阅读说明：本技术 一种节能型立柱夯拔液压系统 (Energy-saving upright post ramming and drawing hydraulic system ) 是由 臧发业 苑泉 尹修杰 孔祥臻 戴汝泉 于 2020-05-08 设计创作，主要内容包括：一种节能型立柱夯拔液压系统主要包括双向变量泵、单向变量泵、溢流阀、单向阀、安全阀、液控单向阀、夯拔油缸、手动换向阀、液压变压器、液压锤、蓄能器、水平油缸、旋转油缸、倾斜油缸、支腿油缸等；双向变量泵与夯拔油缸等构成直驱式容积控制液压驱动系统；单向变量泵与溢流阀、蓄能器构成恒压网络油源,液压变压器控制的液压锤回路、水平油缸回路、旋转油缸回路、倾斜油缸回路均接在恒压网络中,支腿油缸回路也接在恒压网络中。本发明以容积调节取代节流调节,节流损失很少,易于实现功率匹配,减少了系统能量损失,提高系统工作效率,大大减少了立柱夯拔液压系统的装机功率。(An energy-saving upright post tamping and pulling hydraulic system mainly comprises a bidirectional variable pump, a unidirectional variable pump, an overflow valve, a one-way valve, a safety valve, a hydraulic control one-way valve, a tamping and pulling oil cylinder, a manual reversing valve, a hydraulic transformer, a hydraulic hammer, an energy accumulator, a horizontal oil cylinder, a rotary oil cylinder, an inclined oil cylinder, a supporting leg oil cylinder and the like; the bidirectional variable pump and the tamping-pulling oil cylinder form a direct-drive type volume control hydraulic drive system; the one-way variable pump, the overflow valve and the energy accumulator form a constant pressure network oil source, a hydraulic hammer loop, a horizontal oil cylinder loop, a rotary oil cylinder loop and a tilting oil cylinder loop controlled by a hydraulic transformer are all connected in the constant pressure network, and a supporting leg oil cylinder loop is also connected in the constant pressure network. The invention replaces throttling regulation with volume regulation, has little throttling loss, is easy to realize power matching, reduces the energy loss of the system, improves the working efficiency of the system and greatly reduces the installed power of the upright post ramming hydraulic system.)

一种节能型立柱夯拔液压系统

(一)技术领域

本发明涉及一种液压系统，具体是一种节能型立柱夯拔液压系统。

(二)背景技术

高等级公路护栏及立柱经常遭受事故车辆撞击而损坏，需要专用设备将已损坏的立柱拔出，并将新立柱夯入路基，实现立柱的快速高效更换，减少对高等级公路运营效率的影响。目前立柱更换常采用液压夯拔装置(专利号：ZL992218322)和压力反馈控制液压夯拔装置(专利号：ZL012690643)。液压夯拔装置属于行程反馈控制，冲击能和冲击频率是同步调节的，装机功率大；压力反馈控制液压夯拔装置冲击能和冲击频率可独立调节，减少了装机功率，但二者的液压系统都是阀控系统，节流调速调压，能量损失较大。

直驱式容积控制液压系统是用液压泵直接控制液压油缸工作，以容积调速取代节流调速，系统无节流损失，效率高。二次调节静液传动系统是一种新型的液压传动系统，在恒压网络中通过采用二次元件、液压变压器进行能量回收和再利用，实现节能降耗；液压变压器在将恒压网络压力变换成负载端需要的压力时，是通过调节排量进行变压的，无节流损失，并扩大了系统工作压力变化范围。

(三)

发明内容

本发明的目的在于克服背景技术中节流调速的不足，提供一种采用液压变压器和直驱式容积控制的节能型立柱夯拔液压系统，实现节能降耗和环保，并降低了液压夯拔系统的装机功率。

本发明解决其技术问题所采取的技术方案：

一种节能型立柱夯拔液压系统，包括油箱、取力器、双向变量泵、第一单向阀、单向变量泵、第一安全阀、第一液控单向阀、第二单向阀、第二安全阀、夯拔油缸、第二液控单向阀、第一液压变压器、第一手动换向阀、液压锤、蓄能器、第二液压变压器、第二手动换向阀、水平油缸、第三液压变压器、第三手动换向阀、旋转油缸、第四液压变压器、第四手动换向阀、倾斜油缸、第三单向阀、第五手动换向阀、第三液控单向阀、溢流阀、第四液控单向阀、支腿油缸；

双向变量泵的一端油口通过管路分别与第一液控单向阀的进油口、第一单向阀的出油口、第一安全阀的进油口、第二液控单向阀的控制油口连接，第一液控单向阀的出油口与夯拔油缸的无杆腔油口，双向变量泵的另一端油口分别与第二单向阀的出油口、第二安全阀的进油口、第二液控单向阀的进油口、第一液控单向阀的控制油口连接，第二液控单向阀的出油口与夯拔油缸的有杆腔油口连接，第二安全阀的出油口分别与第一安全阀的出油口、第一单向阀的进油口、第二单向阀的进油口及油箱连接；

单向变量泵的进油口与油箱连接，单向变量泵的出油口分别与第三单向阀的进油口、溢流阀的进油口连接，溢流阀的出油口与油箱连接，第三单向阀的出油口分别与第一液压变压器的高压口、第一手动换向阀的进油口、第二液压变压器的高压口、第二手动换向阀的进油口、第三液压变压器的高压口、第三手动换向阀的进油口、第四液压变压器的高压口、第四手动换向阀的进油口、第五手动换向阀的进油口及蓄能器的进油口连接，第一液压变压器的回油口、第二液压变压器的回油口、第三液压变压器的回油口、第四液压变压器的回油口、第五手动换向阀的回油口与油箱连接；

第一液压变压器的负载口与第一手动换向阀的回油口连接，第一手动换向阀的工作油口与液压锤的进油口连接，第一手动换向阀的工作油口与液压锤的出油口连接；

第二液压变压器的负载口与第二手动换向阀的回油口连接，第二手动换向阀的工作油口与水平油缸的无杆腔油口连接，第二手动换向阀的工作油口与水平油缸的有杆腔油口连接；

第三液压变压器的负载口与第三手动换向阀的回油口连接，第三手动换向阀的工作油口与旋转油缸的有杆腔油口连接，第三手动换向阀的工作油口与旋转油缸的无杆腔油口连接；

第四液压变压器的负载口与第四手动换向阀的回油口连接，第四手动换向阀的工作油口与倾斜油缸的有杆腔油口连接，第四手动换向阀的工作油口与倾斜油缸的无杆腔油口连接；

第五手动换向阀的一个工作油口分别与第三液控单向阀的进油口、第四液控单向阀的控制油口连接，第三液控单向阀的出油口与支腿油缸的无杆腔油口连接，第五手动换向阀的另一个工作油口分别与第四液控单向阀的进油口、第三液控单向阀的控制油口连接，第四液控单向阀的出油口与支腿油缸的有杆腔油口连接；

单向变量泵、蓄能器、溢流阀构成恒压网络油源；

取力器的一个输出轴与双向变量泵联接，取力器的另一个输出轴与单向变量泵联接。

本发明与现有技术相比，所产生的有益效果是：

本发明采用双向变量泵直接控制夯拔油缸工作的直驱式容积控制系统，以容积调节取代节流调节，节流和溢流损失很少，易于实现功率匹配，减少了系统能量损失，提高系统工作效率，且没有压力、流量及换向阀等，简化了液压回路，减少了发生故障的几率，且采用闭式回路，系统的集成度高，可靠性高；将液压变压器应用于液压锤回路及夯拔装置水平、旋转、倾斜调整回路，通过调节液压变压器排量来调节液压回路的压力，减少了压力损失，实现了节能降耗，并扩大了系统工作压力范围，大大减少了立柱夯拔液压系统的装机功率。

(四)附图说明

图1是一种节能型立柱夯拔液压系统结构图；

图中：1.油箱，2.取力器，3.双向变量泵，4.第一单向阀，5.单向变量泵，6.第一安全阀，7.第一液控单向阀，8.第二单向阀，9.第二安全阀，10.夯拔油缸，11.第二液控单向阀，12.第一液压变压器，13.第一手动换向阀，14.液压锤，15.蓄能器，16.第二液压变压器，17.第二手动换向阀，18.水平油缸，19.第三液压变压器，20.第三手动换向阀，21.旋转油缸，22.第四液压变压器，23.第四手动换向阀，24.倾斜油缸，25.第三单向阀，26.第五手动换向阀，27.第三液控单向阀，28.溢流阀，29.第四液控单向阀，30.支腿油缸。

(五)

具体实施方式

下面结合附图1和实施例对本发明进一步说明。

如图1所示，本发明包括油箱1、取力器2、双向变量泵3、第一单向阀4、单向变量泵5、第一安全阀6、第一液控单向阀7、第二单向阀8、第二安全阀9、夯拔油缸10、第二液控单向阀11、第一液压变压器12、第一手动换向阀13、液压锤14、蓄能器15、第二液压变压器16、第二手动换向阀17、水平油缸18、第三液压变压器19、第三手动换向阀20、旋转油缸21、第四液压变压器22、第四手动换向阀23、倾斜油缸24、第三单向阀25、第五手动换向阀26、第三液控单向阀27、溢流阀28、第四液控单向阀29、支腿油缸30等。

双向变量泵3的油口c通过管路分别与第一液控单向阀7的进油口、第一单向阀4的出油口、第一安全阀6的进油口、第二液控单向阀11的控制油口连接，第一液控单向阀7的出油口与夯拔油缸10的无杆腔油口a0，双向变量泵3的油口d分别与第二单向阀8的出油口、第二安全阀9的进油口、第二液控单向阀11的进油口、第一液控单向阀7的控制油口连接，第二液控单向阀11的出油口与夯拔油缸10的有杆腔油口b0连接，第二安全阀9的出油口分别与第一安全阀6的出油口、第一单向阀4的进油口、第二单向阀8的进油口及油箱1连接。

单向变量泵5的进油口与油箱1连接，单向变量泵5的出油口分别与第三单向阀25的进油口、溢流阀28的进油口连接，溢流阀28的出油口与油箱1连接，第三单向阀25的出油口分别与第一液压变压器12的高压口U1、第一手动换向阀13的进油口P1、第二液压变压器16的高压口U2、第二手动换向阀17的进油口P2、第三液压变压器19的高压口U3、第三手动换向阀20的进油口P3、第四液压变压器22的高压口U4、第四手动换向阀23的进油口P4、第五手动换向阀26的进油口P5及蓄能器15的进油口连接，第一液压变压器12的回油口R1、第二液压变压器16的回油口R2、第三液压变压器19的回油口R3、第四液压变压器22的回油口R4、第五手动换向阀26的回油口T5与油箱1连接；

第一液压变压器12的负载口V1与第一手动换向阀13的回油口T1连接，第一手动换向阀13的工作油口A1与液压锤14的进油口a1连接，第一手动换向阀13的工作油口B1与液压锤14的出油口b1连接；

第二液压变压器16的负载口V2与第二手动换向阀17的回油口T2连接，第二手动换向阀17的工作油口A2与水平油缸18的无杆腔油口a2连接，第二手动换向阀17的工作油口B2与水平油缸18的有杆腔油口b2连接；

第三液压变压器19的负载口V3与第三手动换向阀20的回油口T3连接，第三手动换向阀20的工作油口A3与旋转油缸21的有杆腔油口a3连接，第三手动换向阀20的工作油口B3与旋转油缸21的无杆腔油口b3连接；

第四液压变压器22的负载口V4与第四手动换向阀23的回油口T4连接，第四手动换向阀23的工作油口A4与倾斜油缸24的有杆腔油口a4连接，第四手动换向阀23的工作油口B4与倾斜油缸24的无杆腔油口b4连接；

第五手动换向阀26的工作油口A5分别与第三液控单向阀27的进油口、第四液控单向阀29的控制油口连接，第三液控单向阀27的出油口与支腿油缸30的无杆腔油口a5连接，第五手动换向阀26的工作油口B5分别与第四液控单向阀29的进油口、第三液控单向阀27的控制油口连接，第四液控单向阀29的出油口与支腿油缸30的有杆腔油口b5连接。

单向变量泵5、蓄能器15、溢流阀28构成恒压网络油源。取力器2的一个输出轴与双向变量泵3联接，取力器2的另一个输出轴与单向变量泵4联接。

本发明的工作原理如下：

通过控制夯拔油缸10的活塞杆伸出将立柱拔出，通过控制夯拔油缸10的活塞杆缩回，带动液压锤14将立柱夯入路基，夯拔油缸10、液压锤14、支腿油缸30安装在同一个支架上；水平油缸18、旋转油缸21、倾斜油缸24安装在同一底座上，水平油缸18、旋转油缸21、倾斜油缸24的活塞杆端与支架铰接，通过控制水平油缸18、旋转油缸21、倾斜油缸24的活塞杆的伸缩来调整夯拔油缸10、液压锤14处于合适的工作位置(安装与联接位置结构可参照专利：液压夯拔装置(专利号ZL992218322)的说明书附图1和附图2)，底座可放置在汽车、拖拉机等移动设备上。

不工作时，夯拔油缸10、水平油缸18、支腿油缸30的活塞杆处于缩回状态，旋转油缸21、倾斜油缸24的活塞杆处于伸出状态。

开始工作时，动力机通过取力器2驱动单向变量泵5工作，并向蓄能器15充油。

调节第二液压变压器16的高压口U2压力高于负载口V2压力，操纵第二手动换向阀17处于工作位置，使高压油通过油口P2、A2、a2进入水平油缸18的无杆腔，水平油缸18的活塞杆伸出，使液压锤14和夯拔油缸10接近工作位置时，然后松开第二手动换向阀17的手柄，水平油缸18的活塞杆停止运动。调节第三液压变压器19的高压口U3压力高于负载口V3压力，操纵第三手动换向阀20处于工作位置，高压油通过油口P3、A3、a3进入旋转油缸21的有杆腔，旋转油缸21的活塞杆缩回，使液压锤14和夯拔油缸10处于竖直状态，然后松开第三手动换向阀20的手柄，旋转油缸21的活塞杆停止运动。操纵第五手动换向阀26处于工作位置，高压油通过油口A5、a5进入支腿油缸30的无杆腔，活塞杆伸出并支撑在路面上，松开第五手动换向阀26的手柄，支腿油缸30的活塞杆停止运动。调节第四液压变压器22的高压口U4压力高于或低于负载口V4压力，操纵第四手动换向阀23处于工作位置，高压油通过油口P4、A4及a4或b4进入倾斜油缸24的有杆腔或无杆腔，活塞杆缩回或伸出，以调整液压锤14和夯拔油缸10倾斜角度，适应被撞歪立柱的角度，调整结束后，松开第四手动换向阀23的手柄，倾斜油缸24的活塞杆停止运动。

当要将已损坏的立柱拔出时，动力机通过取力器2驱动双向变量泵3旋转，通过油管从夯拔油缸10的有杆腔吸油，增压后，高压油从双向变量泵3油口c流出，经第一液控单向阀7和油口a0进入夯拔油缸10无杆腔，夯拔油缸10的活塞杆不断伸出，将立柱拔出。此时，第二单向阀8开启，油箱1中的液压油经第二单向阀8流至双向变量泵3进行补油；第一单向阀4的进油口与油箱1连接，出油口与双向变量泵3的油口c输出的高压油连接，阀口不打开，无油液流过；双向变量泵3的油口c输出的高压油一部分流至第一安全阀6的进油口，正常情况下，夯拔油缸10拔出立柱时的工作压力不超过第一安全阀6设定的压力值，第一安全阀6不开启，当出现异常情况导致回路压力高于第一安全阀6的设定压力值时，第一安全阀6开启，油液流回油箱1，实现卸荷。此时，第二安全阀9的进油口与双向变量泵3的油口d相连，处于低压状态，阀口不打开，无油液流过。立柱拔出过程中，可根据实际情况随时调整水平油缸18、旋转油缸21、倾斜油缸24的活塞杆伸出或缩回，使液压锤14和夯拔油缸10处于合适的工作位置。立柱拔出后，双向变量泵3停止旋转，由第一液控单向阀7、第二液控单向阀11构成的液压锁将夯拔油缸10伸出的活塞杆锁住；此时，液压锤14已提起。

当要将新的立柱夯入路基时，将新立柱置于已提起的液压锤14的冲击套中，首先调节第一液压变压器12的高压口U1压力高于负载口V1压力，操纵第一手动换向阀13处于工作位置，高压油通过油口P1、A1、a1进入液压锤14，液压锤14处于冲击状态；然后调节双向变量泵3反转，通过油管从夯拔油缸10无杆腔中吸油，增压后高压油从双向变量泵3油口d流出，经第二液控单向阀11和油口b0进入夯拔油缸10的有杆腔，夯拔油缸10的活塞杆不断缩回，带动液压锤14将立柱夯入路基。由于夯拔油缸10的有杆腔与无杆腔工作面积大小不一致，此时第二安全阀9开启，双向变量泵3油口d流出的高压油一部分至夯拔油缸10有杆腔，多余部分从第二安全阀9流回油箱1；第一单向阀5、第二单向阀8的阀口不打开，无油液流过。立柱夯入后，双向变量泵3停止旋转，由第一液控单向阀7、第二液控单向阀11构成的液压锁将夯拔油缸10缩回的活塞杆锁住。

重复上述工作过程，可更换更多的立柱。

工作完成后，操纵第五手动换向阀26处于另一工作位置，高压油通过油口B5进入支腿油缸30的有杆腔，收起支腿；调节第三液压变压器19的负载口V3压力高于高压口U3压力，操纵第三手动换向阀20处于工作位置，高压油通过油口V3、T3、B3、b3进入旋转油缸21的无杆腔，旋转油缸21的活塞杆伸出，使液压锤14和夯拔油缸10处于水平状态；调节第二液压变压器16的负载口V2压力高于高压口U2压力，操纵第二手动换向阀17处于工作位置，使高压油通过油口V2、T2、B2、b2进入水平油缸18的有杆腔，水平油缸18的活塞杆缩回，收回液压锤14和夯拔油缸10，平放在汽车、拖拉机的车体上。