阅读说明：本技术 打桩机振动作业控制系统及打桩机 (Pile driver vibration operation control system and pile driver ) 是由 简立瑞 张箭 董玉忠 张明更 王全永 李亚东 苗衡 卢杰 付志恒 于 2020-05-29 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种打桩机振动作业控制系统及打桩机,其中,打桩机振动作业控制系统包括：油箱；马达；第一泵,通过油路连接油箱和马达；主阀,设于第一泵与马达之间的油路,主阀包括第一工位和第二工位,主阀被配置为在第一工位时,连通第一泵与马达之间的油路,主阀被配置为在第二工位时,断开第一泵与马达之间的油路；第一脚踏阀,被配置为可选择性地连通油箱与主阀的控制端之间的油路,使主阀处于第一工位,或断开油箱与主阀的控制端之间的油路,使主阀处于第二工位；第二泵,为变量泵,第二泵的输出端通过油路连接第一泵与主阀之间的油路；以及控制阀组,被配置为控制第二泵的开启和断开,且控制第二泵的排量,以提高打桩机的作业效率。(The present invention relates to a pile driver vibration operation control system and a pile driver, wherein the pile driver vibration operation control system includes: an oil tank; a motor; the first pump is connected with the oil tank and the motor through an oil way; the main valve is arranged in the oil path between the first pump and the motor and is used for connecting the oil path between the first pump and the motor when the main valve is arranged at the first station and disconnecting the oil path between the first pump and the motor when the main valve is arranged at the second station; the first foot valve is configured to selectively communicate an oil path between the oil tank and the control end of the main valve to enable the main valve to be in a first working position, or disconnect the oil path between the oil tank and the control end of the main valve to enable the main valve to be in a second working position; the output end of the second pump is connected with an oil way between the first pump and the main valve through an oil way; and a control valve bank configured to control the opening and closing of the second pump and to control the displacement of the second pump to improve the efficiency of the pile driver.)

打桩机振动作业控制系统及打桩机

技术领域

本发明涉及工程机械领域，尤其涉及一种打桩机振动作业控制系统及打桩机。

背景技术

在建筑工程中，打桩机广泛用于基础建设施工中。其工况的主要特点是在打桩和拔桩作业时能够利用机体产生的高频振动，使桩体周围土壤产生液化，连接结构发生变化，减少桩体与土壤的摩擦力，再以挖掘机的大臂提升力将桩体沉入或拔出土壤，完成施工作业的过程。相关打桩机存在实际特种地质工况下效率低，出现“打不动，拔不出”的现象。

发明内容

本发明的一些实施例提出一种打桩机振动作业控制系统及打桩机，用于缓解作业效率低的问题。

本发明的一些实施例提供了一种打桩机振动作业控制系统，其包括：

油箱；

马达；

第一泵，通过油路连接所述油箱和所述马达；

主阀，设于所述第一泵与所述马达之间的油路，所述主阀包括第一工位和第二工位，所述主阀被配置为在第一工位时，连通所述第一泵与所述马达之间的油路，所述主阀被配置为在第二工位时，断开所述第一泵与所述马达之间的油路；

第一脚踏阀，被配置为可选择性地连通所述油箱与所述主阀的控制端之间的油路，使所述主阀处于第一工位，或断开所述油箱与所述主阀的控制端之间的油路，使所述主阀处于第二工位；

第二泵，为变量泵，所述第二泵的输出端通过油路连接所述第一泵与所述主阀之间的油路；以及

控制阀组，被配置为控制所述第二泵的开启和断开，且控制所述第二泵的排量。

在一些实施例中，所述控制阀组包括旁通阀，所述旁通阀的第一油口通过油路连接所述第二泵的输出端，所述旁通阀的第二油口通过油路连接所述第二泵的斜盘；所述旁通阀的开口量可调，以调节所述斜盘的摆角，进而调节所述第二泵的排量；

在所述旁通阀的开口量最小时，所述第二泵的斜盘摆角最大，所述第二泵以最大排量工作，且所述第二泵与所述第一泵共同通过主阀向所述马达供油；

在所述旁通阀的开口量最大时，所述第二泵的斜盘摆角最小，所述第二泵的排量最小。

在一些实施例中，所述控制阀组包括比例阀，所述比例阀通过油路连接所述旁通阀的控制端和所述油箱，所述比例阀的开口量可调，以调节进入所述旁通阀的控制端的油量，进而调节所述旁通阀的开口量。

在一些实施例中，所述控制阀组包括控制器和先导手柄，所述控制器电连接所述先导手柄和所述比例阀，所述控制器被配置为根据所述先导手柄的动作向所述比例阀发出电信号，以控制所述比例阀的开口量。

在一些实施例中，包括发动机，所述发动机驱动连接所述第一泵和所述第二泵，所述控制器电连接所述发动机，所述控制器被配置为在所述先导手柄动作达到设定位置后，向所述发动机发出提高转速和功率的信号，以提高所述第一泵和所述第二泵的输出功率。

在一些实施例中，包括第二脚踏阀，所述第二脚踏阀通过油路连接所述旁通阀的控制端和所述油箱，所述第二脚踏阀被配置为可选择性地连通油箱与所述旁通阀的控制端之间的油路，使所述旁通阀的开口量最小，或断开油箱与所述旁通阀的控制端之间的油路，使所述旁通阀的开口量最大。

在一些实施例中，包括梭阀，所述梭阀的第一进油口连接所述比例阀，所述梭阀的第二进油口连接所述第二脚踏阀，所述梭阀的出油口连接所述旁通阀的控制端。

在一些实施例中，包括第三泵，所述第三泵的输入端连接所述油箱，所述第三泵的输出端分别连接所述第一脚踏阀、所述第二脚踏阀和所述比例阀。

在一些实施例中，可选择性地使所述第一脚踏阀单独工作，或者，所述第一脚踏阀与所述比例阀配合工作，或者，所述第一脚踏阀与所述第二脚踏阀配合工作。

本发明的一些实施例提供了一种打桩机，其包括上述的打桩机振动作业控制系统。

基于上述技术方案，本发明至少具有以下有益效果：

在一些实施例中，通过控制阀组控制第二泵合流到第一泵的开启和关闭，且控制第二泵的排量大小，能够实现第一泵单独向马达供油，或者第一泵和第二泵合流向马达供油，且能够根据负载大小，调节第一泵和第二泵的功率输出，进而提高打桩机的输入功率，以满足多种地质情况，提高作业效率。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，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为根据本发明一些实施例提供的打桩机振动作业控制系统的控制原理示意图；

图2为根据本发明一些实施例提供的打桩机振动作业控制系统采用液控方式控制振动模式功率输出的简图；

图3为根据本发明一些实施例提供打桩机振动作业控制系统采用电液控制方式控制振动模式功率输出的简图。

附图中标号说明如下：

1-油箱；2-马达；3-第一泵；4-主阀；5-第一脚踏阀；6-第二泵；7-旁通阀；8-比例阀；9-控制器；10-先导手柄；11-发动机；12-第二脚踏阀；13-梭阀；14-第三泵。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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，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装置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保护范围的限制。

如图1所示，一些实施例提供了一种打桩机振动作业控制系统，其包括油箱1、马达2、第一泵3、主阀4、第一脚踏阀5、第二泵6和控制阀组。

马达2为打桩机马达，用于提供振动动力。

第一泵3通过油路连接油箱1和马达2。第一泵3为变量泵。

主阀4设于第一泵3与马达2之间的油路。主阀4包括第一工位和第二工位。主阀4被配置为在第一工位时，连通第一泵3与马达2之间的油路，第一泵3为马达2供油。主阀4被配置为在第二工位时，断开第一泵3与马达2之间的油路，第一泵3停止为马达2供油。

第一脚踏阀5被配置为可选择性地连通油箱1与主阀4的控制端之间的油路，主阀4的控制端用于控制主阀4处于第一工位。第一脚踏阀5被配置为可选择性地断开油箱1与主阀4的控制端之间的油路，主阀4处于第二工位。

第二泵6为变量泵。第二泵6的输出端通过油路连接第一泵3与主阀4之间的油路。控制阀组被配置为控制第二泵6的开启和断开，且控制第二泵6的排量。

在控制阀组控制第二泵6开启后，第二泵6和第一泵3同时通过主阀4向马达2供油，且控制阀组可以控制第二泵6的排量。

在控制阀组控制第二泵6关闭后，由第一泵3向马达2供油。

一般情况下，打桩机在高负载下，需要更高的功率输出，效率才会增加。因此，在本公开的一些实施例中，通过控制阀组控制第二泵6到第一泵3合流的开启和关闭，且控制第二泵6的排量大小，能够实现第一泵3单独向马达2供油，或者第一泵3和第二泵6合流向马达2供油，且可以根据负载大小，调节第一泵3和第二泵6的功率输出，进而提高打桩机的功率输入，适用于多种特殊地质情况，且利于在不同地质情况下更好地发挥作业效率。

可选地，主阀4为换向阀。

在一些实施例中，控制阀组包括旁通阀7，旁通阀7的第一油口通过油路连接第二泵6的输出端，旁通阀7的第二油口通过油路连接第二泵6的斜盘；旁通阀7的开口量可调，以调节斜盘的摆角，进而调节第二泵6的排量。

在旁通阀7的开口量为最小时，第二泵6的斜盘摆角最大，第二泵6以最大排量工作，且第二泵6与第一泵3可以共同通过主阀4向马达2供油。

在旁通阀7的开口量最大时，第二泵6的斜盘摆角为最小，第二泵6的排量为最小，由第一泵3单独向马达2供油。

在一些实施例中，控制阀组包括比例阀8，比例阀8通过油路连接旁通阀7的控制端和油箱1，比例阀8的开口量可调，以调节进入旁通阀7的控制端的油量，进而调节旁通阀7的开口量。

在一些实施例中，控制阀组包括控制器9和先导手柄10，控制器9电连接先导手柄10和比例阀8，控制器9被配置为根据先导手柄10的动作向比例阀8发出电信号，以控制比例阀8的开口量。

在一些实施例中，先导手柄10集成电气滑键。

打桩机工作过程中，先踩下第一脚踏阀5，打桩机以一级振动模式开始工作，第一泵3供油，打桩机的功率输出为P11，如图3所示。滑动先导手柄10的电气滑键，此时根据滑键的位移量，输出不同的电压信号到控制器9，控制器9同样输出不同的电流信号给比例阀8，比例阀8输出不同的压力作用于旁通阀7的控制端，由于不同的压力作用，旁通阀7的阀芯产生不同位移，进而旁通阀7的负反馈口N2输出不同的压力值控制第二泵6的斜盘摆角，进而控制第二泵6的排量，最终控制第一泵3和第二泵6的合流流量大小，使打桩机的功率输出范围为(P11,P12)，如图3所示，实现振动频率的变化。

在一些实施例中，如图1所示，打桩机振动作业控制系统包括发动机11，发动机11驱动连接第一泵3和第二泵6，控制器9电连接发动机11，控制器9被配置为在先导手柄10的电气滑键滑动达到设定位置后，向发动机11发出提高其转速和功率的信号，以提高第一泵3和第二泵6的输出功率，此时打桩机的功率输出为P13，如图3所示。

当先导手柄10的电气滑键滑到设定位置时，此时第二泵6的输出流量达到最大值。如果继续滑动滑键，控制器9检测到电压值已超过程序设定的初始电压值,则通过控制器9控制发动机11，将发动机11的转速提升，以此来增大发动机11的输出功率，提高第二泵6和第一泵3的功率，从而提升振动效率，且操作方便。

先导手柄10上的电气滑键可控制打桩机从一级振动模式到二级振动模式，二级振动模式到三级振动模式；并且滑键有两段不同阻尼的操作模式，可让操作者通过触觉感受到一级振动到二级振动，再到三级振动手感触觉的变化，这种变化同样可以通过振动频率来感受到。

通过使用先导手柄10、控制器9和比例阀8组成的电液控制方式，能够在二级振动合流的基础上，通过改变发动机11的输出功率，提高第一泵3和第二泵6功率的方法，来提高打桩机打桩、拔桩作业的效率；并且可实现档位之间的振动频率的阶跃或者线性输出，适用于多种地质环境。

在一些实施例中，如图1所示，打桩机振动作业控制系统包括第二脚踏阀12，第二脚踏阀12通过油路连接旁通阀7的控制端和油箱1，第二脚踏阀12被配置为可选择性地连通油箱1与旁通阀7的控制端之间的油路，使旁通阀7的开口量最小。第二脚踏阀12还被配置为可选择性地断开油箱1与旁通阀7的控制端之间的油路，使旁通阀7的开口量最大。

当踩下第一脚踏阀5时，打桩机以一级振动模式开始工作，第一泵3供油。遇到特殊地质情况时，同时踩下第二脚踏阀12，打桩机以二级振动模式开始工作，此时第一泵3和第二泵6同时给马达2供油，实现振动功率的提升，提高打桩或者拔桩的作业效率。

在一些实施例中，打桩机振动作业控制系统包括梭阀13，梭阀13的第一进油口连接比例阀8，梭阀13的第二进油口连接第二脚踏阀12，梭阀13的出油口连接旁通阀7的控制端。

在一些实施例中，通过梭阀13的连接方式，可实现比例阀8和第二脚踏阀12分别控制第二泵6的振动合流，并且旁通阀7的负反馈口N2的压力可控制第二泵6合流的流量线性比例输出，实现一级振动到二级振动的无极调速。三级振动需要控制器9检测到设定的电压值，进而控制发动机11的功率，实现二级振动到三级振动的阶跃控制，如图3所示。

在一些实施例中，梭阀13为接头式梭阀，无需增加安装座，可直接安装在对应的油口上。

先导手柄10通过电气线束接入控制器9的输入端，比例阀8通过电气线束接入控制器9的输出端。

在一些实施例中，打桩机振动作业控制系统包括第三泵14，第三泵14的输入端连接油箱1，第三泵14的输出端分别连接第一脚踏阀5、第二脚踏阀12和比例阀8。

在一些实施例中，打桩机振动作业控制系统可操作性地使第一脚踏阀5单独工作，或者，第一脚踏阀5与比例阀8配合工作，或者，第一脚踏阀5与第二脚踏阀12配合工作。

在一些实施例中，第一脚踏阀5和第二脚踏阀12均为单联脚踏阀，第一脚踏阀5和第二脚踏阀12控制打桩机的振动作业，其控制方式为单向控制，即只能控制一个方向动作。

如图2所示，第一脚踏阀5和第二脚踏阀12配合控制打桩机的振动模式时，一级振动到二级振动为阶跃控制，功率输出由P11直接提高到P12。如图3所示，第一脚踏阀5、比例阀8和先导手柄10配合，控制打桩机的振动模式时，一级振动到二级振动为线性比例控制，功率输出在P11至P12之间变化，二级振动到三级振动为阶跃控制，功率输出由P12直接提高到P13。

一些实施例提供了一种打桩机，其包括上述的打桩机振动作业控制系统。打桩机包括一级振动模式、二级振动模式和三级振动模式。

第一脚踏阀5单独工作，以控制打桩机处于一级振动模式，第一脚踏阀5和第二脚踏阀12配合工作，以控制打桩机处于二级振动模式，第一脚踏阀5、比例阀8和先导手柄10的配合工作，控制打桩机一级到三级振动调速模式。

第一脚踏阀5和第二脚踏阀12为液控方式，第一脚踏阀5、比例阀8和先导手柄10的配合为电液控制方式，这两种控制方式可自由选择。即：双脚踏实现振动作业二级调速；一个脚踏加滑动按键实现一级振动到二级振动的无极调速、二级到三级振动的阶跃控制模式。两种操作方式均需要先踩下控制一级振动的第一脚踏阀5，而后踩下第二脚踏阀12或者滑动先导手柄10上的电气滑键实现。

在一些实施例中，打桩机可采用液控方式和电液控制方式实现不同的振动模式，具体如下：

液控方式：

一级振动模式：踩下第一脚踏阀5的踏板，此时第一脚踏阀5的P口和A口油路接通，油箱1中的油通过第三泵14泵入第一脚踏阀5，通过第一脚踏阀5进入主阀4的控制端XAo，控制主阀4的阀芯换向，主阀4处于第一工位，此时第一泵5泵出的高压油通过主阀4流向马达3的工作油口M，打桩机开始一级振动模式。打桩机在一级振动模式下主要由第一泵3给马达3供油。

二级振动模式：先踩下第一脚踏阀5的踏板，此时一级振动模式开始工作，再踩下第二脚踏阀12，第二脚踏阀12的P1口和A1口油路接通，油箱1中的油通过第三泵14泵入第二脚踏阀12，通过第二脚踏阀12进入梭阀13，通过梭阀13进入旁通阀7的控制端，旁通阀7的开口量最小，此时旁通阀7的负反馈口N2的压力为最小值，第二泵6的摆角最大，第二泵6以最大斜盘摆角开始工作，排量最大，第二泵6泵出的液压油通过合流单向阀流入主阀4，实现第一泵3和第二泵6二级振动的合流。

在采用液控方式实现不同振动模式时，一级振动、一级振动到二级振动均为阶跃控制，如图2所示。

电液控制方式：

一级振动模式：踩下第一脚踏阀5的踏板，此时第一脚踏阀5的P口和A口油路接通，油箱1中的油通过第三泵14泵入第一脚踏阀5，通过第一脚踏阀5进入主阀4的控制端XAo，控制主阀4的阀芯换向，主阀4处于第一工位，此时第一泵5泵出的高压油通过主阀4流向马达3的工作油口M，打桩机开始一级振动模式。打桩机在一级振动模式下主要由第一泵3给马达3供油。

二级振动模式：先踩下第一脚踏阀5的踏板，此时一级振动模式开始工作，然后再滑动先导手柄10的滑键，在滑动先导手柄10的滑键的过程中，会产生不同的位移，此时操作手会触觉感知一定阻尼大小，控制器9接收到不同电压信号，并转化成对应的电流信号，控制比例阀8输出变化的压力信号。由于不同的压力作用，旁通阀7的阀芯产生不同位移，旁通阀7的负反馈口N2就会输出不同的压力值，并控制第二泵6的斜盘摆角，使第二泵6输出不同的流量值，与第一泵3的流量合流进入马达2，实现一级振动到二级振动的线性控制。

三级振动模式：当滑动先导手柄10的滑键到达设定位置并继续滑动时，此时滑键会产生不同的阻尼效果，操作手触觉会比较明显的感知压力变化，控制器9检测到此时的电压信号已超过程序初始设定值，控制器9控制发动机11提高转速和功率，以此来提高第一泵3和第二泵6的输出功率，实现三级振动模式。三级振动通过提高发动机11的转速和功率的方法，实现在特殊地质环境下自动改变主泵输出功率的目的。

在采用电液控制方式实现不同的振动模式下，一级振动为阶跃控制，一级振动到二级振动为线性控制，二级振动到三级振动为阶跃控制，如图3所示。

本公开的一些实施例提供的打桩机振动作业控制系统通过人为感知负载施工工况特点，实现一级振动阶跃控制，一级振动到二级振动阶跃控制，或者，一级振动到二级振动线性控制，实现打桩机振动作业的无极调速，且通过电信号识别控制，提高主泵输出功率，实现三级振动阶跃控制，以在不同地质硬度下提高作业效率。

本公开的一些实施例能够实现液控方式和电液控制方式的自由切换，满足不同操作需求，实现一级振动到三级振动不同的功率输出，满足不同地质条件。

在本发明的描述中，需要理解的是，使用“第一”、“第二”、“第三”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对上述零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

另外，在没有明确否定的情况下，其中一个实施例的技术特征可以有益地与其他一个或多个实施例相互结合。

最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。