CN2732995Y - 液压随动螺旋桩自动控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种液压随动螺旋桩自动控制系统，其结构特点是：由回转机构(1)、进给机构(2)和检测控制装置(3)组成；回转机构(1)、进给机构(2)的输出端分别与螺丝钻头连接，回转机构(1)和进给机构(2)的输入端连接液压随动系统(5)的液压输出端；检测控制装置(3)跨接在回转机构(1)的控制输入端与螺丝钻头之间、进给机构(2)的控制输入端与螺丝钻头之间。本实用新型的关键在于：利用计算机控制将两个独立的回转运动和进给运动有机地结合起来，实现钻具每转一周进给机构走一个导程，而且，可根据不同直径不同导程的螺丝桩对回转机构或进给机构进行调整，排除复杂地质条件对桩设备的干扰。

Description

液压随动螺旋桩自动控制系统

技术领域

本实用新型涉及一种液压随动螺旋桩自动控制系统，适用于控制螺旋桩(螺丝桩)的施工设备。属于建筑机械技术领域。

背景技术

螺旋桩又称螺丝桩，是指在一条光柱(空心管)上，按照固定的导程、形成指定直径的外螺纹桩柱。目前，这种螺旋桩以其承载力高、抗拔力大、抗剪力强、环保、成本低的特点，越来越受到人们的欢迎。这种桩的施工方法是：先用预制好的钻头在现场钻螺纹内孔，然后一边往上提钻一边往所钻的螺纹内孔浇注混凝土，经生养后形成螺旋桩(螺丝桩)。这种桩的施工方法的关键是如何钻好螺纹内孔，而要快速、准确钻出合格的螺纹内孔，除了要求有一套好的钻具外，还需要配上一套控制钻具工作的自动控制系统，以使所述钻具在不同的地质条件下，按固定的导程生成指定直径的外螺纹桩柱。

实用新型内容

本实用新型需要解决的技术问题，即本实用新型的目的，为了提供一种液压随动螺旋桩自动控制系统，使形成螺旋桩的钻具在不同的地质条件下，按固定的导程生成指定直径的外螺纹桩柱。

本实用新型的技术问题可以通过采取如下措施解决：液压随动螺旋桩自动控制系统，其结构特点是：由回转机构、进给机构和检测控制装置组成；回转机构、进给机构的输出端分别与螺丝钻头连接，由回转机构控制螺丝钻头旋转、进给机构控制螺丝钻头的直线进给，回转机构和进给机构的输入端连接液压随动系统的液压输出端；检测控制装置跨接在回转机构的控制输入端与螺丝钻头之间、进给机构的控制输入端与螺丝钻头之间，构成两路闭环控制回路，检测控制装置检测螺丝钻头的旋转角速度和进给角速度，并根据实测角速度与设定值的对比值，调整回转机构或进给机构的进给量、实现螺丝钻头每旋转一周进给机构走一个导程。

本实用新型的关键在于：利用计算机控制系统将两个独立的回转运动和进给运动有机地结合起来，实现钻具每转一周进给机构走一个导程，而且，可根据不同直径不同导程的螺丝桩对回转机构或进给机构进行调整，排除复杂地质条件对桩设备的干扰。

本实用新型的技术问题还可通过采取如下措施解决：

回转机构包括液压马达、变速箱，液压马达的转轴通过变速箱连接螺丝钻头、控制螺丝钻头的螺旋进给，液压马达的液压输入端连接液压随动系统的液压输出端；进给机构包括液压进给马达和卷筒式卷扬机，液压进给马达的转轴连接筒式卷扬机，筒式卷扬机的定滑轮固定在螺丝钻头的动力头上、控制螺丝钻头的直线进给，检测控制装置包括角速度检测器、逻辑判断及控制器、比较放大器；角速度检测器有两个、其检测端子分别与螺丝钻头和筒式卷扬机的定滑轮接触，分别测出螺丝钻头和定滑轮旋转角速度，逻辑判断及控制器的信号输入端、输出端分别连接角速度检测器的信号输出端和比较放大器的一个信号输入端，比较放大器的另一个极性相反的信号输入端连接给定输入信号。

本实用新型具有如下突出效果：

1、本实用新型的突出优点之一是利用成熟的计算机控制技术(包括数字控制、逻辑分析与综合)和信息技术，构成自动控制系统，流体传动与控制技术实现机、电、液一体化，最终将液压马达(执行单元)构成的两个基本动作按需要协调起来完成成桩需要。

2、由于本实用新型由于主要采用电液伺服阀和马达等液压元件组成液压随动系统，因此功率大、重量轻，能生产超大、超长的螺旋桩。

3、由于本实用新型采用传感器对钻杆的进给与回转进行实时检测，因此对成桩的速度和土层的软硬干扰进行实时监控。

4、由于本实用新型由计算机控制全程，因此，一方面可任意设定螺旋桩的直径螺纹、螺距，严格保证精确形成工作全长螺纹，另一方面可配备打印设备、打印成桩过程的有关参数。

5、本实用新型结构简单、体积小、安装方便，可配置在液压履带式桩架上，成桩移位和运输都很方便，大提高工作效率。

附图说明

图1是本实用新型实施例1的结构示意图。

图2是本实用新型实施例1的结构框图。

具体实施方式

图1、图2构成本实用新型的实施例1。

从图1可知，本实施例由回转机构1、进给机构2和检测控制装置3组成；回转机构1、进给机构2的输出端分别与螺丝钻头4连接，由回转机构1控制螺丝钻头4旋转、进给机构2控制螺丝钻头4的直线进给，回转机构1和进给机构2的输入端连接液压随动系统5的液压输出端；检测控制装置3跨接在回转机构1的控制输入端与螺丝钻头4之间、进给机构2的控制输入端与螺丝钻头4之间，构成两路闭环控制回路。

下面结构附图详细描述本实施例的工作原理：

如图1所示，一组液压马达通过变箱6(动力头)带动钻头4旋转、构成回转机构，另一组液压马达带动双卷筒2卷扬机构成进给机构。当一个卷扬提升、另一卷扬浮动放绳时，变速箱带动钻具上升，反之变速箱带动钻具下降。在提升钻头4的过程中，一边往上提钻，水泥灌浆系统7一边往所钻的螺纹内孔浇注混凝土，经生养后形成螺旋桩(螺丝桩)。

从图1、图2可知，检测控制装置3包括角速度检测器31、逻辑判断及控制器32、比较放大器33；角速度检测器31有两个、其检测端子分别与螺丝钻头和筒式卷扬机22的定滑轮接触，分别测出螺丝钻头角速度ω₁和定滑轮旋转角速度ω₂，即测得回转机构的角速度ω₁和进给机构的角速度ω₂。角速度检测器31将检测到的与回转马达和进给马达对应两个转速信号送到逻辑判断及控制器32，由逻辑判断及控制器32对其工况作出判断：

1)如果ω₂低于设定值，ω₁与设定值相等时，说明钻到较坚硬的地层，逻辑判断及控制器32发出控制命令，控制系统以采集到的ω₂值为参考值，去调整ω₁值，以此实现“每转一周进给一个导程h”。逻辑判断及控制器32先将参考值ω₂换算成所对应的给定值ω再将其与采集到的ω₁值求差值为Δω₂，然后通过电压变换成流量放大去推动伺服阀或比例阀去打开一个阀口，这时一定的流量使该马达输出一个转速，由该转速实现“每转一周进给一个导程h”。

2)如果ω₁低于设定值，而ω₂与设定值相等时，则调节过程与1)相似。

从上述分析可知，本实用新型是一个闭环调节系统。

Claims (2)

1、液压随动螺旋桩自动控制系统，其特征是：由回转机构(1)、进给机构(2)和检测控制装置(3)组成；回转机构(1)、进给机构(2)的输出端分别与螺丝钻头连接，由回转机构(1)控制螺丝钻头旋转、进给机构(2)控制螺丝钻头的直线进给，回转机构(1)和进给机构(2)的输入端连接液压随动系统(5)的液压输出端；检测控制装置(3)跨接在回转机构(1)的控制输入端与螺丝钻头之间、进给机构(2)的控制输入端与螺丝钻头之间，构成两路闭环控制回路，检测控制装置(3)检测螺丝钻头的旋转角速度和进给角速度，并根据实测角速度与设定值的对比值，调整回转机构(1)或进给机构(2)的进给量、实现螺丝钻头每旋转一周进给机构(2)走一个导程。

2、根据权利要求1所述的液压随动螺旋桩自动控制系统，其特征是：回转机构(1)包括液压电机(11)、变速箱(12)，液压电机(11)的转轴通过变速箱(12)连接螺丝钻头、控制螺丝钻头的螺旋进给，液压电机(11)的液压输入端连接液压随动系统的液压输出端；进给机构(2)包括液压进给电机(21)和卷筒式卷扬机(22)，液压进给电机(21)的转轴连接筒式卷扬机(22)，筒式卷扬机(22)的定滑轮固定在螺丝钻头的动力头上、控制螺丝钻头的直线进给，检测控制装置(3)包括角速度检测器(31)、逻辑判断及控制器(32)、比较放大器(33)；角速度检测器(31)有两个、其检测端子分别与螺丝钻头和筒式卷扬机(22)的定滑轮接触，分别测出螺丝钻头和定滑轮旋转角速度，逻辑判断及控制器(32)的信号输入端、输出端分别连接角速度检测器的信号输出端和比较放大器(33)的一个信号输入端，比较放大器(33)的另一个极性相反的信号输入端连接给定输入信号。

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