旋挖钻机液压系统分析

旋挖钻机的液压系统分析

旋挖钻机是一种适合建筑基础工程中成孔作业的施工机械。主要适于砂土、粘性土、粉质土等土层施工，在灌注桩、连续墙、基础加固等多种地基基础施工中得到广泛应用，旋挖钻机的额定功率一般为125～450kW，动力输出扭矩为120～400kN·m，最大成孔直径可达1.5～4m，最大成孔深度为60～90m，可以满足各类大型基础施工的要求

该类钻机一般采用液压履带式伸缩底盘、自行起落可折叠钻桅、伸缩式钻杆、带有垂直度自动检测调整、孔深数码显示等，整机操纵一般采用液压先导控制、负荷传感，具有操作轻便、舒适等特点。主、副两个卷扬可适用于工地多种情况的需要。该类钻机配合不同钻具，适用于干式（短螺旋）或湿式（回转斗）及岩层（岩心钻）的成孔作业，还可配挂长螺旋钻、地下连续墙抓斗、振动桩锤等，实现多种功能，主要用于市政建设、公路桥梁、工业和民用建筑、地下连续墙、水利、防渗护坡等基础施工。

液压传动具有以下几个优势，非常适合工程机械这种要求大扭矩的行走机械；

1、在液压传动装置中，由于油液的压缩量非常小，在通常压力下可以认为不可压缩，依靠油液的连续流动进行传动。油液有吸振能力，在油路中还可以设置液压缓冲装置，故不像机械机构因加工和装配误差会引起振动扣撞击，使传动十分平稳，便于实现频繁的换向；动作的交替；

2、质量轻体积小液压传动与机械、电力等传动方式相比，在输出同样功率的条件下，体积和质量可以减少很多，因此惯性小、动作灵敏；这对液压仿形、液压自动控制和要求减轻质量的机器来说，是特别重要的。例如我国生产的1m3挖掘机在采用液压传动后，比采用机械传动时的质量减轻了1t。

3、承载能力大液压传动易于获得很大的力和转矩，因此广泛用于旋挖钻机、隧道掘进机、万吨轮船操舵机和万吨水压机等大扭矩的设备；

4、容易实现无级调速在液压传动中，调节液体的流量就可实现无级凋速，并且凋速范围很大，可达2000：1，很容易获得极低的速度。

5、易于实现过载保护液压系统中采取了很多安全保护措施，能够自动防止过载，避免发生事故。

6、液压元件能够自动润滑由于采用液压油作为工作介质，使液压传动装置能自动润滑，因此元件的使用寿命较长。

7、容易实现复杂的动作采用液压传动能获得各种复杂的机械动作，如仿形车床的液压仿形刀架、数控铣床的液压工作台，可加工出不规则形状的零件．

8、简化机构，采用液压传动可大大地简化机械结构，从而减少了机械零部件数目。

9、便于实现自动化，液压系统中，液体的压力、流量和方向是非常容易控制的，再加上电气装置的配合，很容易实现复杂的自动工作循环。

10、便于实现“三化” 液压元件易于实现系列比、标准化和通用化．也易于设计和组织专业性大批量生产，从而可提高生产率、提高产品质量、降低成本。

缺点如下：

1）液压元件制造精度要求高由于元件的技术要求高和装配比较困难，使用维护比较严格。

2）实现定比传动困难液压传动是以液压油为工作介质，在相对运动表面间不可避免的要有泄漏，同时油液也不是绝对不可压缩的。因此不宜应用在在传动比要求严格的场合。

3）油液受温度的影响由于油的粘度随温度的改变而改变，故不宜在高温或低温的环境下工作。

4)不适宜远距离输送动力由于采用油管传输压力油，压力损失较大，故不宜远距离输送动力。

5）油液中混入空气易影响工作性能油液中混入空气后，容易引起爬行、振动和噪声，使系统的工作性能受到影响。

6）油液容易污染油液污染后，会影响系统工作的可靠性。

7）发生故障不易检查和排除。

综合上述，优点大于缺点，液压在旋挖钻机上得到了广泛的应用。

旋挖钻机的液压系统图表

动力系统：主泵，主泵是把发动机的动力转换为液压能的核心元件，相当于是液压系统的心脏；旋挖钻机有2个主泵，给整车马达供油（除散热马达卷扬加压），主泵是变量轴向柱塞泵，流量控制由泵控制；主流配置有力士乐的A8V0变量双泵，负载敏感系统用，也就是随负载的变化，需求多少流量我就输出多少流量；川崎系统的K3V变量双泵，负流量系统，根据主阀芯的开度变化来控制主泵的输出流量，开度大，认为是需求的流量大，输出就大；

主控制阀：包括主阀一和主阀二，两主泵分别给两阀体供油；主阀是控制液体方向压力流量；当操作行走前进或后退两主泵两阀体（阀芯）同时工作；动力头旋转，主卷上提动作时，双泵同时工作，因上述动作需要大流量输入，高速度，所以两个液压主泵输出的油液合流后输入到执行元件-马达；

执行元件：主卷扬马达，副卷扬马达，回转马达、动力头马达，行走马达共7

个马达；加压油缸、拓展油缸、变幅油缸、桅杆油缸、支腿油缸等；

配置介绍完之后，必须要提的就是液压系统的变量控制分类，大致用在旋挖钻为以下两类：德国力士乐为代表的负载敏感系统，取阀芯前后的压差来控制变量泵的斜盘角度，如若控制阀芯的先导手柄开度小，进而阀芯开度小，则压差大，变量泵的斜盘角度小，流量小；反之则相反；日本川崎公司为代表的负流量系统，取阀芯旁通产生的压力作为控制信号，阀芯开度小，则旁通的流量大，通过节流产生的背压高，进而使斜盘角度变小，流量变小，反之，阀芯开度大，则旁通的流量小，压力低，则斜盘角度变大，流量变大。基于以上两种自动控制变量系统，根据用户手柄的开度，来体现用户对速度（流量）的需求，实现，你需求多少，我供给多少，不产生额外的能量损耗。

经过多年的技术沉淀，两种控制模式的液压系统在旋挖钻机上的应用趋于成熟，在各主机厂家得到了广泛的应用，节能模式的变量控制也得到了用户的认可。