一种具有优化控制系统的建筑用打夯装置

摘要

本发明公开了一种具有优化控制系统的建筑用打夯装置，包括打夯机和与打夯机相连的发动机,发动机用于驱动打夯机，发动机包括动力部分、喷油系统和液压部分，液压部分包括压缩腔、泵腔、回位腔以及液压回路，压缩腔设置于发动机的后部，在其上设置有第一油口、第二油口，所述第一油口、第二油口分别通过第一控制阀和第二控制阀与压缩蓄能器相连，泵腔通过单向阀分别与低压油路和高压油路相连，低压油路与上设置有回位控制阀和低压蓄能器；高压蓄能器到缸体的油管路上设置有减压阀，压缩蓄能器与所述高压蓄能器之间的油管路上设置有启动阀。该打夯装置结构简单、制造方便、扫气效率高、性能稳定、输出扭矩大，并设计了完整的控制系统和位置检测系统。

主权项

一种具有优化控制系统的建筑用打夯装置，包括打夯机和与打夯机相连的发动机，发动机用于驱动打夯机，其特征是，发动机包括动力部分、喷油系统和液压部分，所述的动力部分包括进气单向阀、动力活塞、燃烧室、喷油器、扫气口，液压部分包括压缩腔、泵腔、回位腔以及液压回路，所述压缩腔设置于发动机的后部，在其上设置有第一油口、第二油口，所述第一油口、第二油口分别通过第一控制阀和第二控制阀与压缩蓄能器相连，所述泵腔通过单向阀分别与低压油路和高压油路相连，高压油路用于向发动机负载供油，低压油路上设置有回位控制阀和低压蓄能器，回位控制阀上旁路设置有回油单向阀；所述回位腔与高压蓄能器直接连接，在所述高压蓄能器到缸体的油管路上设置有减压阀，起动工况和失火工况时减压阀保持开启，正常工况时减压阀关闭；所述压缩蓄能器与高压蓄能器通过油管路相连通，且所述压缩蓄能器与高压蓄能器之间的油管路上设置有启动阀，用于启动工况时提高发动机的压缩比，正常工况时启动阀关闭；所述高压油路连接有一负载蓄能器，减压阀后引出有一路与所述压缩蓄能器相连；发动机的末端设置有液压球囊，液压球囊内充满预先注入的压力油，其底部通过油管路与低压蓄能器相连，液压球囊与低压蓄能器之间还设置有弹簧式安全阀；所述液压球囊的左上方设置有倾斜的死区油口，其所在直线与液压球囊相切，死区油口和压缩蓄能器通过设置在两者之间的死区回位电磁阀相连，在失火工况，当活塞组件的末端处于第二油口与液压球囊之间的死区位置时，通过打开死区回位电磁阀使活塞组件回到第二油口与第一油口之间的理想下止点区域以开始下一个行程；所述喷油系统为高压共轨式电控喷射系统，包括高压油泵、共轨管、电控喷油器、压力传感器以及电子控制单元，发动机工作时，在输油泵的作用下，燃油经过滤清器进入高压油泵，经过高压油泵的压缩后，低压油变为高压油，并被高压油泵输入共轨管，在共轨管中，电子控制单元接收压力传感器的反馈并控制限压阀，以调节轨内压力值并使其保持恒定，随后将高压油输入电控喷油器内，等待电子控制单元的喷油指令；所述发动机还包括位置检测系统，位置检测系统通过线性位移传感器和位置触发传感器检测并发出活塞组件到达上止点位置、下止点位置和前馈位置时的信号，前馈位置位于上止点位置与下止点位置之间靠近上止点位置的一侧，用于启动工况活塞压缩行程时控制第一控制阀的关闭，前馈位置根据活塞的速度值配合位置检测系统确定；所述发动机还包括恒压驱动系统，所述恒压驱动系统包括发动机和液压变量马达，通过马达驱动力矩与负载阻力矩保持输出油液压力的恒定；液压变量马达由输出高压油液驱动，并通过减速装置与负载联接，其排量随工作压力的变化而自动调节；所述发动机还包括正常工作控制系统和失火控制系统：正常工作控制系统，用于发动机正常工况的控制：进入正常工况后，关闭启动阀和减压阀，第一控制阀保持常开状态，当起动信号发出后，第二控制阀打开，压缩蓄能器内的液压油首先通过第二控制阀进入压缩腔，推动活塞组件向上止点运动，当第一油口打开后，第二控制阀关闭，压缩腔和压缩蓄能器之间由第一油口连通，当活塞组件到达喷油位置时，触发传感器，产生喷油信号，并控制喷油量使得压缩时间和膨胀时间之比等于液压泵两个冲程的容积变化之比，从而使得膨胀流量与压缩流量相等，以减小发动机输出流量脉动，由喷油系统完成燃料喷射过程，在上止点附近，燃料燃烧放热，活塞组件在气缸压力的作用下回到下止点，并在第二控制阀再次开启前稳定在下止点；失火控制系统，用于发动机失火工况的控制：在发动机工作过程中，当起动信号发出后，都对活塞组件位置进行一次检测，如果发动机频率和频率变化率均小于设定值，则检测活塞组件的位置，如果活塞组件不在下止点位置，且缸温缸压小于失火值，则认为发动机在上一循环中发生失火，此时首先关闭第一控制阀，并打开减压阀和回位控制阀，使活塞组件回复到下止点位置，然后第一控制阀开启，等待下一个起动脉冲信号，发动机再按照正常工作循环运动；所述第二控制阀采用最大流量为250L/min的高频电液伺服阀，其开启脉宽为10ms。