一种旋挖钻机二级加压电液控制系统和控制方法
阅读说明：本技术 一种旋挖钻机二级加压电液控制系统和控制方法 (Two-stage pressurization electro-hydraulic control system and control method for rotary drilling rig ) 是由 马少焱 黎起富 滕召金 罗瑶 吴江苏 易炜 湛良传 宁焕 于 2021-09-14 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种旋挖钻机二级加压电液控制系统和控制方法,控制系统包括第一先导控制阀、第二先导控制阀、选择阀、主阀副卷联、辅阀加压联、副卷扬马达、加压油缸、油箱和先导泵。本发明的旋挖钻机二级加压电液控制系统,能很好的解决在动力头扭矩较小的情况下动力头与加压复合动作快速钻进,当遇到岩层等扭矩较大的情况下需要间断加压钻进,当遇到硬层导致扭矩剧增的时候能够及时将加压油缸瞬间缩回降低扭矩避免动力头卡死,而空长行程阶段又能够使油缸全速快速伸出或缩回,提高了工作效率；使得其它动作协调可靠,解决了加压油缸与主卷扬动力头及上车回转等同时运动做复合动作等的问题,满足实际需求。(The invention discloses a two-stage pressurization electro-hydraulic control system and a control method for a rotary drilling rig. The two-stage pressurizing electro-hydraulic control system of the rotary drilling rig can well solve the problems that the power head and pressurizing composite action is fast drilled under the condition that the torque of the power head is small, intermittent pressurizing drilling is needed under the condition that the torque is large such as rock strata, the pressurizing oil cylinder can be instantly retracted to reduce the torque to avoid the power head from being blocked when the torque is greatly increased due to a hard layer, and the oil cylinder can be rapidly extended or retracted at full speed at the idle long stroke stage, so that the working efficiency is improved; other actions are coordinated and reliable, the problem that the pressurizing oil cylinder, the main hoisting power head, the boarding rotation and the like move simultaneously to perform composite actions is solved, and the actual requirements are met.)
技术领域
本发明涉及桩工机械控制技术领域，特别地，涉及一种旋挖钻机二级加压电液控制系统和控制方法。
背景技术
旋挖钻机是一种用于建筑基础工程中成孔作业的施工机械。为了实现钻具加压钻进，旋挖钻机需要设置有加压部件，加压装置通过动力头传递加压力给钻杆钻具。按照加压部件的类型分，可分为油缸加压和卷扬加压。其中，油缸加压是指通过设置加压油缸实现加压钻进，其应用较为广泛。旋挖钻机的加压油缸行程较长，且现有旋挖钻机的加压油缸动力源采用流量较小的辅助油泵，辅助油泵的流量仅为主泵流量的一半，这就使得旋挖钻机在数米空行程范围内运行速度比较慢，工作效率低。因此，现有的旋挖钻机的加压控制系统不能满足动力头钻进等施工需求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种旋挖钻机二级加压电液控制系统，以解决背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供了一种旋挖钻机二级加压电液控制系统，包括第一先导控制阀、第二先导控制阀、选择阀、主阀副卷联、辅阀加压联、副卷扬马达、加压油缸、油箱和先导泵；所述第一先导控制阀的第一进油口、第二工作油口、第一工作油口和第二工作油口分别与第一加压手柄控制油口、第三加压手柄控制油口、所述辅阀加压联的第一控制端以及所述主阀副卷联的第一控制端连通；
所述第二先导控制阀的第一进油口、第二工作油口、第一工作油口和第二工作油口分别与第二加压手柄控制油口、第四加压手柄控制油口、所述辅阀加压联的第二控制端以及所述主阀副卷联的第二控制端连通；
所述选择阀包括两位六通液控换向阀和第三电磁换向阀，所述两位六通液控换向阀的第一控制口和第二控制口分别与所述第三电磁换向阀的第一工作油口和第二工作油口连通，所述两位六通液控换向阀的第一工作油口和第二工作油口分别与所述副卷扬马达的第一油口和第二油口连通，所述两位六通液控换向阀的第三工作油口和第四工作油口分别与所述加压油缸的有杆腔和无杆腔连通；所述第三电磁换向阀的进油口与所述先导泵的出油口连通；
所述主阀副卷联的进油口与主油泵进油连通，所述主阀副卷联的第一工作油口和第二工作油口分别与所述两位六通液控换向阀的第一进油口和第二进油口连通；
所述辅阀加压联的进油口与辅助油泵进油连通，所述辅阀加压联的第一工作油口和第二工作油口分别与所述加压油缸的无杆腔连通和有杆腔连通；
所述两位六通液控换向阀能够在所述第三电磁换向阀的先导控制信号作用下可选择地在副卷扬马达工作位置和加压油缸工作位置之间切换；处于副卷扬马达工作位置时，所述两位六通液控换向阀的第一进油口和第二进油口分别与第一工作油口和第二工作油口导通，实现副卷扬马达的提升动作或下放动作；处于加压油缸工作位置时，所述两位六通液控换向阀的第一进油口和第二进油口分别与第三工作油口和第四工作油口导通，实现加压油缸的快速提升或快速下放。
进一步的，所述第一先导控制阀包括第一电磁换向阀和第一梭阀，所述第一电磁换向阀的进油口为第一先导控制阀的第一进油口，所述第一电磁换向阀的第一工作油口为第一先导控制阀的第一工作油口，所述第一电磁换向阀的第二工作油口与所述第一梭阀的一进油口连接，所述第一梭阀的另一进油口为第一先导控制阀的第二进油口，所述第一梭阀的出油口为第一先导控制阀的第二工作油口。
进一步的，所述第二先导控制阀包括第二电磁换向阀和第二梭阀，所述第二电磁换向阀的进油口为第二先导控制阀的第一进油口，所述第二电磁换向阀的第一工作油口为第二先导控制阀的第一工作油口，所述第二电磁换向阀的第二工作油口与所述第二梭阀的一进油口连接，所述第二梭阀的另一进油口为第二先导控制阀的第二进油口，所述第二梭阀的出油口为第二先导控制阀的第二工作油口。
进一步的，所述主阀副卷联还连接有压力补偿器，从所述主油泵进入所述主阀副卷联的液压油经过所述压力补偿器调节后到达所述两位六通液控换向阀的第一工作油口或第二工作油口。
进一步的，所述控制系统还包括有平衡阀，所述平衡阀分别与所述两位六通液控换向阀的第三工作油口和所述加压油缸的有杆腔相连。
进一步的，所述第一先导控制阀、所述第二先导控制阀、所述第三电磁换向阀、所述主阀副卷联、所述辅阀加压联、所述副卷扬马达和所述加压油缸的回油口均与所述油箱连接。
进一步的，所述先导泵的进油口与所述油箱连接的管道上设有过滤器；所述主阀副卷联的回油口、所述辅阀加压联的回油口、所述副卷扬马达的回油口以及所述加压油缸的回油口与所述油箱连接的管道上也设有过滤器。
本发明还提供一种旋挖钻机二级加压电液控制方法，使用上述的二级加压电液控制系统对旋挖钻机进行控制，在加压油缸的空长行程中，将副卷扬马达的工作油路切换给加压油缸进行快速加压工作；所述控制方法包括：当要实现快速加压时，按右手柄的同时按下右手柄复合按钮，使第一电磁换向阀、第二电磁换向阀和第三电磁换向阀同时得电；所述第一电磁换向阀和所述第三电磁换向阀得电，实现加压和副卷先导提升和下放切换，即辅阀加压联的提升和下放先导油同时回油箱，所述辅阀加压联不工作、辅助油泵处于不工作待机状态，而右手柄的加压先导进油或回油通过所述第一电磁换向阀和所述第三电磁换向阀接通主阀副卷联先导控制；所述第二电磁换向阀得电，使两位六通电液换向阀换向，实现主油路中工作油路的切换；当所述两位六通电液换向阀的第一进油口与第三工作油口导通时，主油泵的液压油到达加压油缸的有杆腔，实现所述加压油缸的快速提升；当所述两位六通电液换向阀的第二进油口与第四工作油口导通时，主油泵的液压油到达所述加压油缸的无杆腔，实现所述加压油缸的快速下放。
进一步的，在正常工作时，所述第一电磁换向阀、所述第二电磁换向阀和所述第三电磁换向阀失电；当往下按右手柄时，先导进油通第一加压手柄控制油口，并使辅阀加压联动作实现换向，辅助泵进油通过所述辅阀加压联的第一工作油口到达所述加压油缸的无杆腔，实现所述加压油缸的正常空行程慢速下放或加压动作；当往上提升右手柄时，先导进油通第二加压手柄控制油口，同样使所述辅阀加压联动作实现换向，辅助泵进油从所述辅阀加压联的第二工作油口到达所述加压油缸的有杆腔，实现所述加压油缸的正常空行程慢速提升或辅助提升钻杆。
进一步的，当往上提左手柄并同时按副卷按钮时，先导压力油进手柄到达第二加压手柄控制油口，再经过第二梭阀进入所述主阀副卷联先导控制，使所述主阀副卷联的阀芯移动换向，主油泵进油经过主阀副卷联和压力补偿器后到达两位六通液控换向阀的第一进油口，并经所述两位六通液控换向阀的第一工作油口最终到达副卷扬马达的第二油口，所述副卷扬马达旋转带动减速机旋转使副卷扬实现提升动作；当往下按左手柄并同时按副卷按钮时，先导压力油进手柄到达第四加压手柄控制油口，再经过第一梭阀进入主阀副卷联先导控制，使所述主阀副卷联阀芯移动换向，主油泵进油经过主阀副卷联和压力补偿器后到达两位六通液控换向阀的第二进油口，并经两位六通液控换向阀的第二工作油口最终到达副卷扬马达的第一油口，所述副卷扬马达旋转带动减速机旋转使副卷扬实现下放动作。
相比于现有技术，本发明具有以下有益效果：
(1)、本发明的旋挖钻机二级加压电液控制系统，能很好的解决在动力头扭矩较小的情况下动力头与加压复合动作快速钻进，当遇到岩层等扭矩较大的情况下需要间断加压钻进，当遇到硬层导致扭矩剧增的时候能够及时将加压油缸瞬间缩回降低扭矩避免动力头卡死，而空长行程阶段又能够使油缸全速快速伸出或缩回，提高了工作效率；使得其它动作协调可靠，解决了加压油缸与主卷扬动力头及上车回转等同时运动做复合动作等的问题，满足实际需求。
(2)、本发明的旋挖钻机二级加压电液控制方法，能灵活利用不同流量液压油源作为动力源驱动执行机构从而获得不同运动速度以提作业效率的工况，适用于大部分旋挖钻机，对于多泵液压系统需采用不同动力源驱动执行机构的设备具有同样的借鉴意义。
(3)、本发明的旋挖钻机二级加压电液控制方法，辅阀加压联中位时工作油口互不相通，因而避免了干扰的产生；快速加压还是使用原来的右手柄，因此快速加压时不影响左手使用，可实现与左手柄的同时操作，快速加压时也能实现复合动作，并且对原来复合动作没有任何影响。
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是本发明一种旋挖钻机二级加压电液控制系统的液压原理图；
其中，1-第一先导控制阀，1.1-第一电磁换向阀，1.2-第一梭阀，2-第二先导控制阀，2.1-第二电磁换向阀，2.2-第二梭阀，3-选择阀，3.1-两位六通液控换向阀，3.2-第三电磁换向阀，4-主阀副卷联，5-辅阀加压联，6-副卷扬马达，7-加压油缸，8-油箱，9-先导泵，10-压力补偿器，11-平衡阀，12-过滤器。
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。
请参见图1，本实施例的一种旋挖钻机二级加压电液控制系统，包括第一先导控制阀1、第二先导控制阀2、选择阀3、主阀副卷联4、辅阀加压联5、副卷扬马达6、加压油缸7、油箱8和先导泵9。具体结构如下：
第一先导控制阀1的第一进油口P1、第二工作油口P2、第一工作油口A1和第二工作油口B1分别与第一加压手柄控制油口a1、第三加压手柄控制油口b1、辅阀加压联5的第一控制端S3以及主阀副卷联4的第一控制端S1连通。优选的，第一先导控制阀1包括第一电磁换向阀1.1和第一梭阀1.2，第一电磁换向阀1.1的进油口P为第一先导控制阀1的第一进油口P1，第一电磁换向阀1.1的第一工作油口A为第一先导控制阀1的第一工作油口A1，第一电磁换向阀1.1的第二工作油口B与第一梭阀1.2的一进油口a连接，第一梭阀1.2的另一进油口b为第一先导控制阀1的第二进油口P2，第一梭阀1.2的出油口c为第一先导控制阀1的第二工作油口B1。第二先导控制阀2的第一进油口P1、第二工作油口P2、第一工作油口A1和第二工作油口B1分别与第二加压手柄控制油口aR2、第四加压手柄控制油口bR2、辅阀加压联5的第二控制端S4以及主阀副卷联4的第二控制端S1连通。第二先导控制阀2包括第二电磁换向阀2.1和第二梭阀2.2，第二电磁换向阀2.1的进油口P为第二先导控制阀2的第一进油口P1，第二电磁换向阀2.1的工作油口B为第二先导控制阀2的第一工作油口A1，第二电磁换向阀2.1的第二工作油口B与第二梭阀2.2的一进油口连接，第二梭阀2.2的另一进油口b为第二先导控制阀2的第二进油口P2，第二梭阀2.2的出油口c为第二先导控制阀2的第二工作油口B1。该结构设置的第一先导控制阀和第二先导控制阀用于控制主阀副卷联4换向，进而实现副卷扬的提升和下放切换，或者加压油缸的快速提升或快速下放。
选择阀3包括两位六通液控换向阀3.1和第三电磁换向阀3.2，两位六通液控换向阀3.1的第一控制口K1和第二控制口K2分别与第三电磁换向阀3.2的第一工作油口A和第二工作油口B连通，两位六通液控换向阀3.1的第一工作油口3口和第二工作油口4口分别与副卷扬马达6的第一油口A和第二油口B连通，两位六通液控换向阀3.2的第三工作油口5口和第四工作油口6口分别与加压油缸7的有杆腔和无杆腔连通；第三电磁换向阀3.2的进油口P与先导泵9的出油口连通。主阀副卷联4的进油口P与主油泵进油连通，主阀副卷联4的第一工作油口A和第二工作油口B分别与两位六通液控换向阀3.1的第一进油口1口和第二进油口2口连通。辅阀加压联5的进油口P与辅助油泵进油连通，辅阀加压联5的第一工作油口A和第二工作油口B分别与加压油缸7的无杆腔连通和有杆腔连通。
两位六通液控换向阀3.1能够在第三电磁换向阀3.2的先导控制信号作用下可选择地在副卷扬马达工作位置和加压油缸工作位置之间切换。当处于副卷扬马达工作位置时，两位六通液控换向阀3.1的第一进油口1口和第二进油口2口分别与两位六通液控换向阀3.1的第一工作油口3口和第二工作油口4口导通，实现副卷扬马达6的提升动作或下放动作。当处于加压油缸工作位置时，两位六通液控换向阀3.1的第一进油口1口和第二进油口2口分别与两位六通液控换向阀3.1的第三工作油口5口和第四工作油口6口导通，实现加压油缸7的快速提升或快速下放。
在本发明较佳的实施例中，主阀副卷联4还连接有压力补偿器10，从主油泵进油进入主阀副卷联4并经过压力补偿器10调节后到达两位六通液控换向阀3.1的第一工作油口3口或第二工作油口4口，为副卷马达供油。当然，在主油泵为加压油缸供油时的作用也是一样的。
在本发明较佳的实施例中，控制系统还包括有平衡阀11，平衡阀分别与两位六通液控换向阀3.1的第三工作油5口和加压油缸7的有杆腔相连。
在本发明较佳的实施例中，第一先导控制阀1、第二先导控制阀2、第三电磁换向阀3.2、主阀副卷联4、辅阀加压联5、副卷扬马达6和加压油缸7的回油口均与油箱8连接。
在本发明较佳的实施例中，先导泵9的进油口与油箱8连接的管道上设有过滤器12；主阀副卷联4的回油口、辅阀加压联5的回油口、副卷扬马达6的回油口以及加压油缸7的回油口与油箱8连接的管道上也设有过滤器12。
本发明实施例的一种旋挖钻机二级加压电液控制方法，使用本发明的二级加压电液控制系统对旋挖钻机进行控制，在加压油缸7的空长行程中，将副卷扬马达6的工作油路切换给加压油缸7进行快速加压工作。具体为：为了实现副卷扬切换为加压快速动作，引入了用于实现主油路切换的两位六通电液选择阀3及用于实现加压和副卷先导切换的第一电磁阀1.1和第二电磁阀2.1。在正常工作时，第一电磁换向阀1.1、第二电磁换向阀2.1和第三电磁换向阀3.2失电；正常加压右手柄往下按时，先导进油通第一加压手柄控制油口a1，并使辅阀加压联5动作实现换向，辅助泵进油通过辅阀加压联的第一工作油口A到达加压油缸7的无杆腔，实现加压油缸的正常空行程慢速下放或加压动作。当往上提升右手柄时，先导进油通第二加压手柄控制油口b1，同样使辅阀加压联5动作实现换向，辅助泵进油从辅阀加压联5的第二工作油口B到达加压油缸7的有杆腔，实现加压油缸的正常空行程慢速提升或辅助提升钻杆。
当要实现快速加压时，按右手柄的同时按下右手柄复合按钮，使第一电磁换向阀1.1、第二电磁换向阀2.1和第三电磁换向阀3.2同时得电；第一电磁换向阀1.1和第三电磁换向阀3.2得电，实现加压和副卷先导提升和下放切换，即辅阀加压联5的提升和下放先导油同时回油箱8，辅阀加压联5不工作、辅助油泵处于不工作待机状态，而右手柄的加压先导进油或回油通过第一电磁换向阀1.1和第三电磁换向阀3.2接通主阀副卷联4先导控制；第二电磁换向阀2.1得电，使两位六通电液换向阀3.1换向，实现主油路中工作油路的切换。当两位六通电液换向阀3.1的第一进油口1口与第三工作油口5口导通时，主油泵进油到达加压油缸7的有杆腔，实现加压油缸的快速提升。当两位六通电液换向阀3.1的第二进油口2口与第四工作油口6口导通时，主油泵进油到达加压油缸的无杆腔，实现加压油缸的快速下放。
当往上提左手柄并同时按副卷按钮时，先导压力油进手柄到达第二加压手柄控制油口aR2，再经过第二梭阀2.2进入主阀副卷联4先导控制，使主阀副卷联4的阀芯移动换向，主油泵进油经过主阀副卷联4和压力补偿器10后到达两位六通液控换向阀3.1的第一进油口1口，并经两位六通液控换向阀3.1的第一工作油口3口最终到达副卷扬马达6的第二油口B，副卷扬马达旋转带动减速机旋转使副卷扬实现提升动作；当往下按左手柄并同时按副卷按钮时，先导压力油进手柄到达第四加压手柄控制油口bR2，再经过第一梭阀1.2进入主阀副卷联4先导控制，使主阀副卷联4阀芯移动换向，主油泵进油经过主阀副卷联4和压力补偿器10后到达两位六通液控换向阀3.1的第二进油口2口，并经两位六通液控换向阀3.1的第二工作油口4口最终到达副卷扬马达6的第一油口A，副卷扬马达旋转带动减速机旋转使副卷扬实现下放动作。
本发明实施例的旋挖钻机二级加压电液控制方法，通过手柄电气按钮切换操作将主油泵进油作为加压油缸空长行时的动力源，不论加压油缸伸出来或缩回速度都可提高一倍。而空行程结束进入工作状态不能快速工作时，通过手柄按钮复位切换辅助油泵进油作为加压油缸的动力源，进入常态慢速工作常态，满足动力头钻进等施工需求。
本发明的旋挖钻机二级加压电液控制系统，加压油缸空长行程结束的实际施工过程需要慢速，此时采用小流量辅助油泵提供动力。当快速动作切换到大流量主油泵工作时，小流量辅助油泵处于不工作的待机状态，此时使加压油缸动作的先导油源切断回油箱。在实际施工中，副卷扬使用频率不高并且副卷扬没有与其它动作的复合运动，因此将副卷扬工作油路切换给加压油缸工作。同时，考虑到使用操作的方便性和机手操作习惯等实际情况，切换动作只能用原来手柄操作，本发明有效解决了干扰的问题——加压油缸快速工作时，辅助泵及副助多路换向阀及副卷扬不工作，且加压油缸正常慢速加压时所有动作都恢复常态，因此，不会因为引入快速加压而产生干扰。
本发明的旋挖钻机二级加压电液控制系统中，主泵Ls与主油泵之间、辅泵LS和其他动作反馈油与辅助油泵之间、以及减速机与副卷扬马达之间的连接等均为现有设计，兹不赘述。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
- 上一篇：一种医用注射器针头装配设备
- 下一篇：一种自触发的手动操作气缸夹紧气路