专利名称：双油缸组全液压连续贯入静力触探机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种双油缸组全液压连续贯入静力触探机。
背景技术：
静力触探作为岩土工程技术领域进行土体原位测试的一种方法，是利用给进装置 将底部装有探头的探杆贯入土层，通过测量贯入阻力和摩擦力等参数来评价土体的基本物 理力学特性，如土的变形模量、土的容许承载力等。根据静力触探技术规范，要求探杆在贯 入土层的过程中保持连续的、稳定的恒速给进，一般进给速度为2cm/s，这样才能够获得连 续和稳定的土层测试数据。传统的机械式和液压式静力触探机，由于采用的是单油缸组油 缸间歇式进给方式，通常在一根探杆的开始部分有一段明显的加速过程，同时在两根探杆 之间存在一段时间的停顿，用于给进机构回程和加接探杆，这样就使探杆贯入土层的速度 不是均勻、连续和稳定的，在每根探杆的开始和结束段由于贯入速度达不到规范要求而造 成了测试数据不好，影响到完整土层数据的获取。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述问题，而提供一种采用双油缸组电液控制的方式实 现探杆连续恒速地贯入土层，能提高静力触探测试数据的准确性的基于双油缸组的全液压 连续贯入静力触探机。本发明为了达到上述目的，采用如下的技术方案提供一种双油缸组的全液压连 续贯入静力触探机，包括油缸、液压卡盘、行程限位开关、机架、探杆和液压控制系统，所述 的油缸采用a油缸组和b油缸组两组给进油缸，每组有两个尺寸结构相同且左右布置的油 缸，两组油缸呈十字交叉状分上下两层安装在机架上；a油缸组的两个油缸活塞杆通过a横 梁固联在一起，a横梁上安装有a液压卡盘，在a油缸组的下方安装有a行程限位开关；b 油缸组的两个油缸活塞杆通过b横梁固联在一起，b横梁上安装有b液压卡盘，在b油缸组 的下方安装有b行程限位开关；a液压卡盘和b液压卡盘为探杆的夹持及进给传力部件，探 杆从两个液压卡盘的中心内孔中通过。本发明所述的两个液压卡盘为常闭式夹紧机构，当不供油给液压卡盘时，液压卡 盘中碟形弹簧推动卡爪夹紧探杆，当向液压卡盘供油时，通过油压力使碟形弹簧压缩，卡爪 松开探杆。本发明所述在a油缸组的下方安装有a行程限位开关，当a油缸组的活塞杆向下 进给到接近终点时，a油缸组的活塞杆碰触到a行程限位开关，发出a油缸组换向回程的指 令信号，a油缸组的活塞杆向上返回；同理，在b油缸组的下方安装有b行程限位开关，当b 油缸组的活塞杆向下进给到接近终点时，b油缸组的活塞杆碰触到b行程限位开关，发出b 油缸组换向回程的指令信号，b油缸组的活塞杆向上返回。由于a油缸组和b油缸组的油缸 均采用油缸上腔即无杆腔供油进给而油缸下腔即有杆腔供油回程，这样有利于探杆获得较 大进给力，同时使油缸回程运动的时间小于进给运动的时间，从而实现探杆连续不间断的
3贯入运动。两组油缸通过行程限位开关的信号检测，实现进给运动和回程运动的自动切换， 同时利用液压控制系统实现液压卡盘对探杆的夹紧和松开，以配合油缸的运动进给和回程 运动。本发明双油缸组全液压连续贯入静力触探机，所述的液压控制系统包括a组和b 组的油缸组、行程限位开关、阀组、液压卡盘、换向阀，还有液压泵、电液比例调速阀KT、溢流 阀、压力表和油箱，所述的换向阀均采用二位四通电磁换向阀DT ;a油缸组的油缸上腔通过 a组换向阀、电液比例调速阀KT与液压泵和油箱连接，a油缸组的油缸下腔通过a阀组的单 向阀、b组换向阀接通回油油箱，a液压卡盘也通过该油路连接回油油箱；相反的b油缸组 的油缸上腔通过a组换向阀与油箱连接，b油缸组的油缸下腔通过b阀组的单向阀、b组换 向阀和液压泵、溢流阀与油箱连接，a组和b组的两换向阀的线圈并联，工作时同步地处于 左位或右位；压力表接在溢流阀的高压端。本发明一种双油缸组全液压连续贯入静力触探机具有如下优点
1.本发明采用了两组油缸进给，且两组油缸均设有左右两个油缸，可做连续不间断的 进给运动，当一组油缸做向下的进给运动时，另一组油缸同时做向上的快速回程运动，为下 一根探杆的贯入做好准备；本发明为了进一步确保探杆的连续且勻速贯入，油缸进给运动 还采用了比例调速阀控制方式，可以保证进给速度是稳定和均勻的，探杆的贯入速度不会 随着土层阻力的变化而波动，实现静力触探过程中探杆连续不间断的勻速贯入，解决了现 有的技术中存在的给进不是均勻、连续和稳定的问题，提高了静力触探测试数据的准确性。2.本发明的两组油缸通过行程限位开关的信号检测，实现进给运动和回程运动的 自动切换，同时利用液压控制系统实现双液压卡盘对探杆的夹紧和松开，以配合油缸活塞 杆的进给和回程运动。3.本发明的静力触探机具有结构简单，操作方便，工作可靠，效率高，经济耐用等 特点，尤其是适应场地能力强，贯入能力大且速度均勻，使测试数据准确，将为土体原位测 试的静力触探方法提供一种技术保障，具有广阔的市场应用前景。
图1为本发明一种双油缸组全液压连续贯入静力触探机结构示意图。图2为图1右视示意图。图3为图1俯视示意图。图4为液压系统原理图。图5为液压卡盘结构示意图。上述图中1为a油缸组，2为a液压卡盘，3为a横梁，4为a行程限位开关，5为 b油缸组，6为b液压卡盘，7为b横梁，8为b行程限位开关，9为机架，10为探杆，11为a阀 组，12为b阀组，13为电液比例调速阀KT、14为液压泵，15为a换向阀，16为油箱，17为 溢流阀，18为压力表，19为b换向阀，20为卡爪，21为顶部密封圈，22为滑槽，23为卡爪 座，24为侧壁密封圈，25为碟形弹簧，26为卡盘壳体。
具体实施例方式下面以具体实施例结合附图对本发明作进一步说明实施例1 本发明一种双油缸组全液压连续贯入静力触探机，其结构参见图1、2、3，包 括双油缸、双液压卡盘、双行程限位开关、双横梁、机架9、探杆10和液压控制系统，所述的 油缸采用了 a油缸组1和b油缸组5两组给进油缸，每组有两个尺寸结构相同且左右布置 的油缸，两组油缸呈十字交叉状分上下两层安装于机架9上；a油缸组1的两个油缸活塞杆 通过a横梁3固联在一起，a横梁上安装有a液压卡盘2，在a油缸组1的下方安装有a行 程限位开关4 ；b油缸组5的两个油缸活塞杆通过b横梁7固联在一起，b横梁上安装有b 液压卡盘6，在b油缸组1的下方安装有b行程限位开关8 ；a液压卡盘2和b液压卡盘6为 探杆10的夹持及进给传力部件，探杆从两液压卡盘的中心内孔中通过。本发明的静力触探机所述的液压控制系统，参见图4，包括a油缸组l、a液压卡盘 2、a行程限位开关4、a阀组ll、a组二位四通电磁换向阀DT 15，b油缸组5、b液压卡盘6、 b行程限位开关8、b阀组12、b组二位四通电磁换向阀DT 19，还有电液比例调速阀KT13、 液压泵14、溢流阀17、压力表18和油箱16沟油缸组的油缸上腔通过a组换向阀15、电液 比例调速阀KT 13与液压泵14和油箱连接，a油缸组的油缸下腔通过a阀组11的单向阀、 b组换向阀接通回油油箱16，a液压卡盘2也通过该油路连接回油油箱；相反的b油缸组的 油缸上腔通过a组换向阀与油箱连接，b油缸组的油缸下腔通过b阀组12的单向阀、b组换 向阀19和液压泵14、溢流阀17与油箱连接；a组和b组的两换向阀的线圈并联，工作时同 步地处于左位或右位；压力表接在溢流阀17的高压端。本发明的静力触探机所述的a液压卡盘2和b液压卡盘6结构相同，参见图5，液压 卡盘包括卡爪20、顶部密封圈21、滑槽22、卡爪座23、侧壁密封圈24碟形弹簧25和卡盘壳 体26。卡盘壳体26内有三组卡爪座23与卡爪20通过滑槽22连接，两者可沿滑槽做相对 运动；卡爪座与卡爪安装于碟形弹簧25上部，卡爪座在碟形弹簧的伸缩作用下只能作轴向 移动；卡爪在卡爪座的作用下只能作径向移动，从而夹紧或松开探杆10。液压卡盘为常闭 式夹紧机构，即当不供油给液压卡盘时，液压卡盘中碟形弹簧25推动卡爪20夹紧探杆10， 当向液压卡盘供油时，通过油压力使碟形弹簧压缩，卡爪松开探杆。其工作过程是压力油 P从进油口进入液压卡盘，推动卡爪座向下运动压缩碟形弹簧，同时带动卡爪沿径向向外侧 移动，从而松开探杆；当液压卡盘泄油时，在碟形弹簧复位力的作用下，卡爪座向上运动，推 动卡爪沿径向向内孔收拢，从而夹紧探杆。实施例2 本发明的双油缸组全液压连续贯入静力触探机其液压控制系统的工作 原理是当a组和b组的两换向阀均处于左位时，通过液压泵14的压力油经过比例调速阀 KT 13和a组换向阀15进入a油缸组1的油缸上腔即无杆腔，此时a油缸组的油缸下腔即 有杆腔经过a阀组的单向阀、b组换向阀接通油箱回油，a液压卡盘2也通过该油路接通油 箱泄油，于是泄油后a液压卡盘2中的探杆被夹紧，推动探杆10向下做进给运动使其贯入 土层，并且在比例调速阀KT 13的调节作用下，探杆保持均勻稳定的贯入速度；与此同时， 另一路压力油经过b换向阀19到达b液压卡盘6，使b液压卡盘松开探杆10 ；同时，压力油 也经过b阀组12的顺序阀进入b油缸组5的油缸下腔即有杆腔，而b油缸组的油缸上腔即 无杆腔经过a换向阀15接通油箱回油，于是b油缸组5的活塞回缩，做向上的回程运动，由 于此时b液压卡盘已松开探杆，b油缸组的回程运动不会影响探杆的正常进给运动。当a 油缸组1的活塞运动到最下端时，活塞杆碰触到a行程限位开关4，发出a油缸组1换向回 程的指令信号，使a换向阀15和b换向阀19同步地切换到右位工作，于是b液压卡盘6夹紧探杆，b油缸组5的活塞做向下的进给运动，使探杆10保持连续的勻速贯入土层；同时， a液压卡盘2松开探杆，a油缸组的活塞做向上的回程运动，这个过程与前述类似。当b油 缸组的活塞运动到最下端时，活塞杆碰触到b行程限位开关8，发出b油缸组换向回程的指 令信号，使a换向阀15和b换向阀19同步地再次切换到左位工作，于是a液压卡盘2夹紧 探杆，a油缸组的活塞做向下的进给运动，使探杆继续保持连续的勻速贯入；同时，b液压卡 盘松开探杆，b油缸组的活塞做向上的回程运动。如此连续不断地重复上述过程，可以使探 杆保持均勻稳定的速度连续贯入土层，并且其贯入速度不会随着土层阻力的变化而波动， 这样可以获得符合技术规范要求的勻速、连续不间断的土层静力触探数据。
本发明的双油缸组全液压连续贯入静力触探机具有结构简单，操作方便，工作可 靠，效率高，经济耐用等特点，可应用于岩土工程技术领域，如岩土工程、高速铁路公路建 设、港口工程等，将为土体原位测试的静力触探方法提供一种技术保障，具有广阔的市场应 用前景。
权利要求
1.一种双油缸组全液压连续贯入静力触探机，包括油缸、液压卡盘、行程限位开关、机 架、探杆和液压控制系统，其特征在于所述的油缸采用a油缸组和b油缸组两组给进油缸， 每组有两个尺寸结构相同且左右布置的油缸，两组油缸呈十字交叉状分上下两层安装在机 架上；&油缸组的两个油缸活塞杆通过a横梁固联在一起，a横梁上安装有a液压卡盘，在a 油缸组的下方安装有a行程限位开关；b油缸组的两个油缸活塞杆通过b横梁固联在一起， b横梁上安装有b液压卡盘，在b油缸组的下方安装有b行程限位开关；a液压卡盘和b液 压卡盘为探杆的夹持及进给传力部件，探杆从两个液压卡盘的中心内孔中通过。
2.根据权利要求1所述的双油缸组全液压连续贯入静力触探机，其特征在于所述的 两个液压卡盘为常闭式夹紧机构，当不供油给液压卡盘时，液压卡盘中碟形弹簧推动卡爪 夹紧探杆，当向液压卡盘供油时，通过油压力使碟形弹簧压缩，卡爪松开探杆。
3.根据权利要求1所述的双油缸组全液压连续贯入静力触探机，其特征在于所述在a 油缸组的下方安装有a行程限位开关，当a油缸组的活塞杆向下进给到接近终点时，a油缸 组的活塞杆碰触到a行程限位开关，发出a油缸组换向回程的指令信号，a油缸组的活塞杆 向上返回；同理，在b油缸组的下方安装有b行程限位开关，当b油缸组的活塞杆向下进给 到接近终点时，b油缸组的活塞杆碰触到b行程限位开关，发出b油缸组换向回程的指令信 号，b油缸组的活塞杆向上返回。
4.根据权利要求1所述的双油缸组全液压连续贯入静力触探机，其特征在于所述的 液压控制系统包括a组和b组的油缸组、行程限位开关、阀组、液压卡盘、换向阀，还有液压 泵、电液比例调速阀KT、溢流阀、压力表和油箱，所述的换向阀均采用二位四通电磁换向阀 DT ；a油缸组的油缸上腔通过a组换向阀、电液比例调速阀KT与液压泵和油箱连接，a油缸 组的油缸下腔通过a阀组的单向阀、b组换向阀接通回油油箱，a液压卡盘也通过该油路连 接回油油箱；相反的b油缸组的油缸上腔通过a组换向阀与油箱连接，b油缸组的油缸下腔 通过b阀组的单向阀、b组换向阀和液压泵、溢流阀与油箱连接，a组和b组的两换向阀的 线圈并联，工作时同步地处于左位或右位；压力表接在溢流阀的高压端。
全文摘要
本发明涉及一种双油缸组全液压连续贯入静力触探机，采用两组油缸呈十字交叉分上下两层安装在机架上，每组油缸通过横梁固联在一起，横梁上安装有液压卡盘，油缸的下方装有行程限位开关；探杆从两个液压卡盘的中心内孔中通过；液压控制系统还设有阀组、换向阀，液压泵、电液比例调速阀KT、溢流阀、压力表和油箱。本发明采用双油缸组进给及自动换向控制；双液压卡盘自动夹紧及松开探杆，配合油缸的运动自动实现连续不间断进给；利用电液比例调速阀实现稳定的均速进给。本静力触探机结构简单，操作方便，工作可靠，效率高，经济耐用，适用于岩土工程技术领域，如岩土工程、高速铁路公路建设、港口工程，市场应用前景广阔。
文档编号F15B11/16GK102116018SQ201110001469
公开日2011年7月6日 申请日期2011年1月6日 优先权日2011年1月6日
发明者吴来杰, 姚利娟, 孟高头, 陆文杰 申请人:中国地质大学(武汉)