本發(fā)明涉及取芯鉆機(jī)控制，特別地，涉及一種取芯鉆機(jī)的自適應(yīng)取芯鉆進(jìn)控制系統(tǒng)及方法，另外，還特別涉及一種采用上述自適應(yīng)取芯鉆進(jìn)控制系統(tǒng)的取芯鉆機(jī)。

背景技術(shù)：

1、取芯鉆機(jī)是一種用于軟弱圍巖隧道施工中進(jìn)行超前預(yù)報(bào)、支護(hù)施工作業(yè)的重要配套設(shè)備，其主要作用是在不良地質(zhì)隧道施工中，通過長(zhǎng)距離超前地質(zhì)預(yù)報(bào)、地質(zhì)取芯、管棚支護(hù)等方法保障隧道施工。為了滿足不同巖層、不同孔徑情況下的取芯需求，需要控制取芯參數(shù)與負(fù)載巖層相匹配，以提高取芯效率，但目前取芯鉆機(jī)無(wú)法實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)取芯，存在取芯效率低的問題。專利cn115163032a公開了一種深鉆孔側(cè)壁取芯智能鉆機(jī)控制系統(tǒng)及方法，其在存儲(chǔ)系統(tǒng)預(yù)先建立不同種類層下鉆取巖芯未破壞的參數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)，以最軟巖層的鉆取參數(shù)鉆取，在持續(xù)鉆取的過程中識(shí)別系統(tǒng)監(jiān)測(cè)環(huán)切旋鉆器所受彎矩，將彎矩值與數(shù)據(jù)庫(kù)比對(duì)，并調(diào)取對(duì)應(yīng)彎矩值巖芯所適用的轉(zhuǎn)速和推進(jìn)力，調(diào)整取鉆機(jī)參數(shù)直至彎矩、轉(zhuǎn)速與推進(jìn)力與數(shù)據(jù)庫(kù)接近，降低鉆取時(shí)巖芯破壞的可能；但是，該方案以理論的參數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)為基準(zhǔn)，通過施工參數(shù)與參數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)去匹配的方式來(lái)達(dá)到一種自適應(yīng)匹配，要求參數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)包含所有巖性且與實(shí)際負(fù)載巖層相匹配，并且由于每臺(tái)不同型號(hào)取芯鉆機(jī)的設(shè)備參數(shù)不同，還需要針對(duì)取芯鉆機(jī)的型號(hào)建立多個(gè)參數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)，實(shí)現(xiàn)難度較大，無(wú)法實(shí)際應(yīng)用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供了一種取芯鉆機(jī)的自適應(yīng)取芯鉆進(jìn)控制系統(tǒng)及方法、取芯鉆機(jī)，可以自適應(yīng)調(diào)整鉆進(jìn)推進(jìn)壓力和切削轉(zhuǎn)速來(lái)匹配巖層負(fù)載，并且推進(jìn)速度始終保持最大值，確保取芯鉆機(jī)以最高取芯效率進(jìn)行自適應(yīng)取芯鉆進(jìn)作業(yè)，大大提高了取芯效率，作業(yè)人員只需根據(jù)巖層地質(zhì)情況一鍵預(yù)設(shè)切削轉(zhuǎn)速和推進(jìn)最大工作壓力，即可在取芯鉆進(jìn)取芯過程中自適應(yīng)調(diào)節(jié)匹配巖層負(fù)載，控制操作十分簡(jiǎn)單。

2、根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種取芯鉆機(jī)的自適應(yīng)取芯鉆進(jìn)控制系統(tǒng)，包括電機(jī)、液壓油箱、變量柱塞泵、第一電比例多路閥、回轉(zhuǎn)切削馬達(dá)、推進(jìn)馬達(dá)、第二電比例多路閥、電比例溢流閥、控制裝置、第一壓力傳感器、第一轉(zhuǎn)速傳感器、第二轉(zhuǎn)速傳感器和第二壓力傳感器，所述電機(jī)與所述變量柱塞泵驅(qū)動(dòng)連接，所述變量柱塞泵分別與所述液壓油箱、第一電比例多路閥和第二電比例多路閥連接，所述第一電比例多路閥與所述回轉(zhuǎn)切削馬達(dá)連接，用于控制切削轉(zhuǎn)速，所述第二電比例多路閥與所述推進(jìn)馬達(dá)連接，用于控制推進(jìn)速度，所述電比例溢流閥與所述第二電比例多路閥連接，用于控制推進(jìn)最大工作壓力，所述第一壓力傳感器用于實(shí)時(shí)測(cè)量切削壓力，所述第二壓力傳感器用于實(shí)時(shí)測(cè)量推進(jìn)壓力，所述第一轉(zhuǎn)速傳感器用于實(shí)時(shí)測(cè)量回轉(zhuǎn)切削馬達(dá)的轉(zhuǎn)速，所述第二轉(zhuǎn)速傳感器用于實(shí)時(shí)測(cè)量推進(jìn)馬達(dá)的轉(zhuǎn)速，所述第一電比例多路閥、第二電比例多路閥、電比例溢流閥、第一壓力傳感器、第一轉(zhuǎn)速傳感器、第二轉(zhuǎn)速傳感器和第二壓力傳感器均與控制裝置電性連接；

3、所述控制裝置用于在開始鉆進(jìn)取芯之前，根據(jù)巖層地質(zhì)情況設(shè)定第一電比例多路閥和電比例溢流閥的初始電流值，并設(shè)定第二電比例多路閥的初始電流值最大，從而控制回轉(zhuǎn)切削馬達(dá)以預(yù)設(shè)切削轉(zhuǎn)速工作和控制推進(jìn)馬達(dá)以最大推進(jìn)速度、預(yù)設(shè)的推進(jìn)最大工作壓力工作；還用于在鉆進(jìn)取芯過程中，判斷第一壓力傳感器測(cè)量的實(shí)時(shí)切削壓力與理論切削壓力區(qū)間的大小，并根據(jù)判斷結(jié)果自適應(yīng)調(diào)整第一電比例多路閥和電比例溢流閥的電流值，使取芯鉆機(jī)以最高取芯效率進(jìn)行自適應(yīng)取芯鉆進(jìn)。

4、進(jìn)一步地，當(dāng)實(shí)時(shí)切削壓力小于理論切削壓力區(qū)間時(shí)，所述控制裝置再判斷所述第二壓力傳感器測(cè)量的實(shí)時(shí)推進(jìn)壓力與預(yù)設(shè)的推進(jìn)最大工作壓力區(qū)間的大小，其中，預(yù)設(shè)的推進(jìn)最大工作壓力區(qū)間由預(yù)設(shè)的推進(jìn)最大工作壓力確定，若實(shí)時(shí)推進(jìn)壓力小于預(yù)設(shè)的推進(jìn)最大工作壓力區(qū)間，則控制第一電比例多路閥的電流值增大，直至實(shí)時(shí)切削壓力位于理論切削壓力區(qū)間內(nèi)，或者直至切削轉(zhuǎn)速達(dá)到最大切削轉(zhuǎn)速。

5、進(jìn)一步地，若實(shí)時(shí)推進(jìn)壓力在預(yù)設(shè)的推進(jìn)最大工作壓力區(qū)間內(nèi)，則所述控制裝置控制電比例溢流閥的電流值增大，直至實(shí)時(shí)切削壓力位于理論切削壓力區(qū)間內(nèi)。

6、進(jìn)一步地，若電比例溢流閥已增大至最大電流值，但切削壓力仍未位于理論切削壓力區(qū)間內(nèi)時(shí)，則所述控制裝置控制第一電比例多路閥的電流值增大，直至實(shí)時(shí)切削壓力位于理論切削壓力區(qū)間內(nèi)，或者直至切削轉(zhuǎn)速達(dá)到最大切削轉(zhuǎn)速。

7、進(jìn)一步地，當(dāng)實(shí)時(shí)切削壓力大于理論切削壓力區(qū)間時(shí)，所述控制裝置再判斷所述第二壓力傳感器測(cè)量的實(shí)時(shí)推進(jìn)壓力與預(yù)設(shè)的推進(jìn)最大工作壓力區(qū)間的大小，其中，預(yù)設(shè)的推進(jìn)最大工作壓力區(qū)間由預(yù)設(shè)的推進(jìn)最大工作壓力確定，若實(shí)時(shí)推進(jìn)壓力小于預(yù)設(shè)的推進(jìn)最大工作壓力區(qū)間，則控制第一電比例多路閥的電流值減小，直至實(shí)時(shí)切削壓力位于理論切削壓力區(qū)間內(nèi)，或者直至切削轉(zhuǎn)速達(dá)到最小切削轉(zhuǎn)速。

8、進(jìn)一步地，若實(shí)時(shí)推進(jìn)壓力在預(yù)設(shè)的推進(jìn)最大工作壓力區(qū)間內(nèi)，則所述控制裝置控制電比例溢流閥的電流值減小，直至實(shí)時(shí)切削壓力位于理論切削壓力區(qū)間內(nèi)。

9、進(jìn)一步地，若電比例溢流閥已減小至最小電流值，但切削壓力仍未位于理論切削壓力區(qū)間內(nèi)時(shí)，則所述控制裝置控制第一電比例多路閥的電流值減小，直至實(shí)時(shí)切削壓力位于理論切削壓力區(qū)間內(nèi)，或者直至切削轉(zhuǎn)速達(dá)到最小切削轉(zhuǎn)速。

10、進(jìn)一步地，當(dāng)實(shí)時(shí)切削壓力位于理論切削壓力區(qū)間時(shí)，所述控制裝置不調(diào)整第一電比例多路閥和電比例溢流閥的電流值，取芯鉆機(jī)以最大推進(jìn)速度、最佳切削壓力工作。

11、另外，本發(fā)明還提供一種取芯鉆機(jī)的自適應(yīng)取芯鉆進(jìn)控制方法，采用如上所述的自適應(yīng)取芯鉆進(jìn)控制系統(tǒng)，包括以下內(nèi)容：

12、在開始鉆進(jìn)取芯之前，根據(jù)巖層地質(zhì)情況設(shè)定第一電比例多路閥和電比例溢流閥的初始電流值，控制回轉(zhuǎn)切削馬達(dá)以預(yù)設(shè)切削轉(zhuǎn)速工作和控制推進(jìn)馬達(dá)以最大推進(jìn)速度、預(yù)設(shè)的推進(jìn)最大工作壓力工作；

13、在鉆進(jìn)取芯過程中，根據(jù)第一壓力傳感器測(cè)量的實(shí)時(shí)切削壓力與理論切削壓力區(qū)間的大小，自適應(yīng)調(diào)整第一電比例多路閥和電比例溢流閥的電流值，使取芯鉆機(jī)以最高取芯效率進(jìn)行自適應(yīng)取芯鉆進(jìn)。

14、另外，本發(fā)明還提供一種取芯鉆機(jī)，采用如上所述的自適應(yīng)取芯鉆進(jìn)控制系統(tǒng)。

15、本發(fā)明具有以下有益效果：

16、本發(fā)明的取芯鉆機(jī)的自適應(yīng)取芯鉆進(jìn)控制系統(tǒng)，在取芯之前根據(jù)巖層地質(zhì)情況初步預(yù)設(shè)切削轉(zhuǎn)速和推進(jìn)最大工作壓力，并設(shè)定最大推進(jìn)速度，在取芯過程中，通過將實(shí)時(shí)采集的切削壓力與理論切削壓力區(qū)間進(jìn)行比較，以判斷實(shí)時(shí)切削壓力是否與巖層負(fù)載相匹配，并根據(jù)比較結(jié)果自適應(yīng)調(diào)整第一電比例多路閥和電比例溢流閥的電流值，從而自適應(yīng)調(diào)整鉆進(jìn)推進(jìn)壓力和切削轉(zhuǎn)速來(lái)匹配巖層負(fù)載，并且推進(jìn)速度始終保持最大值，確保取芯鉆機(jī)以最高取芯效率進(jìn)行自適應(yīng)取芯鉆進(jìn)作業(yè)，大大提高了取芯效率，作業(yè)人員只需根據(jù)巖層地質(zhì)情況一鍵預(yù)設(shè)切削轉(zhuǎn)速和推進(jìn)最大工作壓力，即可在取芯鉆進(jìn)取芯過程中自適應(yīng)調(diào)節(jié)匹配巖層負(fù)載，控制操作十分簡(jiǎn)單。

17、另外，本發(fā)明的取芯鉆機(jī)的自適應(yīng)取芯鉆進(jìn)控制方法、取芯鉆機(jī)同樣具有上述優(yōu)點(diǎn)。

18、除了上面所描述的目的、特征和優(yōu)點(diǎn)之外，本發(fā)明還有其它的目的、特征和優(yōu)點(diǎn)。下面將參照?qǐng)D，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。