專利名稱：液壓振動式打樁機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于液壓振動裝置。
在現(xiàn)有技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)，廣泛應(yīng)用于各種振動機(jī)械的強(qiáng)制配流式液壓振動裝置，它具有改變頻率方便，結(jié)構(gòu)簡單，如圖1所示，由一只零開口的三位四通換向閥帶動油缸組成。當(dāng)三位四通換向閥的閥芯在零位附近作往復(fù)運(yùn)動時(shí)，油缸的活塞就會隨之作往復(fù)運(yùn)動而產(chǎn)生振動，當(dāng)改變?nèi)凰耐〒Q向閥閥芯的往復(fù)頻率，油缸活塞的往復(fù)頻率也會隨之改變，油缸活塞的往復(fù)頻率與三位四通換向閥的閥芯的往復(fù)頻率相同。但這種振動裝置存在一個(gè)很大的問題，就是由于油缸活塞自重，三位四通換向閥流量不對稱性，加工和裝配上的誤差以及外界干擾等原因，油缸活塞在振動過程中會逐漸偏向油缸的一端，最后會發(fā)生油缸活塞撞擊缸蓋的現(xiàn)象，使振動無法進(jìn)行下去。油缸活塞的位移曲線如圖2所示，隨著時(shí)間t的增加，油缸活塞的位移s逐漸偏離中位線(用虛線表示)。因此，這種強(qiáng)制配流式液壓振動裝置很難實(shí)際使用。
為了能克服上述存在的問題，現(xiàn)研制成一種能自動消除偏移的液壓振動式打樁機(jī)，特提出本實(shí)用新型。
本實(shí)用新型采用的方法是直接檢測出油缸活塞的偏移信號并反饋到三位四通換向閥中，由于閥套與閥體之間是能相對運(yùn)動的，使三位四通換向閥的閥芯和閥套之間形成的閥口產(chǎn)生相應(yīng)的偏移，形成在活塞上下運(yùn)動的一個(gè)周期中向下和向上運(yùn)動時(shí)分別通過二位四通液控?fù)Q向閥A′和B′口的總流量不同，由此來自動消除活塞的偏移。


圖1、強(qiáng)制配流式液壓振動裝置原理圖。
圖2、強(qiáng)制配流式液壓振動裝置活塞位移曲線。
圖3、活塞無偏移振動時(shí)，液壓低通濾波器的輸入輸出壓力曲線。
圖4、活塞發(fā)生偏移振動時(shí)，液壓低通濾波器的輸入輸出壓力曲線。
圖5、液壓低通濾波器原理圖。
圖6、液壓振動式打樁機(jī)結(jié)構(gòu)圖。
圖7、液壓振動式打樁機(jī)油源結(jié)構(gòu)圖。
結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)進(jìn)一步的描述本實(shí)用新型包括與某種驅(qū)動方式(如曲柄連桿機(jī)構(gòu))連接的三位四通換向閥的閥芯〔11〕，閥套〔12〕，開有A、B、P、O油口的閥體〔10〕如圖6所示，油缸上腔與二位四通液控?fù)Q向閥〔18〕的A′口連通及油缸下腔與二位四通液控?fù)Q向閥〔18〕的B′口連通的缸體〔2〕，活塞〔3〕。缸體〔2〕與樁〔1〕連接。閥套〔12〕與閥體〔10〕之間能作相對的運(yùn)動；閥體〔10〕還開有與油源〔17〕連通的孔〔13〕，與液壓低通濾波器〔8〕輸出端連通的孔〔9〕；活塞〔3〕的偏移檢測器，它包括由活塞〔3〕中部開有的槽〔5〕，缸體〔2〕上分別開有與油源〔17〕連通的孔〔6〕，與油箱連通的孔〔7〕及液壓低通濾波器〔8〕組成；閥體〔10〕的A、B口分別與二位四通液控?fù)Q向閥〔18〕的液控口C、D口連通。
當(dāng)活塞〔3〕無偏移作正常振動時(shí)，液壓低通濾波器〔8〕的輸入端(即孔〔6〕處)的壓力曲線如圖3實(shí)線所示。在活塞一個(gè)運(yùn)動周期中，液壓低通濾波器〔8〕的輸入壓力中與高壓Ps接通與回油壓力Po(Po≈0)接通的時(shí)間相等，即t1＝t2，通過液壓低通濾波器〔8〕的輸出壓力Pc曲線如圖3虛線所示，Pc≈ 1/2 Ps。當(dāng)活塞〔3〕由于某種原因，而在振動中發(fā)生向下偏移時(shí)，液壓低通濾波器〔8〕的輸入端(即孔〔6〕處)的壓力曲線如圖4實(shí)線所示。接高壓Ps的時(shí)間t1大于接低壓Po的時(shí)間t2，這時(shí)液壓低通濾波器〔8〕的輸出壓力Pc如圖4虛線所示，Pc＞ 1/2 Ps，反之當(dāng)活塞〔3〕在振動過程中發(fā)生向上偏移時(shí)，液壓低通濾波器〔8〕的輸出壓力Pc＜ 1/2 Ps，也就是說根據(jù)液壓低通濾波器〔8〕的輸出壓力Pc的數(shù)值是大于、小于還是等于 1/2 Ps可以判斷出活塞〔3〕是向下、向上還是無偏移、偏移量的大小。三位四通換向閥和一般的結(jié)構(gòu)不同，閥套〔12〕和閥體〔10〕是可以相對移動的，并受液壓低通濾波器〔8〕的輸出壓力Pc控制，閥套〔12〕上端通過閥體〔10〕上的孔〔9〕受液壓低通濾波器〔8〕輸出壓力Pc控制的受壓面積為A1，閥套〔12〕下端通過閥體〔10〕上的孔〔13〕與油源〔17〕相連的受壓面積為A2，一般A1≈2A2。當(dāng)活塞〔3〕無偏移振動時(shí)，閥套〔12〕上、下受的油壓力分別為Pc·A1和Ps·A2，由于這時(shí)Pc＝ 1/2 Ps，所以上、下受力相等，閥套〔12〕處于中位，當(dāng)活塞〔3〕在振動過程中產(chǎn)生逐漸向下偏移時(shí)，液壓低通濾波器〔8〕的輸出壓力Pc＞ 1/2 Ps，這時(shí)閥套〔12〕上、下受的油壓力不等即Pc·A1＞Ps·A2，使閥套〔14〕向下移動，使之在活塞〔3〕一個(gè)振動周期中，閥口B與高壓Ps接通的時(shí)間大于閥口A與高壓Ps接通的時(shí)間，通過液控二位四通換向閥〔18〕，使通過閥口B′的總流量大于通過閥口A′的總流量，使活塞〔3〕在振動過程中逐漸向上運(yùn)動，消除活塞〔3〕的偏移。反之當(dāng)活塞〔3〕在振動的過程中逐漸向上偏移，這時(shí)Pc＜ 1/2 Ps，Pc·A1＜Ps·A2，使閥套〔14〕向上運(yùn)動，這樣在活塞〔3〕的一個(gè)振動周期中，通過液控二位四通換向閥〔18〕閥口A′的總流量大于通過閥口B′的總流量，使活塞〔3〕在振動過程中逐漸向下運(yùn)動，消除活塞〔3〕的偏移。
為了消除壓力脈動，在油源〔17〕的出口處裝有蓄能器〔16〕。
用電動機(jī)或油馬達(dá)帶動曲柄〔15〕旋轉(zhuǎn)，通過連桿〔14〕帶動閥芯〔13〕作上下運(yùn)動。改變電動機(jī)或油馬達(dá)的轉(zhuǎn)速，就可改變活塞〔3〕的振動頻率。
液壓低通液波器〔8〕由阻尼孔和液容組成，如圖5所示，改變阻尼孔的液阻和液容的大小可以得到活塞〔3〕的最佳糾偏的過渡過程。其中阻尼孔可直接用缸體〔2〕上的孔〔6〕或孔〔7〕、孔〔4〕縮小它們的直徑形成阻尼孔。液容除可直接利用連接管道作為液容外也可以用蓄能器代替。
本實(shí)用新型包含的另一結(jié)構(gòu)是上面所提到的油源〔17〕能根據(jù)打樁機(jī)的負(fù)載情況自動調(diào)整油泵〔20〕的排量，使拖動油泵〔20〕的電機(jī)〔23〕的電流工作在額定電流附近，如圖7所示，在電機(jī)〔23〕的電源線上接有電流互感器〔21〕，通過整流放大器〔22〕分別與比較器〔24〕、〔25〕的一個(gè)輸入端連接，比較器〔24〕、〔25〕的輸出端分別與放大器〔26〕、〔27〕的輸入端連接，放大器〔26〕、〔27〕的輸出端分別與電液三位四通換向閥〔30〕兩端的電磁鐵〔28〕、〔31〕連接，電液三位四通換向閥〔30〕的A、B口與油缸〔29〕連通，P口與油泵〔20〕的出油口連通，O口與油箱連通，電阻R1一端與比較器〔24〕的另一輸入端連接，R1的另一端和電阻R2的一端與比較器〔25〕的另一輸入端連接，R2的另一端接地，油缸〔29〕活塞控制油泵〔20〕的排量，供給液壓振動式打樁機(jī)。
打樁機(jī)在作沉樁的過程中，由于受土質(zhì)、沉樁深度等的影響，負(fù)載變化很大，負(fù)載變化引起電機(jī)的電流變化，又因施工現(xiàn)場電力線一般是臨時(shí)架設(shè)，容量有限，電機(jī)電流過大會沖擊電網(wǎng)電壓，為了保證不因負(fù)載過大而引起電流過大、損壞電機(jī)、沖擊電網(wǎng)。本實(shí)用新型采用檢測電機(jī)電流，并用此電流信號控制油泵的排量，使電機(jī)工作在額定電流附近，使電機(jī)既不超載，又不欠載，使打樁機(jī)工作在最佳狀態(tài)下。
如圖7所示，電流互感器〔21〕取出電機(jī)〔23〕的電流信號，通過整流放大器〔22〕產(chǎn)生反映電流大小的電壓信號Ua，當(dāng)電機(jī)〔23〕的電流過大，Ua增大，比較器〔24〕把Ua與設(shè)定電壓Ub進(jìn)行比較，當(dāng)Ua＞Ub時(shí)，則比較器〔24〕的輸出電壓Uc為高電位，輸給放大器〔26〕進(jìn)行放大后控制電液三位四通換向閥〔30〕的電磁鐵〔28〕，使之得電，電液三位四通換向閥〔30〕切換，油缸〔29〕的活塞沿箭頭〔19〕所指的反方向運(yùn)動，使油泵〔20〕的斜盤擺角θ變小，油泵〔20〕的排量減小，拖動油泵〔20〕的電機(jī)〔23〕的電流隨之減小，直到Ua＜Ub，比較器〔24〕的輸出Uc為低電位，電磁鐵〔28〕失電，油缸〔29〕的活塞停止運(yùn)動，油泵〔20〕的排量和電機(jī)〔23〕電流不再變化時(shí)，調(diào)整完畢。反之當(dāng)電機(jī)〔23〕的電流過小即電機(jī)〔23〕在欠載下工作，Ua減小，比較器〔25〕把Ua與設(shè)定電壓Ub′進(jìn)行比較，當(dāng)Ua＜Ub′時(shí)，則比較器〔25〕的輸出Uc′為高電位，通過放大器〔27〕放大后控制電液三位四通換向閥〔30〕的電磁鐵〔31〕使之得電，電液三位四通換向閥〔30〕切換，油缸〔29〕的活塞沿箭頭〔19〕所指方向運(yùn)動，使油泵〔20〕的斜盤擺角θ增大，油泵〔20〕的排量增加，電機(jī)〔23〕的電流也隨之增大，直到Ua＞Ub′為止，加快了打樁機(jī)沉樁速度。
R1和R2為二只電阻，改變＋V的電壓值就改變與電機(jī)〔23〕電流的設(shè)定值相適應(yīng)的電壓Ub、Ub′，改變R1和R2的大小，可以確定電機(jī)〔23〕的電流的不調(diào)整范圍，在這個(gè)范圍內(nèi)盡管電機(jī)〔23〕的電流有一些變化，但油泵〔20〕的排量不變化，超過此范圍，油泵〔20〕排量能隨之調(diào)整。
油泵〔20〕可采用伺服變量軸向柱塞泵。溢流閥〔32〕只起安全作用，正常工作情況下并不溢流。
本實(shí)用新型的效果是由于采用強(qiáng)制配流式液壓振動的方式，它具有結(jié)構(gòu)簡單，性能可靠，振動頻率改變方便等優(yōu)點(diǎn)；同時(shí)采用隨時(shí)用壓力信號對振動中的活塞進(jìn)行位置檢測，并反饋到控制閥中去的方法，克服了活塞在振動過程中發(fā)生偏移和撞擊缸蓋的現(xiàn)象；同時(shí)又采用檢測電機(jī)電流信號控制油泵的排量，使電機(jī)電流工作在額定或設(shè)定電流附近，使電機(jī)既不超載又不欠載，使打樁機(jī)工作在最佳狀態(tài)下。本實(shí)用新型可在打樁機(jī)中推廣使用。
權(quán)利要求1.一種液壓振動式打樁機(jī)，它包括與曲柄連桿機(jī)構(gòu)連接的三位四通換向閥的閥芯[11]、閥套[12]，開有A、B、P、O油口的閥體[10]，油缸上腔與二位四通液控?fù)Q向閥[18]的A′口連通和油缸下腔與二位四通液控?fù)Q向閥[18]的B′口連通的缸體[2]、活塞[3]，缸體[2]與樁[1]連接，本實(shí)用新型的特征是閥套[12]與閥體[10]之間能作相對運(yùn)動；閥體[10]還開有與油源[17]連通的孔[13]；與液壓低通濾波器[8]輸出端連通的孔[9]；活塞[3]的偏移檢測器，它包括由活塞[3]中部開有的槽[5]，缸體[2]上分別開有與油源[17]連通的孔[4]，與液壓低通濾波器[8]輸入端連通的孔[6]，與油箱連通的孔[7]和液壓低通濾波器[8]組成；閥體[10]A、B口分別與二位四通液控?fù)Q向閥[18]的液控口C、D口連通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液壓振動式打樁機(jī)，其特征是所述的油源〔17〕它包括在電機(jī)〔23〕的電源線上接有電流互感器〔21〕，通過整流放大器〔22〕分別與比較器〔24〕、〔25〕的一個(gè)輸入端連接，比較器〔24〕、〔25〕的輸出端分別與放大器〔26〕、〔27〕的輸入端連接，放大器〔26〕、〔27〕的輸出端分別與電液三位四通換向閥〔30〕兩端的電磁鐵〔28〕、〔31〕連接，電液三位四通換向閥〔30〕的A、B口與油缸〔29〕連通，P口與油泵〔20〕的出油口連通，O口與油箱連通，電阻R1一端與比較器〔24〕的另一輸入端連接，R1的另一端和電阻R2的一端與比較器〔25〕的另一輸入端連接。
專利摘要一種液壓振動式打樁機(jī)，由于采用強(qiáng)制配流式液壓振動的方式，它具有結(jié)構(gòu)簡單，性能可靠，振動頻率改變方便等優(yōu)點(diǎn)；同時(shí)采用隨時(shí)用壓力信號對振動中的活塞進(jìn)行位置檢測，并反饋到控制閥中去的方法，克服了活塞在振動過程中發(fā)生偏移和撞擊缸蓋的現(xiàn)象；同時(shí)又采用檢測電機(jī)電流信號控制油泵的排量，使電機(jī)電流工作在額定或設(shè)定電流附近，使電機(jī)既不超載又不欠載，使打柱機(jī)工作在最佳狀態(tài)下，本實(shí)用新型可在打樁機(jī)中推廣使用。
文檔編號E02D7/18GK2037376SQ8820966
公開日1989年5月10日 申請日期1988年8月10日 優(yōu)先權(quán)日1988年8月10日
發(fā)明者丁凡, 林建亞, 王移龍 申請人:浙江大學(xué)