RU2531772C2

RU2531772C2 - Method to control hydrohammer

Info

Publication number: RU2531772C2
Application number: RU2012134898/03A
Authority: RU
Inventors: Андрей Генрихович Богаченков; Павел Александрович Захаров; Юрий Владимирович Салин
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "РОПАТ"
Priority date: 2012-08-15
Filing date: 2012-08-15
Publication date: 2014-10-27
Also published as: RU2012134898A

Abstract

FIELD: construction.

SUBSTANCE: method to control a pile-driving hydrohammer consists in switching of two two-position valves, one of which periodically communicates a piston cavity of a hydraulic cylinder with a drain manifold, the other periodically communicates a cylinder bottom with the cylinder head. Each valve is controlled from a separate electrohydraulic distributor, signals for switching of which are generated by a controller during interaction of a mobile element of a hammer with a position sensor. Opening of any valve starts at full or partial closure of the other valve, besides, the specified sequence of the valves switching is provided by time delays of actuation of electrohydraulic distributors set by the controller from the moment of interaction of the mobile element of the hammer with the position sensor.

EFFECT: invention provides for a stable cycle of operation of a hydraulic pile-driving hammer.

1 dwg

Description

Изобретение относится к гидромолотам для погружения в грунт железобетонных и стальных свай, шпунта и других забивных элементов.The invention relates to hydraulic hammers for immersion in reinforced concrete and steel piles, sheet piling and other driven elements.

Известен способ управления гидромолотом по патенту ЕР 2325397, заключающийся в том, что подача рабочей жидкости в штоковую и поршневую полости гидроцилиндра молота осуществляется посредством распределительной системы, состоящей из одного либо двух электрогидравлических двухпозиционных клапанов, периодически сообщающих указанные полости с напорной и сливной магистралями.A known method of controlling a hydraulic hammer according to patent EP 2325397, which consists in the fact that the supply of the working fluid to the rod and piston cavities of the hydraulic cylinder of the hammer is carried out by means of a distribution system consisting of one or two electro-hydraulic on / off valves that periodically communicate these cavities with pressure and drain lines.

Недостатком приведенного способа является то, что вытеснение рабочей жидкости из штоковой полости в сливную магистраль осуществляется при рабочем ходе молота, что обуславливает торможение ударной массы и, как следствие, значительные потери энергии цикла на гидравлическое трение.The disadvantage of this method is that the displacement of the working fluid from the rod cavity into the drain line is carried out during the working stroke of the hammer, which causes braking of the shock mass and, as a result, significant loss of cycle energy due to hydraulic friction.

Известен также способ управления гидромолотом по патенту RU 2109105, заключающийся в переключении двух двухпозиционных клапанов, один из которых периодически сообщает поршневую полость гидроцилиндра со сливной магистралью, другой периодически сообщает поршневую полость гидроцилиндра со штоковой полостью, причем оба клапана срабатывают практически одновременно при подаче гидравлического сигнала от электрогидравлического распределителя, который, в свою очередь, переключается за счет взаимодействия подвижного элемента молота с датчиком положения.There is also a known method for controlling a hydraulic hammer according to patent RU 2109105, which consists in switching two on-off valves, one of which periodically communicates a piston cavity of a hydraulic cylinder with a drain line, the other periodically communicates a piston cavity of a hydraulic cylinder with a rod cavity, both valves working almost simultaneously when a hydraulic signal is supplied from electro-hydraulic distributor, which, in turn, switches due to the interaction of the moving element of the hammer with the sensor provisions.

Недостатком данного способа управления является наличие «короткого замыкания», имеющего место при срабатывании клапанов: поскольку при переключении клапаны начинают движение одновременно, неизбежна ситуация, в течение которой (от нескольких миллисекунд до сотых долей секунды) напорная и сливная магистрали оказываются сообщенными, при этом возникающая утечка может привести к существенным потерям энергии цикла.The disadvantage of this control method is the presence of a “short circuit” that occurs when the valves are triggered: since the valves start to move simultaneously when switching, a situation is inevitable during which (from a few milliseconds to hundredths of a second) the pressure and drain lines turn out to be communicated, with this occurring leakage can result in significant energy loss to the cycle.

Наиболее близкой к заявляемому способу является система управления гидропневматическим молотом по авторскому свидетельству SU 1532174, содержащая гидравлический источник давления, соединенный через сливной и напорный клапаны со штоковой полостью силового цилиндра, электрогидравлические распределители, предназначенные для переключения указанных клапанов, а также систему автоматического управления, обеспечивающую последовательность переключений электрических гидрораспределителей и, соответственно, клапанов, причем система автоматического управления выполнена в виде датчиков давления и блоков вычисления давления, по сигналу которых и происходят переключения клапанов на рабочий и холостой ход.Closest to the claimed method is a hydropneumatic hammer control system according to the copyright certificate SU 1532174, containing a hydraulic pressure source connected through a drain and pressure valves to the rod cavity of the power cylinder, electro-hydraulic valves, designed to switch these valves, as well as an automatic control system that provides consistency switching of electric control valves and, accordingly, valves, moreover, the system automatically Manual control is made in the form of pressure sensors and pressure calculation units, the signal of which switches the valves to working and idling.

Приведенная система управления обеспечивает переключения сливного и напорного клапана раздельно во времени и исключает утечки «короткого замыкания», однако имеет следующие недостатки: управление циклом молота по давлению не обеспечивает устойчивого рабочего процесса (постоянства хода, энергии удара, частоты ударов), так как вследствие утечек энергоносителя, непостоянного механического трения в направляющих ударной массы, изменения отскока и других факторов, переключения могут происходить на разных координатах положения ударной массы. Нестабильный, «пульсирующий» цикл особенно нежелателен при погружении свай, это затрудняет контроль процесса забивки и может привести к разрушению сваи.The above control system ensures that the drain and pressure valves are switched separately in time and eliminates leakage of a “short circuit”, however, it has the following disadvantages: control of the hammer hammer cycle by pressure does not provide a stable working process (constancy of stroke, impact energy, impact frequency), since due to leaks energy carrier, unstable mechanical friction in the guides of the shock mass, changes in rebound and other factors, switching can occur at different coordinates of the position of the shock mass sy. An unstable, "pulsating" cycle is especially undesirable when piling, it makes it difficult to control the driving process and can lead to the destruction of piles.

Задачей изобретения является обеспечение устойчивости цикла работы гидравлического сваебойного молота за счет управления гидравлическими переключениями по положению ударной массы и заданным временным задержкам срабатывания электрогидравлических распределителей.The objective of the invention is to ensure the stability of the cycle of operation of a hydraulic piling hammer by controlling hydraulic switching according to the position of the shock mass and the specified time delays of operation of electro-hydraulic distributors.

Сущность изобретения заключается в том, что управление молотом осуществляется путем переключения двух двухпозиционных клапанов, один из которых периодически сообщает поршневую полость гидроцилиндра со сливной магистралью, другой периодически сообщает поршневую полость гидроцилиндра со штоковой полостью, каждый клапан управляется от отдельного электрогидравлического распределителя, сигналы для переключений которых формируются за счет взаимодействия подвижного элемента молота с датчиком положения, причем открытие любого клапана начинается при полном или частичном закрытии другого клапана, при этом указанная последовательность переключения клапанов обеспечивается временными задержками срабатывания электрогидравлических распределителей, задаваемых контроллером от момента взаимодействия подвижного элемента молота с датчиком положения.The essence of the invention lies in the fact that the hammer is controlled by switching two on-off valves, one of which periodically communicates the piston cavity of the hydraulic cylinder with the drain line, the other periodically communicates the piston cavity of the hydraulic cylinder with the rod cavity, each valve is controlled from a separate electro-hydraulic distributor, the signals for switching which are formed due to the interaction of the movable hammer element with the position sensor, and the opening of any valve achinaetsya with full or partial closure of the other valve, said sequence valve switching provides a time delay tripping solenoid valves, defined by the time controller interaction with the movable hammer element position sensor.

На чертеже приведена схема гидромолота, управление которого предлагается осуществить указанным способом.The drawing shows a diagram of a hydraulic hammer, the control of which is proposed to carry out the specified method.

Гидромолот содержит закрепленный на корпусе молота гидроцилиндр 1, шток 2 которого соединен с ударной массой 3. Поршень 4, соединенный со штоком 2, разделяет внутреннее пространство гидроцилиндра 1 на штоковую полость 5 и поршневую 6. В состав системы управления молотом входят также: напорный клапан 7, полости управления которого периодически сообщаются с напорной (Р) и сливной (Т) магистралями посредством электрогидравлического распределителя 8, сливной клапан 9, управляемый с помощью электрогидравлического распределителя 10 аналогичным образом. Система управления включает датчик положения 11, взаимодействующий с подвижным элементом молота, например дополнительным штоком 12, и контроллер 13, обеспечивающий переключение электрогидравлических распределителей 8 и 10 по команде датчика 11.The hydraulic hammer contains a hydraulic cylinder 1 mounted on the hammer case, the rod 2 of which is connected to the impact mass 3. A piston 4 connected to the rod 2 divides the internal space of the hydraulic cylinder 1 into the rod cavity 5 and piston 6. The hammer control system also includes: pressure valve 7 , the control cavity of which periodically communicates with the pressure (P) and drain (T) lines by means of an electro-hydraulic distributor 8, a drain valve 9, controlled by an electro-hydraulic distributor 10 in a similar way zom. The control system includes a position sensor 11, interacting with a movable hammer element, for example, an additional rod 12, and a controller 13, which switches the electro-hydraulic valves 8 and 10 at the command of the sensor 11.

Система управления гидромолотом функционирует следующим образом.The control system of the hydraulic hammer operates as follows.

В исходном положении ударная масса 3 оперта на забиваемый элемент, при соответствующих положениях электрогидравлических распределителей 8 и 10, напорный клапан 7 открыт, а сливной клапан 9 закрыт. Давление напорной линии, воздействуя на поршень с обеих сторон, удерживает поршень 4 и, соответственно, ударную массу в данном положении. При включении молота последовательно срабатывают электрогидравлические распределители 8 и 10, далее клапаны 7 и 9 соответственно, разобщая напорную линию с поршневой полостью 6 и коммутируя ее со сливной линией. Под действием разности давлений, действующей на поршень 4, ударная масса перемещается от забиваемого элемента, совершая холостой ход. На части хода дополнительный шток 12 пересекает створ датчика положения 11, что является сигналом для срабатывания распределителей 8 и 10 и соответствующих клапанов 7 и 9. Команда на срабатывание пилотов подается контроллером 13 с некоторой задержкой, задаваемой оператором молота, чем регулируется высота подъема ударной массы, и, соответственно, энергия удара. В программе управления заложено, что распределитель 10, управляющий сливным клапаном 9, срабатывает раньше, чем распределитель 8, вследствие меньшей задержки срабатывания, задаваемой контроллером 13 для распределителя 10, нежели распределителя 8. Соответственно, сливной клапан 9 закрывается раньше, чем открывается напорный клапан 7, при определенном смещении по времени срабатывания распределителей, сливной клапан 9 может полностью закрыться к моменту начала движения напорного клапана 7, тем самым полностью исключив утечку «короткого замыкания».In the initial position, the shock mass 3 is supported on the driven element, at the corresponding positions of the electro-hydraulic valves 8 and 10, the pressure valve 7 is open and the drain valve 9 is closed. The pressure of the pressure line, acting on the piston on both sides, holds the piston 4 and, accordingly, the shock mass in this position. When the hammer is turned on, the electro-hydraulic valves 8 and 10 are sequentially actuated, then the valves 7 and 9, respectively, disconnecting the pressure line with the piston cavity 6 and commuting it with the drain line. Under the action of the pressure difference acting on the piston 4, the shock mass moves from the driven element, idling. On part of the stroke, an additional rod 12 crosses the target of the position sensor 11, which is a signal for actuating the valves 8 and 10 and the corresponding valves 7 and 9. The command for actuating the pilots is given by the controller 13 with a certain delay specified by the hammer operator, which controls the height of the shock mass, and, accordingly, impact energy. The control program stipulates that the distributor 10, which controls the drain valve 9, is activated earlier than the distributor 8, due to the lower response delay set by the controller 13 for the distributor 10 than the distributor 8. Accordingly, the drain valve 9 closes before the pressure valve 7 opens , at a certain shift in the response time of the valves, the drain valve 9 can completely close by the moment the pressure valve 7 starts to move, thereby completely eliminating the leakage and I".

После переключения клапанов 7 и 9 ударная масса 3, под действием собственного веса и гидравлической силы, обусловленной разницей площадей поршневой 6 и штоковой 5 полостей, ударная масса затормаживается, останавливается и начинает движение в сторону забиваемого элемента, совершая рабочий ход. В предударный период, при прохождении дополнительным штоком 12 уровня датчика положения 11, контроллером 13 формируется сигнал для последующего переключения. Переключение, которое может состояться как в самом конце рабочего хода, так и в начале следующего холостого, осуществляется в обратной последовательности: по аналогичному алгоритму, сначала закрывается напорный клапан 7, затем открывается сливной клапан 9 и далее цикл повторяется.After switching valves 7 and 9, the shock mass 3, under the action of its own weight and hydraulic force, due to the difference in the area of the piston 6 and the rod 5 of the cavities, the shock mass is braked, stopped and begins to move towards the driven element, making a stroke. In the pre-shock period, when the additional rod 12 passes the level of the position sensor 11, the controller 13 generates a signal for subsequent switching. Switching, which can take place both at the very end of the stroke and at the beginning of the next idle, is carried out in the reverse order: according to a similar algorithm, the pressure valve 7 is first closed, then the drain valve 9 is opened, and then the cycle repeats.

Таким образом, при описанном способе управления гидромолотом, основанном на взаимодействии подвижного элемента молота с датчиком положения и последующими расчетными временными задержками срабатывания клапанов, обеспечивается устойчивый цикл работы машины.Thus, with the described method of controlling the hydraulic hammer based on the interaction of the movable hammer element with the position sensor and the subsequent estimated time delays of the valves, a stable cycle of the machine is ensured.

Claims

A method for controlling a piling hydraulic hammer, which consists of switching two on-off valves, one of which periodically communicates the piston cavity of the hydraulic cylinder with a drain line, the other periodically communicates the piston cavity of the hydraulic cylinder with the rod cavity, each valve is controlled from a separate electro-hydraulic distributor, the signals for switching of which are generated by the controller during interaction a movable hammer element with a position sensor, characterized in that the opening of any valve It starts when the other valve is completely or partially closed, and the indicated valve switching sequence is provided by the time delays of the operation of the electro-hydraulic valves specified by the controller from the moment the movable hammer element interacts with the position sensor.