CN103758805B - 主推进液压系统和顶管机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种主推进液压系统和顶管机。该主推进液压系统包括：主换向阀、第一平衡阀、第二平衡阀、第一开关阀、第二开关阀和主推进油缸。本发明提供的液压系统通过设置两个平衡阀和两个开关阀实现当主换向阀的工作油口供油时，主推动油缸正常伸出或收回；当主换向阀的工作油口停止供油时，主推动油缸内的液压油可通过开关阀直接卸荷，由此，当主换向阀的工作油口供油时，降低液压系统对主推动油缸的冲击，尤其缓和了主换向阀换向时对主推动油缸的冲击，使主推动油缸能够平稳工作，有利于延长主推进油缸的使用寿命。

Description

主推进液压系统和顶管机

技术领域

本发明涉及液压技术领域，特别涉及一种主推进液压系统和顶管机。

背景技术

顶管机是非开挖工程的常用设备，其借助主油缸等的推力，使工具管从工作井穿过土层，一直推送至接受井内吊起。顶管机能穿越公路、铁路、桥梁、高山、河流、海峡和地面建筑物，采用顶管机施工，不仅能节约占用土地所需的费用，还有助于减小污染以及降低道路堵塞，具有显著的经济效益和社会效益。

目前，顶管机主要由旋转挖掘系统、主推进液压推进系统、泥土输送系统、注浆系统、测量设备和电气系统等组成。其中，主推进液压系统是非常重要的组成部分，它用于提供顶管机向前推进的动力。现有的顶管机顶管液压推进液压系统由液压泵、主推进液压缸和主换向阀组成，是旋转挖掘系统和所施工管道的顶推动力系统。主换向阀通过对液压泵排出的液压油进行导向以使主推进液压缸伸出或收回。现有的主推进液压系统的缺陷在于：施工过程中负载变化频繁，容易造成液压系统压力波动大，主推进油缸相应也频繁受到较大的冲击，尤其是换向冲击较大，严重影响主推进油缸的使用寿命。

发明内容

有鉴于此，本发明提出一种主推进油缸所受冲击较小的主推进液压系统和顶管机。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一方面，本发明提供了一种主推进液压系统，包括：主换向阀、第一平衡阀、第二平衡阀、第一开关阀、第二开关阀和主推进油缸；其中，第一平衡阀的自由进油口与主换向阀的第一工作油口相通，自由出油口与主推进油缸的无杆腔相通，控制油口与第二平衡阀的自由进油口相通；第二平衡阀的自由进油口与主换向阀的第二工作油口相通，自由出油口与主推进油缸的有杆腔相通，控制油口与第一平衡阀的自由进油口相通；第一开关阀的第一油口与主推进油缸的无杆腔相通，第二油口与油箱相通；第二开关阀的第一油口与主推进油缸的有杆腔相通，第二油口与油箱相通；第一开关阀和第二开关阀均具有两种工作状态，在第一工作状态下，第一油口与第二油口相通；在第二工作状态下，第一油口与第二油口单向导通，且第一油口为出油口，第二油口为进油口；或第一油口和第二油口均截止。

进一步地，所述主推进液压系统还包括：设置于主换向阀与第一平衡阀之间的第一减压阀和第一单向阀；第一减压阀的进油口与主换向阀的第一工作油口相通，出油口与第一平衡阀的自由进油口相通；第一单向阀的自由进油口与第一平衡阀的自由进油口相通，自由出油口与主换向阀的第一工作油口相通。

进一步地，所述主推进液压系统还包括：设置于主换向阀与第二平衡阀之间的第二减压阀和第二单向阀；第二减压阀的进油口与主换向阀的第二工作油口相通，出油口与第二平衡阀的自由进油口相通；第二单向阀的自由进油口与第二平衡阀的自由进油口相通，自由出油口与主换向阀的第二工作油口相通。

进一步地，所述主推进液压系统还包括调速阀，所述主换向阀的进油口通过所述调速阀与液压泵的排油口相通。

进一步地，所述主推进液压系统还包括：设置于第一平衡阀的自由出油口与主推进油缸的无杆腔之间的第一溢流阀。

进一步地，所述主推进液压系统还包括：设置于第二平衡阀的自由出油口与主推进油缸的有杆腔之间的第二溢流阀。

进一步地，所述第一减压阀和第二减压阀为定差减压阀。

进一步地，所述第一开关阀和/或第二开关阀为电磁球阀。

进一步地，所述主换向阀为三位四通电磁换向阀。

本发明还提供一种顶管机，设置有上述任意一项所述的液压系统。

本发明提供的液压系统在主换向阀的第一工作油口与主推进油缸的无杆腔之间设置第一安全阀，在主换向阀的第二工作油口与主推进油缸的有杆腔之间设置第二安全阀，两个安全阀的控制油口与自由进油口相互连通；同时在主推进油缸的有杆腔与油箱之间设置可选择性连通的第一开关阀，在主推进油缸的有杆腔与油箱之间设置可选择性连通的第二开关阀。相对于现有技术，本发明提供的液压系统通过设置两个平衡阀和两个开关阀实现当主换向阀的工作油口供油时，主推动油缸正常伸出或收回；当主换向阀的工作油口停止供油时，主推动油缸内的液压油可通过开关阀直接卸荷，由此，当主换向阀的工作油口供油时，降低液压系统对主推动油缸的冲击，尤其缓和了主换向阀换向时对主推动油缸的冲击，使主推动油缸能够平稳工作，有利于延长主推进油缸的使用寿命。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例一提供的主推进液压系统的原理示意图。

附图标记说明：

1主换向阀

P进油口T回油口

A第一工作油口B第二工作油口

21第一平衡阀

E1自由进油口E2自由出油口

E3控制油口

22第二平衡阀

F1自由进油口F2自由出油口

F3控制油口

31第一开关阀

G1第一油口G2第二油口

32第二开关阀

H1第一油口H2第二油口

51第一减压阀

A1进油口A3出油口

52第二减压阀

C1进油口C2出油口

41第一单向阀

B1自由进油口B2自由出油口

42第二单向阀

D1自由进油口D2自由出油口

6调速阀

7主推进油缸

8第一溢流阀

10阀组

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面结合附图，对本发明的各优选实施例作进一步说明以下以应用于起重机的液压系统为例对本发明提供的实施例进行描述。本文件中，除非有特别说明，所述左位、右位、上位及下位等方位词均以相应附图为基础确定。

请参见图1，该图示出了本发明实施例一提供的主推进液压系统，该液压系统包括：主换向阀1、第一平衡阀21、第二平衡阀22、第一开关阀31、第二开关阀32和主推进油缸7；其中，

第一平衡阀21的自由进油口E1与主换向阀1的第一工作油口A相通，自由出油口E2与主推进油缸7的无杆腔相通，控制油口E3与第二平衡阀22的自由进油口F1相通；第二平衡阀22的自由进油口F1与主换向阀1的第二工作油口B相通，自由出油口F2与主推进油缸7的有杆腔相通，控制油口F3与第一平衡阀21的自由进油口E1相通；

第一开关阀31的第一油口G1与主推进油缸7的无杆腔相通，第二油口G2与油箱相通；第二开关阀32的第一油口H1与主推进油缸7的有杆腔相通，第二油口H2与油箱相通；

第一开关阀31和第二开关阀32均具有两种工作状态，在第一工作状态下，第一油口与第二油口相通；在第二工作状态下，第一油口与第二油口单向导通，且第二油口为进油口，第一油口为出油口；或第一油口和第二油口均截止。

本实施例提供的液压系统中，主换向阀1可以为现有的换向阀，用于通过控制液压油流向控制液压执行元件—主推动油缸7的运作；在本例中，主换向阀为1为三位四通阀电磁换向阀，具有进油口P、第一工作口A、第二工作口B和回油口T；具有三个位置：中位时，第一工作油口A和第二工作油口B均与回油口T相通，进油口P截止；左位时，进油口P和回油口T分别和第二工作口B和第一工作口A相通；右位时，进油口P和回油口T分别和第一工作口A和第二工作口B相通。

主换向阀1的进油口P通过进油油路与液压泵的排油口相通，回油口T通过回油油路与油箱相通。主换向阀1的两个工作油口A和B各自通过一个平衡阀与主推进油缸7的无杆腔和有杆腔相通，主推进油缸7两个腔室又各自通过一个开关阀可选择地通向油箱。上述平衡阀和开关阀共同作用，以降低主换向阀1换向过程中液压系统的冲击，以使主推进油缸7能够稳定的工作。具体而言：

主换向阀1的第一工作油口A通过第一平衡阀21与主推进油缸7的无杆腔相通，第二工作油口B通过第二平衡阀22与主推进油缸7的无杆腔相通；两个平衡阀的控制油油口和自由进油口相互连通。由此，当主换向阀1的第一工作油口A进油时，液压油能够通过第一平衡阀21的单向阀流入主推进油缸7的无杆腔内，同时，第一平衡阀21的自由进油口E1处的先导控制油能流入第二平衡阀22的控制油口F3，使第二平衡阀22的顺序阀导通，由此使得主推进油缸7有杆腔内的液压油能通过该顺序阀回油；当主换向阀1的第二工作油口B进油时，与上述情况类似，兹不赘述。当主推动油缸7停止工作时，主换向阀的两个工作油口A和B均不供油，此时两个平衡阀21和22的顺序阀均截止，同时在平衡阀内的单向阀的作用下，主推动油缸7两个腔室内的液压油无法相互串通，防止主推进油缸7在尾部压力作用下回缩；并且，在第一开关阀31和第二开关阀32的作用下主推动油缸7进行卸荷，实现主推动油缸7的缓冲。

主推动油缸7的有杆腔和无杆腔分别通过第一开关阀31和第二开关阀32可选择地与油箱相通。当主换向阀1的第一工作油口A进油或者第二工作油口B进油时，第一开关阀31和第二单向阀42均单向导通或截止；单向导通时，液压油只能从第二油口流入第一油口，由此主推动油缸7的有杆腔和无杆腔内的液压油均不能直接流回油箱，以保证主推动油缸7的正常伸出或收回；截止时情况类似，不同之处在于，对于单向导通的情况，当主推动油缸7内的油压不足时，可从油箱进行补油。当主换向阀1的两个工作油口A和B均停止供油时，即换向阀1处于换向间隙，或者主推动油缸停止工作时，第一开关阀31和第二开关阀32的两个油口均双向导通，此时主推动油缸7两个腔室内的部分液压油可通过上述两个开关阀进行卸荷，以降低主换向阀1的工作油口供油瞬间对主推动油缸7的冲击。为了便于控制，上述第一开关阀31和/或第二开关阀32可以为电磁球阀。如图1所示，当第一开关阀31和/或第二开关阀32得电时，相应的开关阀处于下位，两个油口相互导通；当第一开关阀31和/或第二开关阀32失电时，相应的开关阀处于上位，第二油口为进油口，第一油口为出油口。

本实施例提供的液压系统通过设置两个平衡阀和两个开关阀实现当主换向阀的工作油口供油时，主推动油缸正常伸出或收回；当主换向阀的工作油口停止供油时，主推动油缸内的液压油可通过开关阀直接卸荷，由此，当主换向阀的工作油口供油时，降低液压系统对主推动油缸7的冲击，尤其缓和了主换向阀换向时对主推动油缸的冲击，使主推动油缸7能够平稳工作。

进一步地，为了使液压系统输出的负载压力尽可能稳定，本实施例提供的液压系统还可以包括：

设置于主换向阀1与第一平衡阀21之间的第一减压阀51和第一单向阀41；该第一减压阀51的进油口A1与主换向阀1的第一工作油口A相通，出油口A2与第一平衡阀21的自由进油口E1相通；第一单向阀41的自由进油口B1与第一平衡阀21的自由进油口E1相通，自由出油口B2与主换向阀1的第一工作油口A相通。

由此，从主换向阀1的第一工作油口A流出的液压油通过第一减压阀51减压后输送给主推动油缸7，进而减少系统输出压力波动对主推动油缸7工作的影响。

类似的，上述液压系统还可以包括：

设置于主换向阀1与第二平衡阀22之间的第二减压阀52和第二单向阀42；第二减压阀52的进油口C1与主换向阀1的第二工作油口B相通，出油口C2与第二平衡阀22的自由进油口F1相通；第二单向阀42的自由进油口D1与第二平衡阀22的自由进油口F1相通，自由出油口D2与主换向阀1的第二工作油口B相通。上述第一减压阀51和第二减压阀52可以为定差减压阀。

更进一步地，为了使液压泵的输出流量尽可能的稳定，从主换向阀1的第一工作油口A排出的液压油压力稳定，进而能够上述减压阀配合进一步能够稳定对主推动油缸1的输出压力，本实施例提供的液压系统还可以包括调速阀6，该调速阀6设置于进油油路上，即主换向阀1的进油口P通过调速阀6与液压泵的排油口相通。

此外，为了防止对主推动油缸7的输出压力过大造成的油缸冲击，本实施例提供的液压系统还可以包括：设置于第一平衡阀21的自由出油口E2与主推进油缸7的无杆腔之间的第一溢流阀8。类似的，还可以包括：设置于第二平衡阀22的自由出油口F2与主推进油缸7的有杆腔之间的第二溢流阀（图中未示出）。

为了便于使用安装，减小管路的布置复杂性，可将上述主换向阀1、第一平衡阀21、第二平衡阀22、第一开关阀31和第二开关阀32集成于同一阀组10内。相应的，在阀组10上形成A0、B0、P0和T0油口，其中A0、B0分别用于连接主推进油缸7的无杆腔和有杆腔，P0口用于与液压泵的排油相连，T0口用于与油箱相连。

图1所示的主推进液压系统的工作原理如下：

当主换向阀1处于左位时，第一开关阀31和第二开关阀32失电（处于上位），当主换向阀1处于中位时，第一开关阀31和第二开关阀32得电（处于下位）；具体而言：

当主换向阀处于右位时，其第一工作油口A进油，第二工作油口B回油，从第一工作油口A排出的液压油依次通过第一减压阀51、第一平衡阀21的单向阀流入主推进油缸7的无杆腔，主推进油缸7有杆腔内的液压油依次从第二平衡阀22的顺序阀、第二单向阀42进入第二工作油口B进行回油，此时主推进油缸7伸出；

当主换向阀1处于左位时，第二工作油口B进油，第一工作油口A回油，从第二工作油口B排出的液压油依次通过第二减压阀52、第二平衡阀22的单向阀流入主推进油缸7的有杆腔；主推进油缸7无杆腔内的液压油依次从第一平衡阀21的顺序阀、第一单向阀41进入第一工作油口A进行回油，此时主推进油缸7收回；

当主换向阀1处于中位时，第一工作油口A和第二工作油口B均停止供油，主推进油缸7无杆腔和有杆腔内的液压油分别通过第一开关阀31和第二开关阀32流回油箱，此时主推进油缸进行卸荷，以降低液压系统供油时对主推动油缸产生的冲击。

由上述内容可知，本发明实施例提供的液压系统压力稳定，主推进油缸工作稳定的优点。

本发明实施例还提供了一种顶管机，该顶管机设有上述任一种主推进液压系统，由于上述任一种主推进液压系统具有上述技术效果，因此，设有该主突进液压系统的顶管机也应具备相应的技术效果，其具体实施过程与上述实施例类似，兹不赘述。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种主推进液压系统，其特征在于，包括：主换向阀(1)、第一平衡阀(21)、第二平衡阀(22)、第一开关阀(31)、第二开关阀(32)和主推进油缸(7)；其中，

第一平衡阀(21)的自由进油口与主换向阀(1)的第一工作油口相通，自由出油口与主推进油缸(7)的无杆腔相通，控制油口与第二平衡阀(22)的自由进油口相通；第二平衡阀(22)的自由进油口与主换向阀(1)的第二工作油口相通，自由出油口与主推进油缸(7)的有杆腔相通，控制油口与第一平衡阀(21)的自由进油口相通；

第一开关阀(31)的第一油口与主推进油缸(7)的无杆腔相通，第二油口与油箱相通；第二开关阀(32)的第一油口与主推进油缸(7)的有杆腔相通，第二油口与油箱相通；

第一开关阀(31)和第二开关阀(32)均具有两种工作状态，在第一工作状态下，即当主换向阀(1)处于中位时，第一油口与第二油口相通；在第二工作状态下，即当主换向阀(1)处于左位或者右位时，第一油口与第二油口单向导通，且第一油口为出油口，第二油口为进油口；或第一油口和第二油口均截止。

2.根据权利要求1所述的主推进液压系统，其特征在于，还包括：

设置于主换向阀(1)与第一平衡阀(21)之间的第一减压阀(51)和第一单向阀(41)；第一减压阀(51)的进油口与主换向阀(1)的第一工作油口相通，出油口与第一平衡阀(21)的自由进油口相通；第一单向阀(41)的自由进油口与第一平衡阀(21)的自由进油口相通，自由出油口与主换向阀(1)的第一工作油口相通。

3.根据权利要求2所述的主推进液压系统，其特征在于，还包括：

设置于主换向阀(1)与第二平衡阀(22)之间的第二减压阀(52)和第二单向阀(42)；第二减压阀(52)的进油口与主换向阀(1)的第二工作油口相通，出油口与第二平衡阀(22)的自由进油口相通；第二单向阀(42)的自由进油口与第二平衡阀(22)的自由进油口相通，自由出油口与主换向阀(1)的第二工作油口相通。

4.根据权利要求3所述的主推进液压系统，其特征在于，还包括调速阀(6)，所述主换向阀(1)的进油口通过所述调速阀(6)与液压泵的排油口相通。

5.根据权利要求4所述的主推进液压系统，其特征在于，还包括：

设置于第一平衡阀(21)的自由出油口与主推进油缸(7)的无杆腔之间的第一溢流阀(8)。

6.根据权利要求5所述的主推进液压系统，其特征在于，还包括：

设置于第二平衡阀(22)的自由出油口与主推进油缸(7)的有杆腔之间的第二溢流阀。

7.根据权利要求5所述的主推进液压系统，其特征在于，所述第一减压阀(51)和第二减压阀(52)为定差减压阀。

8.根据权利要求1至7任意一项所述的主推进液压系统，其特征在于，所述第一开关阀(31)和/或第二开关阀(32)为电磁球阀。

9.根据权利要求1至7任意一项所述的主推进液压系统，其特征在于，所述主换向阀(1)为三位四通电磁换向阀。

10.一种顶管机，其特征在于，设置有权利要求1至9任意一项所述的液压系统。