CN103466491B - 一种桩工机械动力头加压控制回路及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种桩工机械动力头加压控制回路及方法，通过电液联合控制设计的加压逻辑控制回路。该控制回路简单，加压卷扬收/放绳方便，装卸方便；该控制方法利用溢流阀和单向阀控制回路中压力油的压力大小，从而使得当主卷扬上提时，加压卷扬能够自动跟随主卷扬放绳；当主卷扬下放时，加压卷扬收绳速度与主卷扬放绳速度完美匹配；对加压卷扬进行加压时，通过溢流阀控制加压力大小，实现动力头加压力可控。
Description
技术领域
本发明涉及一种桩工机械动力头加压控制回路及方法。
背景技术
桩工机械因其成孔速度较快，成桩质量较好，广泛应用于基础桩施工中。桩工机械钻孔作业工况恶劣、复杂，在不同的地层及地质下，即使是同一岩层也因为溶洞、缝隙、夹层等原因，引起桩工机械在钻进过程中所受负荷变化；因此，为了提高钻进速度保证钻机有效钻进，需要保证动力头上加压力具有良好的调节性。动力头加压力影响钻杆的进给速度，动力头加压力的变化会引起动力头回转压力的变化，从而影响桩工机械的钻进效率，因此自动加压系统对桩工机械的钻进效率有重要影响。
目前桩工机械有液压缸加压和卷扬加压两种加压方式，然而在卷扬加压过程中，不同工况下，由于所需的动力头加压力大小不同，由于液压泵输出的压力油压力恒定，提供的动力头加压力不变，因此动力头加压力大小不可控；另外，在主卷扬上提/下放时，加压卷扬不提供加压或者靠人工加压，卷扬收/放绳速度与主卷扬上提/下放速度不匹配。
发明内容
本发明提供了一种桩工机械动力头加压控制回路及方法，其目的在于，克服上述所述的加压卷扬收/放绳操作不方便，动力头加压力不可控及卷扬收/放绳速度与主卷扬上提/下放速度不匹配的问题。
一种桩工机械动力头加压控制回路，包括第一液压泵1、第二液压泵2、第一梭阀3、第一电磁阀4、第一溢流阀11、主卷扬13、第二电磁阀9、第二梭阀8、加压卷扬10、液压油箱12及控制器；
所述第一电磁阀4为三位四通电磁阀；
所述主卷扬13是指用于控制动力头上下运动的卷扬传动装置，所述加压卷扬10是指用于动力头加压的卷扬传动装置，加压卷扬10包括液压马达17和制动机构16，所述液压马达17两侧上设有第一油口14和第二油口15；
所述第一电磁阀4的一个进油口与第一液压泵1的压力油出口相连，第一电磁阀4的另一个进油口与液压油箱12相连，第一电磁阀4的两个工作油口分别与加压卷扬10的第一油口14和第二油口15相连；
所述第二电磁阀9的进油口与第二液压泵2的压力油出口相连，第二梭阀8的两个选择油口分别与第二电磁阀9的工作油口和主卷扬13的制动机构的压力油口相连，所述第二梭阀8的出油口与加压卷扬10的制动机构16相连；
所述第一电磁阀4的两个工作油口分别与第一梭阀3的两个选择油口相连，第一梭阀3的出油口与第一溢流阀11的进油口相连，第一溢流阀11的出油口与液压油箱相连；
所述第一液压泵1为负载敏感泵，所述第一梭阀3的出油口还与第一液压泵1的最大负载压力反馈口相连；
所述第一电磁阀4、第二电磁阀9、主卷扬13及加压卷扬10均与所述控制器电连接。
还包括第二溢流阀5、第一单向阀6及第二单向阀7，所述第二溢流阀5的进油口与第一电磁阀4的任意一个工作油口相连，第二溢流阀5的出油口经过第一单向阀6与和第二溢流阀5进油口相连的加压卷扬10油口相连，第二溢流阀5的出油口经过第二单向阀7与加压卷扬10的另一个油口相连。
还设有补油回路，所述补油回路包括第三单向阀18，液压油箱12通过第三单向阀18与第二溢流阀5的出油口相连。
所述第二电磁阀9为两位四通电磁阀。
一种桩工机械动力头加压控制方法，采用上述所述的桩工机械动力头加压控制回路对桩工机械动力头进行加压控制，控制器的控制输入量包括加压卷扬收绳/放绳信号、主卷扬浮动开关信号、加压卷扬的加压信号及主卷扬上提/下放信号，控制器的控制输出量包括第一电磁阀4及第二电磁阀9的控制信号；
具体控制过程如下：
1)当桩工机械进行加压卷扬放绳时，进行以下控制：
触发加压卷扬放绳信号，控制器发出控制指令，第一电磁阀4和第二电磁阀9得电，使得第二电磁阀9的进油口和工作油口导通，第一电磁阀4左位Y1的进油口和工作油口连通；
第二液压泵2中的压力油经过第二梭阀8至加压卷扬10的制动机构16，解除加压卷扬10制动；
第一液压泵1中的压力油经过第一电磁阀4至加压卷扬10的第一油口14，并经第二油口15进入液压油箱12，形成液压回路，完成加压卷扬放绳；
2)当桩工机械进行加压卷扬收绳时，进行以下控制：
触发加压卷扬收绳信号，控制器发出控制指令，第一电磁阀4和第二电磁阀9得电，使得第二电磁阀9的进油口和工作油口导通，第一电磁阀4右位Y2的进油口和工作油口连通；
第二液压泵2中的压力油经过第二梭阀8至加压卷扬10的制动机构16，解除加压卷扬10制动；
第一液压泵1中的压力油经过第一电磁阀4至加压卷扬10的第二油口15，从第一油口14进入液压油箱12，形成液压回路，完成加压卷扬收绳；
3)当桩工机械进行主卷扬上提操作使得动力头上提时，进行以下控制：
触发主卷扬上提信号，主卷扬制动解除，控制器不发出控制指令，第一电磁阀和第二电磁阀均处于关闭状态；
主卷扬制动解除压力油通过第二梭阀8流至加压卷扬10的制动机构16，解除加压卷扬10制动；
动力头在上提过程中通过钢丝绳对加压卷扬产生拉力，则加压卷扬10的第二油口15形成压力油，压力流向下流至第二溢流阀，当压力油的压力达到第二溢流阀5的溢流压力第一设定值时，压力油通过第二溢流阀5、第二单向阀7至加压卷扬10的第一油口14，加压卷扬随主卷扬上提时放绳；
所述第二溢流阀5的溢流压力第一设定值的取值范围是1MPa～10MPa；
4)当桩工机械进行主卷扬下放操作使得动力头下放时时，进行以下控制：
触发主卷扬下放信号，主卷扬制动解除，控制器发出控制指令，第一电磁阀4右位Y2的进油口和工作油口连通；
主卷扬制动解除压力油通过第二梭阀8流至加压卷扬10的制动机构16，解除加压卷扬10制动；
第一液压泵1的压力油通过第一电磁阀4至加压卷扬10的第二油口15，从第一油口14流回液压油箱，加压卷扬随主卷扬下放时收绳，整个液压回路中压力油的压力受控于第一溢流阀11的溢流阀压力第一设定值；
所述第一溢流阀11的溢流压力第一设定值的取值范围是1MPa～10MPa；
5)当桩工机械的加压卷扬进行加压时，进行以下控制：
触发主卷扬浮动开关信号机加压卷扬的加压信号，控制器发出控制指令，第一电磁阀4右位Y2的进油口和工作油口连通；
主卷扬制动解除压力油通过第二梭阀8流至加压卷扬10的制动机构16，解除加压卷扬10制动；
调节第二溢流阀5的溢流压力为溢流压力第二设定值，第一液压泵1的压力油通过第一电磁阀4至加压卷扬10的第二油口15，从第一油口14流回液压油箱，使得加压卷扬的加压力大小受控于第一溢流阀11的溢流压力第一设定值；
所述第二溢流阀5的溢流压力第二设定值的取值范围是20MPa～35MPa。
所述当桩工机械进行主卷扬上提操作使得动力头上提时，进入加压卷扬10第二油口15的压力油还包括从补油回路的液压油箱经第三单向阀18进入第二单向阀7的压力油。
有益效果
本发明提供了一种桩工机械动力头加压控制回路及方法，通过电液联合控制设计的加压逻辑控制回路。该控制回路简单，加压卷扬收/放绳方便，装卸方便；该控制方法利用溢流阀控制回路中压力油的压力大小，从而使得当主卷扬上提时，加压卷扬能够自动跟随主卷扬放绳；当主卷扬下放时，加压卷扬收绳速度与主卷扬放绳速度完美匹配；对加压卷扬进行加压时，通过溢流阀控制加压力大小，实现动力头加压力可控。
附图说明
图1为本发明的控制回路示意图；
图2为本发明的液压控制原理示意图；
标号说明：
1-第一液压泵，2-第二液压泵，3-第一梭阀，4-第一电磁阀，5-第一溢流阀，6-，7-，8-第二梭阀，9-第二电磁阀，10-加压卷扬，11-，12-液压油箱，13-主卷扬，14-第一油口，15-第二油口,16-制动机构,17-液压马达,18-第三梭阀。
具体实施方式
下面将结合附图和实施例对本发明做进一步的说明。
如图1所示，为本发明的控制回路示意图，一种桩工机械动力头加压控制回路，包括第一液压泵1、第二液压泵2、第一梭阀3、第一电磁阀4、第一溢流阀11、主卷扬13、第二电磁阀9、第二梭阀8、加压卷扬10、液压油箱12及控制器；
所述第一电磁阀4为三位四通电磁阀；
所述主卷扬13是指用于控制动力头上下运动的卷扬传动装置，所述加压卷扬10是指用于动力头加压的卷扬传动装置，包括液压马达17和制动机构16，所述液压马达17两侧上设有第一油口14和第二油口15；
所述第一电磁阀4的一个进油口与第一液压泵1的压力油出口相连，第一电磁阀4的另一个进油口与液压油箱12相连，第一电磁阀4的两个工作油口分别与加压卷扬10的第一油口14和第二油口15相连；
所述第二电磁阀9的进油口与第二液压泵2的压力油出口相连，第二梭阀8的两个选择油口分别与第二电磁阀9的工作油口和主卷扬13的制动机构的压力油口相连，所述第二梭阀8的出油口与加压卷扬10的制动机构16相连；
所述第一电磁阀4的两个工作油口分别与第一梭阀3的两个选择油口相连，第一梭阀3的出油口与第一溢流阀11的进油口相连，第一溢流阀11的出油口与液压油箱相连；
所述第一液压泵1为负载敏感泵，所述第一梭阀3的出油口还与第一液压泵1的最大负载压力反馈口相连；
所述第一电磁阀4、第二电磁阀9、主卷扬13及加压卷扬10均与所述控制器电连接。
还包括第二溢流阀5、第一单向阀6及第二单向阀7，所述第二溢流阀5的进油口与第一电磁阀4的任意一个工作油口相连，第二溢流阀5的出油口经过第一单向阀6与和第二溢流阀5进油口相连的加压卷扬10油口相连，第二溢流阀5的出油口经过第二单向阀7与加压卷扬10的另一个油口相连。
还设有补油回路，所述补油回路包括第三单向阀18，液压油箱12通过第三单向阀18与第二溢流阀5的出油口相连。
所述第二电磁阀9为两位四通电磁阀。
一种桩工机械动力头加压控制方法，采用上述的一种桩工机械动力头加压控制回路对桩工机械动力头进行加压控制，如图2所示，本发明的液压控制原理示意图，控制器的控制输入量包括加压卷扬收绳/放绳信号、主卷扬浮动开关信号、加压卷扬的加压信号及主卷扬上提/下放信号，控制器的控制输出量包括第一电磁阀4及第二电磁阀9的控制信号；
该控制方法的具体控制过程如下：
1)当桩工机械进行加压卷扬放绳时，进行以下控制：
触发加压卷扬放绳信号，控制器发出控制指令，第一电磁阀4和第二电磁阀9得电，使得第二电磁阀9的进油口和工作油口连通，第一电磁阀4左位Y1的进油口和工作油口导通；
第二液压泵2中的压力油经过第一梭阀8至加压卷扬10的制动机构16，解除加压卷扬10制动；
第一液压泵1中的压力油经过第一电磁阀4至加压卷扬10的第一油口14，从第二油口15进入液压油箱12，形成液压回路，完成加压卷扬放绳；
2)当桩工机械进行加压卷扬收绳时，进行以下控制：
触发加压卷扬收绳信号，控制器发出控制指令，第一电磁阀4和第二电磁阀9得电，使得第二电磁阀9的进油口和工作油口连通，第一电磁阀4右位Y2的进油口和工作油口导通；
第二液压泵2中的压力油经过第二梭阀8至加压卷扬10的制动机构16，解除加压卷扬10制动；
第一液压泵1中的压力油经过第一电磁阀4至加压卷扬10的第二油口15，从第一油口14进入液压油箱12，形成液压回路，完成加压卷扬收绳；
3)当桩工机械进行主卷扬上提操作使得动力头上提时，进行以下控制：
触发主卷扬上提信号，主卷扬制动解除，控制器不发出控制指令，第一电磁阀和第二电磁阀均处于关闭状态；
主卷扬制动解除压力油通过第二梭阀8流至加压卷扬10的制动机构16，解除加压卷扬10制动；
动力头在上提过程中通过钢丝绳对加压卷扬产生拉力，则加压卷扬10的第二油口15形成压力油，压力流向下流至第二溢流阀，当压力油的压力达到第二溢流阀5的溢流压力第一设定值时，压力油通过第二溢流阀5、第二单向阀7至加压卷扬10的第一油口14，加压卷扬随主卷扬上提时放绳；
所述第二溢流阀5的溢流压力第一设定值的取值范围是1MPa～10MPa；
4)当桩工机械进行主卷扬下放操作使得动力头下放时时，进行以下控制：
触发主卷扬下放信号，主卷扬制动解除，控制器发出控制指令，第一电磁阀4右位Y2的进油口和工作油口连通；
主卷扬制动解除压力油通过第二梭阀8流至加压卷扬10的制动机构16，解除加压卷扬10制动；
第一液压泵1的压力油通过第一电磁阀4至加压卷扬10的第二油口15，从第一油口14流回液压油箱，加压卷扬随主卷扬下放时收绳，整个液压回路中压力油的压力受控于第一溢流阀11的溢流阀压力第一设定值；
所述第一溢流阀11的溢流压力第一设定值的取值范围是1MPa～10MPa；
5)当桩工机械的加压卷扬进行加压时，进行以下控制：
触发主卷扬浮动开关信号机加压卷扬的加压信号，控制器发出控制指令，第一电磁阀4右位Y2的进油口和工作油口连通；
主卷扬制动解除压力油通过第二梭阀8流至加压卷扬10的制动机构16，解除加压卷扬10制动；
调节第二溢流阀5的溢流压力为溢流压力第二设定值，第一液压泵1的压力油通过第一电磁阀4至加压卷扬10的第二油口15，从第一油口14流回液压油箱，使得加压卷扬的加压力大小受控于第一溢流阀11的溢流压力第一设定值；
所述第二溢流阀5的溢流压力第二设定值的取值范围是20MPa～35MPa。
所述当桩工机械进行主卷扬上提操作使得动力头上提时，进入加压卷扬10第二油口15的压力油还包括从补油回路的液压油箱经第三单向阀18进入第二单向阀7的压力油。
以上所述仅为本发明优选实施例而已，并不以任何方式限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种改动和变型。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何改动、等同替换、变型、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权力要求书的保护范围为准。
Claims (6)
1.一种桩工机械动力头加压控制回路，其特征在于，包括第一液压泵(1)、第二液压泵(2)、第一梭阀(3)、第一电磁阀(4)、第一溢流阀(11)、主卷扬(13)、第二电磁阀(9)、第二梭阀(8)、加压卷扬(10)、液压油箱(12)及控制器；
所述第一电磁阀(4)为三位四通电磁阀；
所述主卷扬(13)是指用于控制动力头上下运动的卷扬传动装置，所述加压卷扬(10)是指用于动力头加压的卷扬传动装置，加压卷扬(10)包括液压马达(17)和制动机构(16)，所述液压马达(17)两侧上设有第一油口(14)和第二油口(15)；
所述第一电磁阀(4)的一个进油口与第一液压泵(1)的压力油出口相连，第一电磁阀(4)的另一个进油口与液压油箱(12)相连，第一电磁阀(4)的两个工作油口分别与加压卷扬(10)的第一油口(14)和第二油口(15)相连；
所述第二电磁阀(9)的进油口与第二液压泵(2)的压力油出口相连，第二梭阀(8)的两个选择油口分别与第二电磁阀(9)的工作油口和主卷扬(13)的制动机构的压力油口相连，所述第二梭阀(8)的出油口与加压卷扬(10)的制动机构(16)相连；
所述第一电磁阀(4)的两个工作油口分别与第一梭阀(3)的两个选择油口相连，第一梭阀(3)的出油口与第一溢流阀(11)的进油口相连，第一溢流阀(11)的出油口与液压油箱相连；
所述第一液压泵(1)为负载敏感泵，所述第一梭阀(3)的出油口还与第一液压泵(1)的最大负载压力反馈口相连；
所述第一电磁阀(4)、第二电磁阀(9)、主卷扬(13)及加压卷扬(10)均与所述控制器电连接。
2.根据权利要求1所述的桩工机械动力头加压控制回路，其特征在于，还包括第二溢流阀(5)、第一单向阀(6)及第二单向阀(7)，所述第二溢流阀(5)的进油口与第一电磁阀(4)的任意一个工作油口相连，第二溢流阀(5)的出油口经过第一单向阀(6)与和第二溢流阀(5)进油口相连的加压卷扬(10)油口相连，第二溢流阀(5)的出油口经过第二单向阀(7)与加压卷扬(10)的另一个油口相连。
3.根据权利要求2所述的桩工机械动力头加压控制回路，其特征在于，还设有补油回路，所述补油回路包括第三单向阀(18)，液压油箱(12)通过第三单向阀(18)与第二溢流阀(5)的出油口相连。
4.根据权利要求1-3任一项所述的桩工机械动力头加压控制回路，其特征在于，所述第二电磁阀(9)为两位四通电磁阀。
5.一种桩工机械动力头加压控制方法，其特征在于，采用权利要求1-3任一项所述的桩工机械动力头加压控制回路对桩工机械动力头进行加压控制，控制器的控制输入量包括加压卷扬收绳/放绳信号、主卷扬浮动开关信号、加压卷扬的加压信号及主卷扬上提/下放信号，控制器的控制输出量包括第一电磁阀(4)及第二电磁阀(9)的控制信号；
具体控制过程如下：
1)当桩工机械进行加压卷扬放绳时，进行以下控制：
触发加压卷扬放绳信号，控制器发出控制指令，第一电磁阀(4)和第二电磁阀(9)得电，使得第二电磁阀(9)的进油口和工作油口导通，第一电磁阀(4)左位(Y1)的进油口和工作油口连通；
第二液压泵(2)中的压力油经过第二梭阀(8)至加压卷扬(10)的制动机构(16)，解除加压卷扬(10)制动；
第一液压泵(1)中的压力油经过第一电磁阀(4)至加压卷扬(10)的第一油口(14)，并经第二油口(15)进入液压油箱(12)，形成液压回路，完成加压卷扬放绳；
2)当桩工机械进行加压卷扬收绳时，进行以下控制：
触发加压卷扬收绳信号，控制器发出控制指令，第一电磁阀(4)和第二电磁阀(9)得电，使得第二电磁阀(9)的进油口和工作油口导通，第一电磁阀(4)右位(Y2)的进油口和工作油口连通；
第二液压泵(2)中的压力油经过第二梭阀(8)至加压卷扬(10)的制动机构(16)，解除加压卷扬(10)制动；
第一液压泵(1)中的压力油经过第一电磁阀(4)至加压卷扬(10)的第二油口(15)，从第一油口(14)进入液压油箱(12)，形成液压回路，完成加压卷扬收绳；
3)当桩工机械进行主卷扬上提操作使得动力头上提时，进行以下控制：
触发主卷扬上提信号，主卷扬制动解除，控制器不发出控制指令，第一电磁阀和第二电磁阀均处于关闭状态；
主卷扬制动解除压力油通过第二梭阀(8)流至加压卷扬(10)的制动机构(16)，解除加压卷扬(10)制动；
动力头在上提过程中通过钢丝绳对加压卷扬产生拉力，则加压卷扬(10)的第二油口(15)形成压力油，压力流向下流至第二溢流阀，当压力油的压力达到第二溢流阀(5)的溢流压力第一设定值时，压力油通过第二溢流阀(5)、第二单向阀(7)至加压卷扬(10)的第一油口(14)，加压卷扬随主卷扬上提时放绳；
所述第二溢流阀(5)的溢流压力第一设定值的取值范围是1MPa～10MPa；
4)当桩工机械进行主卷扬下放操作使得动力头下放时时，进行以下控制：
触发主卷扬下放信号，主卷扬制动解除，控制器发出控制指令，第一电磁阀(4)右位(Y2)的进油口和工作油口连通；
主卷扬制动解除压力油通过第二梭阀(8)流至加压卷扬(10)的制动机构(16)，解除加压卷扬(10)制动；
第一液压泵(1)的压力油通过第一电磁阀(4)至加压卷扬(10)的第二油口(15)，从第一油口(14)流回液压油箱，加压卷扬随主卷扬下放时收绳，整个液压回路中压力油的压力受控于第一溢流阀(11)的溢流阀压力第一设定值；
所述第一溢流阀(11)的溢流压力第一设定值的取值范围是1MPa～10MPa；
5)当桩工机械的加压卷扬进行加压时，进行以下控制：
触发主卷扬浮动开关信号机加压卷扬的加压信号，控制器发出控制指令，第一电磁阀(4)右位(Y2)的进油口和工作油口连通；
主卷扬制动解除压力油通过第二梭阀(8)流至加压卷扬(10)的制动机构(16)，解除加压卷扬(10)制动；
调节第二溢流阀(5)的溢流压力为溢流压力第二设定值，第一液压泵(1)的压力油通过第一电磁阀(4)至加压卷扬(10)的第二油口(15)，从第一油口(14)流回液压油箱，使得加压卷扬的加压力大小受控于第一溢流阀(11)的溢流压力第一设定值；
所述第二溢流阀(5)的溢流压力第二设定值的取值范围是20MPa～35MPa。
6.根据权利要求5所述的桩工机械动力头加压控制方法，其特征在于，所述当桩工机械进行主卷扬上提操作使得动力头上提时，进入加压卷扬(10)第二油口(15)的压力油还包括从补油回路的液压油箱经第三单向阀(18)进入第二单向阀(7)的压力油。
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