專利名稱：一種液壓系統(tǒng)及包括該液壓系統(tǒng)的旋挖鉆機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種液壓控制技術(shù)，特別涉及一種液壓系統(tǒng)，還涉及到一種具有上述
液壓系統(tǒng)的旋挖鉆機。
背景技術(shù)：
樁工機械是用于各種樁基礎(chǔ)、地基改良加固、地下?lián)跬吝B續(xù)墻、地下防滲連續(xù)墻施 工及其他特殊地基基礎(chǔ)等工程施工的機械設(shè)備，其作用是將各式的基礎(chǔ)樁埋入土中，以提 高基礎(chǔ)的承載能力?；A(chǔ)樁有兩種基本類型預制樁和灌注樁；前者用樁工機械將其埋入 土中，后者用鉆孔機鉆出深孔并灌注混凝土形成。 當前，旋挖鉆機是一種重要的樁式機械；在進行樁基礎(chǔ)施工作業(yè)時，旋挖鉆機有兩 種施工模式， 一是普遍的鉆桿鉆斗施工模式，該模式能夠通過旋挖形成預定的樁孔，以便于 將預制樁埋入；二是CFA工法模式(Conti皿ousFlight Auger，又稱為長螺旋鉆孔內(nèi)灌壓混 凝土成樁模式)，該模式是用長螺旋鉆桿鉆孔，在鉆孔的同時，由混凝土泵車通過長螺旋鉆 桿的內(nèi)腔直接灌注混凝土到合適的地層和深度，并形成灌注樁。 請參考圖1所示的一種旋挖鉆機總體結(jié)構(gòu)示意圖，該圖同時也是旋挖鉆機按照普 遍的鉆桿鉆斗施工模式進行施工作業(yè)的原理示意圖。 旋挖鉆機包括旋挖鉆機本體110、桅桿120、鉆桿130、加壓油缸140、動力頭150和 鉆頭160。桅桿120通過四連桿機構(gòu)安裝在旋挖鉆機本體110上，鉆桿130通過巻揚機構(gòu)的 鋼絲繩懸掛在桅桿120上端；加壓油缸140作為液壓系統(tǒng)的液壓執(zhí)行元件安裝在桅桿120 上，且其缸體與桅桿120固定，活塞向下伸出，并與動力頭150安裝在一起，動力頭150作為 加壓油缸140的負載部件形成對加壓油缸140的負載；動力頭150還與鉆桿130下端相配 合，以驅(qū)動鉆桿130旋轉(zhuǎn)；鉆頭160安裝在鉆桿130下端。為了保持加壓油缸140工作的穩(wěn) 定，防止活塞在自身重量和動力頭150重量作用下向下滑動，加壓油缸140的供油管路中設(shè) 置有雙向液壓鎖、或平衡閥等自鎖機構(gòu)，這樣，加壓油缸140進行伸縮動作時，只能由液壓 油驅(qū)動，從而能夠保持加壓油缸140動作的穩(wěn)定性和可控性。 在該旋挖鉆機按照普遍的鉆桿鉆斗施工模式進行施工作業(yè)時，加壓油缸140保持 對動力頭150施加適合的作用力，動力對150通過鉆桿130將作用力傳遞給鉆頭160，鉆頭 160對土壤產(chǎn)生作用力；同時，動力頭150通過鉆桿130驅(qū)動鉆頭160旋轉(zhuǎn)，挖掘土壤，形成 預定的樁孔。 但是上述旋挖鉆機并不能按照CFA工法模式進行施式作業(yè)。如圖2所示的旋挖鉆 機按照CFA工法模式施工作業(yè)的原理示意圖。如果用上述旋挖鉆機按照CFA工法模式進行 施工，上述旋挖鉆機的鉆桿130更換為長螺旋鉆桿210，旋挖鉆機本體110通過四連接機構(gòu) 驅(qū)動桅桿120運動，實現(xiàn)長螺旋鉆桿210下放和上提；同樣，動力頭150固定在加壓油缸140 的活塞端部，并與長螺旋鉆桿210配合，以驅(qū)動長螺旋鉆桿210旋轉(zhuǎn)，鉆進土壤形成適當?shù)?鉆孔；加壓油缸140的伸縮能夠驅(qū)動動力頭150上升和下降。然而，長螺旋鉆桿210在旋轉(zhuǎn) 鉆進的過程中，土壤對長螺旋鉆桿210的作用力使長螺旋鉆桿210產(chǎn)生向下的運動趨勢，從而長螺旋鉆桿210會對動力頭150施加一個向下的作用力，使動力頭150以相應(yīng)的速度向 下移動。 在長螺旋鉆桿210鉆進過程中，加壓油缸140的缸體與桅桿120固定；同時，由于 加壓油缸140供油管路上設(shè)置有自鎖機構(gòu)，加壓油缸140只能在液壓油驅(qū)動下以相應(yīng)的速 度伸長。在動力頭150向下移動的速度與活塞的伸出速度相等時，動力頭150對活塞產(chǎn)生 的拉力保持為零；在動力頭150向下移動的速度大于活塞的伸出速度時，動力頭150對活塞 產(chǎn)生拉力，這種拉力會迫使活塞下行；在實際作業(yè)中，動力頭150產(chǎn)生的拉力很大，會導致 加壓油缸140的液壓油升高，使加壓油缸140或液壓系統(tǒng)由于壓力過高而受損。
上述現(xiàn)有技術(shù)中的旋挖鉆機無法保持活塞與動力頭150同步動作，無法避免動力 頭150對活塞的拉力作用，導致上述旋挖鉆機無法按照CFA工法模式進行施工作業(yè)。因此， 上述旋挖鉆機存在應(yīng)用模式單一的缺陷。 上述旋挖鉆機應(yīng)用模式單一的原因在于，液壓系統(tǒng)提供的液壓動力無法使加壓油 缸140的活塞與動力頭150保持同步動作，而且，由于自鎖機構(gòu)的存在，加壓油缸140也無 法隨負載浮動，無法保持加壓油缸140與負載部件隨動。在其他工程機械的具有自鎖機構(gòu) 的液壓系統(tǒng)中，也存在液壓執(zhí)行元件無法根據(jù)環(huán)境的需要，與負載部件保持隨動的問題。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的第一個目的在于，提供一種液壓系統(tǒng)，該液壓系統(tǒng)雖然具有自鎖機
構(gòu)，但液壓執(zhí)行元件能夠與負載部件保持隨動。 在第一個目的的基礎(chǔ)上，還提供了一種包括上述液壓系統(tǒng)的旋挖鉆機，該旋挖鉆 機的加壓油缸能夠與動力頭保持隨動；進一步地，使旋挖鉆機不僅能夠按照普通的鉆桿鉆 斗施工模式進行施工作業(yè)，還能夠按照CFA工法模式進行施工作業(yè)。 為了實現(xiàn)上述第一個目的，本發(fā)明提供的液壓系統(tǒng)包括主液壓回路，主液壓回路 包括液壓泵、液壓執(zhí)行元件、換向閥；所述換向閥連接在液壓泵與加壓油缸之間，所述液壓 執(zhí)行元件的兩個液壓腔之間具有自鎖機構(gòu)，與現(xiàn)有技術(shù)的區(qū)別在于，還包括隨動控制閥和 隨動控制溢流閥，所述隨動控制閥連接在隨動控制溢流閥的進油口與主液壓回路的管路之 間，以控制隨動控制溢流閥的進油口與主液壓回路的管路之間的通斷。 優(yōu)選的，所述液壓泵為負載敏感泵，該負載敏感泵包括變量液壓泵和控制變量液 壓泵排量的液壓補償機構(gòu)；所述主液壓回路包括供油管路和反饋管路，所述供油管路連接 在變量液壓泵與換向閥之間，和換向閥與液壓執(zhí)行元件之間；所述反饋管路連接在液壓補 償機構(gòu)的感應(yīng)口與供油管路之間。 優(yōu)選的，所述隨動控制閥連接在反饋管路與隨動控制溢流閥的進油口之間。
可選的，所述隨動控制閥連接在液壓泵的供油口與隨動控制溢流閥的進油口之 間。 優(yōu)選的，所述液壓系統(tǒng)還包括輔助液壓泵和控制閥；所述換向閥為液控換向閥，所 述控制閥連接在所述液控換向閥的控制口與輔助液壓泵的供油口之間，以控制所述液控換 向閥的位置。 優(yōu)選的，所述液壓系統(tǒng)還包括轉(zhuǎn)換閥和液壓梭閥；所述液壓梭閥的出油口與第一 進油口分別與液控換向閥的控制口和控制閥相連；所述轉(zhuǎn)換閥連接在液壓梭閥的第二進油口與輔助液壓泵之間；所述轉(zhuǎn)換閥位于第一位置時，使所述液壓梭閥的第二進油口與輔助 液壓泵的供油口相通。 可選的，所述隨動控制溢流閥的溢流壓力為預定值。 優(yōu)選的，所述液壓系統(tǒng)還包括控制器和壓力傳感器，所述壓力傳感器檢測液壓執(zhí) 行元件液壓腔的液壓油壓力；所述隨動控制溢流閥為電比例溢流閥，所述控制器根據(jù)壓力 傳感器檢測獲得的壓力向所述電比例溢流輸出電信號，以調(diào)整所述電比例溢流閥的溢流壓 力。 優(yōu)選的，所述轉(zhuǎn)換閥和隨動控制閥均為電控液壓閥，所述控制器還用于控制轉(zhuǎn)換 閥和隨動控制閥。 為了實現(xiàn)上述第二個目的，本發(fā)明提供的旋挖鉆機包括旋挖鉆機本體，桅桿，動力
頭，與現(xiàn)有技術(shù)的區(qū)別在于，還包括上述任一種液壓系統(tǒng)，所述液壓執(zhí)行元件為加壓油缸，
所述加壓油缸的缸體與桅桿固定，所述動力頭安裝在加壓油缸活塞的外端。 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的液壓系統(tǒng)除了包括主液壓回路外，還具有隨動控
制溢流閥和隨動控制閥，而且所述隨動控制閥連接在隨動控制溢流閥的進油口與主液壓回
路的管路之間；在隨動控制閥的控制下，隨動控制溢流閥的進油口能夠與主液壓回路的管
路相通；這樣，在隨動控制溢流閥的進油口與主液壓回路相通時，隨動控制溢流閥的溢流
壓力就能夠反映在主液壓回路上，并通過影響主液壓回路向液壓執(zhí)行元件供給的液壓油流
量，調(diào)整液壓執(zhí)行元件的動作速度，使液壓執(zhí)行元件與負載部件保持同步動作，實現(xiàn)液壓執(zhí)
行元件與負載部件的隨動。 在進一步的技術(shù)方案中，所述液壓泵為包括變量液壓泵和控制變量液壓泵排量的 液壓補償機構(gòu)的負載敏感泵，液壓補償機構(gòu)能夠根據(jù)負載調(diào)整液壓泵的輸出排量，從而減 小液壓系統(tǒng)的動力損失，避免液壓油過熱，提高液壓系統(tǒng)的總體效率。 在進一步的技術(shù)方案中，所述隨動控制閥連接在液壓補償機構(gòu)的感應(yīng)口與隨動控 制溢流閥的進油口之間；該技術(shù)方案通過液壓補償機構(gòu)的感應(yīng)口將隨動控制溢流閥的溢流 壓力反映到主液壓回路中，通過調(diào)整溢流壓力調(diào)整液壓泵的排量，進而更大范圍、更準確地 調(diào)整液壓泵的輸出流量，使液壓執(zhí)行元件以預定的速度動作，實現(xiàn)液壓執(zhí)行元件與負載部 件的隨動；這樣能夠提高液壓執(zhí)行元件隨動反應(yīng)的穩(wěn)定可靠性。另外，通過液壓補償機構(gòu)調(diào) 節(jié)液壓泵的輸出動力，能夠通過溢流壓力較小的改變，實現(xiàn)液壓泵輸出流量力較大的調(diào)整， 減小液壓損失。 在可選技術(shù)方案中，所述隨動控制閥連接在液壓泵的供油口與隨動控制溢流閥的 進油口之間；這樣能夠通過調(diào)節(jié)主液壓回路液壓油最大壓力調(diào)節(jié)液壓泵向液壓執(zhí)行元件供 給的液壓油流量，實現(xiàn)對液壓執(zhí)行元件動作速度的調(diào)節(jié)與控制；該技術(shù)方案具有管路結(jié)構(gòu) 簡單的特點。 在進一步技術(shù)方案中，所述液壓系統(tǒng)還包括輔助液壓回路，所述輔助液壓回路包 括輔助液壓泵和控制閥；所述換向閥為液控換向閥，所述控制閥連接在液控換向閥的控制 口與輔助液壓泵的供油口之間，以控制液控換向閥的位置。該技術(shù)方案中，在液控換向閥保 持在預定位置時，可以實現(xiàn)液壓執(zhí)行元件的隨動，還可以通過輔助液壓回路實現(xiàn)對換向閥 的控制，從而通過系統(tǒng)壓力較低，液壓流量較小的輔助液壓回路實現(xiàn)對系統(tǒng)壓力較高，液壓 流量較大的主液壓回路的控制，這樣能夠保證控制的可靠性和安全性。
在進一步的技術(shù)方案中，所述輔助液壓回路包括轉(zhuǎn)換閥和液壓梭閥；所述液控換 向閥的控制口通過液壓梭閥與控制閥相連，具體是，液壓梭閥的出油口與第一進油口分別 與液控換向閥的控制口和控制閥相連；所述轉(zhuǎn)換閥連接在液壓梭閥的第二進油口與輔助液 壓泵之間；所述轉(zhuǎn)換閥位于第一位置時，使所述液壓梭閥的第二進油口與輔助液壓泵供油 口相通。該技術(shù)方案中，在需要液壓執(zhí)行元件與負載部件保持隨動時，只要通過控制轉(zhuǎn)換 閥，就可以實現(xiàn)液壓系統(tǒng)不同功能的轉(zhuǎn)換，能夠很方便地實現(xiàn)液壓執(zhí)行元件的隨動。
在進一步的技術(shù)方案中，所述液壓系統(tǒng)還包括控制器，壓力傳感器，所述壓力傳感 器檢測液壓執(zhí)行元件預定液壓腔的液壓油壓力；所述隨動控制溢流閥為電比例溢流閥，所 述控制器根據(jù)壓力傳感器檢測獲得的壓力向隨動控制溢流閥輸出電信號，以調(diào)整隨動控制 溢流閥的溢流壓力。該技術(shù)方案提供的液壓系統(tǒng)能夠根據(jù)液壓執(zhí)行元件相應(yīng)液壓腔壓力的 大小，調(diào)整液壓泵為液壓執(zhí)行元件供給的液壓油流量；由于液壓執(zhí)行元件相應(yīng)液壓腔的壓 力與負載相關(guān)，因此，該技術(shù)方案能夠根據(jù)負載大小，調(diào)整液壓執(zhí)行元件的動作速度，從而 使液壓執(zhí)行元件與負載部件保持同步變化；進而在負載變化時，該技術(shù)方案也能夠使液壓 執(zhí)行元件與負載部件保持隨動，進而擴大液壓系統(tǒng)隨動應(yīng)用的范圍。 在提供上述液壓系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，提供的旋挖鉆機包括旋挖鉆機本體，桅桿，動力 頭，還包括上述任一種液壓系統(tǒng)，所述液壓執(zhí)行元件為加壓油缸，所述加壓油缸缸體與桅桿 固定，所述動力頭安裝在加壓油缸活塞的外端，加壓油缸的伸縮控制動力頭的上下位置。該 技術(shù)方案中， 一方面，主液壓回路能夠?qū)崿F(xiàn)加壓油缸的伸縮，使旋挖鉆機能夠按照普通的鉆 桿鉆斗模式進行施工作業(yè)；另一方面，在所述隨動控制閥使隨動控制溢流閥的進油口與主 液壓回路的管路之間連通時，隨動控制溢流閥能夠調(diào)整液壓系統(tǒng)為加壓油缸供給的液壓油 流量，使加壓油缸以預定的速度伸長，并使加壓油缸與動力頭同步動作，實現(xiàn)加壓油缸與動 力頭的隨動，這樣，旋挖鉆機就能夠按照CFA工法模式進行施工作業(yè)。


圖1是一種旋挖鉆機總體結(jié)構(gòu)示意圖，同時該圖也是旋挖鉆機按照普遍的鉆桿鉆 斗施工模式進行施工作業(yè)的原理示意圖； 圖2是旋挖鉆機按照CFA工法模式施工作業(yè)的原理示意圖； 圖3是本發(fā)明實施例一提供的一種液壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理示意圖，該液壓系統(tǒng)為一種 應(yīng)用于旋挖鉆機的液壓系統(tǒng)； 圖4是本發(fā)明實施例二提供的液壓系統(tǒng)原理示意圖；
圖5是本發(fā)明實施例三提供的液壓系統(tǒng)原理示意圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進行詳細描述，本部分的描述僅是示范性和解釋性，不應(yīng) 對本發(fā)明的保護范圍有任何的限制作用。該部分中，以旋挖鉆機的液壓系統(tǒng)為例對本發(fā)明 提供的液壓系統(tǒng)進行說明，應(yīng)當說明的是本發(fā)明提供的液壓系統(tǒng)不僅僅能夠應(yīng)用于旋挖 鉆機上，還能夠應(yīng)用于其他工程機械中。 請參考圖3，該圖是本發(fā)明實施例一提供的一種液壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理示意圖，該液壓 系統(tǒng)為一種應(yīng)用于旋挖鉆機的液壓系統(tǒng)。
實施例一提供的液壓系統(tǒng)包括主液壓回路和輔助液壓回路，主液壓回路形成液壓 系統(tǒng)的動力輸出部分，輔助液壓回路形成液壓系統(tǒng)的控制部分，實現(xiàn)對主液壓回路狀態(tài)的 控制。 如圖所示，主液壓回路包括液壓泵3、加壓油缸140、換向閥9。本例中，液壓泵3為 負載敏感泵，并由發(fā)動機1驅(qū)動旋轉(zhuǎn)，輸出液壓動力；負載敏感泵包括變量液壓泵31和控制 變量液壓泵31排量的液壓補償機構(gòu)32。所述主液壓回路包括供油管路71和反饋管路72， 供油管路71連接在變量液壓泵31的供油口與換向閥9之間，和換向閥9與加壓油缸140 之間；反饋管路72連接在液壓補償機構(gòu)32的感應(yīng)口 P與供油管路71之間。
換向閥9連接在液壓泵3與加壓油缸140之間，其位置的改變能夠控制液壓油在 供油管路71內(nèi)的流動方向，進而實現(xiàn)對加壓油缸140動作的控制。本例中，換向閥9為具 有多個接口的敏感多路閥，其中，P 口與反饋管路72相連，以實現(xiàn)對負載的感應(yīng)，并將感應(yīng) 信號反饋給液壓泵3 ;0 口通過供油管路71與液壓泵3的供油口相通；A 口和B 口分別通過 供油管路71與加壓油缸140的無桿腔和有桿腔相通。以附圖為參照，本例中，在敏感多路 閥的主閥位于下位時，主液壓回路的高壓油進入加壓油缸140的無桿腔中，加壓油缸140在 液壓力作用下伸長；在敏感多路閥的主閥處于上位時，主液壓回路的高壓油進入加壓油缸 140的有桿腔中，加壓油缸140在液壓力作用下縮回；在敏感多路閥的主閥處于中位時，加 壓油缸140保持固定，并在自鎖機構(gòu)作用下鎖止。 為了避免加壓油缸140在動力頭150拉力作用下動作而失控，加壓油缸140的有 桿腔與無桿腔，即兩個液壓油腔之間還設(shè)置有自鎖機構(gòu)，本例中，自鎖機構(gòu)為平衡閥8 ;這 樣，加壓油缸140僅能夠根據(jù)液壓泵3的供油進行動作，實現(xiàn)加壓油缸140伸縮動作的穩(wěn) 定。 實施例一提供的液壓系統(tǒng)與現(xiàn)有技術(shù)的區(qū)別在于，還包括隨動控制閥IO和隨動 控制溢流閥ll，隨動控制閥IO連接在隨動控制溢流閥11的進油口與主液壓回路的管路之 間；本例中，所述隨動控制閥10連接在反饋管路72與隨動控制溢流閥的進油口之間。以附 圖為參照，在隨動控制閥10位于右位時，反饋管路72的管路與隨動控制溢流閥11的進油 口保持斷開，反饋管路72內(nèi)的壓力僅與負載相關(guān)；在隨動控制閥IO位于左位時，反饋管路 72的管路與隨動控制溢流閥11的進油口保持相通，反饋管路72的管路液壓油的最大壓力 與隨動控制溢流閥的溢流壓力相等。 以下對實施例一提供的液壓系統(tǒng)的工作原理進行描述，由于實施例一提供的液壓 系統(tǒng)為應(yīng)用于旋挖鉆機上的液壓系統(tǒng)，因此，以下結(jié)合旋挖鉆機的工作過程描述該液壓系 統(tǒng)的工作原理。 結(jié)合圖1和圖3，在旋挖鉆機按照普通的鉆桿鉆斗模式進行施工作業(yè)時，隨動控制 閥10處于右位，使反饋管路72與隨動控制溢流閥11的進油口保持斷開，液壓補償機構(gòu)32 僅根據(jù)負載調(diào)整變量液壓泵31的排量。通過適當?shù)姆绞?具體方式將于后述)調(diào)整換向閥 9的位置，在換向閥9的主閥位于處于下位時，加壓油缸140的活塞在液壓力作用下伸出，對 動力頭150施加預定的作用力，使鉆頭160向下鉆進，形成樁孔。該工作過程與現(xiàn)有技術(shù)相 同，在此不再贅述。 結(jié)合圖2和圖3、在旋挖鉆機按照CFA工法模式進行施工作業(yè)時，動力頭150在長 螺旋鉆桿210拉力作用下向下移動。使換向閥9的主閥位于下位；同時使隨動控制閥10處
7于左位，反饋管路72的管路與隨動控制溢流閥11的進油口保持相通，反饋管路72的管路 液壓油的最大壓力與隨動控制溢流閥11的溢流壓力相等；此時，調(diào)整隨動控制溢流閥11的 溢流壓力，能夠改變液壓補償機構(gòu)32感應(yīng)口的壓力，從而通過液壓補償機構(gòu)32調(diào)整變量液 壓泵31的排量；在發(fā)動機1輸出轉(zhuǎn)速不變的情況下，使液壓泵3的輸出流量產(chǎn)生變化，使平 衡閥8保持解鎖的情況下，液壓泵3為加壓油缸140提供的液壓油流量也產(chǎn)生相應(yīng)變化，使 加壓油缸140以預定的速度伸長。 通過相應(yīng)試驗，可以確定隨動控制溢流閥11的溢流壓力；在保持該溢流壓力時， 使加壓油缸140的活塞以預定的速度伸出，并保持活塞伸出的速度與動力頭150下移的速 度相等，使加壓油缸140與動力頭150保持同步動作，實現(xiàn)加壓油缸140與動力頭150的隨 動； 在加壓油缸140與動力頭150的隨動情況下，旋挖鉆機能夠順利地按照CFA工法 模式進行施工作業(yè)，并保證液壓系統(tǒng)的安全。因此，在旋挖鉆機具有上述液壓系統(tǒng)時，旋挖 鉆機不僅能夠按照普通的鉆桿鉆斗模式進行施工作業(yè)，還能夠?qū)崿F(xiàn)加壓油缸140與動力頭 150隨動，從而能夠按照CFA工法模式進行施工作業(yè)。 本例中，換向閥9的主閥為液控閥，對該液控閥的控制是通過輔助液壓回路實現(xiàn) 的，換向閥9還可以是機械控制閥或電控閥。如圖3所示，輔助液壓回路包括輔助液壓泵2 和控制閥6，本例中，控制閥6具有閥體和控制手柄，通過控制手柄能夠改變控制閥6的位 置，改變輔助液壓回路的液壓油流動方向和流動狀態(tài)。換向閥9的主閥具有控制口 a和控 制口 b ;控制閥6為三位換向閥，進油口與輔助液壓泵2的供油口相連，兩個出油口分別與 控制口 a和控制口 b相連，其中一個出油口與控制口 a之間具體是通過后述的液壓梭閥相 連；控制閥6控制手柄的位置不同，控制口 a和控制口 b處于不同的狀態(tài)。在控制手柄位于 中位時，控制口 a和控制口 b均為低壓，換向閥9的主閥位于中位；在控制手柄位于左位時， 控制口 a為高壓，即與輔助液壓泵2的供油口相通的時，換向閥9的主閥在控制口 a液壓油 作用下保持在下位；在控制手柄位于右位時，控制口 b為高壓，即與輔助液壓泵2的供油口 相通的時，換向閥9的主閥在控制口 a液壓油作用下保持在上位。 可以理解，實施例一提供的液壓系統(tǒng)中，在需要加壓油缸140隨動時，需要控制閥 6先確定加壓油缸140隨動的方向，并使控制閥6保持在預定狀態(tài)；對于上述液壓系統(tǒng)而 言，加壓油缸140不僅能夠在伸長時與動力頭150保持隨動，在縮短時，也可以保持與動力 頭150保持隨動。但對于旋挖鉆機而言，只需要在加壓油缸140伸長時保持與動力頭450 隨動；在確定的隨動方向相反時，動力頭150對加壓油缸140活塞的拉力同樣會導致液壓元 件及液壓系統(tǒng)的損壞。 為了避免確定隨動方向的錯誤，本例中的輔助液壓回路中還包括轉(zhuǎn)換閥4和液壓 梭閥5 ;液壓梭閥5具有三個接口 ，分別是第一進油口 、第二進油口和出油口 ；液壓梭閥5的 第一進油口和出油口分別與控制閥6的一個出油口相連，從而實現(xiàn)控制閥6的出油口與控 制口a連接；所述轉(zhuǎn)換閥4連接在液壓梭閥5的第二進油口與輔助液壓泵2的供油口之間。
轉(zhuǎn)換閥4為二位三通閥，以圖3為參照，在轉(zhuǎn)換閥4位于右位時，液壓梭閥5的第 二進油口為低壓，輔助液壓回路可以根據(jù)控制閥6的位置控制液壓系統(tǒng)的狀態(tài)，按上述方 式進行。在轉(zhuǎn)換閥4位于左位時，液壓梭閥5的第二進油口與輔助液壓泵2的供油口相通， 從而使液壓梭閥5的出油口保持高壓，進而使控制口 a保持為高壓，換向閥9的主閥保持在
8下位，此時液壓泵3輸出的液壓油驅(qū)動加壓油缸140伸長；此時，使隨動控制閥IO保持在左 位時，就可以實現(xiàn)加壓油缸140與動力頭150的隨動；這樣，在要加壓油缸140保持隨動時， 就可以通過轉(zhuǎn)換閥4實現(xiàn)，不需要通過控制閥6實現(xiàn)，從而能夠防止隨動方向的錯誤，提高 隨動控制的可靠性。 在上述液壓系統(tǒng)應(yīng)用于其他工程機械中時，可以根據(jù)實際需要確定液壓執(zhí)行元件 隨動方向，將轉(zhuǎn)換閥4和液壓梭閥5連接在相應(yīng)的控制口與控制閥之間。
根據(jù)上述描述，可以看出，加壓油缸140與動力頭150保持隨動的關(guān)鍵是，調(diào)整加 壓油缸140動作速度，使加壓油缸140與動力頭150同步動作；在液壓系統(tǒng)壓力能夠滿足驅(qū) 動動力頭150動作的前提下，加壓油缸140動作速度決定于液壓泵3為加壓油缸140供給 的液壓油流量的大小，在液壓泵3為加壓油缸140供給的液壓油流量增加時，加壓油缸140 伸縮的速度會增加，反之，加壓油缸140伸縮的速度會減少。 可以理解，在液壓系統(tǒng)中包括液壓馬達等其他液壓執(zhí)行元件，負載由其他負載部 件形成時，通過控制液壓泵供給的液壓油流量，也可以實現(xiàn)液壓執(zhí)行元件與負載部件隨動。
實施例一中，通過隨動控制溢流閥11實現(xiàn)對液壓補償機構(gòu)32感應(yīng)口 0壓力的調(diào) 整，進而通過液壓補償機構(gòu)32調(diào)整液壓泵3的排量，最后實現(xiàn)調(diào)節(jié)液壓泵3向加壓油缸140 供給的液壓油流量實現(xiàn)上述目的。 請參考圖4，該圖是本發(fā)明實施例二提供的液壓系統(tǒng)原理示意圖。實施二是在實施 例一的基礎(chǔ)上提出的，與實施例一不同之處在于，隨動控制閥10連接在液壓泵3的供油口 與隨動控制溢流閥11的進油口之間。 實施例二的工作原理是在需要加壓油缸140隨動時，使隨動控制閥IO位于左位， 隨動控制溢流閥11的進油口與液壓泵3的供油口相通，此時，調(diào)整隨動控制溢流閥ll溢流 壓力，使主油管路71最大壓力與溢流壓力相等，過多的液壓油通過隨動控制溢流閥11流回 液壓油箱；并使加壓油缸140對動力頭150的作用力與動力頭150對加壓油缸140活塞的 作用力相等，保持活塞的受力平衡；活塞以預定的速度伸出；通過試驗，可以使活塞伸出的 速度與動力頭150向下移動的速度保持相等，也能夠?qū)崿F(xiàn)加壓油缸140與動力頭150的隨 動，實現(xiàn)本發(fā)明的目的。 因此，液壓系統(tǒng)中的液壓泵3不限于為敏感負載泵，也可以是普通液壓泵。
對于上述液壓系統(tǒng)，僅在動力頭150以恒定的速度移動時，才能保持加壓油缸140 與動力頭150的隨動；在包括上述液壓系統(tǒng)的旋挖鉆機在卵石層等不均勻土層中進行施工 作業(yè)時，由于土層不均勻，土壤對長螺旋鉆桿210的作用力會產(chǎn)生變化，長螺旋鉆桿210會 以不均勻的速度進給，因此，動力頭150也以不同的速度向下移動，在這種情況下，上述液 壓系統(tǒng)中的加壓油缸140就無法保持與動力頭150的隨動。為此，本發(fā)明還提供了另一種 實施例。 請參考圖5，該圖是本發(fā)明實施例三提供的液壓系統(tǒng)原理示意圖。實施例三提供的 液壓系統(tǒng)是在實施例一的基礎(chǔ)上進行調(diào)整形成，實施例三與實施例一的不同之處在于隨 動控制溢流閥11為電比例溢流閥，能夠根據(jù)電信號調(diào)整其溢流壓力，還包括壓力傳感器12 的控制器13。壓力傳感器12安裝在換向閥9與加壓力油缸140無桿腔之間的主油管路72 上，用于檢測加壓油缸140無桿腔的液壓油壓力；控制器13根據(jù)壓力傳感器12檢測獲得的 壓力向隨動控制溢流閥11輸出電信號。
實施例三提供的液壓系統(tǒng)的工作原理如下 在包括本例提供液壓系統(tǒng)的旋挖鉆機按照CFA工法模式在不均勻的土壤中進行 施工作業(yè)時，在長螺旋鉆桿210進給的速度增加時，動力頭150下移的速度也增加，此時， 加壓油缸140無桿腔的壓力就會減?。淮藭r控制器獲取壓力傳感器12檢測獲得的無桿腔 壓力變化的信息，然后根據(jù)預定策略確定溢流壓力，并向隨動控制溢流閥11輸出相應(yīng)電信 號，使隨動控制溢流閥11根據(jù)相應(yīng)電信號調(diào)整其溢流壓力，從而使液壓補償機構(gòu)32感應(yīng)口 O處壓力與溢流壓力相等；在該溢流壓力調(diào)節(jié)下，液壓補償機構(gòu)32調(diào)整變量液壓泵31的排 量，并以預定的流量向加壓油缸140供給液壓油，使加壓油缸140伸長速度增加，實現(xiàn)加壓 油缸140與動力頭150同步動作；在由于長螺旋鉆桿210進給的速度減小而使動力頭150 下移的速度也減小時，控制器13可以根據(jù)壓力傳感器12檢測的壓力信號使隨動控制溢流 閥11溢流壓力向相反方向變化，使液壓泵3以較小的流量向加壓油缸140供給液壓油，使 加壓油缸140伸長速度降低，同樣可以使加壓油缸140與動力頭150保持同步動作；因此， 本例提供的技術(shù)方案同樣可以實現(xiàn)加壓油缸140與動力頭150的隨動，并且能夠在動力頭 150以不均勻速度移動時，保持加壓油缸140的隨動。 為了更進一步地實現(xiàn)旋挖鉆機加壓油缸140隨動狀態(tài)的自動化，本例中，轉(zhuǎn)換閥4 和隨動控制閥10均為電控液壓閥，且二者電控接口均與控制器13相連，控制器13不僅能 夠根據(jù)壓力傳感器12產(chǎn)生的壓力信號調(diào)整隨動控制溢流閥11的溢流壓力，還能夠向轉(zhuǎn)換 閥4和隨動控制閥10發(fā)送信號，轉(zhuǎn)換閥4和隨動控制閥10根據(jù)控制器13發(fā)送的信號改變 位置，實現(xiàn)對轉(zhuǎn)換閥4和隨動控制閥10狀態(tài)的自動控制。這樣，在需要加壓油缸140保持隨 動時，通過操作控制器13就可以實現(xiàn)，不需要單獨對轉(zhuǎn)換閥4和隨動控制閥10進行操作； 另外，也以在控制器13中設(shè)定相應(yīng)的策略，在滿足預定條件時，實現(xiàn)對轉(zhuǎn)換閥4和隨動控制 閥10自動操作，對隨動控制溢流閥11壓力的自動調(diào)整。 在提供上述液壓系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，提供的旋挖鉆機包括旋挖鉆機本體110，桅桿20 和動力頭150，還包括上述任一種液壓系統(tǒng)，加壓油缸140的缸體與桅桿20固定，所述動力 頭150安裝在加壓油缸活塞的外端。 以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人 員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干變動、改進和潤飾，這些改進和潤 飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍。
權(quán)利要求
一種液壓系統(tǒng)，包括主液壓回路，主液壓回路包括液壓泵、液壓執(zhí)行元件和換向閥；所述換向閥連接在液壓泵與加壓油缸之間，所述液壓執(zhí)行元件的兩個液壓腔之間具有自鎖機構(gòu)，其特征在于，還包括隨動控制閥和隨動控制溢流閥，所述隨動控制閥連接在隨動控制溢流閥的進油口與主液壓回路的管路之間，以控制隨動控制溢流閥的進油口與主液壓回路的管路之間的通斷。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的液壓系統(tǒng)，其特征在于，所述液壓泵為負載敏感泵，該負載敏 感泵包括變量液壓泵和控制變量液壓泵排量的液壓補償機構(gòu)；所述主液壓回路包括供油管路和反饋管路，所述供油管路連接在變量液壓泵與換向閥 之間，和換向閥與液壓執(zhí)行元件之間；所述反饋管路連接在液壓補償機構(gòu)的感應(yīng)口與供油 管路之間。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的液壓系統(tǒng)，其特征在于，所述隨動控制閥連接在反饋管路與 隨動控制溢流閥的進油口之間。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的液壓系統(tǒng)，其特征在于，所述隨動控制閥連接在液壓泵的 供油口與隨動控制溢流閥的進油口之間。
5. 根據(jù)權(quán)利要求l-4任一項所述的液壓系統(tǒng)，其特征在于，還包括輔助液壓泵和控制 閥；所述換向閥為液控換向閥，所述控制閥連接在所述液控換向閥的控制口與輔助液壓泵 的供油口之間，以控制所述液控換向閥的位置。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的液壓系統(tǒng)，其特征在于，還包括轉(zhuǎn)換閥和液壓梭閥；所述液壓 梭閥的出油口和第一進油口分別與液控換向閥的控制口和控制閥相連；所述轉(zhuǎn)換閥連接在 液壓梭閥的第二進油口與輔助液壓泵之間；所述轉(zhuǎn)換閥位于第一位置時，使所述液壓梭閥 的第二進油口與輔助液壓泵的供油口相通。
7 根據(jù)權(quán)利要求l-6任一項所述的液壓系統(tǒng)，其特征在于，所述隨動控制溢流閥的溢 流壓力為預定值。
8. 根據(jù)權(quán)利要求l-6任一項所述的液壓系統(tǒng)，其特征在于，還包括控制器和壓力傳感 器，所述壓力傳感器檢測液壓執(zhí)行元件液壓腔的液壓油壓力；所述隨動控制溢流閥為電比 例溢流閥，所述控制器根據(jù)壓力傳感器檢測獲得的壓力向所述電比例溢流輸出電信號，以 調(diào)整所述電比例溢流閥的溢流壓力。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1-8任一項所述的液壓系統(tǒng)，其特征在于，所述轉(zhuǎn)換閥和隨動控制閥 均為電控液壓閥，所述控制器還用于控制轉(zhuǎn)換閥和隨動控制閥。
10. —種旋挖鉆機，包括旋挖鉆機本體，桅桿和動力頭，其特征在于，還包括權(quán)利要求 1-9任一項所述的液壓系統(tǒng)，所述液壓執(zhí)行元件為加壓油缸，所述加壓油缸的缸體與桅桿固 定，所述動力頭安裝在加壓油缸活塞的外端。
全文摘要
本發(fā)明公開一種液壓系統(tǒng)和包括該液壓系統(tǒng)的旋挖鉆機，公開的液壓系統(tǒng)包括主液壓回路，主液壓回路包括液壓泵、液壓執(zhí)行元件、換向閥；換向閥連接在液壓泵與加壓油缸之間，液壓執(zhí)行元件的兩個液壓腔之間具有自鎖機構(gòu)，與現(xiàn)有技術(shù)的區(qū)別在于，還包括隨動控制閥和隨動控制溢流閥，隨動控制閥連接在隨動控制溢流閥的進油口與主液壓回路之間。公開的液壓系統(tǒng)在隨動控制溢流閥的進油口與主液壓回路相通時，隨動控制溢流閥的溢流壓力就能夠反映在主液壓回路上，并通過影響主液壓回路向液壓執(zhí)行元件供給的液壓油流量，調(diào)整液壓執(zhí)行元件的動作速度，使液壓執(zhí)行元件與負載部件保持同步動作，實現(xiàn)液壓執(zhí)行元件與負載部件的隨動。
文檔編號E21B3/00GK101725589SQ20091023782
公開日2010年6月9日 申請日期2009年11月11日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月11日
發(fā)明者胡堂堂, 饒玉章, 黎中銀 申請人:北京市三一重機有限公司