本發(fā)明屬于井下起重設備，特別涉及一種井下吊機及其控制方法。

背景技術：

1、目前，大多數的井下起重吊裝工作仍是人力配合起吊機構來完成，這樣不僅會有很大的工作勞動強度和較低的工作效率，還會有一定的安全風險，由于煤礦井下的空間比較狹小，地面上的起吊設備無法在井下進行工作；因此，在煤礦井下通常采用礦用單軌吊機來進行施工作業(yè)，如申請?zhí)枮閏n202311218200.x的中國發(fā)明專利公開了一種礦用單軌吊機起重運輸裝置，包括工字鋼軌，工字鋼軌的上端固定連接有吊架，工字鋼軌下方右側設有驅動室，工字鋼軌的前后兩端凹槽內活動連接有多組從動輪，右側從動輪遠離工字鋼軌的一端轉動連接有第一固定座，且第一固定座的下端與驅動室之間固定連接，左側從動輪遠離工字鋼軌的一端活動連接有第二固定座，且第二固定座的下方設有吊車；驅動室與吊車之間設有輔助剎車機構，輔助剎車機構用于帶動吊車同步移動。上述可以實現(xiàn)在驅動室緊急制動的同時，各個吊機與軌道之間同步制動，降低了吊機因即停產生的慣性，保障了單軌吊機運輸中的安全性。

2、但是，此類礦用單軌吊機起重運輸裝置均需要配合軌道使用，前期的敷設工作量較大，使用不夠靈活方便，因此本技術提供一種井下吊機及其控制方法來實現(xiàn)井下靈活安全作業(yè)。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供一種井下吊機及其控制方法，旨在解決上述背景技術中提到的技術問題。

2、為解決上述技術問題，本發(fā)明采用以下技術方案：

3、一種井下吊機，包括：吊機車體，所述吊機車體的上部設置有回轉機構，所述回轉機構上轉動連接有吊臂總成，所述吊臂總成與所述回轉機構之間設置有一對舉升油缸；

4、所述回轉機構設有回轉控制器和角度傳感器，所述回轉控制器用于控制所述回轉機構的轉動角度，所述角度傳感器用于實時獲取回轉機構的轉動角度，所述回轉機構用于帶動所述吊臂總成轉動，回轉機構的轉動軸線垂直于回轉機構與吊機車體的安裝平面，所述吊臂總成用于吊拉貨物，所述舉升油缸用于調整吊臂總成與回轉機構的夾角；

5、所述吊機車體長度方向的兩端分別設置有一組車架支腿組件，所述車架支腿組件用于為吊機車體提供支撐；

6、所述車架支腿組件包括支腿箱體，所述支腿箱體的長度方向的兩側分別設置有豎向方管，所述豎向方管的內腔中部設置有上下支撐油缸，豎向方管內腔的上下部分別滑動連接有一支撐方管，上下支撐油缸的上端和下端均設置有一伸出端，兩個支撐方管分別與上下支撐油缸的兩個伸出端配合；

7、每個上下支撐油缸配備壓力傳感器，實時采集四個向上伸出的油缸和四個向下伸出的油缸的壓力值；

8、還包括控制單元，用于使用pid算法計算每個油缸所需的控制信號；然后根據pid控制器輸出的信號調整每個油缸的壓力；所述控制單元還進一步用于實時監(jiān)測油缸壓力，當油缸壓力產生突變，并且達到預設壓力突變值時，調整控制信號停止輸出，吊機完成固定。

9、進一步的，兩個豎向方管的相鄰側壁上分別固定連接有一橫向伸縮管，兩個橫向伸縮管高度錯位設置，所述支腿箱體內部設置有兩個伸縮腔，伸縮腔與對應的橫向伸縮管滑動連接，兩個橫向伸縮管的內部分別設置有橫向伸縮油缸，橫向伸縮油缸的一端與連接板轉動連接，連接板與支腿箱體固定連接，橫向伸縮油缸的另一端與對應的橫向伸縮管轉動連接；

10、橫向伸縮油缸伸長后帶動橫向伸縮管從支腿箱體的伸縮腔中伸出，橫向伸縮管帶動對應的豎向方管朝著遠離支腿箱體的方向移動。

11、進一步的，所述吊機車體上還設置有油箱組件和后箱體，所述后箱體包括配重箱和電控箱；所述吊機車體包括吊機車架和對稱設置在吊機車架長度方向兩側的行走總成，所述行走總成用于帶動吊機車架移動；

12、所述回轉機構、車架支腿組件、油箱組件以及后箱體分別與所述吊機車架配合。

13、進一步的，所述回轉機構包括：固定連接在吊機車架上表面的回轉底板，所述回轉底板的上表面設置有回轉支承，所述回轉支承包括軸承外圈和軸承內圈，所述軸承內圈固定連接在回轉底板的上表面，所述軸承外圈轉動連接在軸承內圈的圓周外壁上；

14、所述軸承外圈的上表面固定連接有轉板，所述轉板的上表面固定連接有回轉驅動和吊臂安裝架；

15、所述回轉驅動用于帶動軸承外圈繞著所述軸承內圈的圓周外壁轉動，所述吊臂安裝架的上部與所述吊臂總成的一端轉動連接，吊臂安裝架的下部分別與兩個舉升油缸的一端轉動連接，舉升油缸的另一端與所述吊臂總成轉動連接，兩個舉升油缸對稱分布在吊臂總成的兩側。

16、進一步的，所述回轉驅動包括回轉馬達和固定連接在回轉馬達輸出端的回轉齒輪，所述回轉馬達與轉板的上表面固定連接，回轉馬達的輸出端向下穿過轉板后與回轉齒輪固定連接，所述軸承內圈的圓周內壁上均勻分布有嚙合齒，所述嚙合齒與所述回轉齒輪配合；

17、所述回轉底板的中部固定連接有黃油擋圈，所述黃油擋圈的外圓周側壁、回轉底板的上表面、轉板的下表面以及軸承內圈圓周內壁的嚙合齒之間形成一密閉儲油空間；

18、所述回轉底板的上表面固定連接有圈板，所述圈板套設在所述回轉支承的外側；

19、所述回轉底板的上表面固定連接有至少一個限位塊，所述轉板的下表面固定連接有至少一個限位桿，限位桿與限位塊配合用于限制轉板的轉動角度。

20、進一步的，所述吊臂總成包括外臂臂筒，所述外臂臂筒的下端上表面固定連接有第一安裝架，所述第一安裝架上轉動連接有第一銷軸，所述外臂臂筒通過第一銷軸與所述吊臂安裝架轉動連接；

21、所述外臂臂筒的上部固定連接有舉升耳座，舉升耳座包括兩個對稱設置在外臂臂筒兩側的配合部，兩個配合部分別與對應的舉升油缸的上端轉動連接；所述外臂臂筒的上端下表面固定連接有吊環(huán)。

22、進一步的，所述外臂臂筒內部滑動設置有內臂臂筒，內臂臂筒的內部設置有內臂伸縮油缸，內臂伸縮油缸的下端伸出內臂臂筒的下端，并且通過第二銷軸與所述外臂臂筒的下端轉動連接，所述內臂伸縮油缸的上端與內臂臂筒的上部轉動連接，所述內臂伸縮油缸伸長后帶動內臂臂筒從外臂臂筒的內腔上端伸出；

23、所述內臂臂筒的上端固定連接有鏈輪組件，所述鏈輪組件位于外臂臂筒的內腔外側，所述外臂臂筒的上方設置有拉鏈油缸，所述拉鏈油缸的一端與所述第一安裝架轉動連接，另一端與鏈條的一端固定連接，鏈條搭接在鏈輪組件上之后垂落，所述外臂臂筒上固定連接有安裝套，所述安裝套用于固定拉鏈油缸的油缸座。

24、進一步的，所述行走總成包括：與所述吊機車架固定連接的履帶架，所述履帶架的一端固定連接有減速箱機座，另一端固定連接有引導輪座；

25、所述減速箱機座內固定連接有減速箱，減速箱的輸出端固定連接有驅動輪，所述引導輪座的中部設置有引導輪，引導輪的兩側分別轉動連接有一滑塊，兩滑塊均與張緊組件固定連接，張緊組件與履帶架固定連接，所述引導輪座的兩側設置有滑槽，所述滑槽用于與滑塊配合，所述張緊組件用于調整引導輪的位置；

26、所述驅動輪和引導輪之間套設有履帶；

27、所述履帶架的上側壁中部轉動連接有一托鏈輪，所述托鏈輪與所述履帶內圈的上側壁配合，用于承托履帶；所述履帶架的下側壁轉動連接有若干支重輪，所述支重輪與所述履帶內圈的下側壁配合，用于分散履帶架對履帶產生的壓力。

28、本發(fā)明還提供一種井下吊機控制方法，所述方法包括如下步驟：

29、s1：實時采集四個向上伸出的油缸和四個向下伸出的油缸的壓力值；

30、s2：使用pid算法計算每個油缸所需的控制信號；

31、s3：根據pid控制器輸出的信號調整每個油缸的壓力；

32、s4：實時監(jiān)測油缸壓力，當油缸壓力產生突變，并且達到預設壓力突變值時，調整控制信號停止輸出，吊機完成固定；

33、s5：吊機控制系統(tǒng)根據吊臂總成動作需求生成轉動參數，所述轉動參數包括：初始位置角度、終止位置角度以及轉動方向；

34、s6：吊機控制系統(tǒng)判斷轉動參數是否包括干涉區(qū)域，所述干涉區(qū)域為吊臂總成與支撐方管發(fā)生干涉時，回轉機構對應的轉動角度，所述干涉區(qū)域預存在吊機控制系統(tǒng)中，并且每一個支撐方管對應一干涉區(qū)域；

35、s7：

36、s701：當轉動參數不包括干涉區(qū)域時，吊機控制系統(tǒng)向回轉控制器發(fā)送轉動參數，回轉控制器控制回轉機構轉動；

37、s702：當轉動參數包括一個干涉區(qū)域時，吊機控制系統(tǒng)向對應的上下支撐油缸的控制單元發(fā)送收縮動作命令，對應的上下支撐油缸控制對應的支撐方管收縮，收縮完成后，控制單元向吊機控制系統(tǒng)發(fā)送收縮完成信號，吊機控制系統(tǒng)向回轉控制器發(fā)送轉動參數，回轉控制器控制回轉機構轉動；

38、角度傳感器實時獲取回轉機構的轉動角度，轉動角度離開干涉區(qū)域后，回轉控制器向吊機控制系統(tǒng)發(fā)送支撐復位信號，吊機控制系統(tǒng)通過控制單元控制對應的上下支撐油缸伸出，使得對應的支撐方管復位；

39、s703：

40、s7031：當轉動參數包括多個干涉區(qū)域時，吊機控制系統(tǒng)根據轉動路徑對干涉區(qū)域進行排序，對第一個干涉區(qū)域，吊機控制系統(tǒng)向對應的上下支撐油缸的控制單元發(fā)送收縮動作命令，對應的上下支撐油缸控制對應的支撐方管收縮，收縮完成后，控制單元向吊機控制系統(tǒng)發(fā)送收縮完成信號，吊機控制系統(tǒng)向回轉控制器發(fā)送轉動參數，回轉控制器控制回轉機構轉動；

41、s7032：角度傳感器實時獲取回轉機構的轉動角度，轉動角度離開干涉區(qū)域后，回轉控制器先控制回轉機構停止轉動，并且向吊機控制系統(tǒng)發(fā)送支撐復位信號，吊機控制系統(tǒng)通過控制單元控制對應的上下支撐油缸伸出，使得對應的支撐方管復位，復位完成后，吊機控制系統(tǒng)通過控制單元控制下一干涉區(qū)域對應的上下支撐油缸收縮，收縮完成后，控制單元向吊機控制系統(tǒng)發(fā)送收縮完成信號，回轉控制器控制回轉機構轉動，重復執(zhí)行s7032，直至回轉機構轉動至終止位置角度。

42、進一步的，s4具體包括：定義向下伸出的油缸正常運行的壓力為，向下伸出的油缸頂撐到地面產生壓力突變，定義向下伸出的油缸壓力突變值為，當時，調整控制信號停止輸出；

43、定義向上伸出的油缸正常運行的壓力為，向上伸出的油缸頂撐到頂面產生壓力突變，定義向上伸出的油缸壓力突變值為，當時，調整控制信號停止輸出；吊機完成固定；

44、其中為土質硬度參數；；

45、當土質為堅石時；

46、當土質為軟石時；

47、當土質為砂礫堅土時；

48、當土質為普通土時。

49、與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有以下技術效果：

50、1.本發(fā)明所述的一種井下吊機通過吊機車體上回轉機構以及吊臂總成的設置，能夠實現(xiàn)重物的起吊以及旋轉移動，方便重物進行后續(xù)裝箱等操作，并且不需要人力輔助，提高了吊機起重作業(yè)的安全性，并且回轉機構能夠帶動吊臂總成靈活轉動，方便吊機在施工環(huán)境受限的情況下進行作業(yè)，提高了吊機的適用性；并且吊機車體能夠帶動整臺井下吊機靈活移動，方便快捷。

51、2.本發(fā)明所述的一種井下吊機通過車架支腿組件的設置，能夠在吊機起吊大重量物體時為吊機車體提供多點位的支撐，防止吊機在起吊大重量物體時產生傾覆，提高起重作業(yè)的安全性，并且車架支腿組件中四個向上油缸和四個向下油缸可以根據施工環(huán)境頂撐在井下過道地面和頂部，從而可以實現(xiàn)比起自身重量大幾倍的貨物的靈活吊裝，提高吊機施工的安全性以及使用范圍。

52、3.本發(fā)明所述的一種井下吊機通過行走總成的設置，通過履帶組件來帶動整臺吊機移動，使得吊機能夠在平整度較低的井下施工地面上穩(wěn)定移動，對移動線路上路況的要求較低，可以有效降低井下起重作業(yè)前期的輔助工作量，提高施工效率。

53、4.本發(fā)明所述的一種井下吊機通過吊臂總成中內臂臂筒和外臂臂筒的伸縮設置，能夠擴大井下吊機的起吊范圍，提高井下吊機的適用性，并且通過拉鏈油缸、鏈輪組件以及吊環(huán)的設置，能夠為吊機提供多種起吊方式，方便施工人員根據不同的使用需求靈活選擇。