CN107991008A - 一种旋挖钻机功率匹配测试用功率测试阀块、测试装置和测试方法 - Google Patents
一种旋挖钻机功率匹配测试用功率测试阀块、测试装置和测试方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种旋挖钻机功率匹配测试用功率测试阀块，包括先导阀、切断阀、流量计和压力传感器；切断阀包括第一切断阀和第二切断阀；压力传感器包括第一压力传感器和第二压力传感器；流量计包括第一流量计和第二流量计。本发明公开了一种旋挖钻机功率匹配测试装置，包括先导泵、溢流阀、主泵、换向阀、动力头马达和的功率测试阀块；换向阀包括第一换向阀和第二换向阀；溢流阀包括第一溢流阀、第二溢流阀和第三溢流阀；主泵包括第一主泵和第二主泵。本发明结构简单，测试成本低，且使用方便，为泵的吸收功率以及发动机的输出功率调整提供依据，以达到泵吸收功率和发动机输出功率的良好匹配，保证旋挖钻机的燃油经济性，提高旋挖钻机的使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及一种旋挖钻机功率匹配测试用功率测试阀块、测试装置和测试方法
背景技术
旋挖钻机具有输出扭矩大、钻孔速度快、灵活好操作、成孔质量高、方便搭配多种钻孔工具等诸多优点。旋挖钻机是一种全液压驱动的桩基础施工机械，其所有执行机构都是由液压系统驱动的，而液压系统是吸收发动机的输出功率，一般旋挖钻机液压系统的吸收功率应达到发动机总输出功率的85％左右，只有当液压系统的吸收功率与发动机输出功率达到良好匹配，才能提高旋挖钻机的燃油经济性，否则会导致发动机的燃油效率不高，液压系统不能充分利用发动机的输出功率，不仅浪费能源，同时还会减少旋挖钻机的使用寿命。因此各旋挖厂家在旋挖钻机设计过程中加入功率匹配系统，以在功率匹配系统的作用下保证液压系统的吸收功率与发动机输出功率达到良好匹配。如专利号201510697145.61.公开的一种基于全局功率匹配的旋挖钻机控制系统，所述旋挖钻机控制系统包括钻具，与所述钻具连接的钻杆，与所述钻杆连接的动力头，与所述动力头连接的液压驱动系统，所述液压驱动系统包括与所述动力头连接的液压马达，与所述液压马达连接的液压阀，与所述液压阀连接的液压泵，以及与所述液压泵连接的发动机，所述旋挖钻机控制系统还包括与所述液压泵连接的压力传感器，用于获取所述液压泵的出口压力；与所述发动机连接的转速传感器，用于获取所述发动机的实际转速；与所述发动机的油门连接的油门位置传感器，用于获取所述发动机的油门位置；与所述油门位置传感器连接的油门位置控制器，用于对所述发动机的油门位置进行调节，与所述发动机、所述转速传感器、所述压力传感器和所述油门位置传感器分别连接的转速控制器，用于通过控制油门开度对所述发动机的实际转速进行调节，以使得所述发动机的输出功率与所述液压泵的吸收功率相匹配。然而各旋挖厂家在旋挖钻机出厂前均需对功率匹配性能进行测试，以确保旋挖钻机出厂时其发动机的输出功率与液压系统的吸收功率良好匹配，从而保证旋挖钻机出厂时的燃油经济性，保证旋挖钻机的使用寿命。但现有用于旋挖钻机功率匹配性能测试的装置，结构复杂，测试成本高，且使用不方便。
发明内容
本发明的目的就在于克服现有技术的不足，提供了一种旋挖钻机功率匹配测试用功率测试阀块和测试装置，本发明结构简单，测试成本低，且使用方便，为泵的吸收功率以及发动机的输出功率调整提供依据，以达到泵吸收功率和发动机输出功率的良好匹配，保证旋挖钻机的燃油经济性，提高旋挖钻机的使用寿命。
为了实现上述目的，本发明提供了一种旋挖钻机功率匹配测试用功率测试阀块，包括先导阀、切断阀、流量计和压力传感器；所述切断阀包括第一切断阀和第二切断阀；所述压力传感器包括第一压力传感器和第二压力传感器；所述流量计包括第一流量计和第二流量计；
所述功率测试阀块具有控制口、第一进油口、第二进油口、第三进油口、第四进油口、第一出油口和第二出油口；
所述控制口与所述先导阀的入口相连接，所述先导阀的出口分别与所述第一切断阀的先导口和第二切断阀的先导口相连接；
所述第一进油口通过所述第一流量计的入口相连接，所述第一流量计的出口与所述第一出油口相连接；
所述第二进油口与所述第一切断阀的入口相连接，所述第一切断阀的出口与所述第二出油口相连接；
所述第三进油口与所述第二切断阀的入口相连接，所述第二切断阀的出口与所述第一出油口相连接；
所述第四进油口与所述第二流量计的入口相连接，所述第二流量计的出口与所述第二出油口相连接；
所述第一流量计的出口和第二切断阀的出口均与所述第一压力传感器相连接；
所述第二流量计的出口和第一切断阀的出口均与所述第二压力传感器相连接。
本发明提供了一种旋挖钻机功率匹配测试装置，包括先导泵、溢流阀、主泵、换向阀、动力头马达和所述的功率测试阀块；所述换向阀包括第一换向阀和第二换向阀；所述溢流阀包括第一溢流阀、第二溢流阀和第三溢流阀；所述主泵包括第一主泵和第二主泵；
所述先导泵的液压油出口与所述控制口相连接，所述先导泵的液压油出口与所述第三溢流阀相连接；
所述第一主泵的液压油出口与所述第一换向阀的进油口相连接，所述第一换向阀的第一工作油口与所述第一进油口相连接，所述第一换向阀的第二工作油口与所述第二进油口相连接；所述第一主泵的液压油出口与所述第一换向阀的进油口之间串接所述第一溢流阀；
所述第二主泵的液压油出口与所述第二换向阀的进油口相连接，所述第二换向阀的第一工作油口与所述第三进油口相连接，所述第二换向阀的第二工作油口与所述第四进油口相连接；所述第二主泵的液压油出口与所述第二换向阀的进油口之间串接所述第二溢流阀；
所述第一出油口与所述动力头马达的第一工作油口相连接；所述第二出油口与所述动力头马达的第二工作油口相连接。
本发明还提供了一种旋挖钻机功率匹配装置的测试方法，包括如下步骤：
步骤S1：操作第一换向阀正转先导，驱动第一换向阀工作于左位，第一换向阀的第一工作油口出油，第二工作油口回油；操作第二换向阀反转先导，驱动第二换向阀工作于右位，第二换向阀的第二工作油口出油，第一工作油口回油；操作先导阀换向，使先导阀工作于下位；先导泵输出液压油以驱动第一切断阀和第二切断阀换向，使第一切断阀和第二切断阀工作于左位，第一切断阀切断了第一换向阀第二工作油口的回油油路，第二切断阀切断了第二换向阀第一工作油口的回油油路；
步骤S2：当需测定第一主泵的吸收功率时，将第一溢流阀调节至系统最大设定值，并保持不变，同时不断调整第二溢流阀的压力值，使第二溢流阀的压力值在低于系统最大设定值间进行调节；第一主泵输出的液压油依次经第一换向阀的进油口、第一换向阀的第一工作油口、第一流量计、第一压力传感器后输送至动力头马达的第一工作油口，同时第一主泵克服第二主泵反向加载的第二溢流阀的压力值正转，第一主泵输入至动力头马达内的液压油驱动动力头马达正转后经第二溢流阀溢流，且第二主泵输出的液压油也从第二溢流阀直接溢流，此时第一流量计测得第一主泵输出的液压油的流量Q1，第一压力传感器测得第一主泵输出的液压油的负载压力P1，此时第一主泵的吸收功率W1＝Q1×P1；
当需测定第二主泵的吸收功率时，将第二溢流阀调节至系统最大设定值，并保持不变，同时不断调整第一溢流阀的压力值，使第一溢流阀的压力值在低于系统最大设定值间进行调节；第二主泵输出的液压油依次经第二换向阀的进油口、第二换向阀的第二工作油口、第二流量计、第二压力传感器后输送至动力头马达的第二工作油口，同时第二主泵克服第一主泵反向加载的第一溢流阀的压力值正转，第二主泵输入至动力头马达内的液压油驱动动力头马达反转后经第一溢流阀溢流，且第一主泵输出的液压油也从第一溢流阀直接溢流，此时第二流量计测得第二主泵输出的液压油的流量Q2，第二压力传感器测得第二主泵输出的液压油的负载压力P2，此时第二主泵的吸收功率W2＝Q2×P2；
步骤S3：将第一主泵的吸收功率W1和第二主泵的吸收功率W2与发动机输出功率比较，如果比值没有达到该负载条件下的预定值，则通过泵吸收功率调节装置调整泵的吸收功率，或者调整发动机的输出功率，以达到泵的吸收功率和发动机的输出功率的良好匹配。
与现有技术相比，本发明的有益效果：本发明通过在旋挖钻机动力头液压驱动系统上连接功率测试阀块，通过流量计和压力传感器能在线测定和读取动力头系统液压油的流量和负载压力，并通过切断阀及利用换向阀的换向和溢流阀压力的调节，实现反向加载，进而得出液压系统主泵在一定负载条件下的吸收功率，将该吸收功率与发动机的输出功率比较，即可得出发动机功率利用率，为泵的吸收功率以及发动机的输出功率调整提供依据，以通过泵吸收功率调节装置调整泵的吸收功率，或者调整发动机的输出功率，来达到泵吸收功率和发动机输出功率的良好匹配，保证旋挖钻机的燃油经济性，提高旋挖钻机的使用寿命。同时本发明的功率测试阀块为外接式整体阀块，测试时将功率测试阀块与液压驱动系统相连接，测试完成后即可拆除，结构简单，使用方便，同时本发明测试装置中包括的先导泵、溢流阀、主泵、换向阀和动力头马达均为旋挖钻机液压驱动系统上的原有零件，因而大大地降低了旋挖钻机功率匹配性能测试的测试成本。
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一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例中功率测试阀块的液压原理图。
图2为本发明实施例中测试装置的液压原理图。
具体实施方式
下面结合附图对发明进一步说明，但不用来限制本发明的范围。
实施例
如图1所示，本发明提供的一种旋挖钻机功率匹配测试用功率测试阀块，包括先导阀101、切断阀、流量计和压力传感器；所述切断阀包括第一切断阀103和第二切断阀104；所述压力传感器包括第一压力传感器107和第二压力传感器106；所述流量计包括第一流量计102和第二流量计105；
所述功率测试阀块1具有控制口Z、第一进油口V1、第二进油口V2、第三进油口V3、第四进油口V4、第一出油口C1和第二出油口C2；
所述控制口Z与所述先导阀101的入口相连接，所述先导阀101的出口分别与所述第一切断阀103的先导口和第二切断阀104的先导口相连接；
所述第一进油口V1通过所述第一流量计102的入口相连接，所述第一流量计102的出口与所述第一出油口C1相连接；
所述第二进油口V2与所述第一切断阀103的入口相连接，所述第一切断阀103的出口与所述第二出油口C2相连接；
所述第三进油口V3与所述第二切断阀104的入口相连接，所述第二切断阀104的出口与所述第一出油口C1相连接；
所述第四进油口V4与所述第二流量计105的入口相连接，所述第二流量计105的出口与所述第二出油口C2相连接；
所述第一流量计102的出口和第二切断阀104的出口均与所述第一压力传感器107相连接；
所述第二流量计105的出口和第一切断阀103的出口均与所述第二压力传感器106相连接。
如图2所示，本发明提供的一种旋挖钻机功率匹配测试装置，包括先导泵3、溢流阀、主泵、换向阀、动力头马达2和权利要求1所述的功率测试阀块1；所述换向阀包括第一换向阀6和第二换向阀9；所述溢流阀包括第一溢流阀4、第二溢流阀7和第三溢流阀10；所述主泵包括第一主泵5和第二主泵8；
所述先导泵3的液压油出口与所述控制口Z相连接，所述先导泵3的液压油出口与所述第三溢流阀10相连接；
所述第一主泵5的液压油出口与所述第一换向阀6的进油口D1相连接，所述第一换向阀6的第一工作油口A1与所述第一进油口V1相连接，所述第一换向阀6的第二工作油口B1与所述第二进油口V2相连接；所述第一主泵5的液压油出口与所述第一换向阀6的进油口D1之间串接所述第一溢流阀4；
所述第二主泵8的液压油出口与所述第二换向阀9的进油口D2相连接，所述第二换向阀9的第一工作油口A2与所述第三进油口V3相连接，所述第二换向阀9的第二工作油口B2与所述第四进油口V4相连接；所述第二主泵8的液压油出口与所述第二换向阀9的进油口D2之间串接所述第二溢流阀7；
所述第一出油口C1与所述动力头马达2的第一工作油口A相连接；所述第二出油口C2与所述动力头马达2的第二工作油口B相连接。
本发明还提供了一种旋挖钻机功率匹配装置的测试方法，包括如下步骤：
步骤S1：操作第一换向阀6正转先导，驱动第一换向阀6工作于左位，第一换向阀6的第一工作油口A1出油，第二工作油口B1回油；操作第二换向阀9反转先导，驱动第二换向阀9工作于右位，第二换向阀9的第二工作油口B2出油，第一工作油口A2回油；操作先导阀101换向，使先导阀101工作于下位；先导泵3输出液压油以驱动第一切断阀103和第二切断阀104换向，使第一切断阀103和第二切断阀104工作于左位，第一切断阀103切断了第一换向阀6第二工作油口B1的回油油路，第二切断阀107切断了第二换向阀9第一工作油口A2的回油油路；
步骤S2：当需测定第一主泵5的吸收功率时，将第一溢流阀4调节至系统最大设定值，并保持不变，同时不断调整第二溢流阀7的压力值，使第二溢流阀7的压力值在低于系统最大设定值间进行调节；第一主泵5输出的液压油依次经第一换向阀6的进油口D1、第一换向阀6的第一工作油口A1、第一流量计102、第一压力传感器107后输送至动力头马达2的第一工作油口A，同时第一主泵5克服第二主泵8反向加载的第二溢流阀7的压力值正转，第一主泵5输入至动力头马达2内的液压油驱动动力头马达2正转后经第二溢流阀7溢流，且第二主泵8输出的液压油也从第二溢流阀7直接溢流，此时第一流量计102测得第一主泵5输出的液压油的流量Q1，第一压力传感器107测得第一主泵5输出的液压油的负载压力P1，此时第一主泵5的吸收功率W1＝Q1×P1；
当需测定第二主泵9的吸收功率时，将第二溢流阀7调节至系统最大设定值，并保持不变，同时不断调整第一溢流阀4的压力值，使第一溢流阀4的压力值在低于系统最大设定值间进行调节；第二主泵8输出的液压油依次经第二换向阀9的进油口D2、第二换向阀9的第二工作油口B2、第二流量计105、第二压力传感器106后输送至动力头马达2的第二工作油口B，同时第二主泵8克服第一主泵5反向加载的第一溢流阀4的压力值正转，第二主泵8输入至动力头马达2内的液压油驱动动力头马达2反转后经第一溢流阀4溢流，且第一主泵5输出的液压油也从第一溢流阀4直接溢流，此时第二流量计105测得第二主泵8输出的液压油的流量Q2，第二压力传感器106测得第二主泵8输出的液压油的负载压力P2，此时第二主泵8的吸收功率W2＝Q2×P2；
步骤S3：将第一主泵5的吸收功率W1和第二主泵8的吸收功率W2与发动机输出功率比较，如果比值没有达到该负载条件下的预定值，则通过泵吸收功率调节装置调整泵的吸收功率，或者调整发动机的输出功率，以达到泵的吸收功率和发动机的输出功率的良好匹配。
本发明通过在旋挖钻机动力头液压驱动系统上连接功率测试阀块1，通过流量计和压力传感器能在线测定和读取动力头系统液压油的流量和负载压力，并通过切断阀及利用换向阀的换向和溢流阀压力的调节，实现反向加载，进而得出液压系统主泵在一定负载条件下的吸收功率，将该吸收功率与发动机的输出功率比较，即可得出发动机功率利用率，为泵的吸收功率以及发动机的输出功率调整提供依据，以通过泵吸收功率调节装置调整泵的吸收功率，或者调整发动机的输出功率，来达到泵吸收功率和发动机输出功率的良好匹配，保证旋挖钻机的燃油经济性，提高旋挖钻机的使用寿命。其中泵吸收功率调节装置为液压驱动系统中的原有装置。同时本发明的功率测试阀块1为外接式整体阀块，测试时将功率测试阀块与液压驱动系统相连接，测试完成后即可拆除，结构简单，使用方便，同时本发明测试装置中包括的先导泵3、溢流阀、主泵、换向阀和动力头马达2均为旋挖钻机液压驱动系统上的原有零件，因而大大地降低了旋挖钻机功率匹配性能测试的测试成本。
本实施例中，先导阀101为两位三通或两位四通手动换向阀；切断阀为两位两通逻辑阀；主泵为变量泵；换向阀为三位六通换向阀，动力头马达2为变量马达；先导泵3为齿轮泵；溢流阀为直动式溢流阀。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。
Claims (3)
1.一种旋挖钻机功率匹配测试用功率测试阀块，其特征在于，包括先导阀(101)、切断阀、流量计和压力传感器；所述切断阀包括第一切断阀(103)和第二切断阀(104)；所述压力传感器包括第一压力传感器(107)和第二压力传感器(106)；所述流量计包括第一流量计(102)和第二流量计(105)；
所述功率测试阀块(1)具有控制口(Z)、第一进油口(V1)、第二进油口(V2)、第三进油口(V3)、第四进油口(V4)、第一出油口(C1)和第二出油口(C2)；
所述控制口(Z)与所述先导阀(101)的入口相连接，所述先导阀(101)的出口分别与所述第一切断阀(103)的先导口和第二切断阀(104)的先导口相连接；
所述第一进油口(V1)通过所述第一流量计(102)的入口相连接，所述第一流量计(102)的出口与所述第一出油口(C1)相连接；
所述第二进油口(V2)与所述第一切断阀(103)的入口相连接，所述第一切断阀(103)的出口与所述第二出油口(C2)相连接；
所述第三进油口(V3)与所述第二切断阀(104)的入口相连接，所述第二切断阀(104)的出口与所述第一出油口(C1)相连接；
所述第四进油口(V4)与所述第二流量计(105)的入口相连接，所述第二流量计(105)的出口与所述第二出油口(C2)相连接；
所述第一流量计(102)的出口和第二切断阀(104)的出口均与所述第一压力传感器(107)相连接；
所述第二流量计(105)的出口和第一切断阀(103)的出口均与所述第二压力传感器(106)相连接。
2.一种旋挖钻机功率匹配测试装置，其特征在于，包括先导泵(3)、溢流阀、主泵、换向阀、动力头马达(2)和权利要求1所述的功率测试阀块(1)；所述换向阀包括第一换向阀(6)和第二换向阀(9)；所述溢流阀包括第一溢流阀(4)、第二溢流阀(7)和第三溢流阀(10)；所述主泵包括第一主泵(5)和第二主泵(8)；
所述先导泵(3)的液压油出口与所述控制口(Z)相连接，所述先导泵(3)的液压油出口与所述第三溢流阀(10)相连接；
所述第一主泵(5)的液压油出口与所述第一换向阀(6)的进油口(D1)相连接，所述第一换向阀(6)的第一工作油口(A1)与所述第一进油口(V1)相连接，所述第一换向阀(6)的第二工作油口(B1)与所述第二进油口(V2)相连接；所述第一主泵(5)的液压油出口与所述第一换向阀(6)的进油口(D1)之间串接所述第一溢流阀(4)；
所述第二主泵(8)的液压油出口与所述第二换向阀(9)的进油口(D2)相连接，所述第二换向阀(9)的第一工作油口(A2)与所述第三进油口(V3)相连接，所述第二换向阀(9)的第二工作油口(B2)与所述第四进油口(V4)相连接；所述第二主泵(8)的液压油出口与所述第二换向阀(9)的进油口(D2)之间串接所述第二溢流阀(7)；
所述第一出油口(C1)与所述动力头马达(2)的第一工作油口(A)相连接；所述第二出油口(C2)与所述动力头马达(2)的第二工作油口(B)相连接。
3.一种采用权利要求2所述测试装置的测试方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤S1：操作第一换向阀(6)正转先导，驱动第一换向阀(6)工作于左位，第一换向阀(6)的第一工作油口(A1)出油，第二工作油口(B1)回油；操作第二换向阀(9)反转先导，驱动第二换向阀(9)工作于右位，第二换向阀(9)的第二工作油口(B2)出油，第一工作油口(A2)回油；操作先导阀(101)换向，使先导阀(101)工作于下位；先导泵(3)输出液压油以驱动第一切断阀(103)和第二切断阀(104)换向，使第一切断阀(103)和第二切断阀(104)工作于左位，第一切断阀(103)切断了第一换向阀(6)第二工作油口(B1)的回油油路，第二切断阀(107)切断了第二换向阀(9)第一工作油口(A2)的回油油路；
步骤S2：当需测定第一主泵(5)的吸收功率时，将第一溢流阀(4)调节至系统最大设定值，并保持不变，同时不断调整第二溢流阀(7)的压力值，使第二溢流阀(7)的压力值在低于系统最大设定值间进行调节；第一主泵(5)输出的液压油依次经第一换向阀(6)的进油口(D1)、第一换向阀(6)的第一工作油口(A1)、第一流量计(102)、第一压力传感器(107)后输送至动力头马达(2)的第一工作油口(A)，同时第一主泵(5)克服第二主泵(8)反向加载的第二溢流阀(7)的压力值正转，第一主泵(5)输入至动力头马达(2)内的液压油驱动动力头马达(2)正转后经第二溢流阀(7)溢流，且第二主泵(8)输出的液压油也从第二溢流阀(7)直接溢流，此时第一流量计(102)测得第一主泵(5)输出的液压油的流量Q1，第一压力传感器(107)测得第一主泵(5)输出的液压油的负载压力P1，此时第一主泵(5)的吸收功率W1＝Q1×P1；
当需测定第二主泵(9)的吸收功率时，将第二溢流阀(7)调节至系统最大设定值，并保持不变，同时不断调整第一溢流阀(4)的压力值，使第一溢流阀(4)的压力值在低于系统最大设定值间进行调节；第二主泵(8)输出的液压油依次经第二换向阀(9)的进油口(D2)、第二换向阀(9)的第二工作油口(B2)、第二流量计(105)、第二压力传感器(106)后输送至动力头马达(2)的第二工作油口(B)，同时第二主泵(8)克服第一主泵(5)反向加载的第一溢流阀(4)的压力值正转，第二主泵(8)输入至动力头马达(2)内的液压油驱动动力头马达(2)反转后经第一溢流阀(4)溢流，且第一主泵(5)输出的液压油也从第一溢流阀(4)直接溢流，此时第二流量计(105)测得第二主泵(8)输出的液压油的流量Q2，第二压力传感器(106)测得第二主泵(8)输出的液压油的负载压力P2，此时第二主泵(8)的吸收功率W2＝Q2×P2；
步骤S3：将第一主泵(5)的吸收功率W1和第二主泵(8)的吸收功率W2与发动机输出功率比较，如果比值没有达到该负载条件下的预定值，则通过泵吸收功率调节装置调整泵的吸收功率，或者调整发动机的输出功率，以达到泵的吸收功率和发动机的输出功率的良好匹配。
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