专利名称：一种控制系统及具有该控制系统的自行走式施工机械的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种在电动机断电情况下或采用行走底盘内燃发动机动力时对自行走式施工机械进行控制的系统及具有该系统的自行走式施工机械。
背景技术：
自行走式施工机械主要应用于地下工程、岩土工程、市政工程，尤其是水利工程、 隧道工程施工。自行走式施工机械用于在隧道开掘后的岩壁喷射浇注成型，护坡及水利建设，实现混凝土速凝特殊要求的工况应用。涉及混凝土湿喷机组的自行走式施工机械由混凝土泵和喷射臂、速凝剂泵送系统、空压机系统及底盘移动系统五大部分所组成。辅助系统有电缆盘装置、支撑支腿及高压清洗泵等。混凝土泵和喷射臂是混凝土泵送的工作装置，电动机通过外接电源为混凝土泵和喷射臂提供动力。添加剂泵系统由速凝剂水箱及速凝剂泵组成，速凝剂布管直至在混流器中通过空压机提供的压缩空气与混凝土充分混合，实现对混凝土快速喷射及凝固。此类自行走式行走机械的行走机构由内燃发动机驱动液压行驶油泵，提供底盘行驶动力，与行驶油泵连接的辅助油泵提供底盘刹车制动及转向等功能的液压动力。在常规的泵送控制系统中，混凝土泵油缸的驱动回路及S阀摆阀油缸的换向回路通常分别由两个独立油泵进行驱动及实现同步换向控制。主泵为双向变量泵，高压油进入混凝土泵驱动油缸，当油缸活塞杆推进到油缸两端的磁力开关，磁力开关发出换向信号，控制主油泵的换向伺服阀。S阀摆阀油缸是由恒压泵与蓄能器配套使用在液压回路中。当蓄能器压力设定在某一最高压力值时，恒压泵在其伺服油缸作用下，斜盘归向零位，压力油输出趋零。恒压泵能使液压系统在达到设定的压力值后，没有压力油输出，处于不作功的节能状态，以减少系统发热。蓄能器作为能量储存装置在S阀摆阀油缸换向系统液压回路中，其主要用途是，对于该换向系统回路经常在间歇性操作工况的液压系统中，配套使用蓄能器装置，瞬间提供很大的供油量，实现摆缸换向在0. 5秒极短的时间内完成迅速换向功能，以保证摆阀油缸克服料斗中混凝土的阻力及S换向阀自身重力解决换向到位的技术。自行走式施工机械在隧道，矿山及水利项目中由于考虑到通风性及避免产生二氧化碳的废弃排放等因素通常情况下主要以电动机提供设备动力供应。在整个设备中电动机通过外接电源为混凝土泵和喷射臂提供液压动力。空压机也由独立的电动机驱动。然而在隧道等施工中往往遇到以下电力供应问题由于电力故障等原因，工地现场出现停电的情况时有发生；而且一般在遂道施工处离中心变电站距离比较远，供电电缆也不是足够的粗， 以致自行走式施工机械的受电电压因为线路损失而得不到正常的所需要的电压，通常比正常的低5%左右，严重时达到20%甚至更低，这时电动机不能正常工作。在混凝土泵泵送状态下，一旦电动机不能正常工作，料斗，S阀，混凝土缸及整套混凝土输料硬管、输料软管中混凝土必须迅速排空并清洗干净，否则在电力不能及时恢复的情况下，混凝土会在整套输送管道系统中硬化，从而造成非常大的经济损失。
为了解决上述问题，需要用到应急泵送系统，目前在混凝土泵送机械及湿喷机领域中通常采用的应急泵送系统是由外接动力源提供液压站驱动动力或通过内燃机连接的独立辅助油泵，通过液压控制阀手动实现顺序操作摆缸换向及混凝土泵油缸泵送功能。该系统的缺点在于1、手动操作不方便，泵送不连续，并且泵送排量速度慢；2、外接液压站驱动或安装独立辅助油泵，费用昂贵，并且操作不方便。
发明内容
本发明的目的是提供一种在能够实现泵送排量大、压力高，且无需外接设备的泵送控制系统。本发明的另一个目的是提供一种具有该系统的自行走式施工机械。为了达到上述目的，本发明的一个技术方案是提供了一种控制系统，包括底盘转向控制系统、底盘刹车控制系统以及泵送控制系统，其特征在于在底盘转向控制系统及底盘刹车控制系统中分别设有转向优先控制阀及刹车优先控制阀，转向优先控制阀的一端连接泵送控制系统的高压水泵控制阀，另一端连接刹车优先控制阀，刹车优先控制阀的一端连接底盘刹车控制系统的刹车蓄能器，另一端连接泵送控制系统的液压油泵，泵送控制系统中的摆阀油缸电磁换向阀及混凝土泵驱动油缸换向电磁阀通过PLC进行延时控制。优选地，所述摆阀油缸电磁换向阀在得到磁力开关给出的信号后立即换向，所述混凝土泵驱动油缸换向电磁阀在得到磁力开关给出的信号后延时500ms-1000ms后换向。优选地，所述泵送控制系统包括混凝土泵驱动油缸及S阀摆阀油缸分别连接混凝土泵驱动油缸换向电磁阀及摆阀油缸电磁换向阀，混凝土泵驱动油缸通过磁力开关控制混凝土泵驱动油缸换向电磁阀及摆阀油缸电磁换向阀的换向，混凝土泵驱动油缸换向电磁阀及摆阀油缸电磁换向阀分别通过一个单向阀连接应急泵送动力控制进油口，应急泵送动力控制进油口连接应急臂架操作预选阀，应急臂架操作预选阀还连接应急臂架及支腿、电缆盘操作功能控制进油口，应急臂架操作预选阀的P 口连接柴油驱动高压水泵预选阀及电动机正常驱动臂架及支腿、电缆盘操作功能控制进油口，应急臂架操作预选阀的P 口或与应急泵送动力控制进油口导通或与应急臂架及支腿、电缆盘操作功能控制进油口导通，柴油驱动高压水泵预选阀同时为高压水泵供油。优选地，所述柴油驱动高压水泵预选阀的P 口连接转向优先控制阀，转向优先控制阀为所述底盘转向控制系统的转向器供油。优选地，所述转向优先控制阀的P 口连接所述刹车优先控制阀。优选地，所述应急泵送动力控制进油口通过单向阀连接搅拌安全急停功能电磁阀的P 口，搅拌安全急停功能电磁阀的T 口通过安全阀连接其A 口，搅拌安全急停功能电磁阀的B 口卸荷回油箱，搅拌安全急停功能电磁阀在料斗上的栅格安全板放下与料斗接触时得电，此时，其P 口到其A 口导通，否则，其P 口到其B 口导通。优选地，所述刹车优先控制阀的P 口连接底盘上用于控制刹车及转向功能的液压油泵。本发明的另一个技术方案是提供了一种具有上述控制系统的自行走式施工机械， 包括移动底盘，在移动底盘上设有速凝剂泵、高压清洗泵、空压机系统、电缆盘装置、混凝土泵及喷射臂，在移动底盘下方设有支承支腿，其特征在于高压清洗泵、电缆盘装置、混凝土泵、喷射臂及支承支腿由上述的控制系统控制。
本发明提供的一种自行走式施工机械的控制系统，在无外接电源供电的情况下， 对于自行走式行走机械在无需外接液压站或增加任何辅助油泵的前提下，将行走底盘现有的液压动力系统作为动力源，利用液压控制阀实现摆缸和混凝土泵油缸的及时、自动切换， 完成安全泵送。并能保证满足混凝土泵送性能及安全输送要求的性能指标。以及将输送管及料斗内残余混凝土泵送出去，并实现整个输送管道清洗功能。本发明具有如下优点1、本发明提供的控制系统能保证能满足适应混凝土泵送的泵送要求，能实现泵送排量大，压力高的性能。对于可泵性差的混凝土，不会产生堵管现象。能够实现泵送自动控制功能。操作简单非常方便。2、由于没有外接液压站或任何辅助油泵的前提下利用移动底盘液压动力于实现应急自动泵送装置，机构结构简单，节约成本。同时安装，维修，维护等也非常方便，经济性好。3、混凝土湿喷机的应急自动泵送装置有效的解决了工地现场出现停电状况下，迅速排空及清洗混凝土输料管道中的剩余混凝土，并配合双驱动高压水泵，能辅助完成整机的清洗工作，为在隧道及水利项目中的喷射混凝土施工带来有效的经济效益及施工安全保障。
图1为本发明提供的一种自行走式施工机械；图2为应急泵送的工作原理图；图3为本发明提供的一种控制系统的示意图。
具体实施例方式为使本发明更明显易懂，兹以一优选实施例，并配合附图作详细说明如下。如图1所示，本发明提供了一种自行走式施工机械，包括移动底盘18，在移动底盘 18上设有速凝剂泵19、高压清洗泵10、空压机系统20、电缆盘装置21、混凝土泵22及喷射臂23，在移动底盘18下方设有支承支腿对，高压清洗泵10、电缆盘装置21、混凝土泵22、喷射臂23及支承支腿24由控制系统控制。如图2及图3所示，该控制系统包括包括混凝土泵驱动油缸12及S阀摆阀油缸13， 混凝土泵驱动油缸12及S阀摆阀油缸13分别连接混凝土泵驱动油缸换向电磁阀17及摆阀油缸电磁换向阀16。当混凝土泵驱动油缸12的活塞杆推进到油缸两端的磁力开关时，磁力开关发出换向信号，控制混凝土泵驱动油缸换向电磁阀17及摆阀油缸电磁换向阀16的换向动作。由于S阀摆阀油缸13需要克服料斗中混凝土阻力及S换向阀的自身重力，在混凝土泵驱动油缸12及S阀摆阀油缸13同时得到供给时，S阀摆阀油缸13在没有蓄能器工作的状态下，换向缓慢，而且由于料斗中的混凝土可能产生换向不到位，S阀摆阀油缸13的换向到位与混凝土泵驱动油缸12的换向到位出现了不同步及滞后的动作。为了解决上述问题，在本实施例中，当获得磁力开关换向信号后，摆阀油缸电磁换向阀16立即换向，但混凝土泵驱动油缸换向电磁阀17在得到换向信号后，油路通过电磁阀处于失电中位，并精确控制延时设置范围在500ms-1000ms内，延时500ms-1000ms后，混凝土泵驱动油缸换向电磁阀17得电换向，混凝土泵驱动油缸12开始泵送工作，当混凝土泵驱动油缸活塞杆推进到油缸两端的磁力开关，磁力开关发出换向信号再次重复以上换向动作。混凝土泵驱动油缸换向电磁阀17换向延时设置的目的是将由应急泵送动力控制进油口 P6得到的油量集中对S阀摆阀油缸13供油，瞬间提供很大的供油量，实现S阀摆阀油缸 13换向在0. 5秒极短的时间内完成迅速换向，以保证S阀摆阀油缸13克服料斗中混凝土的阻力及S换向阀自身重力解决换向到位的技术，保证了 S阀摆阀油缸13与混凝土泵驱动油缸12换向的同步协调性，保证了应急操作系统的连续泵送性，从而达到泵送排量大，输出压力高的目的。混凝土泵驱动油缸换向电磁阀17及摆阀油缸电磁换向阀16分别通过一个单向阀连接应急泵送动力控制进油口 P6，应急泵送动力控制进油口 P6连接应急臂架操作预选阀 9，应急臂架操作预选阀9还连接应急臂架及支腿、电缆盘操作功能控制进油口 P4，应急臂架操作预选阀9的P 口连接柴油驱动高压水泵预选阀8及电动机正常驱动臂架及支腿、电缆盘操作功能控制进油口 Pl，应急臂架操作预选阀9的P 口或与应急泵送动力控制进油口 P6导通或与应急臂架及支腿、电缆盘操作功能控制进油口 P4导通，柴油驱动高压水泵预选阀8同时为高压水泵10供油，柴油驱动高压水泵预先阀8的P 口连接转向优先控制阀6，转向优先控制阀6为转向器7供油，转向优先控制阀6的P 口连接刹车优先控制阀4，在刹车优先控制阀4上连接有刹车蓄能器5，刹车优先控制阀4的P 口连接底盘上用于控制刹车及转向功能的液压油泵3。本控制系统的的动力采用自行走式施工机械行走底盘的现有液压油泵3，该油泵的作用提供底盘行驶中的转向及刹车制动功能。液压油泵3—般连接带有液压行驶马达11 的液压行驶油泵2，液压行驶油泵2连接内燃机1。该液压油泵3为恒压泵，当液压油路的系统压力达到恒压泵设置的最高系统压力时，液压油泵3在其伺服油缸作用下，斜盘归为零位，压力油输出趋零。恒压泵能使液压系统在达到设定的压力值后，没有压力油输出，处于不作功的节能状态，以减少系统发热。由于刹车及转向功能在底盘油路系统中为间歇性工作工况，由刹车蓄能器瞬间提供很大的供油量，保证刹车安全制动功能。液压油泵3提供的液压油通过刹车优先控制阀4及转向优先控制阀6，再通过P2 口(该口为内燃机工作模式下液压油泵在无刹车及转向功能前提下提供的动力源)进入柴油驱动高压水泵预选阀8的P 口。刹车优先控制阀6的作用为由液压油泵3出来的油路从刹车优先控制阀6的P 口进油，经过单向阀及A 口给刹车蓄能器5供油。达到刹车蓄能器5的最大压力后，液压油通过阻尼孔将阀芯推至换向阀左侧，刹车优先控制阀6的P 口给其A 口及S 口供油。刹车没有动作的前提下，S 口的油直接通往转向优先控制阀6的P 口。 同样的工作原理在转向没有动作的前提下，优先控制阀6的P 口的油直接通过转向优先控制阀进入其EF 口。在柴油驱动高压水泵预选阀8得电的情况下，液压油通过高压水泵进油口 P7驱动高压水泵10工作。在柴油驱动高压水泵预选阀8不得电的情况下，液压油通过P2 口直接进入应急臂架操作预选阀9，通过电控箱面板上的应急混凝土泵泵送及臂架预选开关控制应急臂架操作预选阀9的P 口或与应急泵送动力控制进油口 P6导通或与应急臂架及支腿、电缆盘操作功能控制进油口 P4导通，从而实现应急混凝土泵泵送及臂架/支腿/电缆盘的切换操作。当在应急臂架操作预选阀9失电状态下，应急臂架操作预选阀9的P 口与B 口接通，液压油通过应急臂架操作预选阀9直接进入应急臂架及支腿、电缆盘操作功能控制进油口 P4进行应急臂架及支腿电缆盘操作功能。当在应急臂架操作预选阀9得电状态下，应急臂架操作预选阀9的P 口与A 口接通，通过应急泵送动力控制进油口 P6输出液压油。此时，并通过选择应急泵送的正泵及反泵按钮，即可自动实现混凝土泵驱动油缸12的自动泵送及S阀摆阀油缸13的同步自动换向功能。应急泵送动力控制进油口 P6通过单向阀连接搅拌安全急停功能电磁阀14的P 口，搅拌安全急停功能电磁阀14的T 口通过安全阀15连接其A 口，搅拌安全急停功能电磁阀14的B 口卸荷回油箱，搅拌安全急停功能电磁阀14在料斗上的栅格安全板放下与料斗接触时得电，此时，其P 口到其A 口导通，否则，其P 口到其B 口导通。应急泵送动力控制进油口 P6在通过两个单向阀分别进入混凝土泵驱动油缸换向电磁阀17及摆阀油缸电磁换向阀16前，首先进入搅拌安全急停功能电磁阀14。料斗上安装了限位开关，仅当料斗上的栅格安全板放下与料斗接触时，搅拌安全急停功能电磁阀14 得电，应急泵送动力控制进油口 P6从搅拌安全急停功能电磁阀14的P 口到A 口进油，建立系统背压，当应急泵送动力控制进油口 P6系统压力超过安全阀15设置的最高压力时，卸荷回油箱。反之，在料斗上的栅格安全板打开的状态下，搅拌安全急停功能电磁阀14不得电， 应急泵送动力控制进油口 P6从搅拌安全急停功能电磁阀14的P 口到B 口进油，直接卸荷回油箱。本控制系统并集成双驱动水泵的应用系统通过液压及电气的集成控制，实现了自动泵送功能，并保证泵送系统的安全性，其特点为1)连续性泵送，(并且达到泵送排量大——S-IOm3小时，输出压力高——75bar) 对于泵送性差的混凝土，不会产生堵管现象、保证能顺利沿管道输送性能。通常的应急泵送操作是需要外接动力源，或常规通过液压控制阀，手动控制摆缸及砼泵油缸的换向及泵送操作。本应急自动泵送装置仅需将切换开关从外供电模式转为内燃机模式，启动内燃机，选择应急泵送预选开关，按下应急泵送或应急反泵开关，自动实现泵送功能。2)本控制系统在自行走式施工机械的应用中并带搅拌安全急停功能。当在应急泵送工作状态下，料斗栅格板打开，摆阀换向油缸及砼泵油缸停止工作。防止人或其它物体进入料斗，而造成人身伤害。保证应急泵送的安全性。幻本控制系统的动力源同时通过换向阀控制还集成了双驱动水泵的功能。在应急操作后，将输送管及料斗内残余混凝土泵送出去，使用双驱动水泵能辅助完成整机的清洗工作。
权利要求
1.一种控制系统，包括底盘转向控制系统、底盘刹车控制系统以及泵送控制系统，其特征在于在底盘转向控制系统及底盘刹车控制系统中分别设有转向优先控制阀(6)及刹车优先控制阀G)，转向优先控制阀(6)的一端连接泵送控制系统的高压水泵控制阀(6)，另一端连接刹车优先控制阀G)，刹车优先控制阀的一端连接底盘刹车控制系统的刹车蓄能器(5)，另一端连接泵送控制系统的液压油泵(3)，泵送控制系统中的摆阀油缸电磁换向阀(16)及混凝土泵驱动油缸换向电磁阀(17)通过PLC进行延时控制。
2.如权利要求1所述的一种控制系统，其特征在于所述摆阀油缸电磁换向阀(16)在得到磁力开关给出的信号后立即换向，所述混凝土泵驱动油缸换向电磁阀(17)在得到磁力开关给出的信号后延时500ms-1000ms后换向。
3.如权利要求1所述的一种控制系统，其特征在于所述泵送控制系统包括混凝土泵驱动油缸(12)及S阀摆阀油缸(13)分别连接混凝土泵驱动油缸换向电磁阀(17)及摆阀油缸电磁换向阀(16)，混凝土泵驱动油缸(1 通过磁力开关控制混凝土泵驱动油缸换向电磁阀(17)及摆阀油缸电磁换向阀(16)的换向，混凝土泵驱动油缸换向电磁阀(17)及摆阀油缸电磁换向阀(16)分别通过一个单向阀连接应急泵送动力控制进油口(P6)，应急泵送动力控制进油口(P6)连接应急臂架操作预选阀(9)，应急臂架操作预选阀(9)还连接应急臂架及支腿、电缆盘操作功能控制进油口(P4)，应急臂架操作预选阀(9)的P 口连接柴油驱动高压水泵预选阀(8)及电动机正常驱动臂架及支腿、电缆盘操作功能控制进油口(Pl)， 应急臂架操作预选阀(9)的P 口或与应急泵送动力控制进油口(P6)导通或与应急臂架及支腿、电缆盘操作功能控制进油口(P4)导通，柴油驱动高压水泵预选阀(8)同时为高压水泵(10)供油。
4.如权利要求3所述的一种控制系统，其特征在于所述柴油驱动高压水泵预选阀(8) 的P 口连接转向优先控制阀(6)，转向优先控制阀(6)为所述底盘转向控制系统的转向器 (7)供油。
5.如权利要求4所述的一种控制系统，其特征在于所述转向优先控制阀(6)的P口连接所述刹车优先控制阀G)。
6.如权利要求3所述的一种控制系统，其特征在于所述应急泵送动力控制进油口 (P6)通过单向阀连接搅拌安全急停功能电磁阀(14)的P 口，搅拌安全急停功能电磁阀 (14)的T 口通过安全阀(15)连接其A 口，搅拌安全急停功能电磁阀(14)的B 口卸荷回油箱，搅拌安全急停功能电磁阀(14)在料斗上的栅格安全板放下与料斗接触时得电，此时， 其P 口到其A 口导通，否贝1J，其P 口到其B 口导通。
7.如权利要求1所述的一种控制系统，其特征在于所述刹车优先控制阀(4)的P口连接底盘上用于控制刹车及转向功能的液压油泵(3)。
8.一种具有如权利要求1所述控制系统的自行走式施工机械，包括移动底盘(18)， 在移动底盘(18)上设有速凝剂泵(19)、高压清洗泵(10)、空压机系统00)、电缆盘装置 (21)、混凝土泵0 及喷射臂(23)，在移动底盘(18)下方设有支承支腿(M)，其特征在于高压清洗泵(10)、电缆盘装置(21)、混凝土泵(22)、喷射臂及支承支腿04)由权利要求1所述的控制系统控制。
全文摘要
本发明涉及一种控制系统，其特征在于混凝土泵驱动油缸换向电磁阀在得到磁力开关给出的信号后延时500ms-1000ms后换向，应急泵送动力控制进油口连接应急臂架操作预选阀，应急臂架操作预选阀的P口连接柴油驱动高压水泵预选阀及电动机正常驱动臂架及支腿、电缆盘操作功能控制进油口，柴油驱动高压水泵预选阀的P口连接转向优先控制阀，转向优先控制阀的P口连接刹车优先控制阀，刹车优先控制阀的P口连接底盘上用于控制刹车及转向功能的液压油泵。本发明的另一个技术方案是提供了一种具有上述控制系统的自行走式施工机械。本发明能满足适应混凝土泵送的泵送要求，同时，机构结构简单，节约成本。
文档编号E04G21/04GK102562096SQ201210028070
公开日2012年7月11日 申请日期2012年2月9日 优先权日2012年2月9日
发明者沈勇明, 程宇, 职毅, 舒洋 申请人:上海汽车改装厂有限公司, 普茨迈斯特机械(上海)有限公司