CN112723175B - 一种工程机械振动锤超载自动保护控制方法及设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及工程机械自动控制技术领域，公开了一种工程机械振动锤超载自动保护控制方法及设备，该控制方法先将工程机械就位，再给振动锤超载自动保护系统上电，系统将自动进行参数初始化，然后选择工况按钮，按下工况按钮，振动锤超载自动保护系统将自动开启，该振动锤超载自动保护控制方法可以防止吊机因超载而引起的吊臂折弯或翻车，从而避免振动锤因超载引发的设备损坏及人身安全等事故。该设备的振动锤超载自动保护系统利用销轴传感器实时检测振动锤在沉桩时销轴杆的受力数值，若超出设定的数值范围时，则及时松桩，使振动锤与桩体分离，从而避免因沉拔桩超载而引发安全事故。

Description

一种工程机械振动锤超载自动保护控制方法及设备

技术领域

本发明涉及工程机械自动控制技术领域，尤其涉及一种工程机械振动锤超载自动保护控制方法及设备。

背景技术

现有用于沉拔桩的工程机械，多采用振动锤进行沉桩和拔桩作业，振动锤又称振动桩锤（Vibration pile hammer），振动桩锤是一种通电后产生强大激振力将物体打入地下的一种设备；振动桩锤利用电动机带动成对偏心块作相反的转动，使它们所产生的横向离心力相互抵消，而垂直离心力则相互叠加，通过偏心轮的高速转动使齿轮箱产生垂直的上下振动，从而达到沉桩的目的。

振动桩锤属建筑工程中使用的桩基础施工机械，可沉混凝土灌注桩、混凝土扩底桩（大蒜头桩）、石灰桩、砂桩、碎石桩；配上夹桩器后，可沉拔混凝土预制桩和各类钢桩。它是公路、桥梁、机场、建筑等基础施工的理想设备。另外振动桩锤还可作为振动沉管桩机、插板机等机械的打桩用锤。振动桩锤在用于沉桩施工时，由于载荷超出吊机的起重范围，会因吊机超载引起吊臂折弯或翻车，从而造成振动锤因超载损坏及人身安全等事故。

发明内容

本发明的目的在于针对上述的不足，提供一种工程机械振动锤超载自动保护控制方法及设备，该工程机械振动锤超载自动保护控制方法可以防止吊机因超载而引起的吊臂折弯或翻车，从而避免振动锤因超载损坏及人身安全等事故；该工程设备的振动锤超载自动保护系统利用销轴传感器实时检测振动锤在沉桩时销轴杆的受力数值，若超出设定的数值范围时，则及时松桩，使振动锤与桩体分离，从而保护了因沉拔桩超载引起的安全事故。

其技术方案如下：

一种工程机械振动锤超载自动保护控制方法，包括以下步骤：

（1）、将工程机械就位，将工程机械移动至待施工区域；所述工程机械设有振动锤超载自动保护系统，所述振动锤超载自动保护系统包括控制器、液压控制单元、销轴传感器、第一夹具、第二夹具、工况按钮，所述工况按钮包括振动锤沉桩按钮，所述液压控制单元包括第一电磁换向阀、第二电磁换向阀、第一夹桩油缸、第二夹桩油缸、第一电磁阀、第二电磁阀、第一液压马达、第二液压马达，所述第一电磁换向阀包括第一电磁铁DT1、第二电磁铁DT2，所述第二电磁换向阀包括第三电磁铁DT3、第四电磁铁DT4；

（2）、振动锤超载自动保护系统上电，振动锤超载自动保护系统参数初始化，工况按钮选择；

（3）、选择按下振动锤沉桩按钮，设定沉桩最大载荷的数值，然后振动锤超载自动保护系统在此数值范围下进行沉桩，控制器控制第一电磁换向阀的第一电磁铁DT1和第二电磁换向阀的第四电磁铁DT4得电，则第一夹桩油缸和第二夹桩油缸的无杆腔进油，第一夹具和第二夹具分别伸出，夹紧管桩，接着，控制器控制第一电磁阀和第二电磁阀得电，第一液压马达和第二液压马达开始工作，振动锤开始沉桩；同时，销轴传感器开始检测销轴杆的沉桩受力信号数据，并实时将所述沉桩受力信号数据反馈至控制器；

（4）、若所述沉桩受力信号数据的数值在设定沉桩最大载荷的数值范围内，则振动锤正常工作；

（5）、若所述沉桩受力信号数据的数值超出设定沉桩最大载荷的数值范围时，则控制器控制第一电磁换向阀的第二电磁铁DT2和第二电磁换向阀的第三电磁铁DT3得电，则第一夹桩油缸和第二夹桩油缸的有杆腔进油，第一夹桩油缸和第二夹桩油缸的活塞杆缩回，即松桩；同时，控制器控制第一电磁阀和第二电磁阀失电，第一液压马达和第二液压马达停止转动，振动锤停止沉桩，振动锤与桩体分离。

所述工况按钮还包括振动锤拔桩按钮，所述步骤（2）之后还包括以下步骤：

（21）、选择按下所述振动锤拔桩按钮，设定最大拔桩力数值，然后振动锤超载自动保护系统在此数值范围下进行拔桩，所述控制器控制所述第一电磁换向阀的第一电磁铁DT1、第二电磁换向阀的第四电磁铁DT4得电，则所述第一夹桩油缸、第二夹桩油缸的无杆腔进油，所述第一夹具、第二夹具分别伸出，夹紧管桩，接着，所述控制器控制所述第一电磁阀、第二电磁阀失电，所述第一液压马达、第二液压马达停止转动，振动锤开始拔桩；同时，所述销轴传感器开始检测所述销轴杆的拔桩受力信号数据，并实时将所述拔桩受力信号数据反馈至所述控制器；

（22）、若所述拔桩受力信号数据的数值在设定的最大拔桩力数值范围内，则振动锤正常工作；

（23）、若所述拔桩受力信号数据的数值超出设定的最大拔桩力数值范围时，则所述控制器控制所述第一电磁换向阀的第二电磁铁DT2、第二电磁换向阀的第三电磁铁DT3得电，则所述第一夹桩油缸、第二夹桩油缸的有杆腔进油，所述第一夹桩油缸、第二夹桩油缸的活塞杆缩回，即松桩；同时，所述控制器控制所述第一电磁阀、第二电磁阀失电，所述第一液压马达、第二液压马达停止转动，振动锤停止拔桩，振动锤与桩体分离。

所述工况按钮还包括解除超载控制按钮，所述步骤（5）之后还包括以下步骤：

（6）、选择按下所述解除超载控制按钮，则所述控制器控制所述第一电磁铁DT1、第二电磁铁DT2、第三电磁铁DT3、第四电磁铁DT4、第一电磁阀、第二电磁阀失电，则所述第一夹桩油缸、第二夹桩油缸、第一液压马达、第二液压马达停止动作。

一种实施上述工程机械振动锤超载自动保护控制方法的工程设备，所述工程设备为设有振动锤超载自动保护系统的振动打桩机、振动沉管桩机、插板机、吊臂式沉管桩机或振动沉拔桩机之一。

所述工程机械具有吊臂、吊绳，所述振动锤超载自动保护系统包括吊架、锤体、控制器、液压控制单元、销轴杆、销轴传感器、第一夹具、第二夹具，所述液压控制单元包括油箱、柱塞泵、电动机、第一电磁换向阀、第二电磁换向阀、第一夹桩油缸、第二夹桩油缸、第一电磁阀、第二电磁阀、第一液压马达、第二液压马达，所述吊架通过所述销轴杆与工程机械的吊绳的下端连接，吊绳的上端与所述吊臂连接，所述销轴传感器安装在所述销轴杆上，所述第一液压马达、第二液压马达通过所述锤体安装在所述吊架的下方，所述第一夹具、第二夹具分别通过所述第一夹桩油缸、第二夹桩油缸安装在所述锤体下方两侧；所述控制器、油箱、柱塞泵、电动机、第一电磁换向阀、第二电磁换向阀、第一电磁阀、第二电磁阀分别安装在所述工程机械上，所述电动机与所述柱塞泵驱动连接，所述第一电磁换向阀、第二电磁换向阀、第一电磁阀、第二电磁阀的进油口通过所述柱塞泵与所述油箱连通，所述第一电磁换向阀、第二电磁换向阀、第一电磁阀、第二电磁阀的回油口与所述油箱连通，所述第一夹桩油缸、第二夹桩油缸、第一液压马达、第二液压马达分别与所述第一电磁换向阀、第二电磁换向阀、第一电磁阀、第二电磁阀连通；所述销轴传感器、第一电磁换向阀、第二电磁换向阀、第一电磁阀、第二电磁阀分别与所述控制器电性连接。

所述第一电磁换向阀的出油口包括第一出油口A1、第二出油口A2，所述第二电磁换向阀的出油口包括第三出油口A3、第四出油口A4，所述第一夹桩油缸包括第一无杆腔、第一有杆腔，所述第二夹桩油缸包括第二无杆腔、第二有杆腔，所述第一出油口A1、第二出油口A2、第三出油口A3、第四出油口A4分别与所述第一有杆腔、第一无杆腔、第二无杆腔、第二有杆腔连通。

所述液压控制单元还包括吸油过滤器，所述柱塞泵通过所述吸油过滤器与所述油箱连通。

所述液压控制单元还包括单向阀，所述第一电磁换向阀、第二电磁换向阀、第一电磁阀、第二电磁阀的进油口分别通过所述单向阀与所述柱塞泵连通。

所述液压控制单元还包括压力表，所述第一电磁换向阀、第二电磁换向阀、第一电磁阀、第二电磁阀的进油口分别与所述压力表连通。

所述工程机械还包括显示器、操纵室，所述显示器、控制器分别安装在所述操纵室内，所述显示器与所述控制器电性连接。

所述振动锤超载自动保护系统还包括工况按钮，所述工况按钮包括振动锤沉桩按钮、振动锤拔桩按钮、解除超载控制按钮，所述振动锤沉桩按钮、振动锤拔桩按钮、解除超载控制按钮分别安装在所述操纵室内，并分别与所述控制器电性连接。

所述第一电磁换向阀、第二电磁换向阀分别为三位四通阀。

需要说明的是：

前述“第一、第二…”不代表具体的数量及顺序，仅仅是用于对名称的区分。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”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，或者是本发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

下面对本发明的优点或原理进行说明：

1、本发明提供的工程机械振动锤超载自动保护控制方法，该工程机械包括但不限于设有振动锤超载自动保护系统的振动打桩机、振动沉管桩机、插板机、吊臂式沉管桩机或振动沉拔桩机。该自动保护控制方法先将工程机械就位，将该设有振动锤超载自动保护系统的工程机械移动至待施工区域；再给振动锤超载自动保护系统上电，振动锤超载自动保护系统将自动进行参数初始化，然后选择工况按钮，其中，工况按钮包括振动锤沉桩按钮，按下振动锤沉桩按钮，振动锤超载自动保护系统将自动开启振动锤沉桩超载保护；该振动锤超载自动保护系统的振动锤通过销轴杆与工程机械的吊绳连接，并在销轴杆上安装有销轴传感器，销轴传感器是用于测量轴承、滑轮等构件的径向载荷或钢丝绳张力的专用传感器，该自动保护控制方法利用销轴传感器实时检测振动锤在沉桩时销轴杆的受力信号数据的数值，若沉桩受力信号数据的数值在设定的数值范围内，则振动锤沉桩正常工作，若超出设定的数值范围时，则及时松桩，使振动锤与桩体分离，从而避免因沉桩超载引发安全事故；防止吊机因超载而引起的吊臂折弯或翻车，从而避免振动锤因超载引发的设备损坏及人身安全等事故。

2、本发明工程机械振动锤超载自动保护控制方法的工况按钮还包括振动锤拔桩按钮，在工况按钮选择时，选择按下振动锤拔桩按钮，振动锤超载自动保护系统将自动开启振动锤拔桩超载保护；若拔桩受力信号数据的数值在设定的数值范围内，则振动锤拔桩正常工作，若超出设定的数值范围时，则及时松桩，使振动锤与桩体分离，从而保护了因拔桩超载引起的安全事故；防止吊机因超载而引起的吊臂折弯或翻车，从而避免振动锤因超载引发的设备损坏及人身安全等事故。

3、本发明工程机械振动锤超载自动保护控制方法的工况按钮还包括解除超载控制按钮，在工况按钮选择时，选择按下解除超载控制按钮，振动锤超载自动保护系统将自动开启振动锤解除超载保护，使第一夹桩油缸、第二夹桩油缸、第一液压马达、第二液压马达停止动作，避免振动锤因超载引发的设备损坏及人身安全等事故。

4、本发明还提供的实施上述工程机械振动锤超载自动保护方法的工程设备，该工程设备包括但不限于设有振动锤超载自动保护系统的振动打桩机、振动沉管桩机、插板机、吊臂式沉管桩机或振动沉拔桩机；该振动锤超载自动保护系统包括设置在工程机械上的吊臂、锤体、控制器、液压控制单元、销轴杆、销轴传感器、第一夹具、第二夹具，液压控制单元包括油箱、柱塞泵、电动机、第一电磁换向阀、第二电磁换向阀、第一夹桩油缸、第二夹桩油缸、第一电磁阀、第二电磁阀、第一液压马达、第二液压马达，其中，第一电磁换向阀、第二电磁换向阀分别为三位四通阀，使用时，先将工程机械就位，将设有振动锤超载自动保护系统的工程机械移动至待施工区域；再给振动锤超载自动保护系统上电，振动锤超载自动保护系统将自动进行参数初始化，然后选择工况按钮，按下工况按钮，振动锤超载自动保护系统将自动开启，该振动锤超载自动保护系统的振动锤通过销轴杆与工程机械的吊绳连接，并在销轴杆上安装有销轴传感器，利用销轴传感器实时检测振动锤在沉桩或拔桩时销轴杆的受力信号数据的数值，若沉桩或拔桩受力信号数据的数值在设定的数值范围内，则振动锤正常工作，若超出设定的数值范围时，则及时松桩，使振动锤与桩体分离，从而保护了因沉桩或拔桩超载引起的安全事故；防止吊机因超载而引起的吊臂折弯或翻车，从而避免振动锤因超载而引发的设备损坏及人身安全等事故。

5、本发明的第一电磁换向阀的出油口包括第一出油口A1、第二出油口A2，所述第二电磁换向阀的出油口包括第三出油口A3、第四出油口A4，当控制器控制第一电磁换向阀的第二电磁铁DT2和第二电磁换向阀的第三电磁铁DT3得电时，则第一电磁换向阀、第二电磁换向阀的进油口分别与第二出油口A2、第三出油口A3连通，第一夹桩油缸、第二夹桩油缸的有杆腔进油，第一夹桩油缸和第二夹桩油缸的活塞杆缩回；当控制器控制第一电磁换向阀的第一电磁铁DT1得电和第二电磁换向阀的第四电磁铁DT4得电时，则第一电磁换向阀、第二电磁换向阀的进油口分别与第一出油口A1、第四出油口A4连通，第一夹桩油缸和第二夹桩油缸的无杆腔进油，第一夹桩油缸和第二夹桩油缸的活塞杆伸出。

6、本发明的液压控制单元还包括吸油过滤器，吸油过滤器用于过滤油箱进入第一夹桩油缸、第二夹桩油缸、第一液压马达、第二液压马达的液压油的杂质，提高第一夹桩油缸、第二夹桩油缸、第一液压马达、第二液压马达的使用寿命。

7、本发明的液压控制单元还包括单向阀，单向阀用于控制进入第一夹桩油缸、第二夹桩油缸、第一液压马达、第二液压马达的液压油，避免进入第一夹桩油缸、第二夹桩油缸、第一液压马达、第二液压马达的液压油回流。

8、本发明的液压控制单元还包括压力表，压力表方便观察进入第一夹桩油缸、第二夹桩油缸、第一液压马达、第二液压马达的液压油的压力情况。

9、本发明的工程机械还包括显示器，显示器的作用是方便将超载自动保护的控制过程中的各种数据显示，方便操作，并更为直接的了解整个控制及信号检测过程。

10、本发明的振动锤超载自动保护系统还包括工况按钮，工况按钮的设置，方便各种工况的操作选择。

附图说明

图1是本发明实施例工程机械振动锤超载自动保护控制方法的流程示意图。

图2是本发明实施例振动锤超载自动保护系统的立体结构示意图。

图3是本发明实施例振动锤超载自动保护系统的侧视图。

图4是本发明实施例振动锤超载自动保护系统模块结构示意图。

图5是本发明实施例振动锤超载自动保护系统的液压控制原理示意图。

附图标记说明：

10、控制器，21、吊架，22、锤体，30、销轴杆，31、吊绳，40、销轴传感器，51、第一夹具，52、第二夹具，60、液压控制单元，61、油箱，62、柱塞泵，63、电动机，64、第一电磁换向阀，65、第二电磁换向阀，66、第一夹桩油缸，661、第一无杆腔，662、第一有杆腔，67、第二夹桩油缸，671、第二无杆腔，672、第二有杆腔，68、第一电磁阀，69、第二电磁阀，71、第一液压马达，72、第二液压马达，73、吸油过滤器，74、单向阀，75、压力表，80、显示器，90、管桩。

具体实施方式

下面对本发明的实施例进行详细说明。

参见图1至图5所示，本发明提供的工程机械振动锤超载自动保护控制方法，包括以下步骤：

（1）、将工程机械就位，将工程机械移动至待施工区域，所述工程机械设有振动锤超载自动保护系统，振动锤超载自动保护系统包括控制器10、液压控制单元60、销轴传感器40、第一夹具51、第二夹具52、工况按钮，工况按钮包括振动锤沉桩按钮，液压控制单元60包括第一电磁换向阀64、第二电磁换向阀65、第一夹桩油缸66、第二夹桩油缸67、第一电磁阀68、第二电磁阀69、第一液压马达71、第二液压马达72，第一电磁换向阀64包括第一电磁铁DT1、第二电磁铁DT2，第二电磁换向阀65包括第三电磁铁DT3、第四电磁铁DT4；

（2）、振动锤超载自动保护系统上电，振动锤超载自动保护系统参数初始化，工况按钮选择；

（3）、选择按下振动锤沉桩按钮，设定沉桩最大载荷的数值，然后振动锤超载自动保护系统在此数值范围下进行沉桩，控制器10控制第一电磁换向阀64的第一电磁铁DT1和第二电磁换向阀65的第四电磁铁DT4得电，则第一夹桩油缸66和第二夹桩油缸67的无杆腔进油，第一夹具51和第二夹具52分别伸出，夹紧管桩90，接着，控制器10控制第一电磁阀68和第二电磁阀69得电，第一液压马达71和第二液压马达72开始工作，振动锤开始沉桩；同时，销轴传感器40开始检测销轴杆30的沉桩受力信号数据，并实时将沉桩受力信号数据反馈至控制器10；

（4）、若沉桩受力信号数据的数值在设定沉桩最大载荷的数值范围内，则振动锤正常工作；

（5）、若沉桩受力信号数据的数值超出设定沉桩最大载荷的数值范围时，则控制器10控制第一电磁换向阀64的第二电磁铁DT2和第二电磁换向阀65的第三电磁铁DT3得电，则第一夹桩油缸66和第二夹桩油缸67的有杆腔进油，第一夹桩油缸66和第二夹桩油缸67的活塞杆缩回，即松桩；同时，控制器10控制第一电磁阀68和第二电磁阀69失电，第一液压马达71和第二液压马达72停止转动，振动锤停止沉桩，振动锤与桩体分离。

该工程机械具体为机械设备或机械平台，所述机械设备包括但不限于振动打桩机、振动沉管桩机、插板机、吊臂式沉管桩机或振动沉拔桩机。所述机械设备及机械平台均设有振动锤超载自动保护系统。

该自动保护控制方法，包括如下步骤：先将工程机械就位，将工程机械移动至待施工区域，所述工程机械设有振动锤超载自动保护系统；再给振动锤超载自动保护系统上电，振动锤超载自动保护系统将自动进行参数初始化，然后选择工况按钮，其中，工况按钮包括振动锤沉桩按钮，按下振动锤沉桩按钮，振动锤超载自动保护系统将自动开启振动锤沉桩超载保护；该振动锤超载自动保护系统的振动锤通过销轴杆30与工程机械的吊绳31连接，并在销轴杆30上安装有销轴传感器40，销轴传感器40是用于测量轴承、滑轮等构件的径向载荷或钢丝绳张力的专用传感器，该自动保护控制方法利用销轴传感器40实时检测振动锤在沉桩时销轴杆30的受力信号数据的数值，若沉桩受力信号数据的数值在设定的数值范围内，则振动锤沉桩正常工作，若超出设定的数值范围时，则及时松桩，使振动锤与桩体分离，从而保护了因沉桩超载引起的安全事故；防止吊机因超载而引起的吊臂折弯或翻车，从而避免振动锤因超载而引发的设备损坏及人身安全等事故。

进一步的，工况按钮还包括振动锤拔桩按钮，步骤（2）之后还包括以下步骤：

（21）、选择按下振动锤拔桩按钮，设定最大拔桩力数值，然后振动锤超载自动保护系统在此数值范围下进行拔桩，控制器10控制第一电磁换向阀64的第一电磁铁DT1、第二电磁换向阀65的第四电磁铁DT4得电，则第一夹桩油缸66、第二夹桩油缸67的无杆腔进油，第一夹具51、第二夹具52分别伸出，夹紧管桩90，接着，控制器10控制第一电磁阀68、第二电磁阀69失电，第一液压马达71、第二液压马达72停止转动，振动锤开始拔桩；同时，销轴传感器40开始检测销轴杆30的拔桩受力信号数据，并实时将拔桩受力信号数据反馈至控制器10；

（22）、若拔桩受力信号数据的数值在设定的最大拔桩力数值范围内，则振动锤正常工作；

（23）、若拔桩受力信号数据的数值超出设定的最大拔桩力数值范围时，则控制器10控制第一电磁换向阀64的第二电磁铁DT2、第二电磁换向阀65的第三电磁铁DT3得电，则第一夹桩油缸66、第二夹桩油缸67的有杆腔进油，第一夹桩油缸66、第二夹桩油缸67的活塞杆缩回，即松桩；同时，控制器10控制第一电磁阀68、第二电磁阀69失电，第一液压马达71、第二液压马达72停止转动，振动锤停止拔桩，振动锤与桩体分离。

在工况按钮选择时，选择按下振动锤拔桩按钮，振动锤超载自动保护系统将自动开启振动锤拔桩超载保护；若拔桩受力信号数据的数值在设定的数值范围内，则振动锤拔桩正常工作，若超出设定的数值范围时，则及时松桩，使振动锤与桩体分离，从而保护了因拔桩超载引起的安全事故；防止吊机因超载而引起的吊臂折弯或翻车，从而避免振动锤因超载而引发的设备损坏及人身安全等事故。

进一步的，工况按钮还包括解除超载控制按钮，步骤（5）之后还包括以下步骤：

（6）、选择按下解除超载控制按钮，则控制器10控制第一电磁铁DT1、第二电磁铁DT2、第三电磁铁DT3、第四电磁铁DT4、第一电磁阀68、第二电磁阀69失电，则第一夹桩油缸66、第二夹桩油缸67、第一液压马达71、第二液压马达72停止动作。

在工况按钮选择时，选择按下解除超载控制按钮，振动锤超载自动保护系统将自动开启振动锤解除超载保护，使第一夹桩油缸66、第二夹桩油缸67、第一液压马达71、第二液压马达72停止动作，避免振动锤因超载损坏及人身安全等事故。

参见图2至图5所示，本发明实施例提供的实施上述工程机械振动锤超载自动保护方法的工程设备，所述工程设备为设有振动锤超载自动保护系统的振动打桩机、振动沉管桩机、插板机、吊臂式沉管桩机或振动沉拔桩机之一，具体可以根据实际需要选择。

该工程机械具有吊臂、吊绳，振动锤超载自动保护系统包括吊架21、锤体22、控制器10、液压控制单元60、销轴杆30、销轴传感器40、第一夹具51、第二夹具52，液压控制单元60包括油箱61、柱塞泵62、电动机63、第一电磁换向阀64、第二电磁换向阀65、第一夹桩油缸66、第二夹桩油缸67、第一电磁阀68、第二电磁阀69、第一液压马达71、第二液压马达72，吊架21通过销轴杆30与吊绳31的下端连接，吊绳31的上端与吊臂连接，销轴传感器40安装在销轴杆30上，第一液压马达71、第二液压马达72通过锤体22安装在吊架21的下方，第一夹具51、第二夹具52分别通过第一夹桩油缸66、第二夹桩油缸67安装在锤体22下方两侧；控制器10、油箱61、柱塞泵62、电动机63、第一电磁换向阀64、第二电磁换向阀65、第一电磁阀68、第二电磁阀69分别安装在工程机械上，电动机63与柱塞泵62驱动连接，第一电磁换向阀64、第二电磁换向阀65、第一电磁阀68、第二电磁阀69的进油口通过柱塞泵62与油箱61连通，第一电磁换向阀64、第二电磁换向阀65、第一电磁阀68、第二电磁阀69的回油口与油箱61连通，第一夹桩油缸66、第二夹桩油缸67、第一液压马达71、第二液压马达72分别与第一电磁换向阀64、第二电磁换向阀65、第一电磁阀68、第二电磁阀69连通；销轴传感器40、第一电磁换向阀64、第二电磁换向阀65、第一电磁阀68、第二电磁阀69分别与控制器10电性连接。

本发明实施例采用的控制器，是西门子 S7-1200系列PLC控制器。例如模块化控制器SIMATIC S7-1200 CPU 1214C控制器，它可以通过开放的以太网协议支持与第三方设备的通讯；CPU 1214C 则可连接 8 个信号模块，支持最多 16 个以太网连接以及下列协议：TCP/IPnative、ISO-on-TCP 和 S7 通讯。

使用时，先将工程机械就位，将设有振动锤超载自动保护系统的工程机械移动至待施工区域；再给振动锤超载自动保护系统上电，振动锤超载自动保护系统将自动进行参数初始化，然后选择工况按钮，按下工况按钮，振动锤超载自动保护系统将自动开启，该振动锤超载自动保护系统的振动锤通过销轴杆30与工程机械的吊绳31的下端连接，并在销轴杆30上安装有销轴传感器40，利用销轴传感器40实时检测振动锤在沉桩或拔桩时销轴杆30的受力信号数据的数值，若沉桩或拔桩受力信号数据的数值在设定的数值范围内，则振动锤正常工作，若超出设定的数值范围时，则及时松桩，使振动锤与桩体分离，从而保护了因沉桩或拔桩超载引起的安全事故；防止吊机因超载而引起的吊臂折弯或翻车，从而避免振动锤因超载而引发的设备损坏及人身安全等事故。

其中，第一电磁换向阀64、第二电磁换向阀65分别为三位四通阀，第一电磁换向阀64的出油口包括第一出油口A1、第二出油口A2，第二电磁换向阀65的出油口包括第三出油口A3、第四出油口A4，第一夹桩油缸66包括第一无杆腔661、第一有杆腔662，第二夹桩油缸67包括第二无杆腔671、第二有杆腔672，第一出油口A1、第二出油口A2、第三出油口A3、第四出油口A4分别与第一有杆腔662、第一无杆腔661、第二无杆腔671、第二有杆腔672连通。当控制器10控制第一电磁换向阀64的第二电磁铁DT2和第二电磁换向阀65的第三电磁铁DT3得电时，则第一电磁换向阀64、第二电磁换向阀65的进油口分别与第二出油口A2、第三出油口A3连通，第一夹桩油缸66、第二夹桩油缸67的有杆腔进油，第一夹桩油缸66和第二夹桩油缸67的活塞杆缩回；当控制器10控制第一电磁换向阀64的第一电磁铁DT1得电和第二电磁换向阀65的第四电磁铁DT4得电时，则第一电磁换向阀64、第二电磁换向阀65的进油口分别与第一出油口A1、第四出油口A4连通，第一夹桩油缸66和第二夹桩油缸67的无杆腔进油，第一夹桩油缸66和第二夹桩油缸67的活塞杆伸出。

液压控制单元60还包括吸油过滤器73、单向阀74、压力表75，柱塞泵62通过吸油过滤器73与油箱61连通。吸油过滤器73用于过滤油箱61进入第一夹桩油缸66、第二夹桩油缸67、第一液压马达71、第二液压马达72的液压油的杂质，提高第一夹桩油缸66、第二夹桩油缸67、第一液压马达71、第二液压马达72的使用寿命。

第一电磁换向阀64、第二电磁换向阀65、第一电磁阀68、第二电磁阀69的进油口分别通过单向阀74与柱塞泵62连通。单向阀74用于控制进入第一夹桩油缸66、第二夹桩油缸67、第一液压马达71、第二液压马达72的液压油，避免进入第一夹桩油缸66、第二夹桩油缸67、第一液压马达71、第二液压马达72的液压油回流。

第一电磁换向阀64、第二电磁换向阀65、第一电磁阀68、第二电磁阀69的进油口分别与压力表75连通。压力表75方便观察进入第一夹桩油缸66、第二夹桩油缸67、第一液压马达71、第二液压马达72的液压油的压力情况。

工程机械还包括操纵室，显示器80、控制器10分别安装在操纵室内，显示器80与控制器10电性连接。显示器80的作用是方便将超载自动保护的控制过程中的各种数据显示，方便操作，同时可帮助操作人员更为直接的了解整个控制及信号检测过程。

本发明的振动锤超载自动保护系统还包括工况按钮，工况按钮包括振动锤沉桩按钮、振动锤拔桩按钮、解除超载控制按钮，振动锤沉桩按钮、振动锤拔桩按钮、解除超载控制按钮分别安装在操纵室内，并分别与控制器10电性连接。工况按钮的设置，方便各种工况的操作选择。

以上仅为本发明的具体实施例，并不以此限定本发明的保护范围；在不违反本发明构思的基础上所作的任何替换与改进，均属本发明的保护范围。

Claims (11)

1.一种工程机械振动锤超载自动保护控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）、将工程机械就位，将工程机械移动至待施工区域，所述工程机械设有振动锤超载自动保护系统，所述振动锤超载自动保护系统包括控制器、液压控制单元、销轴传感器、第一夹具、第二夹具、工况按钮，所述工况按钮包括振动锤沉桩按钮，所述液压控制单元包括第一电磁换向阀、第二电磁换向阀、第一夹桩油缸、第二夹桩油缸、第一电磁阀、第二电磁阀、第一液压马达、第二液压马达，所述第一电磁换向阀包括第一电磁铁DT1、第二电磁铁DT2，所述第二电磁换向阀包括第三电磁铁DT3、第四电磁铁DT4；

（2）、振动锤超载自动保护系统上电，振动锤超载自动保护系统参数初始化，工况按钮选择；

（3）、选择按下振动锤沉桩按钮，设定沉桩最大载荷的数值，然后振动锤超载自动保护系统在此数值范围下进行沉桩，控制器控制第一电磁换向阀的第一电磁铁DT1和第二电磁换向阀的第四电磁铁DT4得电，则第一夹桩油缸和第二夹桩油缸的无杆腔进油，第一夹具和第二夹具分别伸出，夹紧管桩，接着，控制器控制第一电磁阀和第二电磁阀得电，第一液压马达和第二液压马达开始工作，振动锤开始沉桩；同时，销轴传感器开始检测销轴杆的沉桩受力信号数据，并实时将所述沉桩受力信号数据反馈至控制器；

（4）、若所述沉桩受力信号数据的数值在设定沉桩最大载荷的数值范围内，则振动锤正常工作；

（5）、若所述沉桩受力信号数据的数值超出设定沉桩最大载荷的数值范围时，则控制器控制第一电磁换向阀的第二电磁铁DT2和第二电磁换向阀的第三电磁铁DT3得电，则第一夹桩油缸和第二夹桩油缸的有杆腔进油，第一夹桩油缸和第二夹桩油缸的活塞杆缩回，即松桩；同时，控制器控制第一电磁阀和第二电磁阀失电，第一液压马达和第二液压马达停止转动，振动锤停止沉桩，振动锤与桩体分离。

2.如权利要求1所述工程机械振动锤超载自动保护控制方法，其特征在于，所述工况按钮还包括振动锤拔桩按钮，所述步骤（2）之后还包括以下步骤：

（21）、选择按下所述振动锤拔桩按钮，设定最大拔桩力数值，然后振动锤超载自动保护系统在此数值范围下进行拔桩，所述控制器控制所述第一电磁换向阀的第一电磁铁DT1、第二电磁换向阀的第四电磁铁DT4得电，则所述第一夹桩油缸、第二夹桩油缸的无杆腔进油，所述第一夹具、第二夹具分别伸出，夹紧管桩，接着，所述控制器控制所述第一电磁阀、第二电磁阀失电，所述第一液压马达、第二液压马达停止转动，振动锤开始拔桩；同时，所述销轴传感器开始检测所述销轴杆的拔桩受力信号数据，并实时将所述拔桩受力信号数据反馈至所述控制器；

（22）、若所述拔桩受力信号数据的数值在设定的最大拔桩力数值范围内，则振动锤正常工作；

（23）、若所述拔桩受力信号数据的数值超出设定的最大拔桩力数值范围时，则所述控制器控制所述第一电磁换向阀的第二电磁铁DT2、第二电磁换向阀的第三电磁铁DT3得电，则所述第一夹桩油缸、第二夹桩油缸的有杆腔进油，所述第一夹桩油缸、第二夹桩油缸的活塞杆缩回，即松桩；同时，所述控制器控制所述第一电磁阀、第二电磁阀失电，所述第一液压马达、第二液压马达停止转动，振动锤停止拔桩，振动锤与桩体分离。

3.如权利要求1至2任一项所述工程机械振动锤超载自动保护控制方法，其特征在于，所述工况按钮还包括解除超载控制按钮，所述步骤（5）之后还包括以下步骤：

（6）、选择按下所述解除超载控制按钮，则所述控制器控制所述第一电磁铁DT1、第二电磁铁DT2、第三电磁铁DT3、第四电磁铁DT4、第一电磁阀、第二电磁阀失电，则所述第一夹桩油缸、第二夹桩油缸、第一液压马达、第二液压马达停止动作。

4.一种实施权利要求1至3任一项所述工程机械振动锤超载自动保护控制方法的工程设备，其特征在于，所述工程设备为设有振动锤超载自动保护系统的振动打桩机、振动沉管桩机、插板机、吊臂式沉管桩机或振动沉拔桩机之一。

5.如权利要求4所述的工程设备，其特征在于，所述工程机械具有吊臂、吊绳，所述振动锤超载自动保护系统包括吊架、锤体、控制器、液压控制单元、销轴杆、销轴传感器、第一夹具、第二夹具，所述液压控制单元包括油箱、柱塞泵、电动机、第一电磁换向阀、第二电磁换向阀、第一夹桩油缸、第二夹桩油缸、第一电磁阀、第二电磁阀、第一液压马达、第二液压马达，所述吊架通过所述销轴杆与所述吊绳的下端连接，吊绳的上端与所述吊臂连接，所述销轴传感器安装在所述销轴杆上，所述第一液压马达、第二液压马达通过所述锤体安装在所述吊架的下方，所述第一夹具、第二夹具分别通过所述第一夹桩油缸、第二夹桩油缸安装在所述锤体下方两侧；所述控制器、油箱、柱塞泵、电动机、第一电磁换向阀、第二电磁换向阀、第一电磁阀、第二电磁阀分别安装在所述工程机械上，所述电动机与所述柱塞泵驱动连接，所述第一电磁换向阀、第二电磁换向阀、第一电磁阀、第二电磁阀的进油口通过所述柱塞泵与所述油箱连通，所述第一电磁换向阀、第二电磁换向阀、第一电磁阀、第二电磁阀的回油口与所述油箱连通，所述第一夹桩油缸、第二夹桩油缸、第一液压马达、第二液压马达分别与所述第一电磁换向阀、第二电磁换向阀、第一电磁阀、第二电磁阀连通；所述销轴传感器、第一电磁换向阀、第二电磁换向阀、第一电磁阀、第二电磁阀分别与所述控制器电性连接。

6.如权利要求5所述的工程设备，其特征在于，所述第一电磁换向阀的出油口包括第一出油口A1、第二出油口A2，所述第二电磁换向阀的出油口包括第三出油口A3、第四出油口A4，所述第一夹桩油缸包括第一无杆腔、第一有杆腔，所述第二夹桩油缸包括第二无杆腔、第二有杆腔，所述第一出油口A1、第二出油口A2、第三出油口A3、第四出油口A4分别与所述第一有杆腔、第一无杆腔、第二无杆腔、第二有杆腔连通。

7.如权利要求5所述的工程设备，其特征在于，所述液压控制单元还包括吸油过滤器，所述柱塞泵通过所述吸油过滤器与所述油箱连通。

8.如权利要求5所述的工程设备，其特征在于，所述液压控制单元还包括单向阀，所述第一电磁换向阀、第二电磁换向阀、第一电磁阀、第二电磁阀的进油口分别通过所述单向阀与所述柱塞泵连通。

9.如权利要求5所述的工程设备，其特征在于，所述液压控制单元还包括压力表，所述第一电磁换向阀、第二电磁换向阀、第一电磁阀、第二电磁阀的进油口分别与所述压力表连通。

10.如权利要求4至9任一项所述的工程设备，其特征在于，所述工程机械还包括显示器、操纵室，所述显示器、控制器分别安装在所述操纵室内，所述显示器与所述控制器电性连接。

11.如权利要求10所述的工程设备，其特征在于，所述振动锤超载自动保护系统还包括工况按钮，所述工况按钮包括振动锤沉桩按钮、振动锤拔桩按钮、解除超载控制按钮，所述振动锤沉桩按钮、振动锤拔桩按钮、解除超载控制按钮分别安装在所述操纵室内，并分别与所述控制器电性连接。

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