静力压桩机吊机在施工过程中可能因超载而导致吊臂损坏,甚至折断。本文针对这一实际工程问题在静力压桩机吊机过载机理分析的基础上,通过方案的比较论证,首创性地提出了液压静力压桩机吊机过载保护问题的全液压解决方案。采用机液比例溢流阀同时作为调压阀和安全阀来控制吊机液压系统变幅油缸和卷扬马达的最高工作压力,使之与吊机在不同的吊臂变幅角度下的起重能力相一致,一旦超载溢流阀即溢流,使吊机不能吊起超载重物,从而达到过载保护的目的。该系统为一开环控制系统。系统的控制信号输入方式借鉴电液比例阀方案,采用凸轮杠杆机构,从而利用了凸轮容易实现任意函数关系转换的优点。凸轮机构将变幅角位移信号转换为线位移去控制机液比例溢流阀的先导阀调压弹簧。系统的核心在于研究设计了机液比例溢流阀,它具有近似电液比例压力阀的输入输出特性,可以根据凸轮机构所传递的控制信号在静力压桩机吊机起重能力所确定的特定的压力范围内对变幅最大允许压力和卷扬最大允许压力进行自动连续地按比例调节。 作为全液压方案静力压桩机吊机过载保护系统的核心部分,机液比例溢流阀的研究设计是本课题创新的重要体现。首先它将凸轮和杠杆传动机构与溢流阀结合起来,取代了溢流阀的螺杆调压装置或比例电磁铁,作为控制信号的采集和输入装置,是系统功能实现的关键。其次,差压式先导阀的采用也是机液比例溢流阀研究的关键所在。它使得先导阀调压弹簧的设计比较容易,刚度可以更小,改善了弹簧特性曲线的线性度,并在低压到高压的范围内减少调压弹簧的根数,实现了在静力压桩机吊机起重能力曲线所决定的具体的变幅或卷扬最大允许压力范围3-18MP_a内用一根调压弹簧进行自动连续按比例调压,从而达到机动调压以实现吊机过载保护功能的目的。而且,差压式先导阀还起到了减振活塞的作用,增大了与粘性摩擦有关的阻尼系数值,改善了机液比例溢流阀的调压稳定性。 静态特性与动态特性计算机数字仿真和实验研究的结果表明,静力压桩机吊机过载保护系统的研究设计是有效的、可行的,能够较好地解决液压静力压桩机吊机过载保护问题。