一种旋挖钻机自动快速加压控制方法与流程

本发明属于桩工机械技术领域，具体涉及一种旋挖钻机自动快速加压控制方法。

背景技术：

旋挖钻机加压油缸行程较长，小旋挖钻机加压油缸行程约3.5米，大旋挖钻机加压油缸行程约5米。如此长行程如果仅通过多路阀换向联使其运动下行，耗时很长；同时在实际施工找加压锁点和钻斗下放倒土都需要加压油缸频繁向下运行。加压下行时加压油缸无杆腔进油，有杆腔克服一定先导比平衡阀压力后回油箱。因为无杆腔截面积约为有杆腔的两倍，所以下行速度大约只有提升速度的一半。下行时间过长很大程度上降低了旋挖钻机的作业效率，长期如此也降低了旋挖钻机机主的综合收益。

专利文献cn201710866759.1公开了一种旋挖钻机智能控制装置及旋挖钻机智能控制方法，该旋挖钻机智能控制装置包括加压油缸、动力头马达、控制器、调节装置和负载测量装置，控制器分别连接于调节装置和负载测量装置；控制器包括调节输入量，调节装置连接于加压油缸和动力头马达，调节装置根据调节输入量控制向加压油缸和动力头马达输送油液；负载测量装置用于测量加压油缸和动力头马达的负载，调节装置还据此控制输送至加压油缸和动力头马达的油液。该装置通过智能控制能在一定程度上提高工作效率，但其控制方式是采用的电气控制的方式，不仅装置的结构复杂，还额外增加了动力消耗。

因此需要一种新的旋挖钻机自动快速加压控制方法。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种旋挖钻机自动快速加压控制方法，以解决背景技术中提出的旋挖钻机加压油缸行程较长，下行耗时很长影响旋挖钻机作业效率的问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种旋挖钻机自动快速加压控制方法，所述自动快速加压控制方法包括采用一种组合阀与加压油缸配合使加压油缸能快速下行，所述组合阀包括第一平衡阀、第二平衡阀和液控单向阀，所述组合阀上设置有第一接口即组合阀进油和反向出油口、第二接口即再生油口、第三接口即第一平衡阀和第二平衡阀的共同外控口、第四接口即组合阀出油和反向进油口、第五接口即第一平衡阀外泄口；所述第一平衡阀和第二平衡阀均包括并联的单向阀和背压阀；所述第一接口通过压力管路与第二平衡阀的进油和反向出油口相连，第二平衡阀的出油和反向进油口通过压力管路与第一平衡阀的进油和反向出油口相连，第一平衡阀的出油和反向进油口通过压力管路与第四接口相连，第四接口通过压力管路与加压油缸有杆腔相连；第二平衡阀的出油和反向进油口与第一平衡阀的进油和反向出油口之间的压力管路上还与液控单向阀的进口相连；液控单向阀的出口通过压力管路与第二接口相连；第三接口通过控制管路分别与第一平衡阀和第二平衡阀的外控口相连；第一接口与第二平衡阀的进油和反向出油口之间的压力管路上还连接有控制管路与液控单向阀的弹簧腔相连；

当需要加压油缸快速下行时，液压油经过辅泵输送到达第一多路阀接口后，通过压力管路到达加压油缸无杆腔，同时加压油缸有杆腔内的液压油被压往组合阀的第四接口，同时与加压油缸无杆腔相连通的控制油分别到达第一平衡阀和第二平衡阀的共同外控口，通过对第一平衡阀和第二平衡阀的开启压力和先导比进行调节使控制油先打开第一平衡阀，因第二平衡阀尚未开启，从加压油缸有杆腔过来的液压油经过第一平衡阀和液控单向阀到达加压油缸无杆腔，从而构成差动连接，实现加压油缸快速向下运动；

当负载压力加大或加压油缸到达最大行程时，随着加压油缸无杆腔压力的加大，第二平衡阀逐步开启，从加压油缸有杆腔过来的液压油经过第一接口和第二多路阀接口后回到油箱，同时液控单向阀在其复位弹簧力作用下迅速自动关闭，此时无杆腔压力也使液控单向阀关闭，因液控单向阀关闭可靠，使差动连接自动解除，加压油缸输出更大推力以满足负载的需求。

在一种具体的实施方式中，所述组合阀还包括节流阀，所述节流阀设置在与第一平衡阀外控口相连的控制管路上。

在一种具体的实施方式中，所述节流阀为1/16pt阻尼孔，孔径为0.3mm～0.8mm。

在一种具体的实施方式中，当需要加压油缸快速下行时，第一多路阀控制接口接通先导压力油，辅泵输出液压油经过多路阀前置压力补偿器到达多路阀进油口，再经过多路阀换向达到第一多路阀接口。

在一种具体的实施方式中，所述控制方法还包括：当需要加压油缸上行时，第二多路阀控制接口接通先导压力油，辅泵输出液压油经过多路阀前置压力补偿器到达多路阀进油口，再经过多路阀换向达到第二多路阀接口；液压油通过第二多路阀接口后，经第一接口到达第二平衡阀的进油和反向出油口，同时经控制管路到达液控单向阀的弹簧腔，抵抗液控单向阀进油；液压油经过第二平衡阀和第一平衡阀中的并联单向阀到达加压油缸有杆腔，加压油缸无杆腔的液压油经过第一多路阀接口后回到油箱。

在一种具体的实施方式中，所述第一平衡阀设定的压强小于等于32mpa，第一平衡阀开启先导比为4～6：1；所述第二平衡阀设定的压强小于等于28mpa，第二平衡阀开启先导比为2.5～3.5：1。

在一种具体的实施方式中，所述液控单向阀流量为100～200l/min，反向关闭先导比为1.6～2.0：1。

在一种具体的实施方式中，采用所述的组合阀之前还需要先确定平衡负载，包括计算动力头、减速机、马达、润滑油和活塞的总质量，计算加压油缸有杆腔有效作用面积，通过计算平衡负载压强，确认平衡负载压强在液压阀的承受范围内。

在一种具体的实施方式中，所述第一平衡阀是外泄型阀，连接有泄油管路与第五接口相连。

相比于现有技术，本发明具有以下有益效果：

针对旋挖钻机加压油缸行程较长，下行速度较慢又需要频繁运动下行的特殊情况，本发明在不改变原来电气控制方法的情况下通过液压控制提高油缸下行速度，负载加大时又能瞬间自动恢复正常压力满足负载需求的工况。

本发明通过改变液压控制可将油缸下行动作提高一倍以上，因而提高了工作效率；当负载压力提高到一定值时又能自动断开差动连接以满足输出动力的需求。因加压油缸在施工中频繁使用，这种不额外消耗任何发动机功率提高油缸下行速度，既符合节能环保的要求又使施工效率得以显著提高，因而降低了工人劳动强度，产生了更大的经济效益。

低负载快速加压能提高一倍的速度，工作效率有较大的提高；快速加压到遇到大的负载自然加压瞬间自动完成切换。同样的工作时间同样燃油成本下能创造更多的经济效益。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明一种实施例中组合阀与加压油缸的局部液压原理图；

图2是本发明一种实施例的液压原理图；

图3是本发明一种实施例的组合阀示意图；

图4是一种旋挖钻机加压方式的液压原理图。

其中，1、第一平衡阀；2、节流阀；3、液控单向阀；4、第二平衡阀；a、第一接口；b、第二接口；c、第三接口；d、第四接口；e、第五接口；am1、第一多路阀接口；bm1、第二多路阀接口；am1、第一多路阀控制接口；bm1、第二多路阀控制接口。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以根据权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

实施例1

本发明公开了一种旋挖钻机自动快速加压控制方法，包括以下内容：

确定平衡负载：以jvr36z为例，动力头+减速机+马达+润滑油+活塞等总质量量最大约为7.9吨，有杆腔有效作用面积为3.14x(8²-5.5²)＝106cm²，平衡压力为平衡质量与面积的比等于7.5mpa；考虑导轨摩擦力等因素一般实际平衡压强要更小，平衡压强约4～6.5mpa；而常规液压阀的耐受压强为35mpa；因平衡压强远低于常规液压阀的耐受压强，即可确定采用常规液压阀是具有较高的安全系数的。

所述自动快速加压控制方法还包括采用一种组合阀替换原来的平衡阀，所述组合阀与加压油缸配合使加压油缸能快速下行，所述组合阀包括第一平衡阀1、第二平衡阀4和液控单向阀3，所述组合阀上设置有第一接口a即组合阀进油和反向出油口、第二接口b即再生油口、第三接口c即第一平衡阀和第二平衡阀的共同外控口、第四接口d即组合阀出油和反向进油口、第五接口e即第一平衡阀外泄口；所述第一平衡阀1和第二平衡阀4均包括并联的单向阀和背压阀；所述第一接口a通过压力管路与第二平衡阀4的进油和反向出油口相连，第二平衡阀4的出油和反向进油口通过压力管路与第一平衡阀1的进油和反向出油口相连，第一平衡阀1的出油和反向进油口通过压力管路与第四接口相连，第四接口通过压力管路与加压油缸有杆腔相连；第二平衡阀4的出油和反向进油口与第一平衡阀1的进油和反向出油口之间的压力管路上还与液控单向阀3的进口相连；液控单向阀3的出口通过压力管路与第二接口b相连；第三接口c通过控制管路分别与第一平衡阀和第二平衡阀的外控口相连；第一接口a与第二平衡阀4的进油和反向出油口之间的压力管路上还连接有控制管路与液控单向阀3的弹簧腔相连；第一平衡阀1是外泄型阀，连接有泄油管路与第五接口e相连；

当需要加压油缸快速下行时，第一多路阀控制接口am1接通先导压力油，辅泵输出液压油经过多路阀前置压力补偿器到达多路阀进油口，再经过多路阀换向达到第一多路阀接口am1后，通过压力管路到达加压油缸无杆腔，同时加压油缸有杆腔内的液压油被压往组合阀的第四接口d，同时与加压油缸无杆腔相连通的控制油分别到达第一平衡阀和第二平衡阀的共同外控口，通过对第一平衡阀和第二平衡阀的开启压力和先导比进行调节使控制油先打开第一平衡阀1，因第二平衡阀4尚未开启，从加压油缸有杆腔过来的液压油经过第一平衡阀1和液控单向阀3到达加压油缸无杆腔，从而构成差动连接，实现加压油缸快速向下运动；

当负载压力加大或加压油缸到达最大行程时，随着加压油缸无杆腔压力的加大，第二平衡阀4逐步开启，从加压油缸有杆腔过来的液压油经过第一接口和第二多路阀接口后回到油箱，同时液控单向阀在其复位弹簧力作用下迅速自动关闭，此时无杆腔压力也使液控单向阀关闭，因液控单向阀关闭可靠，使差动连接自动解除，加压油缸输出更大推力以满足负载的需求。

当需要加压油缸上行时，第二多路阀控制接口bm1接通先导压力油，辅泵输出液压油经过多路阀前置压力补偿器到达多路阀进油口，再经过多路阀换向达到第二多路阀接口bm1；液压油通过第二多路阀接口bm1后，经第一接口a到达第二平衡阀4的进油和反向出油口，同时经控制管路到达液控单向阀3的弹簧腔，抵抗液控单向阀3进油；液压油经过第二平衡阀4和第一平衡阀1中的并联单向阀到达加压油缸有杆腔，加压油缸无杆腔的液压油经过第一多路阀接口am1后再经过回油过滤器回到油箱。

加压油缸下行时，将加压油缸有杆腔内的液压油通过回油管路引到无杆腔构成差动连接，则加压油缸下行所需的理论液压油体积是对应的活塞杆的体积。若油缸活塞及活塞杆直径分别为d和d，则差动下行速度与正常下行速度的比是d²/d²。若d和d分别为160mm和110mm，则差动下行速度为原来下行速度的2.1倍，是提升速度的1.1倍。

在一种具体的实施方式中，所述组合阀还包括节流阀2，所述节流阀2设置在与第一平衡阀1外控口相连的控制管路上。

在一种具体的实施方式中，所述节流阀2为1/16pt阻尼孔，孔径为0.3mm～0.8mm。

各个参数确定

设辅泵排量为q，发动机转速为n，则差动连接时有杆腔补油流量q＝nqx(d²-d²)/d2。若辅泵排量71ml/red，加压油缸活塞大小腔直径分别为160mm和110mm，则差动快速运行时理论补油流量为134l/min，考虑容积效率及机械效率，则补油流量可定位120l/min，因此可根据该补油流量大小选择通流量为120l/min左右的平衡阀和液控单向阀。第一平衡阀1最大压力设定为32mpa，开启先导比为5：1；第二平衡阀4最大压力设定为28mpa，开启先导比为3：1；液控单向阀流量为160l/min，反向关闭先导比为1.8：1；为使开启平稳。

本发明中组合阀的管路装配方式跟原平衡阀的装配方式可以完全互换，相比原平衡阀，组合阀的外接管路多了一根泄油管通往油箱，加压油缸及组合阀之间增加了一根约400mm长的再生油管。

低负载快速加压能提高一倍的速度，工作效率有较大的提高；快速加压到遇到大的负载自然加压瞬间自动完成切换。同样的工作时间同样燃油成本下能创造更多的经济效益。

加压油缸之所以能实现差动快速下行是因为加压油缸实际加压钻进之前所需负载较低，同时油缸活塞两边大小腔产生了压力差，有杆腔液压油压力大于无杆腔液压油压力，因而有杆腔液压油进入到无杆腔而再生提速。当需要加压钻进负载变大所需压力增大时，因有杆腔抵消了负载，差动方式输出作用力无法克服所需负载压力，必须取消差动连接，本发明通过液压控制方式，当负载压力提高到一定值时自动断开差动连接以满足输出动力的需求。

本发明所述的组合阀能通过商购获得。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演和替换，都应当视为属于本发明的保护范围。