸缩油缸电磁阀，2.驱动装置升降油缸电磁阀，3.链张紧油缸电磁阀，4.上升导槽垂直油缸电磁阀，5.上升导槽垂直油缸浮动电磁阀，6.上升导槽水平油缸电磁阀，7.上升导槽水平油缸浮动电磁阀，8.下降导槽水平油缸电磁阀，9.下降导槽水平油缸浮动电磁阀，10.下降导槽垂直油缸电磁阀，11.下降导槽垂直油缸浮动电磁阀，12.下降导槽垂直油缸，13.下降导槽水平油缸，14.上升导槽水平油缸，15.上升导槽垂直油缸，16.链张紧油缸，17.驱动装置升降油缸，18.底梁伸缩油缸，19.单向节流阀。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作详细说明，以下描述仅作为示范和解释，并不对本发明作任何形式上的限制。

一种用于铁路道岔清筛机作业挖掘底梁开合自动控制装置，包括油缸液压系统和油缸电气控制系统。

油缸液压系统包括底梁伸缩油缸18及底梁伸缩油缸电磁阀1，驱动装置升降油缸17及驱动装置升降油缸电磁阀2，链张紧油缸16及链张紧油缸电磁阀3，上升导槽垂直油缸15及上升导槽垂直油缸电磁阀4和上升导槽垂直油缸浮动电磁阀5，上升导槽水平油缸14及上升导槽水平油缸电磁阀6和上升导槽水平油缸浮动电磁阀7，下降导槽水平油缸13及下降导槽水平油缸电磁阀8和下降导槽水平油缸浮动电磁阀9，下降导槽垂直油缸12及下降导槽垂直油缸电磁阀10和下降导槽垂直油缸浮动电磁阀11。在底梁伸缩油缸18、驱动装置升降油缸17、链张紧油缸16的大、小腔各设置有一个可调节油缸速度的单向节流阀19，在上升导槽垂直油缸15、上升导槽水平油缸14、下降导槽垂直油缸12、下降导槽水平油缸13的大、小腔各设置有一个用于浮动的二位二通电磁阀。

油缸电气控制系统包括PLC控制系统和选择控制开关。PLC控制系统包括一台PLC控制器及本地I/O端口，选择控制开关包括底梁展开开关一、底梁展开开关二、底梁合拢开关一、底梁合拢开关二。

一种挖掘底梁开合自动控制方法，包括：铁路道岔清筛机作业时，利用PLC控制系统把底梁油缸展开及合拢时与之配合的相关工作机构的油缸动作进行编程，通过液压系统流量阀调节各油缸速度，使各个工作机构处于一种正确的位置，利用一个控制按键完成铁路道岔清筛机作业时不停车挖掘底梁自动展开或自动合拢。

一种挖掘底梁开合自动控制过程，包括：

在铁路道岔清筛机作业前，选择好展开或合拢的开合模式、左开或右开的道岔分岔模式和阶段模式，

在铁路道岔清筛机进行道岔挖掘作业时，操作人员发出展开或合拢阶段信号后，PLC控制系统根据所发信号控制相应的底梁伸缩油缸电磁阀1、驱动装置升降油缸电磁阀2、链张紧油缸电磁阀3、上升导槽垂直油缸电磁阀4、上升导槽水平油缸电磁阀6、下降导槽垂直油缸电磁阀10、下降导槽水平油缸电磁阀8、上升导槽垂直油缸浮动电磁阀5、上升导槽水平油缸浮动电磁阀7、下降导槽垂直油缸浮动电磁阀11、下降导槽水平油缸浮动电磁阀9，使这些电磁阀在三种模式不同的组合下处于不同的工作状态，驱动相应的油缸协调动作，使各个工作机构处于一种正确的位置，让道岔清筛机作业时在不停车情况下，挖掘底梁自动展开或自动合拢完成整组道岔的清筛工作

其自动展开控制过程分为两种工况：

工况Ⅰ：右开道岔，展开作业，操作人员选择好开合模式、道岔分岔模式后开始作业。

第一阶段展开Q1，当挖掘工作开始以后，车辆前行道岔的宽度不断加大，操作人员拨动底梁展开开关一，PLC控制系统根据所发信号让底梁伸缩油缸电磁阀1的左边电磁铁得电(即阀芯的平行位工作)，底梁伸缩油缸18向外伸展，同时PLC发出信号让链张紧油缸电磁阀3的右边电磁铁得电(即阀芯的交叉位工作)，链张紧油缸16回缩；让两个下降导槽水平油缸浮动电磁阀9电磁铁得电，使下降导槽在水平方向处于浮动；让两个下降导槽垂直油缸浮动电磁阀11电磁铁间歇得电，下降导槽在垂直方向靠自重下落使底梁与地面保持水平，其余电磁阀的电磁铁均失电。

第二阶段展开Q2，当链张紧油缸16活塞杆全部回缩完，而底梁还要继续展宽，操作人员拨动底梁展开开关二，PLC控制系统根据所发信号让底梁伸缩油缸电磁阀1的左边电磁铁得电(即阀芯的平行位工作)，底梁伸缩油缸18向外伸展，同时PLC发出信号让驱动装置升降油缸电磁阀2的右边电磁铁得电(即阀芯的交叉位工作)，驱动装置升降油缸17回缩；让两个下降导槽水平油缸浮动电磁阀9电磁铁得电，使下降导槽在水平方向处于浮动；让两个下降导槽垂直油缸浮动电磁阀11电磁铁间歇得电，下降导槽在垂直方向靠自重下落使底梁与地面保持水平，其余电磁阀的电磁铁均失电，当底梁伸缩油缸18活塞伸出到头展开过程完成。

工况Ⅱ：左开道岔，展开作业，操作人员选择好开合模式、道岔分岔模式后开始作业。

第一阶段展开Q3，当挖掘工作开始以后，车辆前行道岔的宽度不断加大，操作人员拨动底梁展开开关一，PLC控制系统根据所发信号让底梁伸缩油缸电磁阀1的左边电磁铁得电(即阀芯的平行位工作)，底梁伸缩油缸18向外伸展，同时PLC发出信号让链张紧油缸电磁阀3的右边电磁铁得电(即阀芯的交叉位工作)，链张紧油缸16回缩；让两个上升导槽水平油缸浮动电磁阀7电磁铁得电，使上升导槽在水平方向处于浮动；让两个上升导槽垂直油缸浮动电磁阀5电磁铁间歇得电，上升导槽在垂直方向靠自重下落使底梁与地面保持水平，其余电磁阀的电磁铁均失电。

第二阶段展开Q4，当链张紧油缸16活塞杆全部回缩完，而底梁还要继续展宽，操作人员拨动底梁展开开关二，PLC控制系统根据所发信号让底梁伸缩油缸电磁阀1的左边电磁铁得电(即阀芯的平行位工作)，底梁伸缩油缸18向外伸展，同时PLC发出信号让驱动装置升降油缸电磁阀2的右边电磁铁得电(即阀芯的交叉位工作)，驱动装置升降油缸17回缩；让两个上升导槽水平油缸浮动电磁阀7电磁铁得电，使上升导槽在水平方向处于浮动；让两个上升导槽垂直油缸浮动电磁阀5电磁铁间歇得电，上升导槽在垂直方向靠自重下落使底梁与地面保持水平，其余电磁阀的电磁铁均失电，当底梁伸缩油缸18活塞伸出到头展开过程完成。

其自动合拢控制过程分为两种工况： 

工况Ⅰ：右开道岔，合拢作业，操作人员选择好作业方向模式、道岔模式后开始作业。

第一阶段合拢Q5，当挖掘工作开始以后，车辆前行道岔的宽度不断减小，操作人员拨动底梁合拢开关一，PLC控制系统根据所发信号让底梁伸缩油缸电磁阀1的右边电磁铁得电(即阀芯的交叉位工作)，底梁伸缩油缸18向内合拢，同时PLC发出信号让驱动装置升降油缸电磁阀2的左边电磁铁得电(即阀芯的平行位工作)，驱动装置升降油缸17外伸；让两个上升导槽水平油缸浮动电磁阀7电磁铁得电，使上升导槽在水平方向处于浮动；上升导槽垂直油缸电磁阀4的左边电磁铁间歇得电(即阀芯的平行位工作)，使底梁与地面保持水平，其余电磁阀的电磁铁均失电。

第二阶段合拢Q6，当驱动装置升降油缸17活塞杆全部回缩完，而底梁还要继续合拢，操作人员拨动底梁合拢开开关二，PLC控制系统根据所发信号让底梁伸缩油缸电磁阀1的右边电磁铁得电(即阀芯的交叉位工作)，底梁伸缩油缸18向内合拢，同时PLC发出信号让链张紧油缸电磁阀3的左边电磁铁得电(即阀芯的平行位工作)，链张紧油缸16外伸；让两个上升导槽水平油缸浮动电磁阀7电磁铁得电，使上升导槽在水平方向处于浮动；让上升导槽垂直油缸电磁阀4的左边电磁铁间歇得电(即阀芯的平行位工作)，使底梁与地面保持水平，其余电磁阀的电磁铁均失电，当底梁伸缩油缸18活塞回缩到头合拢过程完成。

工况Ⅱ：左开道岔，合拢作业，操作人员选择好作业方向模式、道岔模式后开始作业。

第一阶段合拢Q7，当挖掘工作开始以后，车辆前行道岔的宽度不断减小，操作人员拨动底梁合拢开关一，PLC控制系统根据所发信号让底梁伸缩油缸电磁阀1的右边电磁铁得电(即阀芯的交叉位工作)，底梁伸缩油缸18向内合拢，同时PLC发出信号让驱动装置升降油缸电磁阀2的左边电磁铁得电(即阀芯的平行位工作)，驱动装置升降油缸17外伸；让两个下降导槽水平油缸浮动电磁阀9电磁铁得电，使下降导槽在水平方向处于浮动；下降导槽垂直油缸电磁阀10的右边电磁铁间歇得电(即阀芯的交叉位工作)，使底梁与地面保持水平，其余电磁阀的电磁铁均失电。

第二阶段合拢Q8，当驱动装置升降油缸17活塞杆全部回缩完，而底梁还要继续合拢，操作人员拨动底梁合拢开开关二，PLC控制系统根据所发信号让底梁伸缩油缸电磁阀1的右边电磁铁得电(即阀芯的交叉位工作)，底梁伸缩油缸18向内合拢，同时PLC发出信号让链张紧油缸电磁阀3的左边电磁铁得电(即阀芯的平行位工作)，链张紧油缸16外伸；让两个下降导槽水平油缸浮动电磁阀9电磁铁得电，使下降导槽在水平方向处于浮动；下降导槽垂直油缸电磁阀10的右边电磁铁间歇得电(即阀芯的交叉位工作)，使底梁与地面保持水平，其余电磁阀的电磁铁均失电，当底梁伸缩油缸18活塞回缩到头合拢过程完成。

以上所述仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非是对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。