旋挖钻机、旋挖钻机的甩土系统及基于此系统的甩土方法.pdf

一种旋挖钻机的甩土系统包括控制器、比例阀、主泵及动力头；控制器与比例阀信号连接，比例阀与主泵信号连接，主泵与动力头信号连接；控制器接收甩土作业的开始信号并根据所述甩土作业的开始信号控制流过比例阀的电流大小频繁地发生改变；主泵的开度根据流过比例阀的电流的改变而改变，使流过主泵的液体流量的大小发生改变；动力头的转速根据流过主泵的液体流量的变化频繁地变化。该系统通过使动力头向一个方向的旋转速度频繁地发生变化来达到甩土的目的，可以快速高效地将泥土甩出，并且避免了动力头正反转对液压系统造成的冲击，减少了操作者的负担。本发明还提供了一种基于此系统的甩土方法及具有此系统的旋挖钻机。

1.  一种旋挖钻机的甩土系统，其特征在于：所述旋挖钻机的甩土系统包括控制器、比例阀、主泵及动力头；所述控制器与所述比例阀信号连接，所述比例阀与所述主泵信号连接，所述主泵与所述动力头信号连接；
所述控制器接收甩土作业的开始信号并根据所述甩土作业的开始信号控制流过所述比例阀的电流大小频繁地发生改变；
所述主泵的开度根据流过所述比例阀的电流的改变而改变，使流过所述主泵的液体流量的大小发生改变；
所述动力头的转速根据流过所述主泵的液体流量的变化频繁地变化。

2.  根据权利要求1所述的旋挖钻机的甩土系统，其特征在于：所述旋挖钻机的甩土系统还包括甩土信号发生器，所述甩土信号发生器与所述控制器信号连接，所述甩土信号发生器用于向所述控制器发送所述甩土作业的开始信号。

3.  根据权利要求1所述的旋挖钻机的甩土系统，其特征在于：所述旋挖钻机的甩土系统还包括钻头状态采集器，所述钻头状态采集器监测旋挖钻机钻头的当前位置信息，并将所述信息传递给所述控制器。

4.  根据权利要求3所述的旋挖钻机的甩土系统，其特征在于：所述钻头状态采集器包括钻头位置传感器，所述钻头位置传感器用于监测所述钻头相对于地面的高度，所述控制器在所述钻头位于地面上时控制流过所述比例阀的电流大小发生改变。

5.  根据权利要求4所述的旋挖钻机的甩土系统，其特征在于：所 述钻头状态采集器还包括上车位置编码器，所述上车位置编码器监测所述钻头所在钻杆的偏转角度，所述控制器在所述钻头位于地面上且所述钻杆偏离打孔时其所在的角度时控制流过所述比例阀的电流大小发生改变。

6.  根据权利要求1所述的旋挖钻机的甩土系统，其特征在于：所述控制器通过脉冲宽度调制的方式控制流过所述比例阀的电流大小发生改变。

7.  一种旋挖钻机的甩土方法，其特征在于：
利用控制器接收甩土作业的开始信号，并根据所述甩土作业的开始信号控制流过比例阀的电流大小频繁地发生改变；
通过流过所述比例阀电流大小的频繁变化控制主泵开度大小的频繁改变继而使动力头的转速不断变化。

8.  根据权利要求7所述的旋挖钻机的甩土方法，其特征在于：所述控制器控制流过所述比例阀的电流大小周期性地在设定的最大电流及最小电流之间变换。

9.  根据权利要求7所述的旋挖钻机的甩土方法，其特征在于：所述旋挖钻机的甩土方法还包括：
利用甩土信号发生器发送甩土作业的开始信号；
利用钻头位置传感器监测旋挖钻机钻头相对于地面的高度信息并将该高度信息传递给所述控制器；
利用上车位置编码器监测钻头所在钻杆的偏转角度并将该偏转角度信息传递给所述控制器；
当所述控制器接收到所述甩土信号发生器的信号，并判断所述钻头 位于地面以上且所述钻杆偏离打孔时其所在的角度时，控制流过所述比例阀的电流大小发生改变。

10.  一种旋挖钻机，具有一甩土系统，其特征在于：所述甩土系统为权利要求1至6中任意一项所述的甩土系统。

旋挖钻机、旋挖钻机的甩土系统及基于此系统的甩土方法
技术领域
本发明涉及工程机械领域，尤其是涉及一种旋挖钻机、旋挖钻机的甩土系统及基于此系统的甩土方法。
背景技术
作为一种大型的工程机械设备，旋挖钻机因其不仅能配合不同的钻具，适应于干式(短螺旋)、湿式(回转斗)及岩层(岩心钻)的成孔作业，并具有装机功率大、输出扭矩大、轴向压力大、机动灵活、施工效率高及功能多等特点，因此被广泛地用于市政建设、公路桥梁、高层建筑等基础施工工程中。
旋挖钻机在进行打孔作业时，需要将钻斗上所带出的土甩掉。现有技术中，旋挖钻机的甩土方式是采用人工左右推动液压手柄，根据手柄的推动方向和位置的不同，控制先导阀的开度，利用先导阀开度的大小控制主泵开度的大小，从而控制动力头的正反转及转动的速度，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甩出。然而，此种方法仍存在以下不足：
1.通过推动液压手柄让主泵建立压力的方式需要一定的响应时间，因此，在推动手柄的过程中需要手柄稍作停留，如果停留的时间不足，会造成主泵建压不足，使动力头速度无法提上来，而速度不够会造成钻头惯性不足，从而导致钻斗中的泥土无法甩出；
2.频繁的进行液压手柄的左右推动的切换容易造成操作者的疲劳；
3.动力头的正反转频繁切换对液压系统的冲击较大，会损害液压系统，降低液压系统的寿命。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种旋挖钻机的甩土系统，该系统可以快速有效地进行甩土作业，不容易造成操作者疲劳，且不会对液压系统产生损害。
另外，本发明还提供一种基于此系统的甩土方法及一种具有此系统的旋挖钻机。
本发明实施例提供的旋挖钻机的甩土系统，包括控制器、比例阀、主泵及动力头；所述控制器与所述比例阀信号连接，所述比例阀与所述主泵信号连接，所述主泵与所述动力头信号连接；所述控制器接收甩土作业的开始信号并根据所述甩土作业的开始信号控制流过所述比例阀的电流大小频繁地发生改变；所述主泵的开度根据流过所述比例阀的电流的改变而改变，使流过所述主泵的液体流量的大小发生改变；所述动力头的转速根据流过所述主泵的液体流量的变化频繁地变化。
进一步地，所述旋挖钻机的甩土系统还包括甩土信号发生器，所述甩土信号发生器与所述控制器信号连接，所述甩土信号发生器用于向所述控制器发送所述甩土作业的开始信号。
进一步地，所述旋挖钻机的甩土系统还包括钻头状态采集器，所述钻头状态采集器监测旋挖钻机钻头的当前位置信息，并将所述信息传递给所述控制器。
进一步地，所述钻头状态采集器包括钻头位置传感器，所述钻头位 置传感器用于监测所述钻头相对于地面的高度，所述控制器在所述钻头位于地面上时控制流过所述比例阀的电流大小发生改变。
进一步地，所述钻头状态采集器还包括上车位置编码器，所述上车位置编码器监测所述钻头所在钻杆的偏转角度，所述控制器在所述钻头位于地面上且所述钻杆偏离打孔时其所在的角度时控制流过所述比例阀的电流大小发生改变。
进一步地，所述控制器通过脉冲宽度调制的方式控制流过所述比例阀的电流大小发生改变。
本发明实施例提供的旋挖钻机的甩土方法，包括：利用控制器接收甩土作业的开始信号并根据所述甩土作业的开始信号控制流过比例阀的电流大小频繁地发生改变；通过流过所述比例阀电流大小的频繁变化控制主泵开度大小的频繁改变继而使动力头的转速不断变化。
进一步地，所述控制器控制流过所述比例阀的电流大小周期性地在设定的最大电流及最小电流之间变换。
进一步地，所述旋挖钻机的甩土方法还包括：利用甩土信号发生器发送甩土作业的开始信号；利用钻头位置传感器监测旋挖钻机钻头相对于地面的高度信息并将该高度信息传递给所述控制器；利用上车位置编码器监测钻头所在钻杆的偏转角度并将该偏转角度信息传递给所述控制器；当所述控制器接收到所述甩土信号发生器的信号，并判断所述钻头位于地面以上且所述钻杆偏离打孔时其所在的角度时，控制流过所述比例阀的电流大小发生改变。
本发明提供的旋挖钻机包括上述的甩土系统。
综上所述，本发明通过频繁地改变通过比例阀的电流大小来控制主 泵开度的大小频繁地发生变化，继而使动力头的旋转速度频繁地发生变化来达到甩土的目的。动力头旋转速度的频繁变化，可以快速高效地将泥土从钻头中甩出。由于该甩土系统不改变动力头的旋转方向，从而避免了动力头正反转对液压系统造成的冲击。进一步地，由于动力头不需要进行正反转切换，因此只需要一个按键就可以控制甩土作业的开启，这又减少了操作者的负担。
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为本发明的实施例中甩土系统的控制示意图。
图2为本发明的实施例中甩土系统的控制逻辑图。
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。
本发明提供了一种旋挖钻机，该旋挖钻机具有一种甩土系统，如图1所示，该甩土系统包括甩土信号发生器10、控制器20、比例阀30、主泵40及动力头50。甩土信号发生器10与控制器20信号连接，控制器20与比例阀30信号连接，比例阀30与主泵40信号连接，主泵40与动力头50信号连接；甩土信号发生器10用于向控制器20发送甩土作业的开始信号，控制器20收到甩土信号发生器10发送的信号后，利 用PWM(Pulse Width Modulation，脉冲宽度调制)的方式控制流过比例阀30的电流的大小，使流过比例阀30的电流的大小频繁地发生改变，而使主泵40的开度可以根据通过比例阀30的电流的大小而改变，从而控制流过主泵40的液体流量的大小，继而影响动力头50的转速，通过动力头50转速的频繁变化及泥土的惯性将钻头中的泥土甩出。在本实施例中，控制器20可以是ECU(Electronic Control Unit，电子控制单元)，比例阀30可以为电比例减压阀，但不以此为限。
进一步地，为了避免甩土系统进行甩土作业时将泥土甩入钻孔中，还需保证钻头在进行甩土作业时处于合适的位置，而钻头位置可以通过肉眼观察或者由甩土系统自动确定的方式确认。在利用甩土系统自动确定钻头位置的方式中，该甩土系统还包括钻头状态采集器60。钻头状态采集器60用于采集钻头的当前位置信息，并将该信息传递给控制器20，由控制器20根据钻头的当前位置判断是否可以进行甩土作业。在本实施例中，钻头状态采集器60包括钻头位置传感器61及上车位置编码器62。钻头位置传感器61可以监测钻头相对于地面的高度。在本实施例中，设定钻头与地面平齐时钻头位置传感器61得到的数值为零，当钻头伸入打孔中时，钻头位置传感器61得到的数值为正值，当钻头在地面上时钻头位置传感器61得到的数值为负值。上车位置编码器62可以监测钻头所在钻杆的偏转角度。
如图2所示，当旋挖钻机利用上述的甩土系统进行甩土作业时，其方法主要包括如下步骤：
首先按下甩土信号发生器10，使控制系统根据甩土信号发生器10的触发动作向控制器20发送进行甩土作业的开始信号。
控制器20接收到甩土作业的开始信号后由钻头位置传感器61处采集钻头相对于地面的高度，并由上车位置编码器62处采集钻头所在钻杆的偏转角度，并对采集到的信息进行判断。
当钻头位置传感器61对应的数值为正值或者钻头所在钻杆的偏转角度(数值介于0～360度之间)等于系统预设的打孔时钻杆所在的角度，也即钻头位于地面以下或钻头位于打孔位置时，甩土系统不能进行甩土作业。
当钻头位置传感器61对应的数值为负值且钻头所在钻杆的偏转角度不等于系统预设的偏转角度时，也即钻头位于地面之上且钻头偏离打孔位置时，控制器10利用脉冲宽度调制的方式控制流过比例阀30的电流大小周期性地在设定的最大电流与最小电流两种状态之间频繁地切换，而使主泵40可以根据通过比例阀30的电流大小改变主泵开度的大小，从而控制流过主泵40的液体流量的大小，继而影响动力头50的转速，通过动力头50转速的频繁转变及泥土的惯性将钻头中的泥土甩出。在本实施例中，最大电流的持续时间及最小电流的持续时间都为但不限于100ms。通过比例阀30的电流的变化值及变化方式都可以通过控制器20预先设定。
综上所述，本发明通过频繁地改变通过比例阀的电流大小来控制主泵开度的大小频繁地发生变化，继而使动力头的旋转速度频繁地发生变化来达到甩土的目的。动力头旋转速度的频繁变化，可以快速高效地将泥土从钻头中甩出。由于该甩土系统不改变动力头的旋转方向，从而避免了动力头正反转对液压系统造成的冲击。进一步地，由于动力头不需要进行正反转切换，因此只需要一个按键就可以控制甩土作业的开启， 这又减少了操作者的负担。
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。