CN105240349B - 一种旋挖钻机及其液压控制系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种液压控制系统，用于驱动旋挖钻机的上车平台进行转动，包括：设置在所述液压控制系统的回转油路中的第一比例减压阀；能够检测所述上车平台的角度变化，并发出角度信号的位置检测装置；能够接收所述角度信号，并根据所述角度信号控制所述第一比例减压阀阀芯开度的控制器。本发明提供的液压控制系统，通过控制器、位置检测装置和第一比例减压阀的配合工作，实现了回转后钻杆与孔中心自动对正的目的，无需再进行人工对孔的操作，从而提高了钻孔效率和钻孔质量。本发明还提供了具有上述液压控制系统的一种旋挖钻机。

Description

一种旋挖钻机及其液压控制系统

技术领域

本发明涉及工程机械技术领域，特别涉及一种液压控制系统，本发明还涉及具有上述液压控制系统的一种旋挖钻机。

背景技术

旋挖钻机是一种适合建筑基础工程中成孔作业的施工机械。主要适于砂土、粘性土、粉质土等土层施工，在灌注桩、基础加固等多种地基基础施工中得到广泛应用。

旋挖钻机主要包括履带式底盘和可转动的设置在底盘上的上车平台，上车平台上安装有钻杆。旋转钻机利用钻杆在地面上钻孔时，每隔一段时间就需要将钻杆从钻孔中移出，并通过上车平台在底盘上转动而带动钻杆离开钻孔位置，当上车平台转动至卸土位置后停止转动，然后使挖出的泥土脱落(即卸土)，再控制上车平台带动钻杆回转至钻孔位置，使钻杆能够继续进行钻孔操作。

上述过程中，上车平台的转动是通过旋挖钻机的液压控制系统的驱动来实现的，如图1所示，其为液压控制系统的原理图，液压控制系统控制、驱动上车平台转动的具体过程为：

操控人员向左扳动控制上车平台转动的回转手柄，使上车平台进行左转动作，高压的液压油从回转手柄驱动管路01的a1口流出，流入第一电磁换向阀02的P2口，此时第一电磁换向阀02得电，P2口与B2口接通，液压油通过第一电磁换向阀02的B2口流入主阀片03的b3口，主阀片03换向，P3口与A3口连通，B3口与T3口连通，液压油由P3口流入A3口，A3口流向回转马达阀块04的a口。之后液压油由回转马达阀块04的a口流至回转马达05的A5口，进入到回转马达05中驱动回转马达05进行左回转动作，液压油出来后经过B5口到马达阀块04的b口，并从回转马达阀块04的b口流入主阀片03的B3口，再通过主阀片03的T3口流回油箱。当上车平台回转至指定位置(即卸土位置)时，将回转手柄扳回至中间位置，a1口压力变为零，b3口压力为零，主阀片03的阀芯回到中位，停止向回转马达05供油，上车平台停止转动，下一步进行卸土动作。上述液压油流经的油路称为转动油路。

卸土动作完成后，上车平台开始向反方向回转至钻孔中心位置：向右扳动回转手柄进行右回转动作，高压的液压油从回转手柄驱动管路01的b1口流出，流入第二电磁换向阀06的P1口，此时第二电磁换向阀06得电，P1口与B1口接通，液压油通过第二电磁换向阀06的B1口流入主阀片03的a3口，主阀片03换向，P3口与B3口相通，A3口与T3口相通，高压液压油由P3口流入B3口，B3口流向回转马达阀块04的b口。液压油从回转马达阀块04的b口流到回转马达05的B5口，并进入回转马达05中驱动回转马达05进行右回转动作，从回转马达05中出来的液压油经过A5口到回转马达阀块04的a口，回转马达阀块04的a口流入主阀片03的A3口，通过主阀片03的T3口流回油箱。当钻杆回转至钻孔的中心位置时，将回转手柄扳回到中间位置，b1口压力变为零，a3口压力为零，主阀片03的阀芯回到中位，停止向回转马达05供油，上车平台回转停止。上述液压油流经的油路称为回转油路。

旋挖钻机钻完一个桩孔的施工，需要上百次的循环工作，即回转对孔---下放钻杆---动力头切削---提升钻杆---转动---卸土----回转至钻孔中心(回转对孔)---下放钻杆。由此可见，旋挖钻机在进行工作时，回转是需要进行频繁操作的动作，下放钻杆前均需做回转动作使钻杆回转至孔中心。在现有技术中，回转后的钻杆与孔中心的对正操作，是操控人员通过肉眼观察钻杆位置，以及左右扳动回转手柄微调动作的方式使钻杆置于孔的中心位置，此种操作不仅严重影响施工效率，而且因为人工对孔的精度不高，也严重影响了钻孔质量。

因此，如何进一步提高钻孔效率和钻孔质量，是目前本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种新型的液压控制系统，其能够实现回转后的钻杆与孔中心的自动对正，从而提高了钻孔效率和钻孔质量。本发明还提供了具有上述液压控制系统的一种旋挖钻机。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种液压控制系统，用于驱动旋挖钻机的上车平台进行转动，包括：

设置在所述液压控制系统的回转油路中的第一比例减压阀；

能够检测所述上车平台的角度变化，并发出角度信号的位置检测装置；

能够接收所述角度信号，并根据所述角度信号控制所述第一比例减压阀阀芯开度的控制器。

进一步的，上述液压控制系统中，所述位置检测装置为回转编码器。

进一步的，上述液压控制系统中，设置在所述回转油路中的所述第一比例减压阀位于回转手柄和主阀片之间的油路上。

进一步的，上述液压控制系统中，所述液压控制系统的转动油路中设置有第二比例减压阀。

进一步的，上述液压控制系统中，设置在所述转动油路中的所述第二比例减压阀位于回转手柄和主阀片之间的油路上。

进一步的，上述液压控制系统中，所述控制器为PLC控制器。

本发明提供的液压控制系统，用于驱动旋挖钻机的上车平台进行转动，包括第一比例减压阀、位置检测装置和控制器。其中，第一比例减压阀设置在回转油路中。位置检测装置可以在上车平台转动时检测到其不同时间所处的不同位置，从而得出其在不同时间所发生的角度值变化，控制器则能够与位置检测装置配合工作，根据不同时间上车平台的角度值变化控制第一比例减压阀的阀芯开度。具体工作过程为：上车平台从钻孔位置转动至卸土位置的过程中，位置检测装置时时检测上车平台的角度变化，并将角度变化的数据发送给控制器进行记录，当上车平台发生回转时，控制器将上车平台回转的时时角度变化值与记录数据进行比较，并根据比较结果控制第一比例减压阀的输入电流，当上车平台逐渐接近钻孔位置时，控制器控制第一比例减压阀的输入电流逐渐减小，使第一比例减压阀阀芯开度逐渐减小，回转油路中的液压油的流量逐渐减小，当上车平台回转到起始位置时，控制器控制第一比例减压阀中不再输入电流，第一比例减压阀阀芯关闭，回转油路中的液压油停止流动，回转马达不再驱动上车平台转动，此时上车平台上的钻杆回到钻孔位置，即孔中心位置。

本发明提供的液压控制系统，通过控制器、位置检测装置和第一比例减压阀的配合工作，实现了旋转钻机回转后钻杆与孔中心自动对正的目的，无需再进行人工对孔的操作，从而提高了钻孔效率和钻孔质量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为现有技术中液压控制系统的工作原理示意图；

图2为本发明实施例提供的液压控制系统的工作原理示意图。

在图1中：

01-回转手柄驱动管路，02-第一电磁换向阀，03-主阀片，04-回转马达阀块，05-回转马达，06-第二电磁换向阀；

在图2中：

1-第一比例减压阀，2-回转手柄驱动管路，3-主阀片，4-第二比例减压阀，5-回转马达。

具体实施方式

本发明旨在提出一种新型的液压控制系统，其能够实现回转后的钻杆与孔中心的自动对正，从而提高了钻孔效率和钻孔质量。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图2所示，本发明实施例提供的液压控制系统，改进之处在于，该系统中包括第一比例减压阀1、位置检测装置(图中未示出)和控制器(图中未示出)。其中，第一比例减压阀1设置在回转油路中。位置检测装置可以在上车平台转动时检测到其不同时间所处的不同位置，从而得出其在不同时间所发生的角度值变化，控制器则能够与位置检测装置配合工作，根据不同时间上车平台的角度值变化控制第一比例减压阀1的阀芯开度。

为了进一步优化上述技术方案，本实施例提供的液压控制系统中，位置检测装置优选为回转编码器。因为现有技术的旋挖钻机上就设置有回转编码器，所以不再设置新的回转编码器，而是使原有的回转编码器具有检测上车平台转动角度的功能，这不仅能够减小改动工作量，还能够降低改造成本。当然，在不考虑上述因素的情况下，位置检测装置也可以为其他装置，例如位置传感器、角度传感器等，本实施例在此不做限定。

优选的，设置在回转油路中的第一比例减压阀1位于回转手柄和主阀片3之间的油路上。本实施例中，在回转油路中设置比例减压阀有两种方式，一种是将回转油路中原有的电磁换向阀替换为第一比例减压阀1，如图2所示，还有一种改进方式是直接在回转油路中增设一个第一比例减压阀1，其同样可以实现技术目的。而本实施例优选采用替换的改进方式，所以优选第一比例减压阀1位于回转手柄和主阀片3之间的油路上。

进一步的，液压控制系统的转动油路中也可以设置一个比例减压阀，即第二比例减压阀4。在转动油路中设置第二比例减压阀4，使得上车平台及钻杆在从钻孔位置转动至卸土位置时，也可以自动定位卸土位置，进一步降低操控人员的劳动负担，为优选实施方案。

同样的，第二比例减压阀4的设置方式也有两种，即替换原来转动油路中的电磁换向阀，或者直接在转动油路中增设第二比例减压阀4，本实施例同样优选采用替换的设置方式，因此也优选第二比例减压阀4位于回转手柄和主阀片3之间的油路上，从而使第二比例减压阀4与第一比例减压阀1并联设置。

本实施例中，优选控制器为PLC控制器。因为原有的旋转钻机中就设置有PLC控制器，只需对其控制程序进行相应的更改，以适应与回位编码器和第一比例减压阀1配合工作的需要即可，而无需再新设专门的控制器，同样能够减小改动工作量，并够降低改造成本。

本发明实施例提供的液压控制系统的具体工作方式为：

向左扳动回转手柄进行左回转动作，高压的液压油从回转手柄驱动管路2的a1口流出，流入第二比例减压阀4的P2口，液压油通过第二比例减压阀4的A2口流入主阀片3的b3口，主阀片3换向，液压油由P3口流入A3口，再由A3口流向回转马达5的A5口，回转马达5进行左回转动作，从回转马达5中出来的液压油经B5口流到主阀片3的B3口，再通过主阀片3的T3口流至回油箱。当上车平台及其上的钻杆回转至卸土位置时，将回转手柄扳回中间位置，a1口压力变为零，b3口压力为零，主阀片3的阀芯回到中位，停止向回转马达5供油，上车平台回转停止，同时回转编码器记录下了上车平台回转的角度(钻孔中心为零点)，下一步进行卸土动作。

卸土动作完成后，钻杆开始向反方向回转至钻孔中心位置，向右扳动回转手柄进行右回转动作，高压的液压油从回转手柄的回转手柄驱动管路2的b1口流出，流入第一比例减压阀1的P1口，液压油通过第一比例减压阀1的A1口流入主阀片3的a3口，主阀片3换向，高压的液压油由P3口流入B3口，再由B3口流向回转马达5的B5口，回转马达5进行右回转动作，从回转马达5中出来的液压油经过A5口流到主阀片3的A3口，并通过主阀片3的T3口流至回油箱。回转开始时的回转速度较快。当钻杆回转至接近钻孔中心位置时，回转编码器发出角度信号给控制器使第一比例减压阀1的输入电流减小，A1口开度减小，同时a3口压力减小使主阀片3的阀芯开度减小，主阀片3输出流量减小，钻杆回转速度变慢。当钻杆回转至钻孔中心位置时，回转编码器发出角度信号给控制器，控制器使第一比例减压阀1的输入电流变为最小甚至无电流输入，A1口压力为零，a3口压力为零，主阀片3的阀芯回到中位，停止向回转马达5供油，上车平台回转停止。

本实施例中，回转编码器把钻杆在钻孔的中心位置记为0°，当钻杆从钻孔中心位置进行转动时，回转编码器开始计数，当停止转动时，回转编码器停止计数，计算出当前的转动角度。当钻杆向钻孔中心回转时，回转编码器计数值依次减小，当回转至钻孔中心位置时，回转编码器的计数值归零。

当钻杆从钻孔中心位置向卸土位置进行转动时，回转编码器进行计数，第二比例减压阀4的电流一直是最大，不进行控制。当钻杆从卸土位置向钻孔中心位置进行回转动作时，开始阶段，第一比例减压阀1的电流最大，不进行控制，回转速度较快。当回转编码器检测到钻杆接近钻孔中心位置时，控制第一比例减压阀1的输入电流减小，使钻杆的回转速度变慢，当回转编码器检测到钻杆到达钻孔中心位置时，控制第一比例减压阀1的电流为最小，使回转的钻杆准确停止在钻孔中心位置，此过程为自动控制，无需人为操作钻杆停止回转。

回转编码器与PLC控制器具体的配合过程为：当钻杆转动一定角度时，回转编码器通过两组脉冲计算转动角度，回转脉冲数与角度自动计入PLC控制器。当转动至卸土位置后停止转动而开始卸土。卸土动作完成后，钻杆反方向回转到钻孔中心位置，回转编码器重新计算两组脉冲数和回转角度，PLC控制器把现有脉冲数、角度与之前记录的脉冲数、角度相比较，当前脉冲数、角度和上组脉冲数、角度相等时，就是两次转动的角度相同，此时，PLC控制器控制第一比例减压阀1断电，回转动作自动停止，停止位置就是钻孔中心位置。

本发明提供的液压控制系统，通过控制器、位置检测装置和第一比例减压阀1的配合工作，实现了旋转钻机回转后钻杆与孔中心自动对正的目的，无需再进行人工对孔的操作，从而提高了钻孔效率和钻孔质量。

基于上述实施例中提供的液压控制系统，本发明实施例还提供了一种旋挖钻机，该旋挖钻机具有上述实施例中提供的液压控制系统。

由于上述旋挖钻机采用了上述实施例提供的液压控制系统，所以该种旋挖钻机由液压控制系统带来的有益效果请参考上述实施例中相应的部分，在此不再赘述。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间其余的相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (6)

1.一种液压控制系统，用于驱动旋挖钻机的上车平台进行转动，其特征在于，包括：

设置在所述液压控制系统的回转油路中的第一比例减压阀；

所述液压控制系统的转动油路中设置有第二比例减压阀；

能够与所述回转油路和所述转动油路连通，用以改变液压油流入马达的方向的主阀片；

能够检测所述上车平台的角度变化，并发出角度信号的位置检测装置；

能够接收所述角度信号，并根据所述角度信号控制所述第一比例减压阀阀芯开度的控制器。

2.根据权利要求1所述的液压控制系统，其特征在于，所述位置检测装置为回转编码器。

3.根据权利要求1所述的液压控制系统，其特征在于，设置在所述回转油路中的所述第一比例减压阀位于回转手柄和主阀片之间的油路上。

4.根据权利要求1所述的液压控制系统，其特征在于，设置在所述转动油路中的所述第二比例减压阀位于回转手柄和主阀片之间的油路上。

5.根据权利要求1-4中任意一项所述的液压控制系统，其特征在于，所述控制器为PLC控制器。

6.一种旋挖钻机，包括上车平台和驱动所述上车平台转动的液压控制系统，其特征在于，所述液压控制系统为如权利要求1-5中任意一项所述的液压控制系统。