專(zhuān)利名稱(chēng):全摩阻式鉆桿的加壓控制方法、設(shè)備和旋挖鉆機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及工程機(jī)械領(lǐng)域,更具體地,涉及一種全摩阻式鉆桿的加壓控制方法、設(shè)備和旋挖鉆機(jī)。
背景技術(shù):
旋挖鉆機(jī)是大口徑樁基礎(chǔ)工程的高效成孔設(shè)備,具有鉆進(jìn)扭矩大、施工效率高、轉(zhuǎn)場(chǎng)機(jī)動(dòng)靈活等優(yōu)點(diǎn),如圖I所示的旋挖鉆機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖,其中,通過(guò)桅桿油缸11驅(qū)動(dòng)動(dòng)力頭12,動(dòng)力頭12帶動(dòng)鉆頭13的升降。
如圖2所示的旋挖鉆機(jī)的油路系統(tǒng)示意圖,其中,該油路系統(tǒng)包括油箱I、油泵2、 溢流閥3、比例方向控制閥4和加壓油缸5,該油路為加壓油缸的驅(qū)動(dòng)油路,操作者通過(guò)控制手柄控制先導(dǎo)油路al、bl獲得壓力,并使比例方向控制閥4換向,液壓泵提供的壓力油通過(guò)比例方向控制閥4,驅(qū)動(dòng)加壓油缸5伸縮,通過(guò)油缸2的油桿連接動(dòng)力頭對(duì)鉆桿進(jìn)行加壓,使鉆桿受到向下壓力,驅(qū)使鉆斗向下進(jìn)尺。
現(xiàn)有鉆桿通常為全摩阻式鉆桿,每節(jié)鉆桿的外牙板在鉆桿的全長(zhǎng)方向是完整的直線(xiàn)型板式結(jié)構(gòu)。在鉆孔過(guò)程中,軸向加壓力是通過(guò)旋挖鉆機(jī)動(dòng)力頭旋轉(zhuǎn)時(shí)在各節(jié)鉆桿內(nèi)外牙板間產(chǎn)生的摩擦力來(lái)實(shí)現(xiàn)軸向的加壓進(jìn)給。
目前全摩阻式鉆桿的加壓壓力無(wú)法自動(dòng)調(diào)整,當(dāng)加壓壓力較小時(shí),鉆桿受力較小, 鉆孔的進(jìn)尺較慢,旋挖鉆機(jī)的工作效率較低;當(dāng)加壓壓力較大,動(dòng)力頭內(nèi)牙板與外牙板之間出現(xiàn)滑動(dòng)狀態(tài),鉆桿基本不進(jìn)尺,導(dǎo)致旋挖鉆機(jī)的功耗浪費(fèi)。
針對(duì)相關(guān)旋挖鉆機(jī)在高效工作時(shí),功耗浪費(fèi)較大的問(wèn)題,目前尚未提出有效的解決方案。發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)上述旋挖鉆機(jī)在高效工作時(shí),功耗浪費(fèi)較大的問(wèn)題,本發(fā)明提供了一種全摩阻式鉆桿的加壓控制方法、設(shè)備和旋挖鉆機(jī),以減小功耗損失。
根據(jù)本發(fā)明的一方面,提供了一種全摩阻式鉆桿的加壓控制方法,包括獲取采樣周期內(nèi)的鉆桿掘進(jìn)距離和鉆頭掘進(jìn)距離;判斷鉆桿掘進(jìn)距離是否大于鉆頭掘進(jìn)距離;如果是,減小鉆桿的加壓油缸的壓力;如果所述鉆桿掘進(jìn)距離小于所述鉆頭掘進(jìn)距離,增大鉆桿的加壓油缸的壓力。
上述獲取采樣周期內(nèi)的鉆桿掘進(jìn)距離和鉆頭掘進(jìn)距離包括在采樣周期內(nèi),通過(guò)獲取主卷?yè)P(yáng)和加壓油缸各自位置處安裝的位移傳感器的測(cè)量結(jié)果得到鉆桿掘進(jìn)距離和鉆頭掘進(jìn)距離。
其中,通過(guò)調(diào)節(jié)比例方向控制閥進(jìn)油口處壓力,以減小或增大鉆桿的加壓油缸的壓力。
上述方法還包括通過(guò)壓力傳感器獲取鉆桿的加壓油缸的壓力P ;調(diào)節(jié)加壓油缸的加壓流量Q=w/P,其中,W為加壓油缸的額定功率。
其中,通過(guò)設(shè)置在比例方向控制閥出油口處的電比例溢流閥調(diào)節(jié)加壓油缸的加壓流量。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面,提供了一種全摩阻式鉆桿的加壓控制設(shè)備,包括距離獲取模塊,用于獲取采樣周期內(nèi)的鉆桿掘進(jìn)距離和鉆頭掘進(jìn)距離;判斷模塊,用于判斷距離獲取模塊獲取的鉆桿掘進(jìn)距離是否大于鉆頭掘進(jìn)距離;控制模塊,用于如果判斷模塊的判斷結(jié)果為是,減小鉆桿的加壓油缸的壓力;如果判斷模塊的判斷結(jié)果為所述鉆桿掘進(jìn)距離小于所述鉆頭掘進(jìn)距離,增大鉆桿的加壓油缸的壓力。
上述設(shè)備還包括壓力獲取模塊,用于通過(guò)壓力傳感器獲取鉆桿的加壓油缸的壓力P ;流量調(diào)節(jié)模塊,用于調(diào)節(jié)加壓油缸的加壓流量Q=W/P,其中,W為加壓油缸的額定功率。
根據(jù)本發(fā)明的又一方面,提供了一種旋挖鉆機(jī),包括上述加壓控制設(shè)備,該加壓控制設(shè)備用于獲取采樣周期內(nèi)的鉆桿掘進(jìn)距離和鉆頭掘進(jìn)距離,并判斷獲取的鉆桿掘進(jìn)距離是否大于鉆頭掘進(jìn)距離;如果判斷結(jié)果為是,減小鉆桿的加壓油缸的壓力;如果判斷結(jié)果為鉆桿掘進(jìn)距離小于鉆頭掘進(jìn)距離,增大鉆桿的加壓油缸的壓力。
上述旋挖鉆機(jī)的主卷?yè)P(yáng)安裝有測(cè)量鉆桿掘進(jìn)距離的位移傳感器,旋挖鉆機(jī)的加壓油缸上安裝有測(cè)量鉆頭掘進(jìn)距離的位移傳感器,位移傳感器均將測(cè)量結(jié)果發(fā)送給加壓控制設(shè)備。
上述旋挖鉆機(jī)的比例方向控制閥進(jìn)油口處設(shè)置有第一電比例溢流閥,第一電比例溢流閥與加壓控制設(shè)備相連,用于在加壓控制設(shè)備的控制下調(diào)節(jié)比例方向控制閥進(jìn)油口處的壓力,以減小或增大鉆桿的加壓油缸的壓力。
上述旋挖鉆機(jī)還包括壓力傳感器,壓力傳感器與加壓油缸和加壓控制設(shè)備相連, 用于向加壓控制設(shè)備反饋加壓油缸的壓力。
上述旋挖鉆機(jī)的比例方向控制閥出油口處設(shè)置有第二電比例溢流閥,第二電比例溢流閥與加壓控制設(shè)備相連,用于在加壓控制設(shè)備的控制下調(diào)節(jié)比例方向控制閥出油口處的壓力,以調(diào)節(jié)加壓油缸的加壓流量Q=W/P,其中,W為加壓油缸的額定功率,P為鉆桿的加壓油缸的壓力。
本發(fā)明根據(jù)鉆桿掘進(jìn)距離與鉆頭掘進(jìn)距離大小關(guān)系,減小或增大鉆桿的加壓油缸的壓力,能夠在保證旋挖鉆機(jī)工作效率的基礎(chǔ)上,盡量減小鉆桿與動(dòng)力頭之間的滑動(dòng),進(jìn)而降低了旋挖鉆機(jī)的功耗浪費(fèi),提高了旋挖鉆機(jī)的性能。
構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分的附圖用來(lái)提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解,本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說(shuō)明用于解釋本發(fā)明,并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中
圖I是根據(jù)相關(guān)技術(shù)的旋挖鉆機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖2是根據(jù)相關(guān)技術(shù)的旋挖鉆機(jī)的油路系統(tǒng)示意圖3是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的全摩阻式鉆桿未加壓與加壓的鉆桿與鉆頭位置示意圖4是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的全摩阻式鉆桿的加壓控制方法流程圖5是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的旋挖鉆機(jī)的油路系統(tǒng)示意圖6是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的電流與壓力的關(guān)系示意圖7是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的t時(shí)間段中未加壓與加壓的鉆桿與鉆頭位置示意圖;圖8是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的流量與比例方向控制閥出油口壓力的關(guān)系示意圖;圖9是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的全摩阻式鉆桿的加壓控制設(shè)備的結(jié)構(gòu)框圖;以及圖10是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的旋挖鉆機(jī)的局部示意圖。
具體實(shí)施例方式下文中將參考附圖并結(jié)合實(shí)施例來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明。需要說(shuō)明的是,在不沖突的情況下,本申請(qǐng)中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。如圖3所示的全摩阻式鉆桿未加壓與加壓的鉆桿與鉆頭位置示意圖,當(dāng)旋挖鉆機(jī)進(jìn)行加壓操作后,加壓油缸對(duì)動(dòng)力頭進(jìn)行加壓,動(dòng)力頭與鉆桿之間的摩擦力F使鉆桿產(chǎn)生向下的壓力,驅(qū)使鉆斗向下掘進(jìn),而鉆桿與鉆斗為一個(gè)整體,鉆桿下降距離等于鉆斗下降距離。理論上加壓油缸的油桿伸出距離LI與鉆斗向下掘進(jìn)距離L2相等,但實(shí)際情況下,當(dāng)出現(xiàn)土質(zhì)情況較為堅(jiān)硬的,摩阻桿(即鉆桿)與動(dòng)力頭之間會(huì)出現(xiàn)滑動(dòng),但由于采用油缸加壓,LI的加壓行程不會(huì)由于滑動(dòng)現(xiàn)象的出現(xiàn)而導(dǎo)致行程變化,L2的行程卻會(huì)因?yàn)榛瑒?dòng)現(xiàn)象的出現(xiàn)導(dǎo)致行程變短,出現(xiàn)L2〈L1的情況,此時(shí)動(dòng)力頭與鉆桿之間的摩擦力為滑動(dòng)摩擦力F ;其中,圖3中的LI和L2分別通過(guò)圖中的第一位移傳感器和第二位移傳感器測(cè)量得到。因在物理學(xué)上滑動(dòng)摩擦力小于靜摩擦力,如果能在加壓過(guò)程中不讓摩阻桿與動(dòng)力頭之間出現(xiàn)滑動(dòng),此時(shí)產(chǎn)生的靜摩擦力為F11,那么鉆斗將獲得更大的向下掘進(jìn)力,提高掘進(jìn)速度和降低功耗損失?;诖?,本方面實(shí)施例提供了一種全摩阻式鉆桿的加壓控制方法、設(shè)備和旋挖鉆機(jī)。如圖4所示的全摩阻式鉆桿的加壓控制方法流程圖,該方法可以應(yīng)用在旋挖鉆機(jī)的控制器中,例如PLC (Programmable Logic Controller,可編程邏輯控制器)。該方法包括以下步驟步驟S402,獲取采樣周期內(nèi)的鉆桿掘進(jìn)距離和鉆頭掘進(jìn)距離;步驟S404,判斷鉆桿掘進(jìn)距離是否大于鉆頭掘進(jìn)距離;如果是,執(zhí)行步驟S406 ;如果鉆桿掘進(jìn)距離小于鉆頭掘進(jìn)距離,步驟S408 ;步驟S406,減小鉆桿的加壓油缸的壓力;步驟S408,增大鉆桿的加壓油缸的壓力。本實(shí)施例根據(jù)鉆桿掘進(jìn)距離與鉆頭掘進(jìn)距離大小關(guān)系,減小或增大鉆桿的加壓油缸的壓力,能夠在保證旋挖鉆機(jī)工作效率的基礎(chǔ)上,盡量減小鉆桿與動(dòng)力頭之間的滑動(dòng),進(jìn)而降低了旋挖鉆機(jī)的功耗浪費(fèi),提高了旋挖鉆機(jī)的性能。上述減小或增大鉆桿的加壓油缸的壓力的幅度可以根據(jù)經(jīng)驗(yàn)設(shè)定。如果在當(dāng)前采樣周期內(nèi),鉆桿掘進(jìn)距離等于鉆頭掘進(jìn)距離,則可以繼續(xù)保持當(dāng)前鉆桿的加壓油缸的壓力不變。上述鉆桿掘進(jìn)距離大于鉆頭掘進(jìn)距離通常因?yàn)橥临|(zhì)情況較為堅(jiān)硬導(dǎo)致,而上述鉆桿掘進(jìn)距離小于鉆頭掘進(jìn)距離的情況通常因?yàn)殂@頭受外力導(dǎo)致,例如施工過(guò)程中操作人員的誤操作等。本發(fā)明實(shí)施例中的采樣周期可以根據(jù)實(shí)際需要設(shè)定,例如設(shè)定為一分鐘或5分鐘
坐寸ο
為了便于獲取鉆桿掘進(jìn)距離和鉆頭掘進(jìn)距離,本發(fā)明實(shí)施例在主卷?yè)P(yáng)上安裝有測(cè)量鉆桿掘進(jìn)距離的位移傳感器,在加壓油缸上安裝有測(cè)量鉆頭掘進(jìn)距離的位移傳感器,這兩個(gè)位移傳感器均將測(cè)量結(jié)果發(fā)送給旋挖鉆機(jī)的控制器?;诖?,上述步驟S402可以包括在采樣周期內(nèi),通過(guò)獲取主卷?yè)P(yáng)和加壓油缸各自位置處安裝的位移傳感器的測(cè)量結(jié)果得到鉆桿掘進(jìn)距離和鉆頭掘進(jìn)距離。本實(shí)施例中的位移傳感器可以為拉線(xiàn)式位移傳感器或磁致伸縮式位移傳感器等。考慮到比例方向控制閥進(jìn)油口處的電流越大,進(jìn)油口的壓力越高,反之,進(jìn)油口壓力越小,本實(shí)施例通過(guò)調(diào)節(jié)比例方向控制閥進(jìn)油口處的壓力,以減小或增大鉆桿的加壓油缸的壓力。例如,調(diào)節(jié)比例方向控制閥的PWM(Pulse Width Modulation,脈寬寬度調(diào)制式)電流,具體地,可以通過(guò)設(shè)置在比例方向控制閥進(jìn)油口處的電比例溢流閥調(diào)節(jié)PWM電流的大小。為了避免在調(diào)節(jié)加壓油缸壓力的過(guò)程中出現(xiàn)加壓油缸的實(shí)際功率大于額定功率的問(wèn)題,本實(shí)施例的上述方法還包括通過(guò)壓力傳感器獲取鉆桿的加壓油缸的壓力P ;調(diào)節(jié)加壓油缸的加壓流量Q=W/P,其中,W為加壓油缸的額定功率。例如,通過(guò)設(shè)置在比例方向控制閥出油口處的電比例溢流閥調(diào)節(jié)加壓油缸的加壓流量。如圖5所示的旋挖鉆機(jī)的油路系統(tǒng)示意圖,其中,該油路系統(tǒng)包括油箱51、油泵52、溢流閥53、比例方向控制閥54、加壓油缸55、壓力傳感器56、第一電比例溢流閥57、第二電比例溢流閥58。本實(shí)施例在比例方向控制閥54的A 口(即,進(jìn)油口)安裝有第一電比例溢流閥57,第一電比例溢流閥57通過(guò)控制器輸出的PWM電流控制A 口壓力,壓力傳感器56實(shí)時(shí)顯示A口壓力值。第一電比例溢流閥57可以選用哈威比例溢流閥PWV-43等,電流與壓力的關(guān)系示意圖如圖6所示,由該圖可以看出,當(dāng)電流越大時(shí),A 口的壓力越高,反之,A 口壓力越小;在比例方向控制閥54的bl 口(即,出油口)安裝有第二電比例溢流閥58,第二電比例溢流閥58通過(guò)控制器輸出的PWM電流控制b I 口壓力,通過(guò)控制b I 口壓力來(lái)控制比例方向控制閥54的流量大小。如圖7所示的t時(shí)間段中未加壓與加壓的鉆桿與鉆頭位置示意圖;該圖中設(shè)定采樣周期為t,在t時(shí)間段中,設(shè)定鉆桿掘進(jìn)距離為E1=L3-L1 ;鉆斗掘進(jìn)距離為E2=L4-L2 ;其中,LI為t時(shí)間段的初始時(shí)亥_壓油缸的油桿伸出距離,L2為t時(shí)間段的初始時(shí)刻鉆斗向下掘進(jìn)距離;L3為t時(shí)間段的結(jié)束時(shí)刻加壓油缸的油桿伸出距離,L4為t時(shí)間段的結(jié)束時(shí)刻鉆斗向下掘進(jìn)距離;通過(guò)實(shí)時(shí)比較E (E=E1-E2)來(lái)調(diào)整圖5中比例溢流閥57的設(shè)定壓力P,達(dá)到對(duì)加壓過(guò)程中的實(shí)時(shí)調(diào)整。以El為參考基準(zhǔn),認(rèn)為當(dāng)E1=E2時(shí),此時(shí)將產(chǎn)生F11;本實(shí)施例通過(guò)分別在主卷?yè)P(yáng)上和加壓油缸上安裝位移傳感器(即圖7中的第一位移傳感器和第二位移傳感器)來(lái)測(cè)量加壓油缸行程El和鉆頭掘進(jìn)行程E2,由于鉆頭掘進(jìn)行程E2受外界負(fù)載的影響處于時(shí)變狀態(tài),無(wú)法控制;而加壓油缸行程El取決于加壓油缸的壓力,是可控的,在圖5中第一比例溢流閥57用來(lái)控制其加壓油缸壓力。具體控制如下當(dāng)E>0,通過(guò)控制器減小對(duì)第一比例溢流閥57的電流來(lái)使將P降低;當(dāng)E〈0,通過(guò)控制器增大對(duì)第一比例溢流閥57的電流來(lái)使將P增大;當(dāng)E=0,通過(guò)控制器保持第一比例溢流閥57的電流來(lái)維持P不變。本實(shí)施例的上述方法在采樣周期為T(mén)的情況下,可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)P,使其鉆斗獲得最大加壓力的效果。如圖8所示的流量與比例方向控制閥出油口壓力的關(guān)系示意圖,圖中左側(cè)為流量,右側(cè)為比例方向控制閥型號(hào)1、2、3……,圖8表示的是同時(shí)通過(guò)控制第二比例溢流閥58來(lái)控制比例方向控制閥54的流量,本實(shí)施例通過(guò)壓力傳感器獲取鉆桿的加壓油缸的壓力P,本實(shí)施例的壓力傳感器實(shí)時(shí)檢測(cè)加壓油缸的壓力,并將該壓力反饋給控制器。本實(shí)施例設(shè)定其控制的流量為Q,設(shè)定油泵52的功率為W。在調(diào)節(jié)壓力P (即圖中的先導(dǎo)壓力,單位為bar)的同時(shí),通過(guò)公式Q=W/P,來(lái)計(jì)算Q,并且根據(jù)圖8推導(dǎo)出第二比例溢流閥58的控制電流。保證加壓過(guò)程中,加壓所需的功率不大于油泵提供的功率,保護(hù)油泵52的正常工作。對(duì)應(yīng)于上述方法,本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種全摩阻式鉆桿的加壓控制設(shè)備,該設(shè)備可以是旋挖鉆機(jī)的控制器,如圖9所示的全摩阻式鉆桿的加壓控制設(shè)備的結(jié)構(gòu)框圖,該設(shè)備包括以下模塊距離獲取模塊92,用于獲取采樣周期內(nèi)的鉆桿掘進(jìn)距離和鉆頭掘進(jìn)距離;判斷模塊94,用于判斷距離獲取模塊92獲取的鉆桿掘進(jìn)距離是否大于鉆頭掘進(jìn)距離;控制模塊96,用于如果判斷模塊94的判斷結(jié)果為是,減小鉆桿的加壓油缸的壓力;如果判斷模塊的判斷結(jié)果為鉆桿掘進(jìn)距離小于鉆頭掘進(jìn)距離,增大鉆桿的加壓油缸的壓力。本實(shí)施例的設(shè)備根據(jù)鉆桿掘進(jìn)距離與鉆頭掘進(jìn)距離大小關(guān)系,減小或增大鉆桿的加壓油缸的壓力,能夠在保證旋挖鉆機(jī)工作效率的基礎(chǔ)上,盡量減小鉆桿與動(dòng)力頭之間的滑動(dòng),進(jìn)而降低了旋挖鉆機(jī)的功耗浪費(fèi),提高了旋挖鉆機(jī)的性能。如果在當(dāng)前采樣周期內(nèi),鉆桿掘進(jìn)距離等于鉆頭掘進(jìn)距離,則上述設(shè)備可以繼續(xù)保持當(dāng)前鉆桿的加壓油缸的壓力不變。為了保證設(shè)備正常工作,上述設(shè)備還包括壓力獲取模塊,用于通過(guò)壓力傳感器獲取所述鉆桿的加壓油缸的壓力P ;流量調(diào)節(jié)模塊,用于調(diào)節(jié)加壓油缸的加壓流量Q=W/P,其中,W為加壓油缸的額定功率。本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種旋挖鉆機(jī),該旋挖鉆機(jī)包括上述加壓控制設(shè)備。該加壓控制設(shè)備用于獲取采樣周期內(nèi)的鉆桿掘進(jìn)距離和鉆頭掘進(jìn)距離,并判斷獲取的所述鉆桿掘進(jìn)距離是否大于所述鉆頭掘進(jìn)距離;如果判斷結(jié)果為是,減小鉆桿的加壓油缸的壓力;如果判斷結(jié)果為否,增大所述鉆桿的加壓油缸的壓力。優(yōu)選地,本實(shí)施例的旋挖鉆機(jī)的主卷?yè)P(yáng)安裝有測(cè)量鉆桿掘進(jìn)距離的位移傳感器,旋挖鉆機(jī)的加壓油缸上安裝有測(cè)量鉆頭掘進(jìn)距離的位移傳感器,該位移傳感器均將測(cè)量結(jié)果發(fā)送給加壓控制設(shè)備。該位移傳感器可以為拉線(xiàn)式位移傳感器或磁致伸縮式位移傳感器
坐寸ο為了便于控制加壓油缸的壓力,本實(shí)施例提供的旋挖鉆機(jī)的比例方向控制閥進(jìn)油口處設(shè)置有第一電比例溢流閥,第一電比例溢流閥與加壓控制設(shè)備相連,用于在加壓控制設(shè)備的控制下調(diào)節(jié)比例方向控制閥進(jìn)油口處的壓力(例如,通過(guò)調(diào)節(jié)PWM電流調(diào)節(jié)該壓力),以減小或增大鉆桿的加壓油缸的壓力。為了使加壓控制設(shè)備能夠確定當(dāng)前加壓油缸的壓力,本實(shí)施例的旋挖鉆機(jī)還包括壓力傳感器,該壓力傳感器與加壓油缸和上述加壓控制設(shè)備相連,用于向加壓控制設(shè)備反饋加壓油缸的壓力。為了避免在調(diào)節(jié)加壓油缸壓力的過(guò)程中出現(xiàn)加壓油缸的實(shí)際功率大于額定功率的問(wèn)題,本實(shí)施例提供的旋挖鉆機(jī)的比例方向控制閥出油口處設(shè)置有第二電比例溢流閥,第二電比例溢流閥與加壓控制設(shè)備相連,用于在加壓控制設(shè)備的控制下調(diào)節(jié)比例方向控制閥出油口處的壓力(例如通過(guò)調(diào)節(jié)PWM電流調(diào)節(jié)該壓力),以調(diào)節(jié)加壓油缸的加壓流量Q=W/P,其中,W為加壓油缸的額定功率,P為鉆桿的加壓油缸的壓力,通過(guò)上述壓力傳感器的反饋確定該加壓油缸的壓力大小。上述比例方向控制閥出油口和進(jìn)油口處的壓力采用的是調(diào)節(jié)PWM電流的方式實(shí)現(xiàn),實(shí)際應(yīng)用時(shí),也可以采用調(diào)節(jié)PWM電壓的方式實(shí)現(xiàn)。如圖10所示的旋挖鉆機(jī)的局部示意圖,其中,控制器(相當(dāng)于上述加壓控制設(shè)備)分別與比例溢流閥、第一位移傳感器、第二位移傳感器和加壓油缸壓力傳感器(即上述壓力傳感器)相連,用于根據(jù)第一位移傳感器、第二位移傳感器和加壓油缸壓力傳感器反饋的信號(hào)控制比例溢流閥的電流,進(jìn)而控制鉆桿的加壓油缸的壓力。上述實(shí)施例中的電比例溢流閥的安裝位置以安裝在加壓油缸主油路上(及加壓油缸液壓閥前或后)為例進(jìn)行的說(shuō)明,該安裝方式下的電比例溢流閥屬于比例溢流閥。因加壓油缸的液壓油主要是用液壓泵提供,因此也可以選用變量液壓泵,通過(guò)PWM電流直接調(diào)節(jié)液壓泵的出油口壓力來(lái)調(diào)節(jié)加壓油缸壓力P。也就是說(shuō),上述方式對(duì)于節(jié)流調(diào)速回路,容積調(diào)速回路,容積節(jié)流調(diào)速回路都適用。另外,對(duì)于第二電比例溢流閥的功能,如果比例方向控制閥為電控比例方向控制閥,此第二電比例溢流閥可以取消。 上述實(shí)施例適用于各類(lèi)地質(zhì)情況,通過(guò)E計(jì)算和加壓油缸壓力P的控制,使牙板間摩擦力F實(shí)現(xiàn)了最大化,消除了過(guò)去摩擦力F無(wú)法控制的情況,實(shí)現(xiàn)了精確控制。從以上的描述中,可以看出,本發(fā)明實(shí)施例提出了一種全新全摩阻式鉆桿加壓方式,通過(guò)控制器的邏輯判斷及輸出控制后,能準(zhǔn)確及時(shí)的控制加壓油缸壓力,消除了加壓力不隨負(fù)載變化而改變的弊端,達(dá)到了加壓力最優(yōu)選擇,提高的工作效率和節(jié)能減排的效果;同時(shí),在實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí),可以設(shè)計(jì)控制器根據(jù)輸入信息對(duì)輸入數(shù)據(jù)處理,根據(jù)動(dòng)力頭壓力自動(dòng)開(kāi)啟最優(yōu)控制系統(tǒng),該方式下,控制器可以實(shí)時(shí)監(jiān)控和控制加壓油缸壓力,構(gòu)成閉環(huán)控制。這樣,可以減輕了駕駛員判斷動(dòng)作執(zhí)行情況的負(fù)擔(dān),降低了設(shè)備對(duì)駕駛員操作水平,以及駕駛經(jīng)驗(yàn)等主觀因素的依賴(lài),使施工動(dòng)作的平均效率和可靠性均得到提高。顯然,本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該明白,上述的本發(fā)明的各模塊或各步驟可以用通用的計(jì)算裝置來(lái)實(shí)現(xiàn),它們可以集中在單個(gè)的計(jì)算裝置上,或者分布在多個(gè)計(jì)算裝置所組成的網(wǎng)絡(luò)上,可選地,它們可以用計(jì)算裝置可執(zhí)行的程序代碼來(lái)實(shí)現(xiàn),從而,可以將它們存儲(chǔ)在存儲(chǔ)裝置中由計(jì)算裝置來(lái)執(zhí)行,并且在某些情況下,可以以不同于此處的順序執(zhí)行所示出或描述的步驟,或者將它們分別制作成各個(gè)集成電路模塊,或者將它們中的多個(gè)模塊或步驟制作成單個(gè)集成電路模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)。這樣,本發(fā)明不限制于任何特定的硬件和軟件結(jié)合。以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已,并不用于限制本發(fā)明,對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō),本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi),所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等,均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種全摩阻式鉆桿的加壓控制方法,其特征在于,包括獲取采樣周期內(nèi)的鉆桿掘進(jìn)距離和鉆頭掘進(jìn)距離;判斷所述鉆桿掘進(jìn)距離是否大于所述鉆頭掘進(jìn)距離;如果是,減小鉆桿的加壓油缸的壓力;如果所述鉆桿掘進(jìn)距離小于所述鉆頭掘進(jìn)距離,增大所述鉆桿的加壓油缸的壓力。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法,其特征在于,獲取采樣周期內(nèi)的鉆桿掘進(jìn)距離和鉆頭掘進(jìn)距離包括在采樣周期內(nèi),通過(guò)獲取主卷?yè)P(yáng)和加壓油缸各自位置處安裝的位移傳感器的測(cè)量結(jié)果得到鉆桿掘進(jìn)距離和鉆頭掘進(jìn)距離。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法,其特征在于,通過(guò)調(diào)節(jié)比例方向控制閥進(jìn)油口處壓力, 以減小或增大所述鉆桿的加壓油缸的壓力。
4.根據(jù)權(quán)利要求I至3中任一項(xiàng)所述的方法,其特征在于,所述方法還包括通過(guò)壓力傳感器獲取所述鉆桿的加壓油缸的壓力P ;調(diào)節(jié)所述加壓油缸的加壓流量Q=W/P,其中,W為所述加壓油缸的額定功率。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法,其特征在于,通過(guò)設(shè)置在所述比例方向控制閥出油口處的電比例溢流閥調(diào)節(jié)所述加壓油缸的加壓流量。
6.一種全摩阻式鉆桿的加壓控制設(shè)備,其特征在于,包括距離獲取模塊,用于獲取采樣周期內(nèi)的鉆桿掘進(jìn)距離和鉆頭掘進(jìn)距離;判斷模塊,用于判斷所述距離獲取模塊獲取的所述鉆桿掘進(jìn)距離是否大于所述鉆頭掘進(jìn)距離;控制模塊,用于如果所述判斷模塊的判斷結(jié)果為是,減小鉆桿的加壓油缸的壓力;如果所述判斷模塊的判斷結(jié)果為所述鉆桿掘進(jìn)距離小于所述鉆頭掘進(jìn)距離,增大所述鉆桿的加壓油缸的壓力。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的設(shè)備,其特征在于,所述設(shè)備還包括壓力獲取模塊,用于通過(guò)壓力傳感器獲取所述鉆桿的加壓油缸的壓力P ;流量調(diào)節(jié)模塊,用于調(diào)節(jié)所述加壓油缸的加壓流量Q=W/P,其中,W為所述加壓油缸的額定功率。
8.一種旋挖鉆機(jī),其特征在于,包括加壓控制設(shè)備;所述加壓控制設(shè)備用于獲取采樣周期內(nèi)的鉆桿掘進(jìn)距離和鉆頭掘進(jìn)距離,并判斷獲取的所述鉆桿掘進(jìn)距離是否大于所述鉆頭掘進(jìn)距離;如果判斷結(jié)果為是,減小鉆桿的加壓油缸的壓力;如果判斷結(jié)果為所述鉆桿掘進(jìn)距離小于所述鉆頭掘進(jìn)距離,增大所述鉆桿的加壓油缸的壓力。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的旋挖鉆機(jī),其特征在于,所述旋挖鉆機(jī)的主卷?yè)P(yáng)安裝有測(cè)量鉆桿掘進(jìn)距離的位移傳感器,所述旋挖鉆機(jī)的加壓油缸上安裝有測(cè)量鉆頭掘進(jìn)距離的位移傳感器,所述位移傳感器均將測(cè)量結(jié)果發(fā)送給所述加壓控制設(shè)備。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的旋挖鉆機(jī),其特征在于,所述旋挖鉆機(jī)的比例方向控制閥進(jìn)油口處設(shè)置有第一電比例溢流閥,所述第一電比例溢流閥與所述加壓控制設(shè)備相連,用于在所述加壓控制設(shè)備的控制下調(diào)節(jié)所述比例方向控制閥進(jìn)油口處的壓力,以減小或增大所述鉆桿的加壓油缸的壓力。
11.根據(jù)權(quán)利要求8至10中任一項(xiàng)所述的旋挖鉆機(jī),其特征在于,所述旋挖鉆機(jī)還包括壓力傳感器,所述壓力傳感器與所述加壓油缸和所述加壓控制設(shè)備相連,用于向所述加壓控制設(shè)備反饋所述加壓油缸的壓力。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的旋挖鉆機(jī),其特征在于,所述旋挖鉆機(jī)的比例方向控制閥出油口處設(shè)置有第二電比例溢流閥,所述第二電比例溢流閥與所述加壓控制設(shè)備相連,用于在所述加壓控制設(shè)備的控制下調(diào)節(jié)所述比例方向控制閥出油口處的壓力,以調(diào)節(jié)所述加壓油缸的加壓流量Q=W/P,其中,W為所述加壓油缸的額定功率,P為所述鉆桿的加壓油缸的壓力。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種全摩阻式鉆桿的加壓控制方法、設(shè)備和旋挖鉆機(jī)。其中,該方法包括獲取采樣周期內(nèi)的鉆桿掘進(jìn)距離和鉆頭掘進(jìn)距離;判斷鉆桿掘進(jìn)距離是否大于鉆頭掘進(jìn)距離;如果是,減小鉆桿的加壓油缸的壓力;如果鉆桿掘進(jìn)距離小于鉆頭掘進(jìn)距離,增大鉆桿的加壓油缸的壓力。本發(fā)明根據(jù)鉆桿掘進(jìn)距離與鉆頭掘進(jìn)距離大小關(guān)系,減小或增大鉆桿的加壓油缸的壓力,能夠在保證旋挖鉆機(jī)工作效率的基礎(chǔ)上,盡量減小鉆桿與動(dòng)力頭之間的滑動(dòng),進(jìn)而降低了旋挖鉆機(jī)的功耗浪費(fèi),提高了旋挖鉆機(jī)的性能。
文檔編號(hào)E21B44/06GK102937018SQ20121042824
公開(kāi)日2013年2月20日 申請(qǐng)日期2012年10月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月31日
發(fā)明者趙亮, 黃偉民, 楊媛, 張刊, 肖文靜 申請(qǐng)人:中聯(lián)重科股份有限公司