用于支撑轴力的高精度控载装置及其使用方法

专利主权项内容

1.一种用于支撑轴力的高精度控载装置的使用方法，所述的用于支撑轴力的高精度控载装置包括千斤顶(1)、换向阀(2)、球阀(41)、卸载阀(42)、高压溢流阀(43)、油压计(5)、油泵(6)、油箱(7)、步进电机(8)和控制器(9)，换向阀(2)的第一进油口通过第一油管(31)连接千斤顶(1)的进油端，换向阀(2)的第二进油口通过第二油管(32)连接千斤顶(1)的出油端，第二油管(32)上串联球阀(41)，第二油管(32)还连接卸油管(35)，卸油管(35)上设有阻尼孔(351)，卸油管(35)上依次串联油压计(5)和卸载阀(42)；换向阀(2)的第三进油口通过第三油管(33)连接油泵(6)的抽油口，第三油管(33)还连接溢油管(36)，溢油管(36)连接油箱(7)，溢油管(36)上串联高压溢流阀(43)，换向阀(2)的第四进油口通过第四油管(34)连接油箱(7)；步进电机(8)的输出轴连接油泵(6)，控制器(9)通过信号线连接步进电机(8)；控制器(9)选用可编程控制器；其特征是：按如下步骤依次实施：当千斤顶(1)对基坑围护结构实施加载时，控制器(9)读取所需的压力目标值P，并将P转换为步进电机(8)相应的扭矩T，步进电机(8)在转动并输出扭矩的过程中，当T大于设定值T0时，控制器(9)控制步进电机(8)的转速由V减小到V0，保证步进电机(8)正常运转的同时将转速V控制在最大值，步进电机(8)在最短的时间内将当前压力由P1加到目标值P，T、V和P之间的关系如下式a和b所述：V=-201lnP+835——a，P=9T——b，P的取值范围在1MPa至70MPa，V的取值范围在65r/min至750r/min；步进电机(8)驱动油泵(6)从油箱(7)中输出油液，油液形成油压并在进油油路中传输，此时换向阀(2)开启并处于正向工作，油液经过换向阀(2)和球阀(41)对千斤顶(1)施加压力，卸载阀(42)全程处于关闭状态；加载完成后，油压计(5)测量油液的油压，达到设定值后油泵(6)停止工作，千斤顶(1)稳压，千斤顶(1)对钢支撑施加的轴力稳定；当油压值高于额定压力时，高压溢流阀(43)开启以将多余油液送回油箱(7)，起到过载安全保护作用；当基坑围护结构所需的轴力需要增加以抵抗围护结构背后增加的土压力时，步进电机(8)启动油泵(6)从油箱(7)中输出油液形成油压进行补偿，从而增加千斤顶(1)对钢支撑施加的轴力，系统的实施步骤和加载相同；当对基坑围护结构进行卸载时，卸载阀(42)开启并处于正向工作，卸载阀(42)以一定开关频率动作，卸油管(35)的阻尼孔(351)上下两端产生液压差，形成细小的回油通道，使多余的油压精确地释放回到油箱(7)，卸载阀(42)通过脉宽调节卸载的方法来卸掉油液的，卸载目标值△P即当前压力P1与目标压力P之差平均分为n个压力等级，因此产生n个压力区间，即：[0, ΔP/n]，[ΔP/n, 2ΔP/n]，[2ΔP/n, 3ΔP/n]，……，[(n-1)ΔP/n, ΔP]，当前卸载目标值ΔP1从0逐渐加大到∆P；卸载阀(42)以一定的频率做开合动作，闭合的时间为定值T0，打开的时间为Ti，卸载阀(42)打开时，油液回到油箱(7)即为卸载，Ti随ΔP1所处的压力区间不同而变化，Ti和ΔP1所处的压力区间成正比，当前卸载目标值ΔP1所处的压力区间越大时，卸载脉宽Ti也越大，反之当前卸载目标值ΔP1所处的压力区间越小时，卸载脉宽Ti也越小，在当前压力P1越接近目标压力P时，卸载脉宽Ti越接近于0；当基坑围护结构的支护工作完成，需要对千斤顶(1)收顶时，步进电机(8)驱动所述油泵(6)从油箱(7)中输出油液，油液形成油压并在进油油路中传输，此时换向阀(2)开启并处于反向工作，油液经过换向阀(2)将球阀(41)的回油开关打开，并将千斤顶(1)反向推回，使千斤顶(1)内部的油液沿着回油油路返回油箱(1)。