旋挖钻机、旋挖钻机的辅助施工系统及方法.pdf

本发明提供了一种旋挖钻机、旋挖钻机的辅助施工系统及方法，该旋挖钻机的辅助施工系统包括控制器、液压泵、用于驱动液压泵的发动机、由所述液压泵驱动的动力头马达和加压油缸，还包括用于所述发动机的转速控制器以及用于控制所述液压泵功率的电比例功率阀，所述转速控制器和电比例功率阀与所述控制器信号连接，所述控制器通过所述转速控制器控制发动机的功率以控制加压油缸或动力头马达的功率，或通过所述电比例功率阀控制液压泵的功率以控制加压油缸或动力头马达的功率。本发明的辅助施工系统仅采用泵控、发动机转速控制及阀控相结合的方式，响应迅速而且节能省油，智能化程度高，可有效降低操作者工作强度。

权利要求书

旋挖钻机、旋挖钻机的辅助施工系统及方法
技术领域
本发明涉及工程机械领域，特别涉及一种旋挖钻机、旋挖钻机的辅助施工系统及方法。
背景技术
设备智能化是一种理念、一种方法、一个发展和进步的过程，其目的是使设备通过人工智能的部分或全部功能，尤其是应用现代计算机和网络技术，使产品达到最佳工况。随着旋挖钻机应用越来越广泛、旋挖钻机的智能操作技术具有巨大的市场潜力，目前控制技术的飞速发展为逐步突破技术难题及其广泛应用提供了可能。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种旋挖钻机、旋挖钻机的辅助施工系统及方法，以降低操作者工作强度、提高工作效率。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一方面，本发明提供了一种旋挖钻机的辅助施工系统，包括控制器、液压泵、用于驱动液压泵的发动机、由所述液压泵驱动的动力头马达和加压油缸，还包括用于所述发动机的转速控制器以及用于控制所述液压泵功率的电比例功率阀，所述转速控制器和电比例功率阀与所述控制器信号连接，所述控制器通过所述转速控制器控制发动机的功率以控制加压油缸或动力头马达的功率，或通过所述电比例功率阀控制液压泵的功率以控制加压油缸或动力头马达的功率。
进一步的，还包括设置在所述液压泵与所述动力头马达之间油路上的第一多路阀、设置在所述液压泵与所述加压油缸之间油路上的第二多路阀以及用于所述第一多路阀和第二多路阀的先导控制的四个电比例减压阀，所述四个电比例减压阀与所述控制器信号连接，所述控制器通过所述电比例减压阀控制第一多路阀以控制所述动力头马达的功率，所述控制器通过所述电比例减压阀控制第二多路阀以控制所述加压油缸的功率。
进一步的，还包括用于检测所述动力头马达的转速的第二转速传感器、设置在所述加压油缸的加压油路上的压力传感器，所述第二转速传感器和压力传感器与所述控制器信号连接。
进一步的，还包括用于检测所述加压油缸伸出长度的位移传感器和用于检测检测旋挖钻机的钻斗工作深度的深度传感器，所述位移传感器及深度传感器与所述控制器信号连接。
进一步的，还包括用于所述加压油缸的电比例溢流阀，所述电比例溢流阀与所述加压油缸的无杆腔连通并与所述控制器信号连接。
进一步的，所述第一多路阀和第二多路阀为正流量控制多路阀、负流量控制多路阀或负载敏感多路阀。
进一步的，所述第一转速传感器和第二转速传感器为霍尔接近开关或光电开关。
进一步的，所述位移传感器为拉绳传感器或磁环传感器。
另一方面，本发明还提供了一种采用上述旋挖钻机的辅助施工系统的辅助施工方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤A、设置钻斗斗深a为参考钻机深度，设置加压油缸最大伸出长度b为加压油缸至终点参考值，设置理想的动力头转速范围Vx为参考转速；
步骤B、当主卷扬下放至孔底时，施工开始，此时记录初始深度值c为参考深度值，当钻进深度增加了钻斗斗深a时钻进结束；
步骤C、施工钻进时，当加压油缸伸出长度到达设置的最大伸出长度b时，本次加压行程结束，所述控制器控制所述第二多路阀的电比例减压阀使加压油缸的伸出长度为0，即令加压油缸缩回，然后再次加压使加压油缸伸出；
步骤D、施工钻进时，控制器根据动力头马达的转速调整所述电比例溢流阀的压力，当调节压力至最低或最高依然无法增加或降低动力头马达的转速时，此时通过调整发动机转速和/或液压泵的功率从而调整加压压力和动力头转速，进而控制钻进速度和效率。
再一方面，本发明还提供了一种设置有上述旋挖钻机的辅助施工系统的旋挖钻机。
相对于现有技术，本发明具有以下优势：
1）本发明所述的辅助施工系统及其方法仅采用泵控、发动机转速控制及阀控相结合的方式，响应迅速而且节能省油。
2）本发明所述的辅助施工系统及其方法采用全电控模式，智能化程度高，可有效降低操作者工作强度。
3）本所述的辅助施工系统及其方法可采用初始数据输出设置的方式，一个系统通过改变参数设置可用于不同机型和不同配置，适应范围广。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明实施例所述的旋挖钻机的辅助施工系统原理图。
附图标记说明：
1.1‑第一电比例减压阀，1.2‑第二电比例减压阀，1.3‑第三电比例减压阀，1.4‑第四电比例减压阀，2.1‑第一多路阀，2.2‑第二多路阀，3‑液压泵，4‑控制器，5‑电比例溢流阀，6‑加压油缸，7‑位移传感器，8‑动力头马达，9.1‑第二转速传感器，9.2‑第一转速传感器，9.3‑压力传感器，10‑电比例功率阀，11‑深度传感器。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
图1即为本发明所述辅助施工系统的实施例的相关附图，如图中所示，本实施例所述的旋挖钻机的辅助施工系统包括控制器4、液压泵3、用于驱动液压泵3的发动机、动力头马达8、加压油缸6、设置在液压泵3与动力头马达8之间油路上的第一多路阀2.1、置在液压泵3与加压油缸6之间油路上的第二多路阀2.2以及检测旋挖钻机的钻斗深度的深度传感器11，还包括用于发动机的第一转速传感器9.2和转速控制器、用于液压泵3的电比例功率阀10、用于第一多路阀2.1和第二多路阀2.2的先导控制的四个电比例减压阀、用于动力头马达8的第二转速传感器9.1、用于该加压油缸6的位移传感器7、压力传感器9.3及电比例溢流阀5，且该第一转速传感器9.2、转速控制器、电比例功率阀10、电比例减压阀、第二转速传感器9.1、位移传感器7及压力传感器9.3均与该控制器4信号连接，该控制器4根据第二转速传感器9.1及压力传感器9.3的信号调节发动机转速、液压泵3的功率以及该四个电比例减压阀的压力，进而调整动力头马达8的转速和加压油缸6的加压压力，形成比循环以控制钻进速度和效率。
该第一多路阀2.1和第二多路阀2.2普通多路阀，可以为正流量控制多路阀、负流量控制多路阀或负载敏感多路阀；四个电比例减压阀分别为设置在第一多路阀2.1两端的第一电比例减压阀1.1、第二电比例减压阀1.2以及设置在第二多路阀2.2两端的第三电比例减压阀1.3、第四电比例减压阀1.4；该发动机可以为普通柴油发动机；该转速控制器为电控装置；该第一转速传感器9.2和第二传感器为普通转速传感器，可以为霍尔接近开关或光电开关；该压力传感器9.3设置在该加压油缸6的无杆腔与该第二多路阀2.2之间的油路上，该位移传感器7外置或内置在该加压油缸6内，可以为拉绳传感器或磁环传感器；该电比例溢流阀5为普通电比例溢流阀，它与该加压油缸6的无杆腔连通并与该控制器4信号连接；该动力头马达8为普通马达，可以带有其他控制，也可以为普通变量马达；该第二转速传感器9.1可以设置该动力头马达8上，也可以设置在动力头的减速机上或动力头的大齿轮上；该深度传感器11为旋挖机自带的用于检测钻斗深度的深度传感器，可以为编码器或接近开关等形式；该控制器4为普通控制器。
本发明实施例所述的采用上述旋挖钻机辅助施工系统的施工方法的具体工作过程如下：
首先设置钻斗斗深a为为参考钻机深度，设置加压油缸6最大伸出长度b为加压油缸6至终点参考值，设置理想的动力头转速范围Vx为参考转速。
当主卷扬下放至孔底时，施工开始，此时记录初始深度值c为参考深度值，当继续钻进深度增加大约为钻斗斗深a时钻进结束。
施工钻进时，当加压油缸6伸出长度到达设置的最大伸出长度b时，本次加压行程结束，控制器4给第三电比例减压阀1.3得电，加压油缸6的伸出长度为0，即令加压油缸6缩回，然后再次加压使加压油缸6伸出。
施工钻进时，控制器4根据动力头转速调整电比例溢流阀5的压力，当调节压力至最低或最高依然无法增加转速或者降低转速时，此时通过调整发动机转速和液压泵3的功率从而调整加压压力和动力头转速至合适值，进而控制钻进速度和效率，此控制为闭环控制。
除了上述旋挖钻机的辅助施工系统，本发明还提供一种设置有上述旋挖钻机的辅助施工系统的旋挖钻机，该旋挖钻机的其它各部分的结构参考现有技术，本文不再赘述。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。