CN110778304A - 旋挖钻机控制系统及旋挖钻机 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种旋挖钻机控制系统及旋挖钻机，该旋挖钻机控制系统包括动力头马达、主阀、主泵、加压油缸、副阀、副泵和卸载阀，动力头马达通过主阀连接于主泵，并由主泵供油，以驱动动力头马达旋转，加压油缸通过副阀连接于副泵，并由副泵供油，以驱动加压油缸伸缩，卸载阀分别连接于动力头马达和副阀，卸载阀根据动力头马达的负载压力打开或关闭，并在打开时卸载。本发明的旋挖钻机控制系统及旋挖钻机，当出现“憋钻现象”时，动力头马达所承受的负载力升高至卸载阀设定的压力，卸载阀打开，副阀压力被卸载掉，动力头马达受到的加压力减小，“憋钻现象”解除，由此自动泄压，防止“憋钻”长时间存在，延长动力头马达的使用寿命。

Description

旋挖钻机控制系统及旋挖钻机

技术领域

本发明涉及基础施工技术领域，特别是涉及一种旋挖钻机控制系统及旋挖钻机。

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、连续墙、基础加固等多种地基基础施工中得到广泛应用，一般采用液压履带式伸缩底盘、自行起落可折叠钻桅、伸缩式钻杆、带有垂直自动检测调整、孔深数码显示等，整机操纵一般采用液压先导控制、负荷传感，具有操作轻便、舒适等特点。

旋转钻机在打岩石的时候，如果加压油缸施加给动力头的加压力过大，钻杆所受到的负载扭矩会随之增加，当负载扭矩接近动力头马达所提供的最大扭矩时，动力头马达将被迫停止转动，形成“憋钻”现象。长时间的“憋钻”会严重损害动力头马达的寿命。

前面的叙述在于提供一般的背景信息，并不一定构成现有技术。

发明内容

本发明的目的在于提供一种旋挖钻机控制系统及旋挖钻机，以防止出现“憋钻”长时间存在，延长动力头马达的使用寿命。

本发明提供一种旋挖钻机控制系统，包括动力头马达、主阀、主泵、加压油缸、副阀、副泵和卸载阀，所述动力头马达通过所述主阀连接于所述主泵，并由所述主泵供油，以驱动所述动力头马达旋转，所述加压油缸通过所述副阀连接于所述副泵，并由所述副泵供油，以驱动所述加压油缸伸缩，所述卸载阀分别连接于所述动力头马达和所述副阀，所述卸载阀根据所述动力头马达的负载压力打开或关闭，并在打开时卸载。

在其中一实施例中，所述卸载阀包括卸载控制口、卸载反馈口和回油口，所述卸载控制口连接于所述动力头马达，所述卸载反馈口连接于所述副阀，所述回油口连接于油箱，所述卸载阀根据所述卸载控制口的压力连通或断开所述卸载反馈口与所述回油口。

在其中一实施例中，所述卸载阀为电控阀，所述卸载阀包括卸载控制口、卸载反馈口和回油口，所述卸载反馈口连接于所述副阀，所述回油口连接于油箱，所述卸载控制口为电控端，其根据检测到的所述动力头马达的负载压力控制连通或断开所述卸载反馈口与所述回油口。

在其中一实施例中，所述副阀包括副阀第一油口和副阀反馈油口，所述副阀第一油口连接于所述副泵作为所述副阀的进油口，所述副阀反馈油口连接于所述副泵，所述副泵用于根据所述副阀反馈油口的压力调节所述副泵的输出压力，所述阀反馈油口连接于所述卸载阀的所述卸载反馈口。

在其中一实施例中，所述副阀还包括副阀反馈连接油口、副阀第二油口、副阀第三油口、副阀第四油口、副阀第一换向阀和副阀第二换向阀；所述副阀第二油口连接于油箱，所述副阀第三油口和所述副阀第四油口分别连接于所述加压油缸的无杆腔和有杆腔，所述副阀第三油口和所述副阀第四油口之一给所述加压油缸供油，另一个用于供所述加压油缸回油；所述副阀第一换向阀和所述副阀第二换向阀用于控制液压油从所述副阀第一油口流向所述副阀第三油口或所述副阀第四油口，并控制所述副阀第二油口连接于所述副阀第三油口或所述副阀第四油口；所述副阀反馈连接油口通过所述副阀第一换向阀和所述副阀第二换向阀连接于所述副阀反馈油口。

在其中一实施例中，所述副泵包括泵体、输出油口和副泵控制油口，所述输出油口连接于所述泵体的出油口，所述副泵控制油口连接于所述泵体和所述副阀反馈油口，所述泵体根据所述副泵控制油口的压力调节所述泵体的输出压力。

在其中一实施例中，所述加压油缸包括油缸第一油口和油缸第二油口，所述油缸第一油口连接于所述加压油缸的无杆腔，所述油缸第二油口连接于所述加压油缸的有杆腔；所述副阀第三油口连接于所述油缸第一油口，所述副阀第四油口连接于所述油缸第二油缸。

在其中一实施例中，所述动力头马达包括马达第一油口和马达第二油口，所述主阀包括主阀第一油口、主阀第二油口、主阀第三油口和主阀第四油口，所述主阀第一油口连接于所述主泵的出油口，所述主阀第二油口连接于油箱，所述主阀第三油口连接于所述马达第一油口，所述主阀第四油口连接于所述马达第二油口；所述卸载阀的所述卸载控制口连接于所述马达第一油口或所述主阀第三油口。

在其中一实施例中，所述旋挖钻机控制系统还包括先导阀和先导泵，所述先导阀连接于所述先导泵，所述先导阀还连接于所述主阀和所述副阀，以控制所述主阀和所述副阀的打开或关闭。

本发明还提供一种旋挖钻机，包括上述旋挖钻机控制系统。

本发明的旋挖钻机控制系统及旋挖钻机，当出现“憋钻现象”时，动力头马达所承受的负载力升高至卸载阀设定的压力，卸载阀打开，副阀压力被卸载掉，动力头马达受到的加压力减小，“憋钻现象”解除，由此自动泄压，防止“憋钻”长时间存在，延长动力头马达的使用寿命。

附图说明

图1为本发明一实施例的旋挖钻机控制系统的原理示意图。

图2为图1中II处的局部放大图。

图3为图1中III处的局部放大图。

图4为本发明另一实施例的旋挖钻机控制系统的原理示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

请参图1，本发明一实施例中提供的旋挖钻机控制系统，包括动力头马达11、主阀13、主泵15、加压油缸17、副阀19、副泵21和卸载阀23。动力头马达11通过主阀13连接于主泵15，并由主泵15供油，以驱动动力头马达11旋转。加压油缸17通过副阀19连接于副泵21，并由副泵21供油，以驱动加压油缸17伸缩。卸载阀23分别连接于动力头马达11和副阀19，卸载阀23根据动力头马达11的负载压力打开或关闭，从而在卸载阀23打开时对副阀19泄压，并在打开时卸载。

本实施例中，卸载阀23包括卸载控制口232、卸载反馈口234和回油口236，卸载控制口232连接于动力头马达11，卸载反馈口234连接于副阀19，回油口236连接于油箱，卸载阀23根据卸载控制口232的压力连通或断开卸载反馈口234与回油口236，即打开或关闭卸载阀23。具体地，卸载阀23可为顺序阀。

本实施例中，动力头马达11包括马达第一油口112和马达第二油口114，卸载阀23的卸载控制口232连接于马达第一油口112。通常，马达第一油口112进油时，动力头马达11正转，旋挖钻机的钻头向下钻进，马达第二油口114回油；马达第二油口114进油时，动力头马达11反转，旋挖钻机的钻头向上提升，马达第一油口112回油。

本实施例中，主阀13包括主阀第一油口132、主阀第二油口134、主阀第三油口135和主阀第四油口136，主阀第一油口132连接于主泵15的出油口，主阀第二油口134连接于油箱，用于回油，主阀第三油口135连接于马达第一油口112，主阀第四油口136连接于马达第二油口114，卸载阀23的卸载控制口232也可连接于主阀第三油口135，以根据主阀第三油口135或马达第一油口112处的压力控制卸载阀23打开或关闭。主泵15输出的液压油经主阀13后从主阀第三油口135或主阀第四油口136输送至动力头马达11。主阀13还包括主阀换向阀138，主阀换向阀138用于控制液压油从主阀第一油口132流向主阀第三油口135或主阀第四油口136，并控制主阀第二油口134连接于主阀第三油口135或主阀第四油口136。具体地，主阀换向阀138为三位四通阀，当其处于上位时，液压油从主阀第一油口132流向主阀第四油口136，主阀第二油口134连接于主阀第三油口135；当其处于下位时，液压油从主阀第一油口132流向主阀第三油口135，主阀第二油口134连接于主阀第四油口136；当其处于中位时，主阀第一油口132和主阀第二油口134均与主阀第三油口135和主阀第四油口136断开，主阀第一油口132与主阀第二油口134通过单向阀直接连通。

主阀13还包括主阀第一控制口139和主阀第二控制口140，主阀第一控制口139和主阀第二控制口140分别连接于主阀换向阀138的两端，以控制主阀换向阀138阀芯移动进行换向。

本实施例中，加压油缸17包括油缸第一油口172和油缸第二油口174，油缸第一油口172连接于加压油缸17的无杆腔，油缸第二油口174连接于加压油缸17的有杆腔。

请一并参照图2，本实施例中，副阀19包括副阀第一油口192、副阀第二油口193、副阀第三油口194和副阀第四油口195。副阀第一油口192连接于副泵21作为副阀19的进油口，副阀第二油口193连接于油箱，作为副阀19的回油口，副阀第三油口194连接于油缸第一油口172，副阀第四油口195连接于油缸第二油缸174，副阀第三油口194和副阀第四油口195之一给加压油缸17供油，另一个用于供加压油缸17回油。液压油从副泵21经副阀第一油口192进入副阀19，经过副阀19后从副阀第三油口194或副阀第四油口195流出到达加压油缸17，使加压油缸17动作，从加压油缸17流出的回油则从副阀第三油口194和副阀第四油口195的另一个进入副阀19，经过副阀19后从副阀第二油口193流出副阀19，回到油箱。

副阀19还包括副阀第一换向阀197和副阀第二换向阀198，用于控制液压油从副阀第一油口192流向副阀第三油口194或副阀第四油口195，并控制副阀第二油口193连接于副阀第三油口194或副阀第四油口195。具体地，当副阀第二换向阀198处于上位时，液压油从副阀第一油口192流向副阀第四油口195，副阀第二油口193连接于副阀第三油口194；当副阀第二换向阀198处于下位时，液压油从副阀第一油口192流向副阀第三油口194，副阀第二油口193连接于副阀第四油口195；当副阀第二换向阀198处于中位时，副阀第一油口192和副阀第二油口193均与副阀第三油口194和副阀第四油口195断开。

副阀19还包括副阀反馈油口199和副阀反馈连接油口200，副阀反馈连接油口200通过副阀第一换向阀197和副阀第二换向阀198连接于副阀反馈油口199，副阀反馈油口199可反馈副阀19的负载压力大小。副阀反馈油口199连接于副泵21，副泵21用于根据副阀反馈油口199的压力调节副泵21的输出压力，即调节副阀第一油口192的压力，也就是说，当加压油缸17负载过大时，副阀反馈油口199压力较大，此时通过增大副泵21的输出压力增大副阀第一油口192的压力，对加压油缸17加压。副阀反馈连接油口200连接于卸载阀23的卸载反馈口234。当加压油缸17施加给动力头的加压力过大时，动力头马达11所承受的负载也较大，当动力头马达11的负载升高到卸载阀23的设定压力时，卸载阀23打开，卸载反馈口234与回油口236连通，副阀反馈油口199通过副阀反馈连接油口200直接与油箱连通，副阀反馈油口199的压力被卸载掉，副泵21的输出压力减小，加压油缸17施加给动力头的加压力减小，憋钻现象解除。可以理解，卸载反馈口234也可不连接于副阀反馈油口199，而直接连接于副阀19的副阀第一油口192，直接对副阀19的进油口进行泄压。

请一并参照图3，本实施例中，副泵21包括泵体212、输出油口214和副泵控制油口216，输出油口214连接于泵体212的出油口，副泵控制油口216连接于泵体212和副阀反馈油口199，泵体212根据副泵控制油口216的压力调节泵体212的输出压力。

本实施例中，旋挖钻机控制系统还包括先导阀25和先导泵27，先导阀25连接于先导泵27，先导阀25还连接于主阀13和副阀19，以控制主阀13和副阀19的打开或关闭。

先导阀25包括先导阀进油口252、先导阀第一出油口254、先导阀第二出油口255、先导阀第三出油口256和先导阀第四出油口257。先导阀进油口252连接于先导泵27，先导泵27通过先导阀进油口252给先导阀25供油。先导阀第一出油口254和先导阀第二出油口255分别连接于主阀换向阀138的两个控制油口，以对主阀换向阀138换向，进而控制动力头马达11正转、反转或停止转动；先导阀第三出油口256和先导阀第四出油口257分别连接于副阀第二换向阀198的两个控制油口，以对副阀第二换向阀198换向，进而控制加压油缸17钻进、提起或停止动作。

先导阀25还包括第一阀259、第二阀260、第三阀261和第四阀262，第一阀259设于先导阀进油口252和先导阀第一出油口254之间，以连通或断开先导阀进油口252和先导阀第一出油口254，第二阀260设于先导阀进油口252和先导阀第二出油口255之间，以连通或断开先导阀进油口252和先导阀第二出油口255，第三阀261设于先导阀进油口252和先导阀第三出油口256之间，以连通或断开先导阀进油口252和先导阀第三出油口256，第四阀262设于先导阀进油口252和先导阀第四出油口257之间，以连通或断开先导阀进油口252和先导阀第四出油口257。具体地，第一阀259、第二阀260、第三阀261和第四阀262均可为二位二通阀，当第一阀259、第二阀260、第三阀261和第四阀262处于左位时，第一阀259、第二阀260、第三阀261和第四阀262分别打开以连通先导阀进油口252与相应的先导阀出油口；当第一阀259、第二阀260、第三阀261和第四阀262处于右位时，第一阀259、第二阀260、第三阀261和第四阀262关闭，先导阀进油口153与油箱直接连通。

本旋挖钻机控制系统的主要工作原理如下。

当动力头马达11正转时，液压油从主泵15的出油口经主阀第一油口132进入主阀13，在主阀13内经主阀换向阀138到达主阀第三油口135，再进入动力头马达11的马达第一油口112，从马达第二油口114出来后经主阀第四油口136后经过主阀13从主阀第二油口134回油箱。当动力头马达11反转时，过程与正转基本相同，不同之处在于液压油经主阀换向阀138到达主阀第四油口136，再进入马达第二油口114，并经主阀第三油口135、主阀第二油口134回油。当动力头加压时，液压油从副泵21口经过副阀19进入加压油缸17的无杆腔，从加压油缸17的有杆腔出来经过副阀19回到油箱。液压油从先导泵27的出油口输出，经过先导阀25分别进入主阀13、副阀19，分别控制主阀13、副阀19的阀芯移动。

工作时，先导泵27给先导阀25供油，通过先导阀25的开启控制主阀13和副阀19的开启，主泵15给通过主阀13给动力头马达11供油，动力头马达11开始工作，动力头马达掘进压力等于所承受的负载力；同时，副泵21通过副阀19给加压油缸17供油，加压油缸17开始工作，副阀反馈油口199反馈给副泵21调节副泵压力。

本旋挖钻机控制系统中，当出现“憋钻现象”时，动力头马达11所承受的负载力升高至卸载阀23设定的压力，此时，卸载阀23的阀芯打开，副阀反馈油口199通过副阀反馈连接油口200直接通油箱，副阀反馈油口199压力被卸载掉，副泵21输出压力减小，动力头马达11受到的加压力减小，“憋钻现象”解除。此时不需要手动撤销或者减小加压油缸的加压力，该旋挖钻机控制系统能自动泄压，防止“憋钻”长时间存在，延长动力头马达11的使用寿命。

请参图4，本发明的另一实施例的旋挖钻机控制系统，其结构与图1所示实施例的旋挖钻机控制系统的结构基本相同，不同之处在于，在本实施例中，卸载阀23为电控阀，卸载阀23包括卸载控制口242、卸载反馈口244和回油口246，卸载反馈口244连接于副阀19，回油口246连接于油箱，卸载控制口242为电控端，其根据检测到的动力头马达11的负载压力控制连通或断开卸载反馈口244与回油口246，即打开或关闭卸载阀23。具体地，卸载阀23可为电磁阀。当检测到动力头马达11的负载压力过大时，发送电信号给控制装置，控制装置再控制卸载阀23得电，卸载阀23打开，卸载反馈口244与回油口246连通，实现卸载。

具体地，副阀反馈连接油口200连接于卸载阀23的卸载反馈口244。检测动力头马达11的负载压力时，可通过压力检测装置检测主阀第三油口135或马达第一油口112的压力来实现。

本实施例的其他结构与图1所示实施例基本相同，在此不再赘述。

本发明还提供一种旋挖钻机，包括上述任一一种旋挖钻机控制系统。

在附图中，为了清晰起见，会夸大层和区域的尺寸和相对尺寸。应当理解的是，当元件例如层、区域或基板被称作“形成在”、“设置在”或“位于”另一元件上时，该元件可以直接设置在所述另一元件上，或者也可以存在中间元件。相反，当元件被称作“直接形成在”或“直接设置在”另一元件上时，不存在中间元件。

在本文中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语的具体含义。

在本文中，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“竖直”、“水平”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了表达技术方案的清楚及描述方便，因此不能理解为对本发明的限制。

在本文中，用于描述元件的序列形容词“第一”、“第二”等仅仅是为了区别属性类似的元件，并不意味着这样描述的元件必须依照给定的顺序，或者时间、空间、等级或其它的限制。

在本文中，除非另有说明，“多个”、“若干”的含义是两个或两个以上。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，除了包含所列的那些要素，而且还可包含没有明确列出的其他要素。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种旋挖钻机控制系统，其特征在于，包括动力头马达(11)、主阀(13)、主泵(15)、加压油缸(17)、副阀(19)、副泵(21)和卸载阀(23)，所述动力头马达(11)通过所述主阀(13)连接于所述主泵(15)，并由所述主泵(15)供油，以驱动所述动力头马达(11)旋转，所述加压油缸(17)通过所述副阀(19)连接于所述副泵(21)，并由所述副泵(21)供油，以驱动所述加压油缸(17)伸缩，所述卸载阀(23)分别连接于所述动力头马达(11)和所述副阀(19)，所述卸载阀(23)根据所述动力头马达(11)的负载压力打开或关闭，并在打开时卸载。

2.如权利要求1所述的旋挖钻机控制系统，其特征在于，所述卸载阀(23)包括卸载控制口(232)、卸载反馈口(234)和回油口(236)，所述卸载控制口(232)连接于所述动力头马达(11)，所述卸载反馈口(234)连接于所述副阀(19)，所述回油口(236)连接于油箱，所述卸载阀(23)根据所述卸载控制口(232)的压力连通或断开所述卸载反馈口(234)与所述回油口(236)。

3.如权利要求1所述的旋挖钻机控制系统，其特征在于，所述卸载阀(23)为电控阀，所述卸载阀(23)包括卸载控制口(242)、卸载反馈口(244)和回油口(246)，所述卸载反馈口(244)连接于所述副阀(19)，所述回油口(246)连接于油箱，所述卸载控制口(242)为电控端，其根据检测到的所述动力头马达(11)的负载压力控制连通或断开所述卸载反馈口(244)与所述回油口(246)。

4.如权利要求2或3所述的旋挖钻机控制系统，其特征在于，所述副阀(19)包括副阀第一油口(192)和副阀反馈油口(199)，所述副阀第一油口(192)连接于所述副泵(21)作为所述副阀(19)的进油口，所述副阀反馈油口(199)连接于所述副泵(21)，所述副泵(21)用于根据所述副阀反馈油口(199)的压力调节所述副泵(21)的输出压力，所述阀反馈油口(199)连接于所述卸载阀(23)的所述卸载反馈口(234、244)。

5.如权利要求4所述的旋挖钻机控制系统，其特征在于，所述副阀(19)还包括副阀反馈连接油口(200)、副阀第二油口(193)、副阀第三油口(194)、副阀第四油口(195)、副阀第一换向阀(197)和副阀第二换向阀(198)；所述副阀第二油口(193)连接于油箱，所述副阀第三油口(194)和所述副阀第四油口(195)分别连接于所述加压油缸(17)的无杆腔和有杆腔，所述副阀第三油口(194)和所述副阀第四油口(195)之一给所述加压油缸(17)供油，另一个用于供所述加压油缸(17)回油；所述副阀第一换向阀(197)和所述副阀第二换向阀(198)用于控制液压油从所述副阀第一油口(192)流向所述副阀第三油口(194)或所述副阀第四油口(195)，并控制所述副阀第二油口(193)连接于所述副阀第三油口(194)或所述副阀第四油口(195)；所述副阀反馈连接油口(200)通过所述副阀第一换向阀(197)和所述副阀第二换向阀(198)连接于所述副阀反馈油口(199)。

6.如权利要求4所述的旋挖钻机控制系统，其特征在于，所述副泵(21)包括泵体(212)、输出油口(214)和副泵控制油口(216)，所述输出油口(214)连接于所述泵体(212)的出油口，所述副泵控制油口(216)连接于所述泵体(212)和所述副阀反馈油口(199)，所述泵体(212)根据所述副泵控制油口(216)的压力调节所述泵体(212)的输出压力。

7.如权利要求2或3所述的旋挖钻机控制系统，其特征在于，所述加压油缸(17)包括油缸第一油口(172)和油缸第二油口(174)，所述油缸第一油口(172)连接于所述加压油缸(17)的无杆腔，所述油缸第二油口(174)连接于所述加压油缸(17)的有杆腔；所述副阀第三油口(194)连接于所述油缸第一油口(172)，所述副阀第四油口(195)连接于所述油缸第二油缸(174)。

8.如权利要求2或3所述的旋挖钻机控制系统，其特征在于，所述动力头马达(11)包括马达第一油口(112)和马达第二油口(114)，所述主阀(13)包括主阀第一油口(132)、主阀第二油口(134)、主阀第三油口(135)和主阀第四油口(136)，所述主阀第一油口(132)连接于所述主泵(15)的出油口，所述主阀第二油口(134)连接于油箱，所述主阀第三油口(135)连接于所述马达第一油口(112)，所述主阀第四油口(136)连接于所述马达第二油口(114)；所述卸载阀(23)的所述卸载控制口(232、242)连接于所述马达第一油口(112)或所述主阀第三油口(135)。

9.如权利要求1所述的旋挖钻机控制系统，其特征在于，旋挖钻机控制系统还包括先导阀(25)和先导泵(27)，所述先导阀(25)连接于所述先导泵(27)，所述先导阀(25)还连接于所述主阀(13)和所述副阀(19)，以控制所述主阀(13)和所述副阀(19)的打开或关闭。

10.一种旋挖钻机，其特征在于，包括权利要求1-9任意一项所述的旋挖钻机控制系统。

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