機電一體化技術在液壓靜力壓樁機上的應用
一、技術背景
1、靜壓樁技術由于其綠色環保已在我國乃至亞、歐國家得到普遍認同和廣泛推廣，液壓靜力壓樁機也由于其環保、節能、高效而迅速成為了靜壓樁技術的關鍵施工設備。
山河智能液壓靜力壓樁機產品外觀
特別是作為我國研發、生產、銷售液壓靜力壓樁機規模最大的上市公司——湖南山河智能機械股份有限公司研究生產的ＺＹＪ系列液壓靜力壓樁機產品，它包含1項發明專利和8項實用新型專利，并構成其核心技術，曾獲得2003年度國家科技進步二等獎等十余項獎勵，其技術處于國際領先水平，極大地推動行業的技術進步。該系列產品已批量出口到俄羅斯、烏克蘭、菲律賓、越南、緬甸、馬來西亞、新加坡、泰國、柬埔寨、香港等國家和地區。
2、目前的液壓靜力壓樁機技術存在以下不足：1）以手動控制為主，操作手勞動強度大；2）壓樁垂直度缺乏有效監控手段，導致施工質量不穩定；3）容易出現浮機，甚至坐機，發生設備安全事故；4）施工記錄不翔實，以人工記錄為主，缺乏過程監控。
鑒于此，山河智能為進一步提升液壓靜力壓樁機的技術性能和自動化水平，對上述問題進行了深入研究，并開發了實現自動壓樁、自動調平、浮機報警并自動切斷壓樁液壓回路和施工數據自動記錄等功能的自動控制系統。
二、總體方案
液壓靜力壓樁機電控系統控制框圖
三、自動壓樁功能
壓樁時，主壓缸將夾樁箱提到最高位置，再由夾樁缸將樁夾緊，然后主壓缸伸長產生強大的壓力將樁壓入地基，直到主壓缸的行程走完，夾樁缸松樁縮回。接著重復上述過程，就這樣依次循環完成“夾樁®壓樁®松樁®返回®夾樁…”的動作，最終將樁壓入持力層。其自動壓樁液壓控制原理及程序設計流程圖如圖所示。
自動壓樁液壓原理圖
自動壓樁程序流程圖
四、自動調平功能
機身平面傾斜示意圖中，1、2、3、4為四個升降油缸的位置。兩個角位移傳感器安裝在升降缸1附近，將油缸1作為基準點在自動調平過程中保持不動。機身調平采用“逐次逼近”法，每次移動50%的傾斜距離后再進行一次A/D轉換，求出傾斜角α，β，再移動50%的傾斜距離，直到│α│≤α0、│β│≤β0（α0、β0為根據施工要求所確定機身的允許傾斜角度），調平過程結束。
機身傾斜示意圖
調平系統升降缸液壓原理圖
自動調平程序流程圖
五、浮機報警功能
經過試驗，靜力壓樁機浮機時繪制長船升降缸上下腔的壓力變化曲線如上圖?？梢?，升降缸上腔壓力減小到接近于零時，已經浮機。控制器檢測到該壓力信號，通過比較，在浮機開始時適時切斷壓樁液壓回路，達保護機器的目的。
壓樁機升降缸上下腔壓力變化曲線
浮機報警程序流程圖
六、施工數據自動記錄功能
施工過程中，通過記錄單樁施工的壓樁油壓，計算承載力；通過安裝在夾樁箱上的角度傳感器顯示記錄壓樁的垂直度，利用安裝在壓樁臺上的深度傳感裝置記錄壓樁深度，并將上述數據自動儲存至控制器形成報表，可下載給監理方，為施工質量監控提供依據。
七、結束語
1、該自動控制系統的開發與應用大大提高了工作效率,降低了勞動強度,提高了施工質量。
2、隨著機電一體化技術的進一步發展及可靠性的進一步提高，液壓靜力壓樁機技術將逐步實現壓樁過程自動化和施工質量參數實時監控。
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