CN104563856A - 旋挖钻机快速抛土控制*** - Google Patents
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Abstract
一种旋挖钻机快速抛土控制***，包括反馈式变量泵、LS反馈阀、带先导换向的换向阀联和动力头马达，还包括压力流量控制装置，所述压力流量控制装置设有三个油口，第一油口5a通过管路与所述反馈式变量泵的出口压力油路相连，第二油口5b通过管路与LS反馈阀的出口压力油路相连，第三油口5c通过管路与反馈式变量泵的负载敏感变量控制阀的控制油路相连，所述压力流量控制装置将反馈式变量泵的出口压力或LS反馈阀的出口压力作为反馈式变量泵的变量控制信号，本发明通过设置卸荷阀实现卸荷，保证***可靠性，既实现快速抛土又消除***压力冲击，用于阀后压力补偿***，以满足施工效率和***稳定性要求。
Description
所属技术领域
本发明涉及桩工机械领域，更具体地涉及一种旋挖钻机快速抛土控制***。
背景技术
旋挖钻机由于其成孔效率高、成孔质量好、环境污染少、地质适应性广等特点，成为了灌注桩施工的主力施工。其成孔原理是在伸缩钻杆旋转驱动下带动钻头回转，安装在钻斗上的钻齿旋转切削挖掘土层，同时将切削挖掘下来的土渣带入钻斗内，然后通过伸缩钻杆将钻斗提升至孔外卸土，如此循环钻进形成桩孔。其一个工作循环包括放钻—钻进—提钻—回转—卸土—回转归位共5个工况，而在钻进淤泥含量较高、带水粘土等地质时，钻齿切削下的部分岩土粘附在钻斗内壁，使得卸土十分困难，严重影响旋挖钻机施工效率。目前旋挖钻机卸土主要有两种操作方法：1.在动力头抛土工况下，通过快速切换动力头先导手柄控制动力头正反高速转动；2.在抛土工况下控制动力头沿同一方向变速转动，这两种方案原理上都是利用粘附岩土的惯性进行抛土。在操作方法1中，旋挖钻机在快速抛土时先导控制手柄快速换向，动力头正反高速转动，此时对快速抛土控制***的的响应速度要求较高，如果响应速度过慢将导致抛土无力、抛土困难，降低机器施工效率。
参见图1，现有技术中旋挖钻机的动力头控制***原理结构。如图所示，旋挖钻机液压***采用的为反馈式变量泵1，其中11为反馈式变量泵主体，121为负载敏感变量控制阀，122为恒功率变量控制阀，131为变量控制油缸，132为伺服油缸；2为LS反馈阀，其中21为LS信号油进油节流阻尼，22为LS信号油回油节流阻尼；3为带先导换向的换向阀联，31为换向阀主阀，321为动力头反转压力保持单向阀，322为动力头正转压力保持单向阀，33为LS压力补偿阀，34为主溢流阀，35为LS溢流阀；41为第一动力头马达，42为第二动力头马达。
该动力头控制***为双马达双减速机动力头控制***，其包括两个动力头马达41、42。各动力头马达的反转进油口41a、42a均与反转进油通道A连通，各动力头马达的正转进油口41b、42b均与正转进油通道B连通，即动力头马达41所在的支路和动力头马达42所在的支路并联设置。图1中箭头方向指示的是压力油进油方向。
当先导控制手柄中位不动作时，带先导换向的换向阀联3的a、b口压力均为0，换向阀主阀31保持中位，LS压力补偿阀33关闭，LS反馈阀2压力为0，负载敏感变量控制阀121左位工作，此时反馈式变量泵1以最小排量工作。
当动力头正转时，操作先导控制手柄，先导液压油至换向阀联3的b口，推动换向阀主阀31换向，压力油经LS压力补偿阀33，正转压力保持单向阀322至通道B口，马达41和马达42正转，完成动力头正转；同时在LS压力补偿阀33打开时，LS压力信号油经LS反馈阀2回到反馈式变量泵1，负载敏感变量控制阀121右位工作，反馈式变量泵主体11排量升高；
当动力头反转时，操作先导控制手柄，先导液压油至换向阀联3的a口，推动换向阀主阀31换向，压力油经LS压力补偿阀33，反转压力保持单向阀321至通道A口，马达41和马达42反转，完成动力头反转；同时在LS压力补偿阀33打开时，LS压力信号油经LS反馈法2回反馈式变量泵1，负载敏感变量控制阀121右位工作，反馈式变量泵1排量升高。
因此，旋挖钻机抛土工况时，先导控制手柄快速切换，在这个过程中反馈式变量泵1的排量是反复变化的，此时变量泵控***的变量响应时间是影响抛土效率的主要因素。现有的控制***利用位于换向阀主阀31后的LS压力补偿阀33出口压力信号控制反馈式变量泵变量，即信号油是从换向阀主阀31后引出的，响应速度较慢，虽然此种控制方式使得操作平稳但不符合旋挖钻机快速抛土实际工况。
在发明专利200910042885.0中，提出一种在抛土工况下直接利用反馈式变量泵的出口压力信号控制反馈变量泵的控制方式，加快反应速度。但是，该发明专利是针对阀前压力补偿***，LS压力补偿阀在换向阀主阀之前，而且没有消除快速抛土产生的压力冲击。
发明内容
本发明旨在提供一种既能实现快速抛土、又能消除***压力冲击的旋挖钻机快速抛土控制***，用于阀后压力补偿***，以满足施工效率和***稳定性要求。
本发明专利提出一种旋挖钻机快速抛土控制***，包括反馈式变量泵、LS反馈阀、带先导换向的换向阀联和动力头马达，还包括压力流量控制装置，所述压力流量控制装置设有三个油口，第一油口5a通过管路与所述反馈式变量泵的出口压力油路相连，第二油口5b通过管路与LS反馈阀的出口压力油路相连，第三油口5c通过管路与反馈式变量泵的负载敏感变量控制阀的控制油路相连，所述压力流量控制装置将反馈式变量泵的出口压力或LS反馈阀的出口压力作为反馈式变量泵的变量控制信号；
当所述压力流量控制装置控制第二油口5b和第三油口5c连通时，LS反馈阀的压力控制信号经节流通道后，依次通过电磁换向阀油口5b和油口5c与负载敏感变量控制阀的控制油路相连，实现慢速抛土；
当所述压力流量控制装置控制第一油口5a和第三油口5c连通时，反馈式变量泵的出口压力控制信号依次通过电磁换向阀油口5a和油口5c与负载敏感变量控制阀的控制油路相连，实现快速抛土。
所述压力流量控制装置为两位三通电磁换向阀。
还包括一卸荷阀，所述卸荷阀的油口P通过管路与反馈式变量泵的出口压力油路相连，所述卸荷阀的油口T通过管路与油箱相连，所述卸荷阀的油口L通过管路与LS反馈阀出口压力油路相连，所述卸荷阀设有两个控制端，右端与反馈式变量泵的出口压力油连通，左端与LS反馈阀的出口压力油连通，所述卸荷阀的左端上装有弹簧，所述弹簧预压缩力大于反馈式变量泵出口压力油在所述换向阀主阀阀芯产生的液压力与LS反馈阀出口压力油在所述换向阀主阀阀芯产生的液压力之差；
快速抛土时，当先导控制手柄回中位瞬间，换向阀主阀31回中位，切断反馈式变量泵1出口压力油与动力头马达之间的油液连接，导致LS反馈阀2压力消失，此时反馈式变量泵1出口压力油克服卸荷阀6左端弹簧作用力，卸荷阀右端接通，反馈式变量泵1出口压力油通过卸荷阀6流回油箱，实行卸荷，有效减少***压力冲击。
当LS反馈阀2有压力油时，卸荷阀6阀芯左端液压力与弹簧压力之和大于卸荷阀阀芯右端液压力，使阀芯关闭；当换向阀主阀31回中位LS反馈阀2无压力时，卸荷阀6阀芯右端液压油产生的液压力克服弹簧压力，使阀芯打开，实现卸荷。
所述的卸荷阀为常闭式液动换向阀。
采用上述方案，本***通过压力流量控制装置选取反馈式变量泵的出口压力作为变量控制信号，所述的压力流量控制装置为两位三通电磁换向阀。当电磁换向阀不带电时，电磁换向阀右端接入，LS压力信号油通过节流通道控制反馈式变量泵变量，旋挖钻机慢速抛土；当所述的电磁换向阀带电时，电磁换向阀左端接入，主泵出压力信号直接控制反馈式变量泵变量，缩短变量反馈泵的变量反应时间，实现快速抛土，从而加速了***的响应时间，提高了抛土效率；本发明通过设置卸荷阀实现卸荷，保证***可靠性。所述的卸荷阀为常闭式液动换向阀。综上所述，本发明既实现快速抛土又消除***压力冲击。
附图说明
图1为现有抛土控制***原理图。
图2为本发明的***原理图。
图3为本发明卸荷阀的工作原理图。
附图中，1、反馈式变量泵，11、反馈式变量泵主体，121、负载敏感变量控制阀，122、恒功率变量控制阀，131、变量控制油缸，132、伺服油缸；2、LS反馈阀，21、LS信号油进油节流阻尼，22、LS信号油回油节流阻尼；3、带先导换向的换向阀联，31、换向阀主阀，321、动力头反转压力保持单向阀，322、动力头正转压力保持单向阀，33、LS压力补偿阀，34、主溢流阀，35、LS溢流阀，41、第一动力头马达，42、第二动力头马达。
具体实施方式
下面将结合附图与具体实施方式对本发明专利做进一步说明：
如图2所示，所述的旋挖钻机动力头控制***中的油箱，反馈式变量泵，节流通道，换向阀联和执行机构按工艺要求连接，所述的电磁换向阀5的油口5a通过管路与反馈式变量泵1出口压力油路相连，所述的电磁换向阀5的油口5b通过管路与LS反馈阀出口压力油路相连，所述的电磁换向阀5的油口5c通过管路与反馈式变量泵1上负载敏感变量控制阀121的控制油路相连。所述的卸荷阀6的油口P通过管路与反馈式变量泵1出口压力油路相连，所述的卸荷阀的油口T通过管路与油箱相连，所述的卸荷阀的油口L通过管路与LS反馈阀出口压力油路相连。
旋挖钻机抛土作业时，通过按钮或开关控制电磁换向阀5不得电，LS反馈阀2的压力控制信号经节流通道后，依次通过电磁换向阀油口5b和油口5c与负载敏感变量控制阀121的控制油路相连，从而实现慢速抛土；通过按钮或开关控制电磁换向阀5得电，反馈式变量泵1的出口压力控制信号依次通过电磁换向阀油口5a和油口5c与负载敏感变量控制阀121的控制油路相连，实现快速抛土。
快速抛土时，当先导控制手柄回中位瞬间，换向阀主阀31回中位，切断反馈式变量泵1出口压力油与动力头马达之间的油液连接，导致LS反馈阀2压力消失，此时反馈式变量泵1出口压力油克服卸荷阀6左端弹簧作用力，卸荷阀右端接通，反馈式变量泵1出口压力油通过卸荷阀6流回油箱，实行卸荷，有效减少***压力冲击。
当LS反馈阀2有压力油时，卸荷阀6阀芯左端液压力与弹簧压力之和大于卸荷阀阀芯右端液压力，使阀芯关闭；当换向阀主阀31主阀芯回中位，LS反馈阀2无压力时，卸荷阀6阀芯右端液压油产生的液压力克服弹簧压力，使阀芯打开，实现卸荷。
以上对本发明一种旋挖钻机快速抛土控制***进行了详细介绍。本文应用现有动力头抛土控制***对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上说明只是用于帮助理解本发明专利的方法及其核心思想。应当指出，利用泵出口压力信号以及在这个通路上加各种压力和流量控制装置来控制反馈式变量泵变量都在本专利的保护范围。
Claims (4)
1.一种旋挖钻机快速抛土控制***，包括反馈式变量泵、LS反馈阀、带先导换向的换向阀联和动力头马达，其特征在于：还包括压力流量控制装置，所述压力流量控制装置设有三个油口，第一油口5a通过管路与所述反馈式变量泵的出口压力油路相连，第二油口5b通过管路与LS反馈阀的出口压力油路相连，第三油口5c通过管路与反馈式变量泵的负载敏感变量控制阀的控制油路相连，所述压力流量控制装置将反馈式变量泵的出口压力或LS反馈阀的出口压力作为反馈式变量泵的变量控制信号；
当所述压力流量控制装置控制第二油口5b和第三油口5c连通时，LS反馈阀的压力控制信号经节流通道后，依次通过电磁换向阀油口5b和油口5c与负载敏感变量控制阀的控制油路相连，实现慢速抛土；
当所述压力流量控制装置控制第一油口5a和第三油口5c连通时，反馈式变量泵的出口压力控制信号依次通过电磁换向阀油口5a和油口5c与负载敏感变量控制阀的控制油路相连，实现快速抛土。
2.根据权利要求1所述的旋挖钻机快速抛土控制***，其特征在于：所述压力流量控制装置为两位三通电磁换向阀。
3.根据权利要求1或2所述的旋挖钻机快速抛土控制***，其特征在于：还包括一卸荷阀，所述卸荷阀的油口P通过管路与反馈式变量泵的出口压力油路相连，所述卸荷阀的油口T通过管路与油箱相连，所述卸荷阀的油口L通过管路与LS反馈阀出口压力油路相连，所述卸荷阀设有两个控制端，右端与反馈式变量泵的出口压力油连通，左端与LS反馈阀的出口压力油连通，所述卸荷阀的左端上装有弹簧，所述弹簧预压缩力大于反馈式变量泵出口压力油在所述换向阀主阀阀芯产生的液压力与LS反馈阀出口压力油在所述换向阀主阀阀芯产生的液压力之差；
快速抛土时，当先导控制手柄回中位瞬间，换向阀主阀回中位，切断反馈式变量泵出口压力油与动力头马达之间的油液连接，导致LS反馈阀压力消失，此时反馈式变量泵出口压力油克服卸荷阀左端弹簧作用力，卸荷阀右端接通，反馈式变量泵出口压力油通过卸荷阀流回油箱，实行卸荷；
当LS反馈阀有压力油时，卸荷阀阀芯左端液压力与弹簧压力之和大于卸荷阀阀芯右端液压力，使阀芯关闭；当换向阀主阀回中位LS反馈阀无压力时，卸荷阀阀芯右端液压油产生的液压力克服弹簧压力，使阀芯打开，实现卸荷。
4.根据权利要求3所述的旋挖钻机快速抛土控制***，其特征在于：所述的卸荷阀为常闭式液动换向阀。
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