CN212360349U - 一种行走式高压静压植桩机液压动力站 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于机械领域，具体涉及一种行走式高压静压植桩机液压动力站。本实用新型的技术方案如下：一种行走式高压静压植桩机液压动力站，包括壳体、柴油发动机、主泵、齿轮泵、主阀组、主泵多级流量控制阀组和多级压力输出控制机构，所述柴油发动机、主泵和齿轮泵设置在所述壳体中；所述主泵为双联柱塞泵，其两端分别通过联轴器与所述柴油发动机及齿轮泵连接；所述齿轮泵与所述主泵之间设有主泵多级流量控制阀组；所述主阀组连接所述主泵，所述多级压力输出控制机构与所述主阀组连接。本实用新型能够实现压力和流量的无极调节，不会有多余的压力和流量产生，解决现有静压植桩机液压动力系统存在的功率浪费的问题。

Description

一种行走式高压静压植桩机液压动力站

技术领域

本实用新型属于机械领域，具体涉及一种行走式高压静压植桩机液压动力站。

背景技术

近些年房地产行业的迅速发展、架桥修路等基础设施建设步伐加快、填海造地或加固海岸的需求加大，桩基工程施工都承担着重要的任务。传统的动能打桩机是利用冲击力将桩贯入地层的桩工机械。按照桩锤动力来源不同，常见的打桩设备有落锤打桩机、气锤打桩机、柴油锤打桩机、液压锤打桩机等。静压植桩机应用了与各类传统型打桩机完全不同的桩基贯入工艺机理。静压植桩机采用的是通过夹住数根已经压入地面的桩(完成桩)，将其拔出阻力作为反力，利用静载荷将下一根桩压入地面的"压入机理"。因此静压植桩机成为更为绿色环保的桩基施工设备和工艺。尤其是在城市的各类基础设施建设中，社会各界对振动和噪音等建设公害的关注也在提高。所以，使用静压植桩机这种更为绿色环保的桩基施工设备和工艺，已经成为业内共识。

静压植桩机的使用过程中，需要利用液压提供动力进行多个动作过程，尤其是在一机多用的多功能静压植桩机上(静压植桩机的机身上设有旋挖设备安装座和水刀设备安装座，旋挖设备或水刀设备可拆卸地安装在静压植桩机机身上)，需要配合与之相匹配的液压动力系统。

现阶段国内外的静压植桩机液压系统，存在以下问题：

1.采用的都是恒功率的工作方式，恒功率工作方式下，压力流量曲线参考附图1。附图1中：Q1*p1＝Q2*p2＝Q3*p3＝……＝Qn*pn＝P0。其中Qn为输出流量，pn为输出压力，P0为输出功率。即在恒功率工作状态下，无论何种工况，都保持在恒定的最大设定功率P0输出状态。因P＝P0/η，P为系统输入功率，也就是发动机的最大功率，，η为系统效率为恒定值，所以发动机一直保持在最大功率状态下工作。因此造成极大的功率浪费，即为能源的浪费。

2.同样是因为采用了恒功率的工作方式的原因，系统的压力和流量的乘积为定值，故在实际工作时会出现当负载压力确定时，系统流量也随之确定，就会出现系统流量达不到所需流量或者超过所需流量。当达不到所需流量时，造成速度不足，工作效率低下。当超过所需流量时，造成多余流量溢流，系统冲击过大，影响液压系统和主机的使用寿命，噪音加大，不符合静压植桩机低噪音的设计初衷。

3.国内外所有的静植压装机的液压系统，普遍工作压力在35MPa以下。原因有：①恒功率的工作方式下功率利用率低，高压系统会增加整机的功率更大的浪费，导致选择过大的发动机；②大流量的液压阀通常承受不了过高的压力，限制了在大流量下的高压系统设计。

4.静压植桩机在整个工作过程中是处于移动的过程中，且工作地点环境恶劣，地形复杂，大功率的电源无法接入。故固定式的液压动力系统，或者需要大功率电源供电的液压动力系统并不能完全适用于静压植桩机的工作情况。

实用新型内容

本实用新型提供一种行走式高压静压植桩机液压动力站，能够实现压力和流量的无极调节，不会有多余的压力和流量产生，解决现有静压植桩机液压动力系统存在的功率浪费的问题。

本实用新型的技术方案如下：

一种行走式高压静压植桩机液压动力站，包括壳体、柴油发动机、主泵、齿轮泵、主阀组、主泵多级流量控制阀组和多级压力输出控制机构，所述柴油发动机、主泵和齿轮泵设置在所述壳体中；所述主泵为双联柱塞泵，其两端分别通过联轴器与所述柴油发动机及齿轮泵连接；所述齿轮泵与所述主泵之间设有主泵多级流量控制阀组；所述主阀组连接所述主泵，所述多级压力输出控制机构与所述主阀组连接。

进一步地，所述的行走式高压静压植桩机液压动力站，其中所述主阀组通过高压胶管连接所述主泵的高压油口，所述多级压力输出控制机构设有多组电磁铁，通过多组电磁铁的得电组合实现对所述主泵泵出的压力油进行多级压力控制。

进一步地，所述的行走式高压静压植桩机液压动力站，其中所述主泵多级流量控制阀组通过高压胶管连接所述齿轮泵及所述主泵的流量控制油口，所述主泵多级流量控制阀组设有多种压力阀和多个电磁阀，利用多种压力阀的压力设定和多个电磁阀的配合得电实现所述主泵流量的多级转换。

进一步地，所述的行走式高压静压植桩机液压动力站，其中所述壳体底部设有液压履带行走底盘，所述液压履带行走底盘由液压马达带动实现行走和转向；行走阀组安装在液压履带行走底盘上，通过高压管路连接行走控制阀组，所述行走控制阀组控制所述液压马达旋转；所述行走控制阀组通过高压管路连接所述主阀组。

进一步地，所述的行走式高压静压植桩机液压动力站，其中所述壳体内设有液压油箱，所述主泵的吸油口及所述齿轮泵的吸油口与所述液压油箱连接。

进一步地，所述的行走式高压静压植桩机液压动力站，其中所述壳体侧壁设有出口块，外连设备控制阀组通过硬管连接所述主阀组并通过高压胶管连接所述出口块，所述出口块通过高压胶管连接所述主阀组；所述出口块为外部提供P油口、T油口、A油口、B油口和L油口，P油口为机头动作的主供油油口，T油口为机头动作的主回油油口，A油口为外连设备正向动作的进油口或外连设备反向动作的回油口，B油口为外连设备反向动作的进油口或外连设备正向动作的回油口，T油口为机头和外连设备的泄油口；所述出口块通过高压胶管连接所述液压油箱。

进一步地，所述的行走式高压静压植桩机液压动力站，其中所述壳体内设有燃油箱，燃油加油泵通过软管分别连接所述燃油箱及所述柴油发动机。

进一步地，所述的行走式高压静压植桩机液压动力站，其中所述壳体内设有风冷却器，所述风冷却器由所述柴油发动机带动。

进一步地，所述的行走式高压静压植桩机液压动力站，其中所述壳体内设有蓄电池，所述蓄电池通过所述柴油发动机的发电机进行电能的储存，并在使用过程中进行电能释放。

进一步地，所述的行走式高压静压植桩机液压动力站，其中所述壳体侧壁设有机头连接电缆插头，所述机头连接电缆插头与所述蓄电池连接。

本实用新型的有益效果为：

1、本实用新型能够解决现有静压植桩机液压动力系统存在的功率浪费的问题；

2、本实用新型能够实现压力和流量的无极调节，不会有多余的压力和流量产生；

3、本实用新型能够使静压植桩机液压动力系统压力达到45MPa；

4、本实用新型能够解决现有静压植桩机液压动力系统在工作地点环境恶劣，地形复杂，大功率的电源无法接入的问题。

附图说明

图1为现有静压植桩机液压系统恒功率工作方式下压力流量曲线图；

图2为行走式高压静压植桩机液压动力站外观图；

图3为行走式高压静压植桩机液压动力站内部结构主视图；

图4为行走式高压静压植桩机液压动力站内部结构右视图；

图5为行走式高压静压植桩机液压动力站液压工作原理图；

图6为齿轮泵压力与主泵流量关系曲线图；

图7为现有静压植桩机液压系统工作功率示意图；

图8为行走式高压静压植桩机液压动力站负载所需压力为恒定值时工作功率示意图；

图9为行走式高压静压植桩机液压动力站负载所需流量为恒定值时工作功率示意图。

具体实施方式

如图2-5所示，一种行走式高压静压植桩机液压动力站，包括壳体17、柴油发动机8、主泵9、齿轮泵10、主阀组3、主泵多级流量控制阀组6和多级压力输出控制机构18，所述柴油发动机8、主泵9和齿轮泵10设置在所述壳体17中；所述主泵9为双联柱塞泵，其两端分别通过联轴器与所述柴油发动机8及齿轮泵10连接；所述齿轮泵10与所述主泵9之间设有主泵多级流量控制阀组6；所述主阀组3通过高压胶管连接所述主泵9的高压油口，所述多级压力输出控制机构18与所述主阀组3连接；所述多级压力输出控制机构18设有多组电磁铁，通过多组电磁铁的得电组合实现对所述主泵9泵出的压力油进行多级压力控制。所述主阀组3对所述压力油进行合流、分流和方向控制。所述主泵多级流量控制阀组6通过高压胶管连接所述齿轮泵10及所述主泵9的流量控制油口，所述主泵多级流量控制阀组6设有多种压力阀和多个电磁阀，利用多种压力阀的压力设定和多个电磁阀的配合得电实现所述主泵9流量的多级转换。所述壳体17底部设有液压履带行走底盘13，所述液压履带行走底盘13由液压马达带动实现行走和转向；行走阀组1安装在液压履带行走底盘13上，通过高压管路连接行走控制阀组2，所述行走控制阀组2控制所述液压马达旋转；所述行走控制阀组2通过高压管路连接所述主阀组3。所述壳体17内设有液压油箱15，所述主泵9的吸油口及所述齿轮泵10的吸油口与所述液压油箱15连接。所述壳体17侧壁设有出口块5，外连设备控制阀组4通过硬管连接所述主阀组3并通过高压胶管连接所述出口块5，所述出口块5通过高压胶管连接所述主阀组3；所述出口块5为外部提供P油口、T油口、A油口、B油口和L油口，P油口为机头动作的主供油油口，T油口为机头动作的主回油油口，A油口为外连设备正向动作的进油口或外连设备反向动作的回油口，B油口为外连设备反向动作的进油口或外连设备正向动作的回油口，T油口为机头和外连设备的泄油口；所述出口块5通过高压胶管连接所述液压油箱15。所述壳体17内设有燃油箱12，燃油加油泵14通过软管分别连接所述燃油箱12及所述柴油发动机8。所述壳体17内设有风冷却器7，所述风冷却器7由所述柴油发动机8带动。所述壳体17内设有蓄电池11，所述蓄电池11通过所述柴油发动机8的发电机进行电能的储存，并在使用过程中进行电能释放。所述壳体17侧壁设有机头连接电缆插头16，所述机头连接电缆插头16与所述蓄电池11连接。

工作过程如下：

将行走式高压静压植桩机液压动力站与静压植桩机机头分体运输至工地，放置于工作地点；

将出口块5上的P、T、A、B、L油口分别与机头的上的P、T、A、B、L油口通过高压胶管连接；

通过电缆连接机头电缆插头与机头连接电缆插头16；

向液压油箱15加入符合要求的液压油，达到液位计指示的正常范围内；

通过燃油加油泵14向燃油箱12加注柴油至液位计指示的正常范围内；

通电；启动柴油发动机8；

柴油发动机8带动主泵9和齿轮泵10转动，主泵9和齿轮泵10从液压油箱15中吸入液压油；

主泵9吸入的液压油，通过主阀组3后，分配给行走阀组1、行走控制阀组2、外连设备控制阀组4和出口块5进行相应的动作；主阀组3上具有安全压力限制功能、输出压力控制功能和方向与流量的控制功能，可实时根据动作要求进行压力控制；

齿轮泵10吸入的液压油，通过主泵多级流量控制阀组6的调节后，反馈给主泵9，可实时根据动作内容对主泵9进行流量控制。

利用此行走式高压静压植桩机液压动力站，成功配套150T静压植桩机使用。由于此行走式高压静压植桩机液压动力站的压力和流量可控，并完美匹配负载，静压植桩机机身阀组大量减少了压力和流量控制阀的使用，节约成本、减少故障点。与同吨位的现有静压植桩机相比，此液压系统在节能方面能够节约50％。节能的同时，减少了无用功，降低了发热功率，提高液压件的使用寿命。自带的可行走功能，可以满足在恶劣的现场移动的功能，大幅的提高了工作效率，减少了配套设备和人力的使用。

本实用新型行走式高压静压植桩机液压动力站不再沿用单一的恒功率液压泵作为动力输出，而是根据静压植桩机的工作性质和压力流量数据，使用恒功率带压力切断的双联轴向柱塞泵作为主泵，为系统提供压力和流量。因为变量柱塞泵的调节，是通过改变柱塞泵斜盘倾角实现的，而斜盘倾角又是通过控制油的的变化来改变。而传统的液压泵控制方法，由于控制油来源单一，故液压泵调节功能单一，且可控性不强，造成液压泵压力流量曲线单一。因此本次设计创新式通过串联一个小排量齿轮泵，作为主泵的排量控制泵，经过试验，我们得出了如图6所示的曲线，在控制泵压力分别为pK1、pK2、pK3、pK4……pKn时，主泵的输出流量对应为V1、V2、V3、V4……Vn。我们可以计算得出控制泵压力Pk对主泵流量V的函数对应关系。

通过合理设计制做齿轮泵，对齿轮泵的输出压力进行多级控制，输出的压力油通过高压胶管与主泵连接，从而对主泵进行流量控制，并且配合切换双联的主泵是否同时工作实现在不同工况下的不同流量输出。同时，配合使用设计制作的主泵压力控制阀组，实现在不同工况下的压力控制。可以使用比例压力控制阀，分别控制齿轮泵的输出压力和主泵的输出压力，实现了系统输出压力和流量的无级调控。

通过对比图7与图8可以看出，传统液压系统在负载所需压力为恒定p1时，所提供的流量只能为Q1。而行走式高压静压植桩机液压动力站在负载所需压力为p1时，所提供的流量理论上为0-Q1上任意一点。假设系统所需的流量为Q1’，则根据液压系统输出功率计算公式：P0＝Q*p，传统液压系统P0＝Q1*p1＝A1，即传统液压系统泵输出的功率为面积A1；行走式高压静压植桩机液压动力站P0＝Q1’*p1＝A2,即行走式高压静压植桩机液压动力站泵输出功率为A2，则节省的功率为A1-A2＝A3。A3所表示的功率为通过溢流阀所损耗的功率，为无用功，造成功率的浪费和系统的发热。

通过对比图7与图9可以看出，传统液压系统，在负载所需流量为恒定Q1时，所输出的压力只能为p1。而行走式高压静压植桩机液压动力站在所需流量为Q1时，所提供的压力理论上为0-p1上任意一点。假设系统所需的压力为p1’，则根据液压系统输出功率计算公式：P0＝Q*p，传统液压系统P0＝Q1*p1＝A1，即传统液压系统泵输出的功率为面积A1；行走式高压静压植桩机液压动力站P0＝Q1*p1’＝A4,即行走式高压静压植桩机液压动力站泵输出功率为A4，则节省的功率为A1-A4＝A5。

行走式高压静压植桩机液压动力站针对压力和流量的调节，方式新颖可靠，保证了此液压系统使用的可靠性。最重要的是最大限度的利用了能量，减少了功率的浪费

上述流量压力控制方式，同时实现了流量和压力与实际工作的相匹配，最大限度的减少了多余的流量和压力造成的系统冲击对液压系统和主机的伤害以及对环境的影响。

针对现有静压植桩机液压动力系统普遍压力低于35MPa的情况，是因为对于静压植桩机液压系统，系统流量大，而大流量的液压阀一般都不能承受较高的工作压力，因此限制了工作压力不能太高。行走式高压静压植桩机液压动力站选用液压阀时没有延续使用大流量且超高压液压阀的思路，而是尽量使用先导控制的方式对方向、压力和流量进行控制。因为先导控制油一般流量都很低，这就可以选用小流量的液压阀，而小流量的液压阀就会很容易做到高压力。对于主动作阀，在使用先导控制的基础上，选用高强度优质钢材加工阀体，通过增加孔道间壁厚和进行热处理，达到耐高压的要求，完全能够将工作压力提高到45MPa使用。压力提高后，静压植桩机的植桩吨数增加28.5％，植桩动作更为轻松，提高工作效率。

针对解决现有静压植桩机液压动力系统在工作地点环境恶劣，地形复杂，大功率的电源无法接入的工作情况。行走式高压静压植桩机液压动力站的动力源放弃电源，使用柴油发动机机进行驱动。针对不同压力的静压植桩机和所需流量，计算选型合适马力的柴油发动机进行驱动。为解决液压动力系统需要跟随静压植桩机移动的问题，行走式高压静压植桩机液压动力站配备了液压履带行走底盘，可实现在恶劣的工况下的正常移动。同时，使用柴油发动机还可以进行发电，配合使用蓄电池存储电能，为控制系统提供控制电源。为解决大功率液压系统长时间工作的发热问题，为此系统选用合适功率的风冷却器，由发动机直接带动，节省结构、空间和能源。

Claims (10)

1.一种行走式高压静压植桩机液压动力站，其特征在于，包括壳体、柴油发动机、主泵、齿轮泵、主阀组、主泵多级流量控制阀组和多级压力输出控制机构，所述柴油发动机、主泵和齿轮泵设置在所述壳体中；所述主泵为双联柱塞泵，其两端分别通过联轴器与所述柴油发动机及齿轮泵连接；所述齿轮泵与所述主泵之间设有主泵多级流量控制阀组；所述主阀组连接所述主泵，所述多级压力输出控制机构与所述主阀组连接。

2.根据权利要求1所述的行走式高压静压植桩机液压动力站，其特征在于，所述主阀组通过高压胶管连接所述主泵的高压油口，所述多级压力输出控制机构设有多组电磁铁，通过多组电磁铁的得电组合实现对所述主泵泵出的压力油进行多级压力控制。

3.根据权利要求1所述的行走式高压静压植桩机液压动力站，其特征在于，所述主泵多级流量控制阀组通过高压胶管连接所述齿轮泵及所述主泵的流量控制油口，所述主泵多级流量控制阀组设有多种压力阀和多个电磁阀，利用多种压力阀的压力设定和多个电磁阀的配合得电实现所述主泵流量的多级转换。

4.根据权利要求1所述的行走式高压静压植桩机液压动力站，其特征在于，所述壳体底部设有液压履带行走底盘，所述液压履带行走底盘由液压马达带动实现行走和转向；行走阀组安装在液压履带行走底盘上，通过高压管路连接行走控制阀组，所述行走控制阀组控制所述液压马达旋转；所述行走控制阀组通过高压管路连接所述主阀组。

5.根据权利要求1所述的行走式高压静压植桩机液压动力站，其特征在于，所述壳体内设有液压油箱，所述主泵的吸油口及所述齿轮泵的吸油口与所述液压油箱连接。

6.根据权利要求5所述的行走式高压静压植桩机液压动力站，其特征在于，所述壳体侧壁设有出口块，外连设备控制阀组通过硬管连接所述主阀组并通过高压胶管连接所述出口块，所述出口块通过高压胶管连接所述主阀组；所述出口块为外部提供P油口、T油口、A油口、B油口和L油口，P油口为机头动作的主供油油口，T油口为机头动作的主回油油口，A油口为外连设备正向动作的进油口或外连设备反向动作的回油口，B油口为外连设备反向动作的进油口或外连设备正向动作的回油口，T油口为机头和外连设备的泄油口；所述出口块通过高压胶管连接所述液压油箱。

7.根据权利要求1所述的行走式高压静压植桩机液压动力站，其特征在于，所述壳体内设有燃油箱，燃油加油泵通过软管分别连接所述燃油箱及所述柴油发动机。

8.根据权利要求1所述的行走式高压静压植桩机液压动力站，其特征在于，所述壳体内设有风冷却器，所述风冷却器由所述柴油发动机带动。

9.根据权利要求1所述的行走式高压静压植桩机液压动力站，其特征在于，所述壳体内设有蓄电池，所述蓄电池通过所述柴油发动机的发电机进行电能的储存，并在使用过程中进行电能释放。

10.根据权利要求9所述的行走式高压静压植桩机液压动力站，其特征在于，所述壳体侧壁设有机头连接电缆插头，所述机头连接电缆插头与所述蓄电池连接。

Images