專利名稱：手自一體化張拉系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于土木工程施工設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體的為ー種用于預(yù)應(yīng)力張拉的手自ー體化張拉系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
預(yù)應(yīng)カ技術(shù)已在土木工程中得到廣泛應(yīng)用。據(jù)初步統(tǒng)計(jì)，截止2011年底，我國公路橋梁達(dá)68. 94萬座、3349. 44萬米，其中采用預(yù)應(yīng)カ結(jié)構(gòu)的橋梁工程占到了總量的90%以上。同時(shí)，預(yù)應(yīng)力技術(shù)已經(jīng)成為大跨度、大空間結(jié)構(gòu)、高聳結(jié)構(gòu)、重載結(jié)構(gòu)、特種結(jié)構(gòu)以及新型結(jié)構(gòu)工程中不可缺少的一項(xiàng)技術(shù)發(fā)展至立體交叉建筑、海洋結(jié)構(gòu)、原子能反應(yīng)堆容器及特種復(fù)雜結(jié)構(gòu)等多個(gè)領(lǐng)域。但與此同時(shí)，由于各種因素的影響，部分橋梁結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量差，導(dǎo)致施工和使用中橋梁坍塌事故時(shí)有發(fā)生。近年來，由于預(yù)應(yīng)力原因?qū)е碌馁|(zhì)量事故頻頻發(fā)生，如梁體嚴(yán)重下擾、開裂，甚至垮塌。預(yù)應(yīng)カ張拉是預(yù)應(yīng)カエ程的關(guān)鍵エ序。在目前的土木工程領(lǐng)域中，預(yù)應(yīng)カ張拉施エ普遍采用的是油泵和千斤頂組成的張拉系統(tǒng)，主要采用張拉荷載控制、伸長值校核的“雙控法”，大致可概括為以下主要環(huán)節(jié)油壓表控制荷載，手動(dòng)操作油泵；鋼卷尺測量伸長量，喊話保持同步；人工記錄數(shù)據(jù)，施工后進(jìn)行校核。這種傳統(tǒng)的預(yù)應(yīng)カ張拉エ藝存在諸多缺陷，如張拉作業(yè)較粗放，預(yù)應(yīng)カ損失較大，難以實(shí)現(xiàn)同步張拉，不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)隱患等。可見，傳統(tǒng)張拉的預(yù)應(yīng)カ控制精度較低、施工管理難度較大、施工效率較低，難以保證工程的施工質(zhì)量和運(yùn)營安全，已成為制約預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)應(yīng)用和發(fā)展的重要因素。自20世紀(jì)80年代末以來，ー些研究者開始了預(yù)應(yīng)カ張拉控制問題的研究，從自動(dòng)化、信息化施工的研究角度和油泵的數(shù)字化控制角度進(jìn)行了大量研究工作，相繼取得初歩成果。手自一體化張拉系統(tǒng)是預(yù)應(yīng)カ技術(shù)、先進(jìn)制造技術(shù)、信息技術(shù)和智能技術(shù)在土木工程產(chǎn)品上的集成和融合，體現(xiàn)了預(yù)應(yīng)カ施工技術(shù)的自動(dòng)化與智能化、精細(xì)化與信息化的發(fā)展趨勢。鑒于此，本發(fā)明g在探索ー種手自一體化張拉系統(tǒng)，該手自一體化張拉系統(tǒng)不僅能夠?qū)崿F(xiàn)張拉過程的手動(dòng)和自動(dòng)兩種模式的控制，而且還能精確控制預(yù)應(yīng)カ的卸荷過程，能夠保證最終得到的預(yù)應(yīng)カ達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提出一種手自一體化張拉系統(tǒng)，該手自一體化張拉系統(tǒng)不僅能夠?qū)崿F(xiàn)張拉過程的手動(dòng)和自動(dòng)兩種模式的控制，而且還能精確控制預(yù)應(yīng)カ的卸荷過程，能夠保證最終得到的預(yù)應(yīng)カ達(dá)到設(shè)計(jì)要求。要實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明的手自一體化張拉系統(tǒng)，包括液壓油缸千斤頂、用于驅(qū)動(dòng)液壓油缸千斤頂?shù)囊簤合到y(tǒng)和用于控制液壓油缸千斤頂動(dòng)作的控制箱；
所述液壓系統(tǒng)包括油箱、液壓泵、電動(dòng)機(jī)、變頻控制系統(tǒng)和伺服比例控制系統(tǒng)，所述變頻控制系統(tǒng)包括用于控制電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速并使液壓油缸千斤頂快速加載的變頻裝置，所述伺服比例控制系統(tǒng)包括設(shè)置在所述液壓泵與所述液壓油缸千斤頂之間并用于液壓油缸千斤頂精確微調(diào)加載的伺服比例閥，所述伺服比例閥與液壓油缸千斤頂之間設(shè)有液控單向閥，所述液控單向閥與所述伺服比例閥之間設(shè)有卸荷控制旁路，所述卸荷控制旁路上設(shè)有電磁閥和可控卸荷裝置；
還包括手-自轉(zhuǎn)換電路，所述油箱上設(shè)有手控面板，所述手控面板上設(shè)有用于切換手動(dòng)模式-自動(dòng)模式的手-自轉(zhuǎn)換開關(guān)以及用于操控所述控制閥組和電動(dòng)機(jī)的按鍵或旋鈕；還包括傳感器組，所述傳感器組包括設(shè)置在所述液壓油缸千斤頂上并用于測量液壓油缸千斤頂活塞桿伸縮量的位移傳感器，以及設(shè)置在所述液控單向閥與液壓油缸千斤頂之間或設(shè)置在液壓油缸千斤頂上并用于檢測液壓油缸千斤頂壓力的壓力傳感器；
控制箱內(nèi)設(shè)有中央處理系統(tǒng)和與中央處理系統(tǒng)相連的執(zhí)行控制系 統(tǒng)，執(zhí)行控制系統(tǒng)內(nèi)設(shè)有用于輸出控制信號(hào)的控制輸出單元和用于采集傳感器組測量數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)采集單元；
所述控制箱內(nèi)還設(shè)有與所述執(zhí)行控制系統(tǒng)相連的通信模塊，所述通信模塊上設(shè)有用于與其他控制箱組網(wǎng)通信或用于接入數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)或用于接入物聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)線接口和/或無線電臺(tái)。進(jìn)一步，所述可控卸荷裝置包括設(shè)置在所述卸荷控制旁路上的節(jié)流裝置和單向閥，所述單向閥與所述液壓泵相連。進(jìn)一步，所述可控卸荷裝置包括自調(diào)式可變節(jié)流器，所述自調(diào)式可變節(jié)流器包括閥體，所述閥體內(nèi)設(shè)有壓力平衡腔和出油腔，所述壓力平衡腔和出油腔上分別設(shè)有進(jìn)油口Pl和進(jìn)油口 P2，所述出油腔內(nèi)設(shè)有出油口，所述壓力平衡腔內(nèi)設(shè)有閥芯，所述閥芯上設(shè)有延伸穿入出油腔并與出油口配合用于調(diào)節(jié)出油口流量的頂桿，所述頂桿上套裝有作用在閥芯和壓力平衡腔壁上的彈簧。進(jìn)一步，所述液壓泵與伺服比例閥之間設(shè)有溢流旁路，所述溢流旁路上設(shè)有溢流閥和用于油箱內(nèi)液壓油散熱的散熱器。進(jìn)一步，所述傳感器組還包括設(shè)置在所述液壓系統(tǒng)上并用于檢測所述液壓系統(tǒng)工作壓力的壓力傳感器II，所述壓力傳感器II設(shè)置在所述卸荷控制旁路上或設(shè)置在所述伺服比例閥與液控單向閥之間。進(jìn)一步，所述控制箱內(nèi)還設(shè)有與中央處理系統(tǒng)相連的固定存儲(chǔ)器和/或用于與移動(dòng)存儲(chǔ)器連接的接口。進(jìn)一步，所述控制箱上還設(shè)有用于人機(jī)交互的觸摸屏、液晶顯示器和開關(guān)組件。進(jìn)一步，所述油箱上設(shè)有接線孔，所述控制箱上設(shè)有接口板，所述控制輸出單元通過接口板和接線孔與所述液壓系統(tǒng)的閥組相連，所述數(shù)據(jù)采集單元通過接口板和接線孔與所述傳感器組相連。進(jìn)一步，所述伺服比例閥進(jìn)油口和卸荷控制旁路上均設(shè)有耐震壓力表。進(jìn)一步，還包括推車，所述推車上設(shè)有用于安裝所述油箱和所述液壓油缸千斤頂?shù)陌惭b工位。進(jìn)一步，所述手-自轉(zhuǎn)換電路包括調(diào)理與變換電路、手自動(dòng)轉(zhuǎn)換電路、驅(qū)動(dòng)電路和繼電器組；所述調(diào)理與變換電路接收來自執(zhí)行控制系統(tǒng)的信號(hào)并對(duì)該信號(hào)進(jìn)行調(diào)理和變換輸入到手自動(dòng)轉(zhuǎn)換電路，所述手自動(dòng)轉(zhuǎn)換電路在所述手-自轉(zhuǎn)換開關(guān)的作用下進(jìn)行轉(zhuǎn)換后，并輸入到驅(qū)動(dòng)電路，所述驅(qū)動(dòng)電路與繼電器組連接。本發(fā)明的有益效果為
I、本發(fā)明的手自一體化張拉系統(tǒng)通過控制箱能夠自動(dòng)控制液壓油缸千斤頂?shù)膭?dòng)作，通過設(shè)置手-自轉(zhuǎn)換電路，并在油箱上設(shè)置手控面板，能夠方便的切換手動(dòng)模式和自動(dòng)模式，便于現(xiàn)場人員根據(jù)實(shí)際情況主動(dòng)介入預(yù)應(yīng)カ張拉的控制，避免緊急情況的發(fā)生。2、通過伺服比例閥能夠控制液壓油缸千斤頂進(jìn)油和出油的速率，能夠?qū)崟r(shí)控制液壓油缸千斤頂輸出預(yù)應(yīng)カ的大小，使液壓油缸千斤頂輸出的預(yù)應(yīng)カ按照預(yù)設(shè)的預(yù)應(yīng)カ張拉曲線進(jìn)行輸出。3、通過設(shè)置變頻控制系統(tǒng)控制電機(jī)轉(zhuǎn)速，來達(dá)到驅(qū)動(dòng)液壓泵輸出不同流量來控制空載液壓油缸千斤頂活塞伸縮速度，以及負(fù)載工作時(shí)液壓油缸千斤頂?shù)妮敵隽Υ笮∨c速度，達(dá)到快速加載的目的；現(xiàn)有的預(yù)應(yīng)カ張拉系統(tǒng)的液壓站輸出流量一般為2-4L/min，僅 適用于穿心式千斤頂，當(dāng)采用大油缸千斤頂時(shí)，其加載速度緩慢、回油緩慢等問題將影響施エ效率，而本發(fā)明的手自一體化張拉系統(tǒng)通過設(shè)置變頻裝置控制電機(jī)轉(zhuǎn)速，可以適應(yīng)各種類型的油缸千斤頂，適用性更廣，井能提高張拉以及頂升等工程施工的效率；
在液壓油缸千斤頂依靠變頻控制達(dá)到設(shè)定的粗調(diào)張拉カ值后，中央處理器將協(xié)調(diào)變頻控制系統(tǒng)控制電機(jī)轉(zhuǎn)速與私服比例控制系統(tǒng)控制伺服比例閥開ロ大小來進(jìn)行微調(diào)控制，平穩(wěn)緩慢加載到設(shè)定張拉カ值，并通過液壓油缸千斤頂壓カ自補(bǔ)償控制來自動(dòng)補(bǔ)償千斤頂內(nèi)部油液泄露帶來的壓カ損失，實(shí)現(xiàn)持荷壓カ穩(wěn)定保持；
即本發(fā)明的手自一體化張拉系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)快進(jìn)與微調(diào)并用，適應(yīng)從大到小不同張拉活塞面積液壓油缸千斤頂?shù)牡蛪嚎焖偌虞d，高壓緩慢精確控制，保證系統(tǒng)施工效率與控制精度；通過變頻控制與伺服比例控制結(jié)合，在快速加載與大流量加載時(shí)依靠變頻進(jìn)行粗調(diào)控制達(dá)到粗調(diào)預(yù)設(shè)カ值，進(jìn)而通過伺服比例控制進(jìn)行微調(diào)精確達(dá)到設(shè)定張拉カ值，系統(tǒng)熱損失小，節(jié)能效果顯著。4、現(xiàn)有技術(shù)大多采用持荷時(shí)壓カ損失超過一定設(shè)定值以后啟動(dòng)電機(jī)來進(jìn)行補(bǔ)油，以補(bǔ)償油液泄露，但是這樣的過程會(huì)造成液壓系統(tǒng)油液的波動(dòng)，也就是當(dāng)?shù)陀诔趾蓧亥禃r(shí)開啟電機(jī)進(jìn)行補(bǔ)償，但是經(jīng)過補(bǔ)償后是無法精確控制到設(shè)定值，會(huì)在壓カ波動(dòng)作用下超過設(shè)定值；而本發(fā)明的手自一體化張拉系統(tǒng)在持荷階段通過持續(xù)控制控制電機(jī)和伺服比例閥，不會(huì)因?yàn)橥蝗婚_閉而造成壓カ波動(dòng)。5、通過設(shè)置卸荷控制旁路，通過控制可控卸荷裝置，能夠精確地控制液壓油缸千斤頂?shù)男逗伤俾剩挂簤河透浊Ы镯斈軌虬凑疹A(yù)設(shè)的卸荷曲線進(jìn)行卸荷，防止由于液壓油缸千斤頂卸荷不可控或卸荷太快導(dǎo)致預(yù)應(yīng)カ筋收縮過長的缺陷，使得最終施加到預(yù)應(yīng)カ筋上的預(yù)應(yīng)カ達(dá)到設(shè)計(jì)值。6、本發(fā)明的手自一體化張拉系統(tǒng)通過設(shè)置中央處理系統(tǒng)和執(zhí)行控制系統(tǒng)兩級(jí)處理系統(tǒng)，中央處理系統(tǒng)用于非實(shí)時(shí)控制數(shù)據(jù)的后臺(tái)處理以及用干與人機(jī)交互的觸摸屏和液晶顯示器等部件相連，執(zhí)行控制系統(tǒng)用于實(shí)時(shí)控制液壓系統(tǒng)的閥組并接收來自傳感器組的測量數(shù)據(jù)，控制響應(yīng)更加快捷和精確；通過中央處理系統(tǒng)和執(zhí)行控制系統(tǒng)兩級(jí)處理系統(tǒng)的分エ協(xié)作，可使更加快捷、精準(zhǔn)的控制液壓油缸千斤頂?shù)念A(yù)應(yīng)カ輸出過程和卸荷過程，保證手自一體化張拉系統(tǒng)能夠按照預(yù)設(shè)的預(yù)應(yīng)カ輸出曲線和卸荷曲線規(guī)定的エ況進(jìn)行工作。


圖I為本發(fā)明手自一體化張拉系統(tǒng)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意 圖2為圖I的俯視 圖3為液壓系統(tǒng)原理 圖4為可控卸荷裝置的第一種實(shí)現(xiàn)方式結(jié)構(gòu)示意 圖5為可控卸荷裝置的第二種實(shí)現(xiàn)方式結(jié)構(gòu)示意 圖6為控制系統(tǒng)原理框 圖7為手-自轉(zhuǎn)換接口的原理框 圖8為本實(shí)施例手自一體化張拉系統(tǒng)的控制原理框圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
作詳細(xì)說明。如圖I和圖2所示，為本發(fā)明手自一體化張拉系統(tǒng)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。本實(shí)施例的手自一體化張拉系統(tǒng)，包括液壓油缸千斤頂I、用于驅(qū)動(dòng)液壓油缸千斤頂I動(dòng)作的液壓系統(tǒng)和用于控制液壓油缸千斤頂I動(dòng)作的控制箱。如圖3所示，液壓系統(tǒng)包括油箱2、液壓泵4、電動(dòng)機(jī)3、變頻控制系統(tǒng)和伺服比例控制系統(tǒng)，變頻控制系統(tǒng)包括用于控制電動(dòng)機(jī)3轉(zhuǎn)速并使液壓油缸千斤頂I快速加載的變頻裝置26，伺服比例控制系統(tǒng)包括設(shè)置在液壓泵4與液壓油缸千斤頂I之間并用于液壓油缸千斤頂I精確微調(diào)加載的伺服比例閥5，伺服比例閥5與液壓油缸千斤頂I之間設(shè)有液控單向閥6，液控單向閥6與伺服比例閥5之間設(shè)有卸荷控制旁路，卸荷控制旁路上設(shè)有電磁閥7和可控卸荷裝置8。本實(shí)施例的液控單向閥6設(shè)置在伺服比例閥5與液壓油缸千斤頂I無桿腔之間的油路上，液控單向閥6的控制管路與液壓油缸千斤頂I有桿腔相連。通過伺服比例閥5能夠控制液壓油缸千斤頂I進(jìn)油和出油的速率，能夠?qū)崟r(shí)控制液壓油缸千斤頂輸出預(yù)應(yīng)力的大小，使液壓油缸千斤頂I輸出的預(yù)應(yīng)力按照預(yù)設(shè)的預(yù)應(yīng)力張拉曲線進(jìn)行輸出。通過該可控卸荷裝置8，可以自動(dòng)的適應(yīng)壓力大小來調(diào)節(jié)卸壓的速度，避免了傳統(tǒng)的手動(dòng)卸壓方式以及其他文獻(xiàn)中提到的依靠電磁閥直接卸壓或者直接采用固定阻尼孔卸壓的方式，根據(jù)壓力大小可自動(dòng)調(diào)節(jié)卸荷速度大小，實(shí)現(xiàn)緩慢卸荷和錨固，減少錨固階段有效預(yù)應(yīng)力損失。 本實(shí)施例的手自一體化張拉系統(tǒng)還包括手-自轉(zhuǎn)換電路，手-自轉(zhuǎn)換電路可設(shè)置在油箱2內(nèi)，也可設(shè)置在控制箱內(nèi)，本實(shí)施例的手-自轉(zhuǎn)換電路設(shè)置在油箱2內(nèi)，且油箱2上設(shè)有手控面板16，手控面板16上設(shè)有用于切換手動(dòng)模式-自動(dòng)模式的手-自轉(zhuǎn)換開關(guān)以及用于操控控制閥組和電動(dòng)機(jī)3的按鍵或旋鈕。如圖7所示，為手-自轉(zhuǎn)換電路的原理框圖，本實(shí)施例的手-自轉(zhuǎn)換電路包括調(diào)理與變換電路、手自動(dòng)轉(zhuǎn)換電路、驅(qū)動(dòng)電路和繼電器組；調(diào)理與變換電路接收來自執(zhí)行控制系統(tǒng)的信號(hào)并對(duì)該信號(hào)進(jìn)行調(diào)理和變換輸入到手自動(dòng)轉(zhuǎn)換電路，手自動(dòng)轉(zhuǎn)換電路在所述手-自轉(zhuǎn)換開關(guān)的作用下進(jìn)行轉(zhuǎn)換后，并輸入到驅(qū)動(dòng)電路，驅(qū)動(dòng)電路與繼電器組連接。通過設(shè)置手-自轉(zhuǎn)換電路，可根據(jù)實(shí)際情況方便進(jìn)行手動(dòng)模式-自動(dòng)模式轉(zhuǎn)換，控制模式更加靈活。通過設(shè)置手-自轉(zhuǎn)換電路，并在油箱2上設(shè)置手控面板16，能夠方便的切換手動(dòng)模式和自動(dòng)模式，便于現(xiàn)場人員根據(jù)實(shí)際情況主動(dòng)介入預(yù)應(yīng)カ張拉的控制，避免緊急情況的發(fā)生。本實(shí)施例的手自一體化張拉系統(tǒng)還包括傳感器組，傳感器組包括設(shè)置在液壓油缸千斤頂I上并用于測量液壓油缸千斤頂I活塞桿伸縮量的位移傳感器，以及設(shè)置在液控單向閥6與液壓油缸千斤頂I之間或液壓油缸千斤頂I上并用于檢測液壓油缸千斤頂I壓カ的壓カ傳感器，本實(shí)施例的壓カ傳感器設(shè)置在液壓油缸千斤頂I上，通過設(shè)置傳感器組，能夠?qū)σ簤河透浊Ы镯擨的エ況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。優(yōu)選的，傳感器組還包括設(shè)置在液壓系統(tǒng)上并用于檢測液壓系統(tǒng)工作壓カ的壓カ傳感器II 9，壓カ傳感器II 9設(shè)置在卸荷控制旁路上或設(shè)置在伺服比例閥5與液控單向閥6之間，本實(shí)施例的壓カ傳感器II 9設(shè)置在卸荷控制旁路上，并位于電磁閥7和液控單向閥6之間。如圖6所示，控制箱內(nèi)設(shè)有中央處理系統(tǒng)和與中央處理系統(tǒng)相連的執(zhí)行控制系 統(tǒng)，執(zhí)行控制系統(tǒng)內(nèi)設(shè)有用于輸出控制信號(hào)的控制輸出単元和用于采集傳感器組測量數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)采集単元。控制輸出単元與伺服比例閥5、電磁閥7和可控卸荷裝置8相連，實(shí)現(xiàn)對(duì)伺服比例閥5、電磁閥7和可控卸荷裝置8エ況的實(shí)時(shí)控制；數(shù)據(jù)采集単元與位移傳感器、壓カ傳感器和壓カ傳感器II 9相連，能夠?qū)崟r(shí)采集由移傳感器測量得到的液壓油缸千斤頂I活塞桿伸縮位移、由壓カ傳感器測量得到的液壓油缸千斤頂I工作壓カ和由壓カ傳感器II 9測量得到的液壓系統(tǒng)工作壓力，井向執(zhí)行控制系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)反饋，并由執(zhí)行控制系統(tǒng)控制控制閥組和電動(dòng)機(jī)3的エ況。優(yōu)選的，本實(shí)施例的中央處理系統(tǒng)采用中央處理器。本實(shí)施例的控制箱內(nèi)還設(shè)有與執(zhí)行控制系統(tǒng)相連的通信模塊，通信模塊上設(shè)有用干與其他控制箱組網(wǎng)通信或用于接入數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)或用于接入物聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)線接口和/或無線電臺(tái)，本實(shí)施例的通信模塊上同時(shí)設(shè)有數(shù)據(jù)線接口和無線電臺(tái)，可同時(shí)與其他通信設(shè)備進(jìn)行有線和無線通信，方便進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。優(yōu)選的，控制箱上還設(shè)有用于人機(jī)交互的觸摸屏、液晶顯示器和開關(guān)組件，操作人員通過觸摸屏和液晶顯示器能夠?qū)埨^程進(jìn)行實(shí)時(shí)觀察和實(shí)時(shí)控制。優(yōu)選的，控制箱內(nèi)還設(shè)有與中央處理系統(tǒng)相連的固定存儲(chǔ)器和/或用于與移動(dòng)存儲(chǔ)器連接的接ロ，本實(shí)施例的控制箱內(nèi)同時(shí)設(shè)有固定存儲(chǔ)器和用干與移動(dòng)存儲(chǔ)器連接的接ロ，通過設(shè)置固定存儲(chǔ)器用于存儲(chǔ)預(yù)應(yīng)カ張拉過程的數(shù)據(jù)，并通過接ロ與移動(dòng)存儲(chǔ)器相連，將存儲(chǔ)在固定存儲(chǔ)器內(nèi)的數(shù)據(jù)進(jìn)行備份。本發(fā)明的手自一體化張拉系統(tǒng)通過設(shè)置中央處理系統(tǒng)和執(zhí)行控制系統(tǒng)兩級(jí)處理系統(tǒng)，中央處理系統(tǒng)用于非實(shí)時(shí)控制數(shù)據(jù)的后臺(tái)處理以及用干與人機(jī)交互的觸摸屏和液晶顯示器等部件相連，執(zhí)行控制系統(tǒng)用于實(shí)時(shí)控制液壓系統(tǒng)的閥組并接收來自傳感器組的測量數(shù)據(jù)，控制響應(yīng)更加快捷和精確；通過中央處理系統(tǒng)和執(zhí)行控制系統(tǒng)兩級(jí)處理系統(tǒng)的分エ協(xié)作，可使更加快捷、精準(zhǔn)的控制液壓油缸千斤頂?shù)念A(yù)應(yīng)カ輸出過程和卸荷過程，保證手自一體化張拉系統(tǒng)能夠按照預(yù)設(shè)的預(yù)應(yīng)カ輸出曲線和卸荷曲線規(guī)定的エ況進(jìn)行工作。本實(shí)施例的手自一體化自動(dòng)張拉系統(tǒng)通過設(shè)置變頻控制系統(tǒng)控制電機(jī)3轉(zhuǎn)速，來達(dá)到驅(qū)動(dòng)液壓泵4輸出不同流量來控制空載液壓油缸千斤頂I活塞伸縮速度，以及負(fù)載エ作時(shí)液壓油缸千斤頂I的輸出力大小與速度，達(dá)到快速加載的目的。現(xiàn)有的預(yù)應(yīng)カ張拉系統(tǒng)的液壓站輸出流量一般為2-4L/min，僅適用于穿心式千斤頂，當(dāng)采用大油缸千斤頂時(shí)，其加載速度緩慢、回油緩慢等問題將影響施工效率，而本實(shí)施例的手自一體化張拉系統(tǒng)通過設(shè)置變頻裝置控制電機(jī)3轉(zhuǎn)速，可以適應(yīng)各種類型的油缸千斤頂1，適用性更廣，井能提高張拉以及頂升等工程施工的效率。
在液壓油缸千斤頂I依靠變頻控制達(dá)到設(shè)定的粗調(diào)張拉力值后，中央處理器將協(xié)調(diào)變頻控制系統(tǒng)控制電機(jī)轉(zhuǎn)速與私服比例控制系統(tǒng)控制伺服比例閥開口大小來進(jìn)行微調(diào)控制，平穩(wěn)緩慢加載到設(shè)定張拉力值，并通過液壓油缸千斤頂壓力自補(bǔ)償控制來自動(dòng)補(bǔ)償千斤頂內(nèi)部油液泄露帶來的壓力損失，實(shí)現(xiàn)持荷壓力穩(wěn)定保持。即本實(shí)施例的手自一體化張拉系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)快進(jìn)與微調(diào)并用，適應(yīng)從大到小不同張拉活塞面積液壓油缸千斤頂?shù)牡蛪嚎焖偌虞d，高壓緩慢精確控制，保證系統(tǒng)施工效率與控制精度；通過變頻控制與伺服比例控制結(jié)合，在快速加載與大流量加載時(shí)依靠變頻進(jìn)行粗調(diào)控制達(dá)到粗調(diào)預(yù)設(shè)力值，進(jìn)而通過伺服比例控制進(jìn)行微調(diào)精確達(dá)到設(shè)定張拉力值，系統(tǒng)熱損失小，節(jié)能效果顯著。現(xiàn)有技術(shù)大多采用持荷時(shí)壓力損失超過一定設(shè)定值以后啟動(dòng)電機(jī)3來進(jìn)行補(bǔ)油，以補(bǔ)償油液泄露，但是這樣的過程會(huì)造成液壓系統(tǒng)油液的波動(dòng)，也就是當(dāng)?shù)陀诔趾蓧毫χ?時(shí)開啟電機(jī)進(jìn)行補(bǔ)償，但是經(jīng)過補(bǔ)償后是無法精確控制到設(shè)定值，會(huì)在壓力波動(dòng)作用下超過設(shè)定值；而本實(shí)施例的手自一體化張拉系統(tǒng)在持荷階段通過持續(xù)控制控制電機(jī)3和伺服比例閥5，不會(huì)因?yàn)橥蝗婚_閉而造成壓力波動(dòng)。可控卸荷裝置8可采用多種形式實(shí)現(xiàn)，如下
如圖4所示，為可控卸荷裝置8的第一種實(shí)現(xiàn)方式，該可控卸荷裝置包括自調(diào)式可變節(jié)流器，自調(diào)式可變節(jié)流器包括閥體17，閥體17內(nèi)設(shè)有壓力平衡腔18和出油腔19，壓力平衡腔18和出油腔19上分別設(shè)有進(jìn)油口 Pl和進(jìn)油口 P2，出油腔19內(nèi)設(shè)有出油口 20，壓力平衡腔18內(nèi)設(shè)有閥芯21，閥芯21上設(shè)有延伸穿入出油腔19并與出油口 20配合用于調(diào)節(jié)出油口流量的頂桿22，頂桿22上套裝有作用在閥芯21和壓力平衡腔壁上的彈簧23。現(xiàn)有的卸荷裝置通常采用固定阻尼孔進(jìn)行卸荷，但固定阻尼節(jié)流器無法對(duì)卸荷速度進(jìn)行調(diào)整，同時(shí)如果為減緩卸荷速度采用過小阻尼孔，容易堵塞阻尼孔，影響設(shè)備正常使用。該自調(diào)式可變節(jié)流器通過在進(jìn)油口 Pl和進(jìn)油口 P2通入相同壓力的壓力油，壓力油經(jīng)進(jìn)油口 Pl作用在閥芯21上，壓力平衡腔18和出油腔19的壓差作用力依靠彈簧23來平衡，進(jìn)而通過頂桿22控制出油口 20的大小，出油口 20為錐形口，頂桿前端設(shè)有與出油口 20配合的錐形結(jié)構(gòu)，控制錐形口的大小可以控制卸壓環(huán)形縫隙的液阻，使從進(jìn)油口 P2處進(jìn)入的壓力油的壓力降低，達(dá)到自動(dòng)控制卸荷壓力速度的效果，實(shí)現(xiàn)在高壓時(shí)緩慢卸荷，低壓時(shí)卸荷迅速的功能。通過該可控卸荷裝置8，可以自動(dòng)的適應(yīng)壓力大小來調(diào)節(jié)卸壓的速度，避免了傳統(tǒng)的手動(dòng)卸壓方式以及其他文獻(xiàn)中提到的依靠電磁閥直接卸壓或者直接采用固定阻尼孔卸壓的方式，根據(jù)壓力大小可自動(dòng)調(diào)節(jié)卸荷速度大小，實(shí)現(xiàn)緩慢卸荷和錨固，減少錨固階段有效預(yù)應(yīng)力損失。如圖5所示，為可控卸荷裝置8的第二種實(shí)現(xiàn)方式，該可控卸荷裝置8包括設(shè)置在卸荷控制旁路上的節(jié)流裝置24和單向閥25，單向閥25與液壓泵4相連。本實(shí)施例的節(jié)流裝置24與單向閥25集成為一體，通過集成閥塊中油路與伺服比例閥5油路連通，當(dāng)進(jìn)行卸荷時(shí)，壓力通過節(jié)流裝置24與單向閥25而回到油箱，可實(shí)現(xiàn)緩慢卸荷，并通過調(diào)整不同節(jié)流參數(shù)可以對(duì)不同噸位千斤頂進(jìn)行卸荷速度調(diào)整控制，達(dá)到卸荷控制的目的。本實(shí)施例的可控卸荷裝置8采用第一種實(shí)現(xiàn)方式，即可控卸荷裝置8采用，自調(diào)式可變節(jié)流器，經(jīng)自調(diào)式可變節(jié)流器卸荷的壓力油經(jīng)高壓電磁球閥回到油箱2，能夠自動(dòng)的適應(yīng)壓力大小來調(diào)節(jié)卸壓的速度。作為本實(shí)施例的優(yōu)選方案，液壓泵4與伺服比例閥5之間設(shè)有溢流旁路，溢流旁路上設(shè)有溢流閥10和用于油箱2內(nèi)液壓油散熱的散熱器11，通過設(shè)置散熱器11能夠防止油箱2內(nèi)的液壓油溫度過高。作為本實(shí)施例的優(yōu)選方案，油箱2上設(shè)有接線孔12，控制箱上設(shè)有接ロ板，控制輸出単元通過接ロ板和接線孔12與液壓系統(tǒng)的閥組相連，數(shù)據(jù)采集単元通過接ロ板和接線孔12與傳感器組相連，連接更加方便可靠。優(yōu)選的，伺服比例閥5進(jìn)油口和卸荷控制旁路上分別設(shè)有耐震壓カ表13和耐震壓カ表14,耐震壓カ表13和耐震壓カ表14的表盤安裝在手控面板16上，方便在施工現(xiàn)場對(duì)張拉過程進(jìn)行觀察和監(jiān)控。本實(shí)施例的手自一體化張拉系統(tǒng)還包括推車15，推車15上設(shè)有用于安裝油箱2和液壓油缸千斤頂I的安裝エ位，通過設(shè)置推車15，能夠方便移動(dòng)油箱2和液壓油缸千斤頂·
Io如圖8所示，對(duì)于本實(shí)施例的手自一體化張拉系統(tǒng)而言，其執(zhí)行控制系統(tǒng)通過控制輸出單元向執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制閥組和變頻裝置輸出控制信號(hào)，控制閥組包括伺服比例閥5、電磁閥7和可控卸荷裝置8，執(zhí)行機(jī)構(gòu)中由位移傳感器、壓カ傳感器和壓カ傳感器II 9組成的傳感器組向執(zhí)行控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集単元反饋閥組的エ況數(shù)據(jù)，執(zhí)行控制系統(tǒng)根據(jù)エ況數(shù)據(jù)做出下一歩的實(shí)時(shí)控制輸出判斷，控制輸出単元輸出控制信號(hào)到執(zhí)行機(jī)構(gòu)的閥組，如此形成一個(gè)閉環(huán)控制回路。最后說明的是，以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的宗g和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求
1.一種手自一體化張拉系統(tǒng)，其特征在于包括液壓油缸千斤頂、用于驅(qū)動(dòng)液壓油缸千斤頂?shù)囊簤合到y(tǒng)和用于控制液壓油缸千斤頂動(dòng)作的控制箱； 所述液壓系統(tǒng)包括油箱、液壓泵、電動(dòng)機(jī)、變頻控制系統(tǒng)和伺服比例控制系統(tǒng)，所述變頻控制系統(tǒng)包括用于控制電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速并使液壓油缸千斤頂快速加載的變頻裝置，所述伺服比例控制系統(tǒng)包括設(shè)置在所述液壓泵與所述液壓油缸千斤頂之間并用于液壓油缸千斤頂精確微調(diào)加載的伺服比例閥，所述伺服比例閥與液壓油缸千斤頂之間設(shè)有液控單向閥，所述液控單向閥與所述伺服比例閥之間設(shè)有卸荷控制旁路，所述卸荷控制旁路上設(shè)有電磁閥和可控卸荷裝置； 還包括手-自轉(zhuǎn)換電路，所述油箱上設(shè)有手控面板，所述手控面板上設(shè)有用于切換手動(dòng)模式-自動(dòng)模式的手-自轉(zhuǎn)換開關(guān)以及用于操控所述控制閥組和電動(dòng)機(jī)的按鍵或旋鈕； 還包括傳感器組，所述傳感器組包括設(shè)置在所述液壓油缸千斤頂上并用于測量液壓油缸千斤頂活塞桿伸縮量的位移傳感器，以及設(shè)置在所述液控單向閥與液壓油缸千斤頂之間或設(shè)置在液壓油缸千斤頂上并用于檢測液壓油缸千斤頂壓カ的壓カ傳感器； 控制箱內(nèi)設(shè)有中央處理系統(tǒng)和與中央處理系統(tǒng)相連的執(zhí)行控制系統(tǒng)，執(zhí)行控制系統(tǒng)內(nèi)設(shè)有用于輸出控制信號(hào)的控制輸出単元和用于采集傳感器組測量數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)采集単元； 所述控制箱內(nèi)還設(shè)有與所述執(zhí)行控制系統(tǒng)相連的通信模塊，所述通信模塊上設(shè)有用于與其他控制箱組網(wǎng)通信或用于接入數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)或用于接入物聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)線接口和/或無線電臺(tái)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的手自一體化張拉系統(tǒng)，其特征在于所述可控卸荷裝置包括設(shè)置在所述卸荷控制旁路上的節(jié)流裝置和單向閥，所述單向閥與所述液壓泵相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的手自一體化張拉系統(tǒng)，其特征在于所述可控卸荷裝置包括自調(diào)式可變節(jié)流器，所述自調(diào)式可變節(jié)流器包括閥體，所述閥體內(nèi)設(shè)有壓力平衡腔和出油腔，所述壓カ平衡腔和出油腔上分別設(shè)有進(jìn)油ロ P1和進(jìn)油ロ P2，所述出油腔內(nèi)設(shè)有出油ロ，所述壓カ平衡腔內(nèi)設(shè)有閥芯，所述閥芯上設(shè)有延伸穿入出油腔并與出油ロ配合用于調(diào)節(jié)出油ロ流量的頂桿，所述頂桿上套裝有作用在閥芯和壓カ平衡腔壁上的彈簧。
4.根據(jù)權(quán)利要求1任一項(xiàng)所述的手自一體化張拉系統(tǒng)，其特征在于所述液壓泵與伺服比例閥之間設(shè)有溢流旁路，所述溢流旁路上設(shè)有溢流閥和用于油箱內(nèi)液壓油散熱的散熱器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的手自一體化張拉系統(tǒng)，其特征在于所述傳感器組還包括設(shè)置在所述液壓系統(tǒng)上并用于檢測所述液壓系統(tǒng)工作壓カ的壓カ傳感器II，所述壓カ傳感器II設(shè)置在所述卸荷控制旁路上或設(shè)置在所述伺服比例閥與液控單向閥之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述的手自一體化張拉系統(tǒng)，其特征在于所述控制箱內(nèi)還設(shè)有與中央處理系統(tǒng)相連的固定存儲(chǔ)器和/或用干與移動(dòng)存儲(chǔ)器連接的接ロ。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的手自一體化張拉系統(tǒng)，其特征在于所述控制箱上還設(shè)有用于人機(jī)交互的觸摸屏、液晶顯示器和開關(guān)組件。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的手自一體化張拉系統(tǒng)，其特征在于所述油箱上設(shè)有接線孔，所述控制箱上設(shè)有接ロ板，所述控制輸出單元通過接ロ板和接線孔與所述液壓系統(tǒng)的閥組相連，所述數(shù)據(jù)采集單元通過接ロ板和接線孔與所述傳感器組相連。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的手自一體化張拉系統(tǒng)，其特征在于所述伺服比例閥進(jìn)油ロ和卸荷控制旁路上均設(shè)有耐震壓カ表。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的手自一體化張拉系統(tǒng)，其特征在于還包括推車，所述推車上設(shè)有用于安裝所述油箱和所述液壓油缸千斤頂?shù)陌惭bエ位。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的手自一體化張拉系統(tǒng)，其特征在于所述手-自轉(zhuǎn)換電路包括調(diào)理與變換電路、手自動(dòng)轉(zhuǎn)換電路、驅(qū)動(dòng)電路和繼電器組；所述調(diào)理與變換電路接收來自執(zhí)行控制系統(tǒng)的信號(hào)并對(duì)該信號(hào)進(jìn)行調(diào)理和變換輸入到手自動(dòng)轉(zhuǎn)換電路，所述手自動(dòng)轉(zhuǎn)換電路在所述手-自轉(zhuǎn)換開關(guān)的作用下進(jìn)行轉(zhuǎn)換后，并輸入到驅(qū)動(dòng)電路，所述驅(qū)動(dòng)電路與繼電器組連接。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種手自一體化張拉系統(tǒng)，包括液壓油缸千斤頂、液壓系統(tǒng)、控制箱、手-自轉(zhuǎn)換電路和傳感器組；液壓系統(tǒng)包括油箱、液壓泵、電動(dòng)機(jī)、變頻控制系統(tǒng)和伺服比例控制系統(tǒng)，變頻控制系統(tǒng)包括用于控制電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的變頻裝置，伺服比例控制系統(tǒng)包括設(shè)置在液壓泵與液壓油缸千斤頂之間的伺服比例閥，伺服比例閥與液壓油缸千斤頂之間設(shè)有液控單向閥，液控單向閥與伺服比例閥之間設(shè)有卸荷控制旁路，卸荷控制旁路上設(shè)有電磁閥和可控卸荷裝置；控制箱內(nèi)設(shè)有中央處理系統(tǒng)、與中央處理系統(tǒng)相連的執(zhí)行控制系統(tǒng)和與所述執(zhí)行控制系統(tǒng)相連的通信模塊，通信模塊上設(shè)有數(shù)據(jù)線接口和/或無線電臺(tái)。
文檔編號(hào)E04G21/12GK102953550SQ201210372218
公開日2013年3月6日 申請(qǐng)日期2012年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月29日
發(fā)明者唐樹名, 羅斌, 廖強(qiáng), 李文鋒, 游慶和 申請(qǐng)人:招商局重慶交通科研設(shè)計(jì)院有限公司