【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 當(dāng)有樁存在時(shí)，初始狀態(tài)樁錘位于最低端，電磁接近行程開關(guān)給換向閥5一個(gè)信號(hào)，閥5的右位工作，則液控單向閥10受高壓控制，反程打開，蓄能器4和液壓泵8中的高壓油通過閥5的右位進(jìn)入液壓缸2的下腔，壓縮上腔的彈簧，抬起重錘1上升。而上腔的液壓油則返回油箱。當(dāng)重錘上升到一定的高度時(shí)，形成接近開關(guān)給換向閥5一個(gè)信號(hào)，閥5的左位工作，此時(shí)單向閥10的液控壓力為零，反向關(guān)閉，但液壓泵8可以繼續(xù)向蓄能器4泵油，存儲(chǔ)液體壓力能量。此時(shí)重錘1在彈簧和自身重力的作用下，快速下落，沖擊樁頭，實(shí)現(xiàn)打樁功能。而液壓缸2的下腔的壓力油受錘體重力和彈簧的壓力的影響，快速從換向閥5的左位排回油箱。液壓缸2的上腔產(chǎn)生真空，會(huì)吸入油箱里的油自動(dòng)補(bǔ)充。當(dāng)錘1到達(dá)最低端時(shí)，閥5則又會(huì)變?yōu)橛椅还ぷ鳎貜?fù)上述動(dòng)作過程。可以在錘體的沖程中安裝有多個(gè)形成接近開關(guān)，通過對(duì)這些形成接近開關(guān)的控制調(diào)節(jié)錘體沖擊的行程以及能量的大小。本方案的優(yōu)點(diǎn):構(gòu)造簡(jiǎn)單，制造方便，成本較低；電磁閥控制換向，換向迅速方便；可以實(shí)現(xiàn)防空打功能；樁錘受彈簧和自身重力的雙重作用下落，沖擊能量大，打樁貫入度大；蓄能器較好的發(fā)揮了作用，能提高樁錘的打擊頻率，可以減小液壓泵的負(fù)荷?；旧先渴褂靡簤涸O(shè)備，噪音低。本方案的缺點(diǎn)：含有電氣設(shè)備，工作的可靠性和穩(wěn)定性較差，在惡劣環(huán)境中的工作適應(yīng)能力降低；形成接近開關(guān)控制樁錘沖擊行程，不能實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)速和調(diào)能；樁錘的下落主要靠彈簧和自身重力，調(diào)節(jié)不方便；打樁的頻率仍然很低。[6] 內(nèi)外差動(dòng)式液壓也用方案1油箱 2濾油器 3油泵 11單向閥 5溢流閥 6二位二通電磁閥7蓄能器 8單向節(jié)流閥 10二位四通電磁閥 12活塞 13液壓缸14活塞桿 15錘頭 16行程開關(guān)，其工作過程如下：工作時(shí)，電磁閥6通電，回油腔關(guān)閉，建立系統(tǒng)壓力。液壓泵3通過濾油器2將油箱1中的液壓油泵出，經(jīng)過單向閥4后，一路進(jìn)入蓄能器7，另一路液壓油進(jìn)入已通電的二位四通閥9，進(jìn)入液壓缸13的下腔，將錘頭15提起。液壓缸13上腔的液壓油經(jīng)過二位四通閥10回油箱?；钊闲械巾敳繒r(shí)，電磁閥10換向，蓄能器7及液壓泵泵出的壓力油進(jìn)入液壓缸13的上腔，實(shí)現(xiàn)外差動(dòng)；同時(shí)單向閥11被打開，液壓缸13的上下腔連聯(lián)通，實(shí)現(xiàn)內(nèi)差動(dòng)。內(nèi)外差動(dòng)的雙重作用使錘頭15快速下降。錘頭15下降到接近行程開關(guān)16時(shí)，二位四通閥10斷電換向，液壓泵3泵出的壓力油進(jìn)入蓄能器7，而液壓缸13中的液壓油快速降壓并通過電液閥10的左位返回油箱。停留一段時(shí)間，當(dāng)單向閥11內(nèi)的彈簧彈力克服液壓缸13中的液壓油的壓力時(shí)，彈簧回位，關(guān)閉內(nèi)差動(dòng)油路，液壓缸13的上下腔的聯(lián)系切斷。這時(shí)電液閥9通電，壓力油通過電液閥9進(jìn)入液壓缸下腔。另一路進(jìn)入蓄能器7，活塞上升。重復(fù)上述動(dòng)作，液壓垂頭便開始連續(xù)工作。本方案的優(yōu)點(diǎn)： 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，液壓缸的體積??； 液體壓力和樁錘重量雙重作用，打擊能量高，打擊力度大，樁的貫入度大； 排油迅速，換向準(zhǔn)確； 可以實(shí)現(xiàn)防空打，還可通過設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)手動(dòng)或自動(dòng)調(diào)節(jié)沖擊能； 蓄能器較好的發(fā)揮了作用，能提高打樁的頻率，減小泵的負(fù)荷； 本系統(tǒng)基本上采用液壓設(shè)備，因此噪聲較低。本方案的缺點(diǎn)：含有電氣設(shè)備，工作可靠性和穩(wěn)定性較差，在惡劣環(huán)境中的工作適應(yīng)能力差；必須通過無觸點(diǎn)開關(guān)預(yù)先設(shè)置提升高度，才能控制沖擊力的大小；不能實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)速和調(diào)節(jié)能量；由于單向閥回位需要時(shí)間，影響速度，打擊頻率還是比較低的。 [6] 日本NH系列液壓錘控制系統(tǒng)原理方案1低壓蓄能器 2高壓蓄能器 3液壓缸 4錘體[5]，其工作原理是：樁錘上升時(shí)，關(guān)閉V1和V2閥，開啟V3閥。液壓油通過液壓泵進(jìn)入液壓缸3的下腔，提起樁錘4。與此同時(shí)，液壓油進(jìn)入低壓蓄能器1.樁錘下降時(shí)，開啟V1閥和V2閥，關(guān)閉V3閥。液壓油由泵進(jìn)入液壓缸3的上腔，樁錘4快速下落，與此同時(shí)，高壓蓄能器2的液壓油也注入液壓缸3的上腔，由此加快了樁錘4的下落速度。重復(fù)上述動(dòng)作過程，樁錘上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)作業(yè)。本方案的優(yōu)點(diǎn)： 由樁錘和液壓雙重作用，打擊能量大，樁的貫入度大； 換向迅速，打擊速度高，打擊頻率較高； 液壓沖擊樁錘，無噪聲污染； 如果安裝無觸點(diǎn)接近行程開關(guān)，則可以調(diào)節(jié)沖擊行程和沖擊能量的大小。本方案的缺點(diǎn)： 不能實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)速和調(diào)節(jié)能量； 含有電氣設(shè)備，工作的可靠性和穩(wěn)定性較差，在惡劣環(huán)境中的工作適應(yīng)能力差； 必須通過無觸點(diǎn)開關(guān)預(yù)先設(shè)置提升高度，才能控制沖擊力的大??； 生產(chǎn)工藝的要求較高，制造的成本較高。 氣液聯(lián)合控制打樁方案1油箱 2主泵組 3插裝閥 4插裝閥 5低壓蓄能器 6高壓蓄能器7上腔氣缸 8行程開關(guān) 9錘頭 10控制泵組 11下腔油缸，其主要工作過程是:當(dāng)錘頭上升的時(shí)候，閥4通過主控?fù)Q向閥控制打開，閥3關(guān)閉；泵2和高壓蓄能器5里的高壓油進(jìn)入液壓缸的下腔11，抬起錘頭9上升。上腔7的氣體被壓縮，壓力逐漸增加。當(dāng)錘頭9上升到一定高度時(shí)，氣壓推動(dòng)主控?fù)Q向閥換向，閥3打開，閥4關(guān)閉，錘體9受上腔壓縮氣體的爆炸力和自身重力的作用快速下降，沖擊錘頭，完成打樁任務(wù)。當(dāng)錘頭沖擊完樁頭時(shí)，行程閥8換向，使主控閥快速換向，回到初始狀態(tài)，重復(fù)上述動(dòng)作。本方案的優(yōu)點(diǎn)： 全液壓設(shè)備，安全性能高，可以適應(yīng)惡劣的環(huán)境； 低噪音污染，符合環(huán)保的要求； 具有無級(jí)調(diào)節(jié)沖擊能量和調(diào)節(jié)沖擊頻率的功能； 通過設(shè)計(jì)可具有防空打功能和失壓保護(hù)功能； 氣體爆炸力和錘重雙重作用，沖擊頻率高，打樁的貫入度大； 制造成本低，適應(yīng)中國市場(chǎng)的需求。本方案的缺點(diǎn)： 換向不及電磁閥換向迅速； 噪音仍比靜力壓樁機(jī)大； 打樁頻率有待進(jìn)一步的提高。通過分析比較可知，目前的樁錘研制方面主要考慮以下幾個(gè)問題: 從中國的實(shí)際市場(chǎng)情況出發(fā)，考慮制造工藝要求和成本條件； 從打樁的環(huán)境出發(fā)，盡量提高打樁錘的使用安全穩(wěn)定性能； 實(shí)現(xiàn)打樁錘的無級(jí)調(diào)能和無級(jí)調(diào)頻是樁錘的一大要求； 進(jìn)一步提高打擊能和打擊頻率，從而提高打樁效率。通過比較可知，方案五選用全液壓設(shè)備，無價(jià)格較貴的電磁閥等，且本樁錘可以放在柴油錘架上直接使用，無需另外設(shè)計(jì)專用機(jī)架等，所以造價(jià)較低，較適合中國市場(chǎng)的要求，且樁錘性能優(yōu)良，可實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)目標(biāo)的基本要求，故選用方案五。第3章 液壓控制系統(tǒng)原理設(shè)計(jì)（1）、運(yùn)動(dòng)要求：設(shè)計(jì)滿足要求的液壓系統(tǒng)回路，選擇液壓泵、蓄能器與液壓閥件之間的合理匹配；（2）、要求設(shè)計(jì)的系統(tǒng)具有無級(jí)調(diào)節(jié)沖擊能量和調(diào)節(jié)頻率的功能；（3）、工作性能要求：低噪音，沖擊性能優(yōu)良，樁錘運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)；施工性、經(jīng)濟(jì)性、密封性好；（4）、要求設(shè)計(jì)的系統(tǒng)具有防空打的功能和漏氣保護(hù)功能； （5）、要求設(shè)計(jì)的系統(tǒng)具有自動(dòng)打樁功能；（6）、要求設(shè)計(jì)的系統(tǒng)具有單打操縱功能。（7）、結(jié)構(gòu)尺寸小，簡(jiǎn)單緊湊，采用細(xì)長(zhǎng)形狀樁錘；（8）、油路系統(tǒng)簡(jiǎn)單可靠，操作方便。本樁錘要求用全液壓設(shè)備代替電磁開關(guān)等電氣設(shè)備，故其行程開關(guān)要用液壓行程開關(guān)，因此其主控?fù)Q向閥件也不能使用電磁換向閥，而必須設(shè)計(jì)出一種非標(biāo)準(zhǔn)件來實(shí)現(xiàn)這種換向功能。我們可以借閱日本車輛公司的NH系列液壓錘液壓系統(tǒng)方案，用插裝閥的開閉來控制油缸活塞的行程方向，那么我們所設(shè)計(jì)的主控?fù)Q向閥的主要功能就是控制插裝閥的啟閉。在油缸的上腔沖入壓縮氣體，則活塞在行程過程中氣體壓力會(huì)不斷的變化，可以用氣體壓力的變化來實(shí)現(xiàn)主控?fù)Q向閥的換向。系統(tǒng)要求能實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)節(jié)打擊能量和調(diào)節(jié)打擊頻率的要求。要實(shí)現(xiàn)這兩個(gè)功能，必須對(duì)主控?fù)Q向閥有另外的控制壓力，通過對(duì)這種外加的控制壓力的調(diào)節(jié)來改變主控?fù)Q向閥換向時(shí)所需的氣體壓力的大小，從而實(shí)現(xiàn)這兩種調(diào)節(jié)功能。系統(tǒng)的防空打功能和漏氣保護(hù)功能通過對(duì)主控?fù)Q向閥的控制來實(shí)現(xiàn)。所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)必須要讓這時(shí)的主控?fù)Q向閥閥芯無法移動(dòng)工作，這樣才能使樁錘處于靜止?fàn)顟B(tài)。系統(tǒng)的單打功能也要通過對(duì)主控?fù)Q向閥的控制來實(shí)現(xiàn)，我們可以設(shè)計(jì)其操作系統(tǒng)，使其可以控制主控?fù)Q向閥，讓主控?fù)Q向閥在打樁過程完成一次后，其閥芯無法再移動(dòng)工作，從而來實(shí)現(xiàn)這種功能。當(dāng)無樁存在時(shí)，閥XHF2處于上位工作狀態(tài)，則Pky為高壓油控制狀態(tài)，因此QHF為下位工作狀態(tài)，斷開通往主控閥的高壓油路，AK2的油壓永遠(yuǎn)為零，故不可能推動(dòng)主控?fù)Q向閥做任何移動(dòng)，所以錘體也一直處于最下端而不會(huì)有任何動(dòng)作，處于防空打狀態(tài)。當(dāng)油缸的上腔漏氣時(shí)，則其氣壓始終為低壓，不能給閥QHF提供換向條件，閥QHF始終是下位工作，斷開通往主控閥的高壓油路，AK1的油壓永遠(yuǎn)為零，故不可能推動(dòng)主控?fù)Q向閥做任何移動(dòng)，所以錘體也一直處于最下端而不會(huì)有任何動(dòng)作，處于漏氣保護(hù)狀態(tài)。當(dāng)有樁存在時(shí)，行程閥XHF2的下位工作，則Pky接油箱，QHF為上位工作狀態(tài)。主控?fù)Q向閥和行程閥XHF1接通，可以實(shí)現(xiàn)換向動(dòng)作，處于可以工作狀態(tài)。假設(shè)樁機(jī)的初始狀態(tài)是：錘頭位于最低端，控制壓力PAK=10MPa,系統(tǒng)工作壓力為20MPa。系統(tǒng)啟動(dòng)后，由于樁錘位于最低位置，擠壓樁墊，使閥XHF1處于右位工作狀態(tài)，高壓油通過閥QHF的上位和閥YHF的上位進(jìn)入主控?fù)Q向閥的AK1腔，此時(shí)主控閥的左端作用力大于右端，推動(dòng)閥芯迅速右移，完成右移換向動(dòng)作，移動(dòng)的過程中，主控?fù)Q向閥的O腔將與K2腔連通，使插裝閥CF1的上腔為低壓油，CF1打開。同時(shí)主控?fù)Q向閥的P腔與A腔連通，使插裝閥CF2的上腔為高壓，CF2關(guān)閉。系統(tǒng)高壓油經(jīng)過插裝閥CF1進(jìn)入油腔的下腔，推動(dòng)錘體上升。垂體上升后，行程閥XHF1受復(fù)位力的影響，馬上復(fù)位，使主控閥的AK1腔變?yōu)榈蛪骸５捎谥骺負(fù)Q向閥的AK2與K2腔連通，在換向過程中也變成了低壓，所以，行程閥XHF1的復(fù)位并不影響主控?fù)Q向閥閥芯的狀態(tài)。錘體繼續(xù)上升，壓縮油缸上腔氣體的體積，使其壓力不斷增大。當(dāng)油缸上腔氣體的壓力增大到一定程度時(shí)，主控?fù)Q向閥的閥芯右端受氣體壓力和彈簧力的雙重作用，其總值大于左端的控制油提供的壓力，閥芯開始向左緩慢移動(dòng)，在P腔與K2腔未連通之前，錘體不斷上升，壓縮氣體，使其壓力不斷的增大，所以閥芯左移的速度也越來越快。當(dāng)閥芯左移到一定的程度時(shí)，主控?fù)Q向閥A腔與O腔連通，P腔與K2腔連通，而AK2腔與K2腔一直連接，所以也變成了高壓，此時(shí)會(huì)推動(dòng)閥芯做快速的左移運(yùn)動(dòng)。而插裝閥CF1的上腔與K2腔連通，變?yōu)楦邏海珻F1閥關(guān)閉，插裝閥CF2上腔與A連通，變?yōu)榈蛪?，CF2閥打開，使液壓缸的下腔與低壓油路連通，錘體受上腔氣體壓力和自身重力的雙重作用，迅速下落，使下腔的液壓油排回低壓蓄能器和油箱，樁錘沖擊樁帽，完成打樁動(dòng)作。而行程閥XHF1受樁錘沖擊影響，變成右位工作，回到初始狀態(tài)，重復(fù) 上述打樁過程。當(dāng)操縱閥PKH1左位工作的時(shí)候，主控?fù)Q向閥的左端壓力PAK1通過對(duì)PKH2的操縱可以是0或工作控制壓力，從而實(shí)現(xiàn)單打操作。假設(shè)初始狀態(tài)是PKH2和PKH1都處于左位工作狀態(tài)。系統(tǒng)啟動(dòng)后，使手動(dòng)換向閥PKH1的右位工作，則液控單向閥YHF的Pk端受控制壓力作用，閥YHF處于下位工作狀態(tài)。因?yàn)槭謩?dòng)換向閥PKH2處于左位工作，所以主控?fù)Q向閥的AK1腔連通低壓油箱，主控?fù)Q向閥閥芯無任何動(dòng)作。若此時(shí)把手動(dòng)換向閥PKH2推向右位工作，則主控?fù)Q向閥AK1腔接通系統(tǒng)控制壓力，推動(dòng)主控?fù)Q向閥閥芯右移，使插裝閥CF1打開，CF2關(guān)閉，錘體實(shí)現(xiàn)上升動(dòng)作。然后把手動(dòng)換向閥PKH2推回左位工作，則錘體在上升到一定的高度后使主控?fù)Q向閥閥芯左移，錘體開始其下降過程，在沖擊樁帽后，由于主控?fù)Q向閥AK1腔通過PKH2左位接通油箱低壓，所以主控?fù)Q向閥不能再實(shí)現(xiàn)其閥芯右移動(dòng)作，因此本過程只能打擊一次樁帽，成為單打過程。 手控單打操縱閥狀態(tài)一覽表PKH1PKH2YHF主控?fù)Q向閥樁機(jī)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)（左位工作）（左位工作）（上位工作）自動(dòng)換向自動(dòng)打樁+（右位工作）（左位工作）+（下位工作）最左端單打保護(hù)狀態(tài)+（右位工作）+（右位工作）+（下位工作）右移錘體上升+（右位工作）（左位工作）+（下位工作）到一定程度閥芯換向左移到一定程度錘體下降（左位工作）+（右位工作）（上位工作）自動(dòng)自動(dòng)打樁假設(shè)錘頭位于最低端，,控制壓力PAK=10MPa，系統(tǒng)工作壓力為20MPa。閥XHF1處于右位工作狀態(tài)。CF1工作狀態(tài)：控制泵泵油，主泵組泵油，通過閥QHF的上位和YHF的上位，進(jìn)入主控?fù)Q向閥的AK1端，則此時(shí)主控閥的左端作用力遠(yuǎn)大于右端，推動(dòng)閥芯右移。則主控閥的O腔與K2腔連通，閥CF1的上腔為低壓，下腔為高壓，故CF1的閥芯被頂起，閥CF1打開工作。CF2工作狀態(tài)：主泵泵油，通過XHF1右位和QHF的上位以及YHF的上位，進(jìn)入主控閥左端，推動(dòng)閥芯右移，主控閥P腔與A腔連通，同為高壓油，則CF2的上腔是高壓而下腔是低壓，所以，CF2關(guān)閉。錘體的工作狀態(tài)：主泵泵油，通過CF1閥，進(jìn)入液壓缸下腔，抬起活塞和錘體上升。上升后XHF1馬上回到左位工作，PAK1=0。但此時(shí)主控閥的左端作用力仍大于右端，故閥芯仍位于右端工作。：CF1工作狀態(tài)：液壓缸的活塞上升，壓縮上腔的氣體，氣壓逐漸增大，到一定的程度時(shí)，推動(dòng)主控?fù)Q向閥的閥芯左移。這時(shí)，K2腔與P腔連通，同為高壓。閥CF1的上腔也變?yōu)楦邏海蔆F1關(guān)閉。CF2工作狀態(tài):主控閥的A腔與O腔連接，上腔為低壓，下腔受液壓缸排出油液的壓力影響，CF2被打開。錘體工作狀態(tài)：閥CF1關(guān)閉，CF2打開。在氣體壓力和