旋挖鉆機回轉(zhuǎn)液壓系統(tǒng)的調(diào)試與改進

tsr系列旋轉(zhuǎn)開挖機是我公司在鐵路、公路橋梁和高層建筑基礎(chǔ)上開發(fā)的一種大型樁工具。我們通過對其回轉(zhuǎn)及主卷揚液壓系統(tǒng)的調(diào)試,將設(shè)計存在的不足進行了改進?，F(xiàn)將調(diào)試和改進過程分述如下。1.設(shè)置鉆頭鉆進TSR系列旋挖鉆機進行鉆孔施工時,需先將旋挖鉆機行駛至鉆孔地點,并根據(jù)工程設(shè)計的樁位,利用旋挖鉆機的上車回轉(zhuǎn)機構(gòu)及變幅機構(gòu),將鉆頭對準樁位。然后釋放主卷揚制動器,讓主卷揚逐漸將鉆頭下放,再開動鉆桿的動力頭進行鉆孔。當鉆頭鉆進一定深度,且鉆頭的腔體內(nèi)盛滿土壤后,需先利用主卷揚機構(gòu)將鉆頭提起,并將主卷揚制動器制動。然后將上車回轉(zhuǎn),使鉆頭移開鉆孔位置,并將鉆頭內(nèi)的土壤卸出。最后將鉆頭回轉(zhuǎn)至鉆孔位置,下放鉆頭繼續(xù)鉆進。如此完成1個鉆進工作循環(huán)。(2)鉆頭回轉(zhuǎn)至鉆孔因為旋挖鉆機桅桿過高,所以回轉(zhuǎn)及停止的過程必須保持平穩(wěn),不能產(chǎn)生搖擺。鉆頭每次轉(zhuǎn)回至鉆孔時,必須準確對正孔位。這就要求回轉(zhuǎn)的驅(qū)動和制動必須勻速、平穩(wěn)、準確。旋挖鉆機將鉆頭提起時,主卷揚制動器必須制動可靠。2.返回系統(tǒng)的改進(1)回轉(zhuǎn)馬達2回油改進前TSR系列旋挖鉆機的回轉(zhuǎn)液壓系統(tǒng)主要由回轉(zhuǎn)換向閥1、回轉(zhuǎn)馬達2、二位三通液控閥3、回轉(zhuǎn)制動器4、平衡閥5、節(jié)流閥6等組成,如圖1a所示。旋挖鉆機上車回轉(zhuǎn)時,先導(dǎo)閥輸出的壓力油進入回轉(zhuǎn)換向閥1推動閥芯移動,主泵輸出的壓力油即可進入回轉(zhuǎn)馬達2。主泵輸出的壓力油進入回轉(zhuǎn)馬達2并將平衡閥5內(nèi)的回油油路打開后,回轉(zhuǎn)馬達2回油,上車即開始回轉(zhuǎn)。回轉(zhuǎn)時,先導(dǎo)閥輸出的控制壓力油,經(jīng)過二位三通液控閥3閥體內(nèi)的梭閥,推動二位三通液控閥3的閥芯換向。二位三通液控閥3換向后,先導(dǎo)泵輸出的壓力油通過二位三通液控閥3進入回轉(zhuǎn)制動器4,將回轉(zhuǎn)制動器4打開,回轉(zhuǎn)減速器即可驅(qū)動上車回轉(zhuǎn)。上車停止轉(zhuǎn)動時,先導(dǎo)閥停止輸出壓力油,回轉(zhuǎn)換向閥1的主閥芯回到中位,主泵進入回轉(zhuǎn)馬達2的油路被切斷,平衡閥5內(nèi)的溢流閥起作用(控制旋挖鉆機上車回轉(zhuǎn)平穩(wěn)停止的作用)。先導(dǎo)油路停止輸出壓力油后,二位三通液控閥3回位,回轉(zhuǎn)制動器4回油并產(chǎn)生制動作用。在二位三通液控閥的回油油路中設(shè)有節(jié)流閥6,用于延緩回轉(zhuǎn)制動器4的制動時間。平衡閥5內(nèi)設(shè)有補油單向閥,用于在主泵對回轉(zhuǎn)馬達2供油不足時,通過S口對回轉(zhuǎn)馬達2進行補油,以防止回轉(zhuǎn)馬達2吸空。(2)旋挖鉆機回轉(zhuǎn)停止在對TSR系列旋挖鉆機調(diào)試過程中,調(diào)試人員發(fā)現(xiàn)由于旋挖鉆機上車回轉(zhuǎn)停止過猛,造成上車及鉆臂劇烈晃動。這可能導(dǎo)致回轉(zhuǎn)減速器損壞、鉆臂受到過大沖擊力而變形,甚至引起旋挖鉆機傾覆。(3)回轉(zhuǎn)采用節(jié)流閥我們用壓力和速度傳感器采集器對回轉(zhuǎn)液壓系統(tǒng)壓力和回轉(zhuǎn)馬達轉(zhuǎn)速進行測試,將采集的數(shù)據(jù)進行整理,繪制出如圖2a示的壓力及轉(zhuǎn)速變化曲線。從該曲線可以看出,當回轉(zhuǎn)馬達的轉(zhuǎn)速還未下降到0時,回轉(zhuǎn)減速機制動器的壓力已經(jīng)趨近于0。由此說明,回轉(zhuǎn)制動器制動過快,平衡閥5內(nèi)的溢流閥未起到平穩(wěn)制動作用。雖然在該機回轉(zhuǎn)制動的二位三通液控閥后設(shè)置了節(jié)流閥,但節(jié)流效果不明顯,節(jié)流閥并未起回轉(zhuǎn)制動的緩沖延時作用。分析原因可能是二位三通液控閥有內(nèi)泄,節(jié)流閥未起到節(jié)流作用。(4)回轉(zhuǎn)液壓系統(tǒng)性能測試將二位三通液控閥后節(jié)流閥取消,在制動器和二位三通閥之間增加單向節(jié)流閥7,并調(diào)整節(jié)流口的孔徑,以調(diào)整回轉(zhuǎn)制動器的制動延時時間。改進后回轉(zhuǎn)液壓系統(tǒng)如圖1b所示。安裝單向節(jié)流閥后,在回轉(zhuǎn)液壓系統(tǒng)停止時,上車平穩(wěn)制動,晃動現(xiàn)象消失,從而保證旋挖鉆機回轉(zhuǎn)時的運行安全。我們用壓力和速度傳感器采集器,對改進后回轉(zhuǎn)液壓系統(tǒng)壓力和馬達轉(zhuǎn)速變化規(guī)律進行測試,并將采集的數(shù)據(jù)進行了整理,繪制出如圖2b所示的壓力變化曲線。由該曲線看出,回轉(zhuǎn)馬達的轉(zhuǎn)速下降到0后5s,回轉(zhuǎn)制動器的壓力才降低為0。由此證明,增加單向節(jié)流閥后,回轉(zhuǎn)制動器的回油壓力時間延長,單向節(jié)流閥起到延時作用。3.主卷揚升系統(tǒng)的改進(1)主卷揚帶通系統(tǒng)故障分析TSR旋挖鉆機主卷揚液壓系統(tǒng)主要由主卷揚馬達1、高壓梭閥2、二位二通開關(guān)閥3、減壓閥4、梭閥5、主卷揚制動器6、梭閥7、主卷揚浮動閥8、安全閥9、補油單向閥10、馬達變量缸11、變量控制閥12、單向閥13等組成,如圖3所示。當操縱主卷揚起升時,主泵輸出的壓力油通過主卷揚換向閥(LUDV主控閥組中主卷揚換向閥)進入主卷揚液壓系統(tǒng)A口,進入A口后的壓力油分成3路:第1路進入主卷揚馬達1,驅(qū)動主卷揚馬達1轉(zhuǎn)動。第2路經(jīng)過高壓梭閥2,到達二位二通開關(guān)閥3的上端,將二位二通開關(guān)閥3的閥芯推向下方(該閥開啟壓力為1.2MPa)。之后該路壓力油經(jīng)過減壓閥4減壓后,通過Br口、梭閥5進入主卷揚制動器6,將主卷揚制動器6打開。第3路進入梭閥7。當主卷揚馬達1通過梭閥7回油后,主卷揚馬達1即可通過減速器帶動主卷揚轉(zhuǎn)動,實現(xiàn)起升動作。梭閥7內(nèi)部設(shè)有節(jié)流孔,該節(jié)流孔可使梭閥7閥芯移動平緩,保證主卷揚馬達1開啟和關(guān)閉平穩(wěn)。主卷揚下降原理與上升的原理相同。主卷揚浮動時,主卷揚換向閥處于中位,外控制壓力油經(jīng)過梭閥5進入主卷揚制動器6,將主卷揚制動器6打開。此時,主卷揚浮動閥8得電,其閥芯移向左側(cè),主卷揚馬達A、B主油口接通,主卷揚馬達1處于浮動狀態(tài)。安全閥9起過載保護作用。油口S和補油單向閥10可在主卷揚馬達1下放過程中,出現(xiàn)短暫超速時進行補油,以避免主卷揚馬達1吸空。(2)動力頭液壓驅(qū)動鉆桿全速運轉(zhuǎn)的情況在對該旋挖鉆機調(diào)試過程中調(diào)試人員發(fā)現(xiàn),將鉆桿吊起至某個位置時,若操作動力頭驅(qū)動鉆桿全速運轉(zhuǎn),鉆桿出現(xiàn)自動緩慢下降現(xiàn)象,存在較大的安全隱患。(3)主卷揚換向閥閥芯的設(shè)計我們用壓力和速度傳感器采集器對主卷揚液壓系統(tǒng)壓力進行測試,并將采集的數(shù)據(jù)進行整理。從測試結(jié)果看出,主卷揚Br口有1.8MPa左右的壓力,而主卷揚制動器的開啟壓力為1.8MPa,分析認為,由于主卷揚制動器已被打開,造成了鉆桿自動緩慢下降。主卷揚換向閥閥芯的中位為“Y”型結(jié)構(gòu)。該閥閥芯處在中位時,主卷揚馬達進、出油口與液壓油箱的回油油路連通。主卷揚的回油口處設(shè)有背壓為0.5MPa的背壓閥,還設(shè)有散熱器和回油過濾器等。由于散熱器和回油過濾器的回油阻力,加上連接管路的沿程損失,實際回油壓力比設(shè)計壓力高,特別是當動力頭全速旋轉(zhuǎn)時回油流量最大,回油壓力可達到1.8MPa。主卷揚制動器開啟的壓力油來自Br口。主卷揚馬達進、出油口經(jīng)高壓梭閥比較后,輸至二位二通開關(guān)閥,將二位二通開關(guān)閥打開,再通過減壓閥的減壓,從Br口輸出至主卷揚減速機制動器。若主卷揚系統(tǒng)回油壓力過高,該壓力會通過高壓梭閥,將二位二通開關(guān)閥打開。二位二通開關(guān)閥打開后,從Br輸至主卷揚制動器,將制動器打開,鉆桿緩慢下降現(xiàn)象便會出現(xiàn)。(4)彈簧對減壓閥的壓力考慮到主卷揚液壓系統(tǒng)、散熱器、回油過濾器、背壓閥及機身管路布置無法更改,我們在減壓閥的彈簧處增加1mm厚的墊片,以提高彈簧的彈