專利名稱：旋挖鉆機、旋挖鉆機的輔助施工系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及工程機械領(lǐng)域，特別涉及一種旋挖鉆機、旋挖鉆機的輔助施工系統(tǒng)及方法。
背景技術(shù)：
設(shè)備智能化是一種理念、一種方法、一個發(fā)展和進步的過程，其目的是使設(shè)備通過人工智能的部分或全部功能，尤其是應(yīng)用現(xiàn)代計算機和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，使產(chǎn)品達到最佳工況。隨著旋挖鉆機應(yīng)用越來越廣泛、旋挖鉆機的智能操作技術(shù)具有巨大的市場潛力，目前控制技術(shù)的飛速發(fā)展為逐步突破技術(shù)難題及其廣泛應(yīng)用提供了可能。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明旨在提出一種旋挖鉆機、旋挖鉆機的輔助施工系統(tǒng)及方法，以降低操作者工作強度、提高工作效率。為達到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的一方面，本發(fā)明提供了一種旋挖鉆機的輔助施工系統(tǒng)，包括控制器、液壓泵、用于驅(qū)動液壓泵的發(fā)動機、由所述液壓泵驅(qū)動的動力頭馬達和加壓油缸，還包括用于所述發(fā)動機的轉(zhuǎn)速控制器以及用于控制所述液壓泵功率的電比例功率閥，所述轉(zhuǎn)速控制器和電比例功率閥與所述控制器信號連接，所述控制器通過所述轉(zhuǎn)速控制器控制發(fā)動機的功率以控制加壓油缸或動力頭馬達的功率，或通過所述電比例功率閥控制液壓泵的功率以控制加壓油缸或動力頭馬達的功率。進一步的，還包括設(shè)置在所述液壓泵與所述動力頭馬達之間油路上的第一多路閥、設(shè)置在所述液壓泵與所述加壓油缸之間油路上的第二多路閥以及用于所述第一多路閥和第二多路閥的先導(dǎo)控制的四個電比例減壓閥，所述四個電比例減壓閥與所述控制器信號連接，所述控制器通過所述電比例減壓閥控制第一多路閥以控制所述動力頭馬達的功率，所述控制器通過所述電比例減壓閥控制第二多路閥以控制所述加壓油缸的功率。進一步的，還包括用于檢測所述動力頭馬達的轉(zhuǎn)速的第二轉(zhuǎn)速傳感器、設(shè)置在所述加壓油缸的加壓油路上的壓力傳感器，所述第二轉(zhuǎn)速傳感器和壓力傳感器與所述控制器信號連接。進一步的，還包括用于檢測所述加壓油缸伸出長度的位移傳感器和用于檢測檢測旋挖鉆機的鉆斗工作深度的深度傳感器，所述位移傳感器及深度傳感器與所述控制器信號連接。進一步的，還包括用于所述加壓油缸的電比例溢流閥，所述電比例溢流閥與所述加壓油缸的無桿腔連通并與所述控制器信號連接。進一步的，所述第一多路閥和第二多路閥為正流量控制多路閥、負流量控制多路閥或負載敏感多路閥。進一步的，所述第一轉(zhuǎn)速傳感器和第二轉(zhuǎn)速傳感器為霍爾接近開關(guān)或光電開關(guān)。
進一步的，所述位移傳感器為拉繩傳感器或磁環(huán)傳感器。另一方面，本發(fā)明還提供了一種采用上述旋挖鉆機的輔助施工系統(tǒng)的輔助施工方法，其特征在于，包括以下步驟步驟A、設(shè)置鉆斗斗深a為參考鉆機深度,設(shè)置加壓油缸最大伸出長度b為加壓油缸至終點參考值，設(shè)置理想的動力頭轉(zhuǎn)速范圍Vx為參考轉(zhuǎn)速；步驟B、當(dāng)主卷揚下放至孔底時，施工開始，此時記錄初始深度值c為參考深度值，當(dāng)鉆進深度增加了鉆斗斗深a時鉆進結(jié)束；步驟C、施工鉆進時，當(dāng)加壓油缸伸出長度到達設(shè)置的最大伸出長度b時，本次加壓行程結(jié)束，所述控制器控制所述第二多路閥的電比例減壓閥使加壓油缸的伸出長度為0，即令加壓油缸縮回，然后再次加壓使加壓油缸伸出；步驟D、施工鉆進時，控制器根據(jù)動力頭馬達的轉(zhuǎn)速調(diào)整所述電比例溢流閥的壓力，當(dāng)調(diào)節(jié)壓力至最低或最高依然無法增加或降低動力頭馬達的轉(zhuǎn)速時，此時通過調(diào)整發(fā)動機轉(zhuǎn)速和/或液壓泵的功率從而調(diào)整加壓壓力和動力頭轉(zhuǎn)速，進而控制鉆進速度和效率。再一方面，本發(fā)明還提供了一種設(shè)置有上述旋挖鉆機的輔助施工系統(tǒng)的旋挖鉆機。相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有以下優(yōu)勢I)本發(fā)明所述的輔助施工系統(tǒng)及其方法僅采用泵控、發(fā)動機轉(zhuǎn)速控制及閥控相結(jié)合的方式，響應(yīng)迅速而且節(jié)能省油。2)本發(fā)明所述的輔助施工系統(tǒng)及其方法采用全電控模式，智能化程度高，可有效降低操作者工作強度。3)本所述的輔助施工系統(tǒng)及其方法可采用初始數(shù)據(jù)輸出設(shè)置的方式，一個系統(tǒng)通過改變參數(shù)設(shè)置可用于不同機型和不同配置，適應(yīng)范圍廣。


構(gòu)成本發(fā)明的一部分的附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，本發(fā)明的示意性實施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中圖1為本發(fā)明實施例所述的旋挖鉆機的輔助施工系統(tǒng)原理圖。附圖標記說明1.1-第一電比例減壓閥，1. 2-第二電比例減壓閥，1. 3-第三電比例減壓閥，1.4-第四電比例減壓閥，2.1-第一多路閥，2. 2-第二多路閥，3-液壓泵，4-控制器，5-電比例溢流閥，6-加壓油缸，7-位移傳感器，8-動力頭馬達，9.1-第二轉(zhuǎn)速傳感器，9. 2-第一轉(zhuǎn)速傳感器，9. 3-壓力傳感器，10-電比例功率閥，11-深度傳感器。
具體實施例方式需要說明的是，在不沖突的情況下，本發(fā)明中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結(jié)合實施例來詳細說明本發(fā)明。圖1即為本發(fā)明所述輔助施工系統(tǒng)的實施例的相關(guān)附圖，如圖中所示，本實施例所述的旋挖鉆機的輔助施工系統(tǒng)包括控制器4、液壓泵3、用于驅(qū)動液壓泵3的發(fā)動機、動力頭馬達8、加壓油缸6、設(shè)置在液壓泵3與動力頭馬達8之間油路上的第一多路閥2.1、置在液壓泵3與加壓油缸6之間油路上的第二多路閥2. 2以及檢測旋挖鉆機的鉆斗深度的深度傳感器11，還包括用于發(fā)動機的第一轉(zhuǎn)速傳感器9. 2和轉(zhuǎn)速控制器、用于液壓泵3的電比例功率閥10、用于第一多路閥2.1和第二多路閥2. 2的先導(dǎo)控制的四個電比例減壓閥、用于動力頭馬達8的第二轉(zhuǎn)速傳感器9.1、用于該加壓油缸6的位移傳感器7、壓力傳感器9. 3及電比例溢流閥5，且該第一轉(zhuǎn)速傳感器9. 2、轉(zhuǎn)速控制器、電比例功率閥10、電比例減壓閥、第二轉(zhuǎn)速傳感器9.1、位移傳感器7及壓力傳感器9. 3均與該控制器4信號連接，該控制器4根據(jù)第二轉(zhuǎn)速傳感器9.1及壓力傳感器9. 3的信號調(diào)節(jié)發(fā)動機轉(zhuǎn)速、液壓泵3的功率以及該四個電比例減壓閥的壓力，進而調(diào)整動力頭馬達8的轉(zhuǎn)速和加壓油缸6的加壓壓力，形成比循環(huán)以控制鉆進速度和效率。該第一多路閥2.1和第二多路閥2. 2普通多路閥，可以為正流量控制多路閥、負流量控制多路閥或負載敏感多路閥；四個電比例減壓閥分別為設(shè)置在第一多路閥2.1兩端的第一電比例減壓閥1.1、第二電比例減壓閥1. 2以及設(shè)置在第二多路閥2. 2兩端的第三電比例減壓閥1. 3、第四電比例減壓閥1. 4 ;該發(fā)動機可以為普通柴油發(fā)動機；該轉(zhuǎn)速控制器為電控裝置；該第一轉(zhuǎn)速傳感器9. 2和第二傳感器為普通轉(zhuǎn)速傳感器，可以為霍爾接近開關(guān)或光電開關(guān)；該壓力傳感器9. 3設(shè)置在該加壓油缸6的無桿腔與該第二多路閥2. 2之間的油路上，該位移傳感器7外置或內(nèi)置在該加壓油缸6內(nèi)，可以為拉繩傳感器或磁環(huán)傳感器；該電比例溢流閥5為普通電比例溢流閥，它與該加壓油缸6的無桿腔連通并與該控制器4信號連接；該動力頭馬達8為普通馬達，可以帶有其他控制，也可以為普通變量馬達；該第二轉(zhuǎn)速傳感器9.1可以設(shè)置該動力頭馬達8上，也可以設(shè)置在動力頭的減速機上或動力頭的大齒輪上；該深度傳感器11為旋挖機自帶的用于檢測鉆斗深度的深度傳感器，可以為編碼器或接近開關(guān)等形式；該控制器4為普通控制器。本發(fā)明實施例所述的采用上述旋挖鉆機輔助施工系統(tǒng)的施工方法的具體工作過程如下首先設(shè)置鉆斗斗深a為為參考鉆機深度，設(shè)置加壓油缸6最大伸出長度b為加壓油缸6至終點參考值,設(shè)置理想的動力頭轉(zhuǎn)速范圍Vx為參考轉(zhuǎn)速。當(dāng)主卷揚下放至孔底時，施工開始，此時記錄初始深度值c為參考深度值，當(dāng)繼續(xù)鉆進深度增加大約為鉆斗斗深a時鉆進結(jié)束。施工鉆進時，當(dāng)加壓油缸6伸出長度到達設(shè)置的最大伸出長度b時，本次加壓行程結(jié)束，控制器4給第三電比例減壓閥1. 3得電，加壓油缸6的伸出長度為0，即令加壓油缸6縮回，然后再次加壓使加壓油缸6伸出。施工鉆進時，控制器4根據(jù)動力頭轉(zhuǎn)速調(diào)整電比例溢流閥5的壓力，當(dāng)調(diào)節(jié)壓力至最低或最高依然無法增加轉(zhuǎn)速或者降低轉(zhuǎn)速時，此時通過調(diào)整發(fā)動機轉(zhuǎn)速和液壓泵3的功率從而調(diào)整加壓壓力和動力頭轉(zhuǎn)速至合適值，進而控制鉆進速度和效率，此控制為閉環(huán)控制。除了上述旋挖鉆機的輔助施工系統(tǒng)，本發(fā)明還提供一種設(shè)置有上述旋挖鉆機的輔助施工系統(tǒng)的旋挖鉆機，該旋挖鉆機的其它各部分的結(jié)構(gòu)參考現(xiàn)有技術(shù)，本文不再贅述。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，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、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種旋挖鉆機的輔助施工系統(tǒng)，包括控制器(4)、液壓泵(3)、用于驅(qū)動液壓泵(3)的發(fā)動機、由所述液壓泵(3)驅(qū)動的動力頭馬達(8)和加壓油缸(6)，其特征在于，還包括用于所述發(fā)動機的轉(zhuǎn)速控制器以及用于控制所述液壓泵(3)功率的電比例功率閥(10)，所述轉(zhuǎn)速控制器和電比例功率閥(10)與所述控制器(4)信號連接，所述控制器(4)通過所述轉(zhuǎn)速控制器控制發(fā)動機的功率以控制加壓油缸(6)或動力頭馬達(8)的功率，或通過所述電比例功率閥(10)控制液壓泵(3)的功率以控制加壓油缸(6)或動力頭馬達(8)的功率。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋挖鉆機的輔助施工系統(tǒng)，其特征在于，還包括設(shè)置在所述液壓泵(3)與所述動力頭馬達(8)之間油路上的第一多路閥(2.1)、設(shè)置在所述液壓泵(3)與所述加壓油缸(6)之間油路上的第二多路閥(2. 2)以及用于所述第一多路閥(2.1)和第二多路閥(2. 2)的先導(dǎo)控制的四個電比例減壓閥，所述四個電比例減壓閥與所述控制器(4)信號連接，所述控制器(4)通過所述電比例減壓閥控制第一多路閥(2.1)以控制所述動力頭馬達(8)的功率，所述控制器(4)通過所述電比例減壓閥控制第二多路閥(2. 2)以控制所述加壓油缸(6)的功率。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的旋挖鉆機的輔助施工系統(tǒng)，其特征在于，還包括用于檢測所述動力頭馬達(8)的轉(zhuǎn)速的第二轉(zhuǎn)速傳感器(9.1)、設(shè)置在所述加壓油缸(6)的加壓油路上的壓力傳感器，所述第二轉(zhuǎn)速傳感器(9.1)和壓力傳感器與所述控制器(4)信號連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的旋挖鉆機的輔助施工系統(tǒng)，其特征在于，還包括用于檢測所述加壓油缸(6)伸出長度的位移傳感器和用于檢測檢測旋挖鉆機的鉆斗工作深度的深度傳感器，所述位移傳感器及深度傳感器與所述控制器(4)信號連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的旋挖鉆機的輔助施工系統(tǒng)，其特征在于，還包括用于所述加壓油缸(6)的電比例溢流閥，所述電比例溢流閥與所述加壓油缸(6)的無桿腔連通并與所述控制器(4)信號連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的旋挖鉆機的輔助施工系統(tǒng)，其特征在于，所述第一多路閥(2.1)和第二多路閥(2. 2)為正流量控制多路閥、負流量控制多路閥或負載敏感多路閥。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的旋挖鉆機的輔助施工系統(tǒng)，其特征在于，所述第一轉(zhuǎn)速傳感器和第二轉(zhuǎn)速傳感器(9.1)為霍爾接近開關(guān)或光電開關(guān)。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的旋挖鉆機的輔助施工系統(tǒng)，其特征在于，所述位移傳感器(7)為拉繩傳感器或磁環(huán)傳感器。
9.一種旋挖鉆機的輔助施工方法，其特征在于，采用如權(quán)利要求8所述的旋挖鉆機的輔助施工系統(tǒng)，包括以下步驟 步驟A、設(shè)置鉆斗斗深a為參考鉆機深度，設(shè)置加壓油缸(6)最大伸出長度b為加壓油缸(6)至終點參考值，設(shè)置理想的動力頭轉(zhuǎn)速范圍Vx為參考轉(zhuǎn)速； 步驟B、當(dāng)主卷揚下放至孔底時，施工開始，此時記錄初始深度值c為參考深度值，當(dāng)鉆進深度增加了鉆斗斗深a時鉆進結(jié)束； 步驟C、施工鉆進時，當(dāng)加壓油缸(6)伸出長度到達設(shè)置的最大伸出長度b時，本次加壓行程結(jié)束，所述控制器(4)控制所述第二多路閥的電比例減壓閥使加壓油缸(6)的伸出長度為0，即令加壓油缸(6)縮回，然后再次加壓使加壓油缸(6)伸出； 步驟D、施工鉆進時，控制器(4)根據(jù)動力頭馬達(8)的轉(zhuǎn)速調(diào)整所述電比例溢流閥的壓力，當(dāng)調(diào)節(jié)壓力至最低或最高依然無法增加或降低動力頭馬達(8)的轉(zhuǎn)速時，此時通過調(diào)整發(fā)動機轉(zhuǎn)速和/或液壓泵(3)的功率從而調(diào)整加壓壓力和動力頭轉(zhuǎn)速，進而控制鉆進速度和效率。
10.一種旋挖鉆機，其特征在于，所述旋挖鉆機設(shè)置有如權(quán)利要求1至8中任意一項所述的旋挖鉆機的輔助施工系統(tǒng)。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種旋挖鉆機、旋挖鉆機的輔助施工系統(tǒng)及方法，該旋挖鉆機的輔助施工系統(tǒng)包括控制器、液壓泵、用于驅(qū)動液壓泵的發(fā)動機、由所述液壓泵驅(qū)動的動力頭馬達和加壓油缸，還包括用于所述發(fā)動機的轉(zhuǎn)速控制器以及用于控制所述液壓泵功率的電比例功率閥，所述轉(zhuǎn)速控制器和電比例功率閥與所述控制器信號連接，所述控制器通過所述轉(zhuǎn)速控制器控制發(fā)動機的功率以控制加壓油缸或動力頭馬達的功率，或通過所述電比例功率閥控制液壓泵的功率以控制加壓油缸或動力頭馬達的功率。本發(fā)明的輔助施工系統(tǒng)僅采用泵控、發(fā)動機轉(zhuǎn)速控制及閥控相結(jié)合的方式，響應(yīng)迅速而且節(jié)能省油，智能化程度高，可有效降低操作者工作強度。
文檔編號E21B44/00GK103061738SQ20121058413
公開日2013年4月24日 申請日期2012年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月28日
發(fā)明者張洪祥, 劉建開 申請人:三一重工股份有限公司