CN109162312A - 一种绞盘扭矩自调节系统、方法及连续墙液压成槽机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种绞盘扭矩自调节方法、系统及连续墙液压成槽机，调节系统包括：获取装置，用于获取当前的施工深度；控制装置，用于接收施工深度后输出溢流阀控制电流；及执行装置，用于接收溢流阀控制电流改变绞盘马达的驱动力；控制模块的输入端与获取模块的输出端连接，其输出端与执行装置的输入端相连；控制模块包括：根据预设的施工深度与驱动扭矩的参数关系得到绞盘驱动所需扭矩的模块；根据预设的驱动扭矩与驱动压力的参数关系得到绞盘驱动所需压力的模块；及根据预设的驱动压力与控制电流的参数关系得到溢流阀控制电流的模块。本发明具有的有益效果：可以实现随着施工深度的变化，自动调节绞盘的驱动力矩，在较浅地层施工时，减小了胶管的拉伸力，提升了胶管的使用寿命。

Description

一种绞盘扭矩自调节系统、方法及连续墙液压成槽机

技术领域

本发明属于工程机械技术领域，具体涉及一种绞盘扭矩自调节系统及连续墙液压成槽机。

背景技术

地下连续墙液压成槽机是靠卷扬将工作装置下放到地下几十米，甚至上百米深度，并依靠工作装置上的执行元件进行成槽施工的设备，工作装置上执行元件的动力源来源于地面主机部分，由主机上的发动机驱动液压泵，液压泵供油给流量分配阀，流量分配阀通过长度100 多米的长胶管供油给工作装置上的执行元件，从而实现成槽施工，其中，长胶管多层缠绕在绞盘上，并由绞盘马达驱动绞盘，从而实现长胶管的收放。不同施工深度下，为了实现胶管的正常收放，对绞盘驱动力矩的大小必然是变化的，而现有技术，对绞盘的驱动力矩通常为恒扭矩，这样就会导致长胶管即使在较浅地层地层施工时，依然受到很大的拉伸力，大大降低了胶管的使用寿命。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种绞盘扭矩自调节系统及连续墙液压成槽机，可以实现随着施工深度的变化，自动调节绞盘的驱动力矩，在较浅地层施工时，减小了胶管的拉伸力，提升了胶管的使用寿命。

为解决现有技术问题，本发明公开了一种绞盘扭矩自调节方法，包括如下内容：

获取当前的施工深度；

根据预设的施工深度与驱动扭矩的参数关系得到绞盘驱动所需扭矩；

根据预设的驱动扭矩与驱动压力的参数关系得到绞盘驱动所需压力；

根据预设的驱动压力与控制电流的参数关系得到溢流阀控制电流；

输出溢流阀控制电流到溢流阀。

本发明还公开了一种绞盘扭矩自调节系统，包括：

获取装置，用于获取当前的施工深度；

控制装置，用于接收施工深度后输出溢流阀控制电流；及

执行装置，用于接收溢流阀控制电流改变绞盘马达的驱动力；

控制模块的输入端与获取模块的输出端连接，其输出端与执行装置的输入端相连；

控制模块包括：

根据预设的施工深度与驱动扭矩的参数关系得到绞盘驱动所需扭矩的模块；

根据预设的驱动扭矩与驱动压力的参数关系得到绞盘驱动所需压力的模块；及

根据预设的驱动压力与控制电流的参数关系得到溢流阀控制电流的模块。

作为优选方案，

执行装置包括：

绞盘马达，其具有油口A和油口B；

分配阀，其具有油口A1、油口B1、油口P3、油口T1和控制端Ya；

液压泵Ⅰ，其具有油口P1和油口T1；及

溢流阀，其具有油口C、油口V和控制端Y1；

油口A分别与油口C和油口A1相连，油口B分别与油口V和油口B1相连，油口P3与油口P1相连，油口T3和油口T1与油箱相连；控制端Ya接收到控制信号时，油口P3与油口A1相连通，油口B1与油口T3相连通；控制端Y1接收到控制电流时，溢流阀被设定为相应的工作压力，绞盘马达输出相应的扭矩。

作为优选方案，

分配阀还具有控制端Yb，控制端Yb接收到控制信号时，油口A1与油口T3相连通，油口B1与油口P3相连通。

作为优选方案，

分配阀还包括：电磁阀A及电磁阀B，电磁阀A连接在油口P3与控制端Ya之间，其通过电信号控制；电磁阀B连接在油口P3与控制端Yb之间，其通过电信号控制。

作为优选方案，

还包括液压泵Ⅱ，其具有油口P2和油口T2；溢流阀具有油口S，油口S在溢流阀内部通过一单向阀与油口V相连，其在溢流阀外部与油口P2相连，油口T2与油箱相连。

作为优选方案，

油口P2与油箱之间连接有减压阀。

作为优选方案，

溢流阀包括溢流阀Ⅰ、溢流阀Ⅱ和溢流阀Ⅲ，溢流阀还具有油口T4，油口T4与油箱相连；溢流阀Ⅰ和溢流阀Ⅱ均连接在油口C和油口V之间，溢流阀Ⅲ连接在油口C和油口T4之间，溢流阀Ⅲ的控制端为控制端Y1。

作为优选方案，

获取装置包括编码器。

本发明还公开了一种连续墙液压成槽机，包括绞盘和驱动绞盘的调节系统，

调节系统为上述一种绞盘扭矩自调节系统。

本发明具有的有益效果：可以实现随着施工深度的变化，自动调节绞盘的驱动力矩，在较浅地层施工时，减小了胶管的拉伸力，提升了胶管的使用寿命。

附图说明

图1为本发明中绞盘的结构立体图；

图2为本发明一个优选实施例的控制系统图；

图3为图2所示实施例的控制流程图。

附图标记：

1绞盘马达；2溢流阀；3分配阀；4液压泵Ⅰ；5液压泵Ⅱ；6绞盘；7长胶管。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

如图1所示，一种连续墙液压成槽机，主要包括卷扬系统、绞盘6、调节系统和工作装置系统。卷扬机通过钢丝绳连接工作装置，绞盘6由绞盘马达1驱动实现长胶管7的收卷和下放。卷扬系统通过钢丝绳驱动工作装置的下降和提升，由于钢丝绳可以被看作刚性物体，因此工作装置的移动距离可以通过卷扬系统中卷扬机的转动圈数计算得到，转动圈数则可以由具有编码器的获取装置得到。因此，施工深度可通过工作装置的移动距离计算得到。

调节系统包括用于获取当前的施工深度的获取装置，用于接收施工深度后输出溢流阀控制电流的控制装置，及用于接收溢流阀控制电流改变绞盘马达的驱动力的执行装置。控制模块的输入端与获取模块的输出端连接，其输出端与执行装置的输入端相连。

控制模块包括模块A、模块B和模块C；其中模块A内预先写入公式M＝f(h、L、m)，用于根据预设的施工深度与驱动扭矩的参数关系得到绞盘驱动所需扭矩M；模块B内预先写入公式P_驱动＝f(M、V_g、i)，用于根据预设的驱动扭矩与驱动压力的参数关系得到绞盘驱动所需压力P_驱动，模块C内预先写入公式I_溢流＝f(P_驱动)，用于根据预设的驱动压力与控制电流的参数关系得到溢流阀控制电流I_溢流。上述公式中，h表示工作装置的当前位置，L表示长胶管的总长度，m表示单位长度的长胶管及其内部液压油液的总质量，V_g表示绞盘马达的排量，i表示绞盘减速机的速比。上述参数中，除了h外，其它参数均为已知量，故本实施例中只需测得h的值即可得到最终所需的I_溢流，并将其发送给执行装置即可实现自动调节的目的。

如图2所示，执行装置包括：绞盘马达1、溢流阀2、分配阀3、液压泵Ⅰ4、液压泵Ⅱ5和油箱。

绞盘马达1的扭矩输出端通过减速机连接绞盘6，绞盘马达1具有油口A和油口B；分配阀3具有油口A1、油口B1、油口P3、油口T1、控制端Ya和控制端Yb；液压泵Ⅰ4具有油口P1和油口T1；溢流阀2具有油口C、油口S、油口V和控制端Y1。分配阀3还包括电磁阀A 及电磁阀B，电磁阀A连接在油口P3与控制端Ya之间，其通过电信号控制；电磁阀B连接在油口P3与控制端Yb之间，其通过电信号控制。

油口A分别与油口C和油口A1相连，油口B分别与油口V和油口B1相连，油口P3与油口P1相连，油口T3和油口T1与油箱相连；油口S在溢流阀2内部通过一单向阀与油口V相连，其在溢流阀2外部与油口P2相连，油口T2与油箱相连。

控制端Ya接收到控制信号时，油口P3与油口A1相连通，油口B1与油口T3相连通；控制端Yb接收到控制信号时，油口A1与油口T3相连通，油口B1与油口P3相连通。控制端 Y1接收到控制电流时，溢流阀2被设定为相应的工作压力，绞盘马达1输出相应的扭矩。油口P2与油箱之间连接有减压阀。

溢流阀2包括溢流阀Ⅰ、溢流阀Ⅱ和溢流阀Ⅲ，溢流阀2还具有油口T4，油口T4与油箱相连；溢流阀Ⅰ和溢流阀Ⅱ均连接在油口C和油口V之间，溢流阀Ⅲ连接在油口C和油口 T4之间，溢流阀Ⅲ的控制端为控制端Y1。这样设置的目的是能够使溢流阀2的工作压力适应溢流阀Ⅲ的最大压力。

绞盘6下放长胶管7时，分配阀3的主阀芯处于中位，各个油口互不相通，此时由于工作装置具有重力可以拉动长胶管7向下移动从而使绞盘6转动，此时绞盘马达1无需外部动力驱动，此时液压油在油口A、油口C、油口V和油口B形成的油路中循环实现绞盘马达1的随动。由于这个过程中液压油存在一定的损失造成循环油路中压力变化，此时根据油路中压力的变化液压泵Ⅱ5会自动通过油口S向该油路中补油。

当更换工作装置时，需要重新将新的工作装置与长胶管进行连接，此时存在长胶管由于失去了工作装置的重力带来的拉力作用无法自然下方，此时也不可能通过人工拉拽将其拉出，因此必须通过驱动绞盘6转动令长胶管7达到一定的伸出长度而与工作装置连接。这种情况下，控制装置发出电信号使电磁阀B得电，然后液压泵Ⅰ4泵出液压油并通过油口P3作用到控制端Yb使主阀芯处于右位，此时油口P3与油口B1相连通，油口A1与油口T3相连通，绞盘马达1反转驱动绞盘6反转将长胶管7逐渐下放。

当提升工作装置时，长胶管7也需要同时收卷，此时控制装置发出信号使电磁阀A得电，然后液压泵Ⅰ4泵出液压油并通过油口P3作用到控制端Ya使主阀芯处于左位，此时油口P3 与油口A1相连通，油口B1与油口T3相连通，绞盘马达1正转驱动绞盘6正转将长胶管7逐渐收起。其中胶管所受拉力取决于绞盘马达高压腔的压力，绞盘马达高压腔压力取决于溢流阀2的当前设定压力。

工作装置的提升与下放的整个过程中，液压泵Ⅱ5补油给胶管绞盘马达1的低压腔。溢流阀2为反比例溢流阀，其控制电流越大，绞盘的最大驱动力矩越小；控制电流越小，绞盘的最大驱动力矩越大。溢流阀2的控制电流大小与施工深度直接相关，施工深度越深，控制电流越小；施工深度越浅，控制电流越大。

如图3所示，获取装置中的编码器通过采集卷扬系统中卷扬机的圈数得到工作装置的移动距离，采集频率为50Hz，该移动距离即为施工深度，然后控制装置根据该施工深度计算得到控制电流并发送给溢流阀的控制端Y1，溢流阀根据该控制电流改变其工作压力，最终起到调节绞盘马达1的输出扭矩的目的。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种绞盘扭矩自调节方法，其特征在于：包括如下内容：

获取当前的施工深度；

根据预设的施工深度与驱动扭矩的参数关系得到绞盘驱动所需扭矩；

根据预设的驱动扭矩与驱动压力的参数关系得到绞盘驱动所需压力；

根据预设的驱动压力与控制电流的参数关系得到溢流阀控制电流；

输出溢流阀控制电流到溢流阀。

2.一种绞盘扭矩自调节系统，其特征在于：包括：

获取装置，用于获取当前的施工深度；

控制装置，用于接收所述施工深度后输出溢流阀控制电流；及

执行装置，用于接收溢流阀控制电流改变绞盘马达的驱动力；

所述控制模块的输入端与所述获取模块的输出端连接，其输出端与所述执行装置的输入端相连；

所述控制模块包括：

根据预设的施工深度与驱动扭矩的参数关系得到绞盘驱动所需扭矩的模块；

根据预设的驱动扭矩与驱动压力的参数关系得到绞盘驱动所需压力的模块；及

根据预设的驱动压力与控制电流的参数关系得到溢流阀控制电流的模块。

3.根据权利要求2所述的一种绞盘扭矩自调节系统，其特征在于：

所述执行装置包括：

绞盘马达（1），其具有油口A和油口B；

分配阀（3），其具有油口A1、油口B1、油口P3、油口T1和控制端Ya；

液压泵Ⅰ（4），其具有油口P1和油口T1；及

溢流阀（2），其具有油口C、油口V和控制端Y1；

所述油口A分别与所述油口C和所述油口A1相连，所述油口B分别与所述油口V和所述油口B1相连，所述油口P3与所述油口P1相连，所述油口T3和所述油口T1与油箱相连；所述控制端Ya接收到控制信号时，所述油口P3与所述油口A1相连通，所述油口B1与所述油口T3相连通；所述控制端Y1接收到控制电流时，所述溢流阀（2）被设定为相应的工作压力，所述绞盘马达（1）输出相应的扭矩。

4.根据权利要求3所述的一种绞盘扭矩自调节系统，其特征在于：

所述分配阀（3）还具有控制端Yb，所述控制端Yb接收到控制信号时，所述油口A1与所述油口T3相连通，所述油口B1与所述油口P3相连通。

5.根据权利要求4所述的一种绞盘扭矩自调节系统，其特征在于：

所述分配阀（3）还包括：电磁阀A及电磁阀B，所述电磁阀A连接在所述油口P3与所述控制端Ya之间，其通过电信号控制；所述电磁阀B连接在所述油口P3与所述控制端Yb之间，其通过电信号控制。

6.根据权利要求3所述的一种绞盘扭矩自调节系统，其特征在于：

还包括液压泵Ⅱ（5），其具有油口P2和油口T2；所述溢流阀（2）具有油口S，所述油口S在所述溢流阀（2）内部通过一单向阀与所述油口V相连，其在所述溢流阀（2）外部与所述油口P2相连，所述油口T2与所述油箱相连。

7.根据权利要求6所述的一种绞盘扭矩自调节系统，其特征在于：

所述油口P2与所述油箱之间连接有减压阀。

8.根据权利要求3至7任一所述的一种绞盘扭矩自调节系统，其特征在于：

所述溢流阀（2）包括溢流阀Ⅰ、溢流阀Ⅱ和溢流阀Ⅲ，所述溢流阀（2）还具有油口T4，所述油口T4与所述油箱相连；所述溢流阀Ⅰ和所述溢流阀Ⅱ均连接在所述油口C和所述油口V之间，所述溢流阀Ⅲ连接在所述油口C和所述油口T4之间，所述溢流阀Ⅲ的控制端为所述控制端Y1。

9.根据权利要求3至7任一所述的一种绞盘扭矩自调节系统，其特征在于：

所述获取装置包括编码器。

10.一种连续墙液压成槽机，包括绞盘和驱动绞盘的调节系统，其特征在于：

所述调节系统为根据权利要求2所述的一种绞盘扭矩自调节系统。