带有自动抖土功能的控制系统及旋挖钻机技术领域
本发明涉及工程机械领域，尤其是涉及一种带有自动抖土功能的控制系统
及具有此控制系统的旋挖钻机。
背景技术
旋挖钻机在进行打孔作业时，需要将钻斗上所带出的土卸掉。现有技术中，
旋挖钻机的卸土方式是采用人工左右推动先导手柄，根据先导手柄的推动方向
和位置的不同，控制主阀的开度，利用主阀开度的大小控制主泵开度的大小，
从而控制动力头马达的正反转及转动的速度，动力头马达正反转带动动力头正
反转，利用动力头的正反转切换带来的惯性冲击将钻头中的泥土抖出。旋挖钻
机施工遇到较粘土层时，钻进到钻斗里的粘土很难卸掉，操作人员需通过反复
的扳动先导手柄让动力头不停的正反转切换，通过产生的冲击力将粘土卸掉。
长时间反复的扳动先导手柄会使操作人员疲劳，且不同的操作人员反复扳
动先导手柄的频次不同，先导手柄扳动的太猛烈，容易引起先导手柄的损坏，
先导手柄扳动的太缓慢，起不到抖土的效果，使得总体卸土效率低。因此现有
技术给操作人员增加了工作量的同时对操作人员的操作水平也要求较高。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种带有自动抖土功能的控制系统，该控制系统实
现了自动抖土功能，可以使动力头自动正反转进行抖土，提高了卸土效率并有
效地降低了操作人员的工作量。
本发明实施例提供的带有自动抖土功能的控制系统，包括先导泵、主阀和
动力头马达，主阀与动力头马达相连，控制系统还包括自动抖土电磁阀和控制
器，自动抖土电磁阀的入油口与先导泵连接，自动抖土电磁阀的第一工作油口
通过第一油路连接至主阀的一控制端，自动抖土电磁阀的第二工作油口通过第
二油路连接至主阀的另一控制端，自动抖土电磁阀具有第一电磁铁和第二电磁
铁，控制器与第一电磁铁及第二电磁铁电性连接，控制器在自动抖土时控制第
一电磁铁和第二电磁铁按预设的时间间隔反复地交替得失电；第一电磁铁得电
时，自动抖土电磁阀的入油口与第一工作油口导通；第二电磁铁得电时，自动
抖土电磁阀的入油口与第二工作油口导通。
进一步地，自动抖土电磁阀包括一个电磁换向阀，电磁换向阀具有第一工
作位和第二工作位，第一电磁铁和第二电磁铁分别设于电磁换向阀的两端；第
一电磁铁得电时，电磁换向阀换向至第一工作位；第二电磁铁得电时，电磁换
向阀换向至第二工作位。
进一步地，自动抖土电磁阀包括第一电磁换向阀和第二电磁换向阀，第一
电磁换向阀具有第一工作位，第二电磁换向阀具有第二工作位，第一电磁铁设
于第一电磁换向阀的一端，第二电磁铁设于第二电磁换向阀的一端；第一电磁
铁得电时，第一电磁换向阀换向至第一工作位；第二电磁铁得电时，第二电磁
换向阀换向至第二工作位。
进一步地，带有自动抖土功能的控制系统还包括先导手柄和控制阀，先导
手柄的进油口与先导泵连接，先导手柄具有第一出油口和第二出油口，先导手
柄的第一出油口通过第三油路连接至控制阀的第一入油口，先导手柄的第二出
油口通过第四油路连接至控制阀的第二入油口，控制阀的第一工作油口连接第
一油路，控制阀的第二工作油口连接第二油路。
进一步地，控制阀包括第三电磁换向阀和第四电磁换向阀，第三电磁换向
阀具有第三电磁铁，第四电磁换向阀具有第四电磁铁，控制器与第三电磁铁和
第四电磁铁电性连接，控制器在自动抖土时控制第三电磁铁和第四电磁铁失
电，控制阀的第一入油口和第一工作油口断开，控制阀的第二入油口和第二工
作油口断开。
进一步地，带有自动抖土功能的控制系统还包括启停按键，启停按键与控
制器信号连接，启停按键产生启动信号并将启动信号传递给控制器，控制器根
据启动信号启动带有自动抖土功能的控制系统的自动抖土功能。
进一步地，带有自动抖土功能的控制系统还包括开关阀，开关阀连接在先
导泵与自动抖土电磁阀之间。
进一步地，带有自动抖土功能控制系统还包括溢流阀、过滤器和蓄能器，
溢流阀、过滤器和蓄能器依次连接在先导泵和开关阀之间。
本发明还提供一种旋挖钻机，包括上述的带有自动抖土功能的控制系统。
综上所述，本发明的带有自动抖土功能的控制系统的通过控制器控制自动
抖土电磁阀的第一电磁铁和第二电磁铁按预设的时间间隔反复地交替得失电实
现自动抖土功能，可以使动力头正反转切换时产生强大的冲击力，快速地进行
自动抖土，提高了卸土效率，并有效地降低了操作人员的工作量。再有，操作
人员减少了手动抖土的次数，也降低了对先导手柄的损坏。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术
手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、
特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如
下。
附图说明
图1是本发明第一实施例的带有自动抖土功能的控制系统的原理图。
图2是本发明的实施例的带有自动抖土功能的控制系统的控制结构示意图。
图3是本发明的实施例的先导手柄的局部结构示意图。
图4是本发明的实施例的带有自动抖土功能的控制系统的控制逻辑图。
图5是本发明第二实施例的带有自动抖土功能的控制系统的原理图。
图6是本发明第三实施例的带有自动抖土功能的控制系统的原理图。
图7是本发明第四实施例的带有自动抖土功能的控制系统的原理图。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以
下结合附图及较佳实施例，对本发明进行详细说明如下。
图1是本发明第一实施例的带有自动抖土功能的控制系统的原理图，图2
是本发明的实施例的带有自动抖土功能的控制系统的控制结构示意图，请参阅
图1和图2，带有自动抖土功能的控制系统例如可设置在旋挖钻机上，用于给旋
挖钻机的钻斗正常工作及自动抖土。本实施例的带有自动抖土功能的控制系统
包括先导泵110、开关阀120、自动抖土电磁阀130、主阀140、动力头马达150、
控制器160、先导手柄170和控制阀180。
具体地，先导泵110用于提供先导液压油，本实施例中，从先导泵110上
输出液压油先经过溢流阀101，溢流阀101将液压油调设为所需压力值的先导液
压油，多余的液压油通过溢流阀101回到油箱，先导液压油再经过过滤器102
过滤干净后流向开关阀120，在过滤器102与开关阀之间还设置有蓄能器103，
蓄能器103内储存先导液压油，蓄能器103能在先导泵110泵出的液压油供油
不足时及时对先导油路补充先导液压油。
开关阀120的入油口连接先导泵110、出油口连接自动抖土电磁阀130，用
于导通或断开整个先导油路，在先导油路出故障时及时断开，对整个先导油路
起保护作用，其它实施例中，开关阀120也可省略设置。本实施例中，开关阀
120是一个二位四通电磁阀，具有用于控制阀芯的电磁铁(图未标示)，电磁铁
与控制器160电性连接，通过控制器160控制开关阀120的通断，开关阀120
的电磁铁得电时，开关阀120的入油口与出油口导通，开关阀120的电磁铁失
电时，开关阀120的入油口与出油口均连接至回油箱回油，但并不以此为限。
自动抖土电磁阀130的入油口P1连接开关阀120的出油口，通过开关阀120
与先导泵110连接；自动抖土电磁阀130的第一工作油口A1通过第一油路211
连接至主阀140的一控制端，自动抖土电磁阀130的第二工作油口B1通过第二
油路222连接至主阀140的另一控制端，自动抖土电磁阀130的回油口(图未
标示)连接至回油箱。具体地，在本实施例中，自动抖土电磁阀130包括一个
电磁换向阀131，但并不以此为限。入油口P1、第一工作油口A1和第二工作油
口B1位于电磁换向阀131上。电磁换向阀131例如是中位机能为O型的三位四
通电磁换向阀，其它实施例中，也可以为三位五通或三位六通电磁换向阀，在
部分油口不使用时也可样适用于本发明。电磁换向阀131具有第一工作位、中
位和第二工作位，以及设置在电磁换向阀131两端的第一电磁铁DT1和第二电
磁铁DT2；第一电磁铁DT1得电时，电磁换向阀131换向至第一工作位，自动
抖土电磁阀130的入油口P1与第一工作油口A1导通；第二电磁铁DT2得电时，
电磁换向阀131换向至第二工作位，自动抖土电磁阀130的入油口P1与第二工
作油口B1导通；第一电磁铁DT1和第二电磁铁DT2失电时，电磁换向阀131换
向至中位，自动抖土电磁阀130的入油口P1与第一工作油口A1、第二工作油
口B1均断开。
主阀140例如设置在旋挖钻机的主油路上，入油口连接主油路的主泵，工
作油口连接动力头马达150，主阀140的控制端连接自动抖土电磁阀130。本实
施例中，主阀140包括两个液压控制阀(图未标示)，第一油路211靠近主阀140
的一端分成两条子油路分别连接至主阀140的两个液压控制阀的其中一个控制
端，第二油路222靠近主阀140的一端也分成两条子油路分别连接至主阀140
的两个液压控制阀的另一个控制端。
动力头马达150例如是一个双向变量液压马达，通过带有自动抖土功能的
控制系统控制其正转或反转。
控制器160例如是ECU(ElectronicControlUnit，电子控制单元)。本实施
例中，控制器160与自动抖土电磁阀130的第一电磁铁DT1和第二电磁铁DT2、
开关阀120的电磁铁以及控制阀180的电磁铁电性连接，但并不以此为限，开
关阀120和控制阀180通断也可以通过其它方法控制。
先导手柄170具有进油口P、第一出油口E1和第二出油口E2。先导手柄
170的进油口P与先导泵110连接，本实施例中，先导手柄170的进油口P连接
在开关阀120与自动抖土电磁阀130之间的油路上。先导手柄170的第一出油
口E1通过第三油路213连接至控制阀180，先导手柄170的第二出油口E2通
过第四油路224连接至控制阀180。
控制阀180具有第一入油口P2、第二入油口P3、第一工作油口B2和第二
工作油口B3、第一入油口P2连接先导手柄170的第一出油口E1，第二入油口
P3连接先导手柄170的第二出油口E2；控制阀180的第一工作油口B2连接第
一油路211，控制阀180的第二工作油口B3连接第二油路222。本实施例中，
控制阀180包括第三电磁换向阀183和第四电磁换向阀184，第三电磁换向阀
183具有第三电磁铁DT3，第四电磁换向阀184具有第四电磁铁DT4，控制器
160与第三电磁铁DT3和第四电磁铁DT4电性连接。第三电磁铁DT3得电时，
控制阀180的第一入油口P2与第一工作油口B2导通，第三电磁铁DT3失电时，
控制阀180的第一入油口P2与第一工作油口B2断开；第四电磁铁DT4得电时，
控制阀180的第二入油口P3与第二工作油口B3导通，第四电磁铁DT4失电时，
控制阀180的第二入油口P3与第二工作油口B3断开。
带有自动抖土功能的控制系统还包括启停按键172，启停按键172与控制器
160信号连接，启停按键172产生启动信号和关闭信号并将产生的信号传递给控
制器160，控制器160根据启动信号启动带有自动抖土功能的控制系统的自动抖
土功能，根据关闭信号关闭带有自动抖土功能的控制系统的自动抖土功能。图3
是本发明的实施例的先导手柄的局部结构示意图，请参阅图3，为方便操作人员
操作，启停按键172优选设置在先导手柄170上，操作人员通过按压启停按键
172发出启动信号，释放启停按键172发出关闭信号。其它实施例中，启停按键
172可设置在任何合适操作人员操作的位置，且产生信号的方式也不限于此。
图4是本发明的实施例的带有自动抖土功能的控制系统的控制逻辑图，请
参阅图4，控制器160启动自动抖土功能后，先导泵110输出的先导液压油流向
自动抖土控制阀130；控制器160控制第一电磁铁DT1和第二电磁铁DT2按预
设的时间间隔反复地交替得失电，例如控制器160先控制第一电磁铁DT1得电、
第二电磁铁DT2失电，到达预设时间后控制器160再控制第一电磁铁DT1失电、
第二电磁铁DT2得电，如此反复，直到控制器160接收到关闭信号为止。其中，
第一电磁铁DT1得电时，自动抖土电磁阀130的入油口P1与第一工作油口A1
导通；第二电磁铁DT2得电时，自动抖土电磁阀130的入油口P1与第二工作油
口B1导通。该预设的时间间隔可根据实际工况设定，在此不作限定。
具体地，操作人员操作启停按键172启动带有自动抖土功能的控制系统的
自动抖土功能后，控制器160控制开关阀120的电磁铁得电进而控制开关阀120
的进油口与出油口之间的油路导通，此时，由于操作人员没有操作先导手柄170，
因此，操作手柄170的油路是断开的，先导泵110输出的液压油经开关阀120
流向自动抖土电磁阀130；控制器160控制第一电磁铁DT1得电、控制第二电
磁铁DT2失电，先导液压油从自动抖土电磁阀130入油口P1流向第一出油口
A1后经第一油路211流入主阀140的控制端，主阀140的阀芯移动，第二油路
222通过第二工作油口B1回油，导通了用于控制动力头马达150正转的主阀140
油路，动力头马达150正转；到达预设时间后，控制器160控制第一电磁铁DT1
失电、控制第二电磁铁DT2得电，先导液压油从自动抖土电磁阀130入油口P1
流向第二出油口B1后经第二油路222流入主阀140的另一控制端，主阀140的
阀芯再次移动，第一油路211通过第一工作油口A1回油，导通了用于控制动力
头马达150反转的主阀140油路，动力头马达150反转。本实施例中，在开启
自动抖土功能后控制器160控制第一电磁铁DT1和第二电磁铁DT2反复得失电
的同时控制器160还控制控制阀180的第三电磁铁DT3和第四电磁铁DT4同时
失电使控制阀180不导通，控制阀180的第一入油口P2和第一工作油口B2断
开，控制阀180的第二入油口P3和第二工作油口B3断开，因此，先导液压油
不会从控制阀180泄掉。
当操作人员需要手动操作动力头马达150正转或反转时，不要启动带有自
动抖土功能的控制系统的自动抖土功能，直接扳动先导手柄170即可。具体地，
控制器160控制开关阀120的电磁铁、控制阀180的第三电磁铁DT3和第四电
磁铁DT4同时得电，由于此时自动抖土电磁阀130的第一电磁铁DT1和第二电
磁铁DT2均失电，自动抖土电磁阀130不导通。当需要控制动力头马达正转时，
扳动先导手柄170控制先导液压油从先导手柄170的入油口P流向第一出油口
E1，先导液压油经第三油路213、控制阀180的第三电磁换向阀183和第一油路
211流入主阀140的控制端，第二油路222通过第四电磁换向阀184经第四油路
224返回先导手柄170回油。当需要控制动力头马达反转时，扳动先导手柄170
控制先导液压油从先导手柄170的入油口P流向第二出油口E2，先导液压油经
第四油路224、控制阀180的第四电磁换向阀184和第二油路222流入主阀140
的另一控制端，第一油路211通过第三电磁换向阀183经第三油路213返回先
导手柄170回油。由于自动抖土电磁阀130不导通，先导液压油也不会从自动
抖土电磁阀130泄掉。若要切换到自动抖土功能，只需按压操作手柄170上的
启停按键172，控制器160立即控制控制阀180的第三电磁铁DT3和第四电磁
铁DT4同时失电，同时控制自动抖土电磁阀130反复得失电，进入自动抖土作
业。
带有自动抖土功能的控制系统的通过控制器160控制自动抖土电磁阀130
的第一电磁铁DT1和第二电磁铁DT2按预设的时间间隔反复地交替得失电实现
自动抖土功能，可以使动力头正反转切换时产生强大的冲击力，快速地进行自
动抖土，提高了卸土效率，并有效地降低了操作人员的工作量。再有，操作人
员减少了手动抖土的次数，也降低了对先导手柄的损坏。
图5是本发明第二实施例的带有自动抖土功能的控制系统的原理图，请参
阅图5，本实施例的带有自动抖土功能的控制系统包括先导泵110、开关阀120、
自动抖土电磁阀130、主阀140、动力头马达150和控制器160。本实施例先导
泵110、开关阀120、自动抖土电磁阀130、主阀140、动力头马达150与第一
实施例的相同，本实施例与第一实施例的不同之处在于本实施例未设置手动抖
土油路(即未设置第一实施例中的先导手柄170和控制阀180)，完全为自动抖
土功能。具体地，先导泵110经溢流阀101、过滤器102、蓄能器103连接至开
关阀120的入油口；开关阀120的出油口连接至自动抖土电磁阀130的入油口
P1；自动抖土电磁阀130的第一工作油口A1通过第一油路211连接至主阀140
的一控制端，自动抖土电磁阀130的第二工作油口B1通过第二油路222连接至
主阀140的另一控制端，主阀140连接动力头马达150。本实施例中，开关阀
120具有用于控制阀芯的电磁铁(图未标示)，电磁铁与控制器160电性连接，
通过控制器160控制开关阀120的通断，但并不以此为限。
承上述，自动抖土电磁阀130包括一个电磁换向阀131，但并不以此为限。
入油口P1、第一工作油口A1和第二工作油口B1位于电磁换向阀131上。电磁
换向阀131例如是三位四通电磁换向阀，其它实施例中，也可以为三位五通或
三位六通电磁换向阀，在部分油口不使用时也可样适用于本发明。电磁换向阀
131具有第一工作位、中位和第二工作位，以及设置在电磁换向阀131两端的第
一电磁铁DT1和第二电磁铁DT2，第一电磁铁DT1和第二电磁铁DT2与控制
器160电性连接，第一电磁铁DT1得电时，电磁换向阀131换向至第一工作位，
自动抖土电磁阀130的入油口P1与第一工作油口A1导通；第二电磁铁DT2得
电时，电磁换向阀131换向至第二工作位，自动抖土电磁阀130的入油口P1
与第二工作油口B1导通。
本实施例的自动抖土功能的控制系统还包括启停按键，启停按键与控制器
160信号连接，启停按键产生启动信号和关闭信号并将产生的信号传递给控制器
160，控制器160根据启动信号启动带有自动抖土功能的控制系统的自动抖土功
能，根据关闭信号关闭带有自动抖土功能的控制系统的自动抖土功能。启停按
键可设置在任何合适操作人员操作的位置。
控制器160启动自动抖土功能后，先导泵110输出的先导液压油流向自动
抖土控制阀130；控制器160控制第一电磁铁DT1和第二电磁铁DT2按预设的
时间间隔反复地交替得失电，例如控制器160先控制第一电磁铁DT1得电、第
二电磁铁DT2失电，到达预设时间后控制器160再控制第一电磁铁DT1失电、
第二电磁铁DT2得电，如此反复，直到控制器160接收到关闭信号为止。其中，
第一电磁铁DT1得电时，自动抖土电磁阀130的入油口P1与第一工作油口A1
导通；第二电磁铁DT2得电时，自动抖土电磁阀130的入油口P1与第二工作油
口B1导通。该预设的时间间隔可根据实际工况设定，在此不作限定。
具体地，启动带有自动抖土功能的控制系统的自动抖土功能后，控制器160
控制开关阀120的电磁铁得电进而控制开关阀120的进油口与出油口之间的油
路导通，控制器160控制第一电磁铁DT1得电、控制第二电磁铁DT2失电，先
导液压油从自动抖土电磁阀130入油口P1流向第一出油口A1后经第一油路211
流入主阀140的控制端，主阀140的阀芯移动，第二油路222通过第二工作油
口B1回油，导通了用于控制动力头马达150正转的主阀140油路，动力头马达
150正转；到达预设时间后，控制器160控制第一电磁铁DT1失电、控制第二
电磁铁DT2得电，先导液压油从自动抖土电磁阀130入油口P1流向第二出油口
B1后经第二油路222流入主阀140的另一控制端，主阀140的阀芯再次移动，
第一油路211通过第一工作油口A1回油，导通了用于控制动力头马达150反转
的主阀140油路，动力头马达150反转。
图6是本发明第三实施例的带有自动抖土功能的控制系统的原理图，请参
阅图6，第三实施例的带有自动抖土功能的控制系统与第一实施例大致相同，不
同之处在于本实施例的自动抖土电磁阀130包括第一电磁换向阀132和第二电
磁换向阀133，其中，第一电磁换向阀132具有第一工作位，第二电磁换向阀
133具有第二工作位，第一电磁铁DT1设于第一电磁换向阀132的一端，第二
电磁铁DT2设于第二电磁换向阀133的一端；第一电磁铁DT1得电时，第一电
磁换向阀132换向至第一工作位；第二电磁铁DT2得电时，第二电磁换向阀133
换向至第二工作位。
图7是本发明第四实施例的带有自动抖土功能的控制系统的原理图，请参
阅图7，第四实施例的带有自动抖土功能的控制系统与第二实施例大致相同，不
同之处在于本实施例的自动抖土电磁阀130包括第一电磁换向阀132和第二电
磁换向阀133，其中，第一电磁换向阀132具有第一工作位，第二电磁换向阀
133具有第二工作位，第一电磁铁DT1设于第一电磁换向阀132的一端，第二
电磁铁DT2设于第二电磁换向阀133的一端；第一电磁铁DT1得电时，第一电
磁换向阀132换向至第一工作位；第二电磁铁DT2得电时，第二电磁换向阀133
换向至第二工作位。
以上第三实施例和第四实施例中，改变自动抖土电磁阀130中的电磁换向
阀的数量不会影响带有自动抖土功能的控制系统的工作性能，但在先导油路上
布置这些电磁换向阀时，提供了另一种油路安装方式的同时也可使整个先导油
路可以集成更多其它的功能。关于第三实施例中的其他结构可以参见上述第一
实施例，第四实施例中的其他结构可以参见上述第二实施例，在此不再赘述。
本发明还提供了一种旋挖钻机，具有上述的带有自动抖土功能的控制系
统，该旋挖钻机的其他特征可以参见现有技术，在此不再赘述。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的
限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何
熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示
的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发
明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、
等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。