CN103291275A - 旋挖钻机及其机锁杆解锁方法、解锁控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种能自动、快速地对机锁杆进行解锁的控制方法和控制系统，包括：检测主卷扬提升速度，控制器依据预设的主卷扬提升速度与动力头反转速度之间的函数关系式对所述主卷扬提升速度进行处理，获取动力头反转速度并控制动力头以所述反转速度反转对机锁杆进行解锁。本发明使得主卷扬提升时，动力头保持自动反转，对机锁杆保持始终解锁状态，防止主卷扬在提升过程中，出现由于碰撞、抖动造成的机锁杆二次锁定的情况，提高了工作效率，操作人员提杆卸土时无需同时操作主卷扬和动力头，只需操作主卷扬即可，减轻了操作复杂性。
Description
技术领域
本发明涉及工程机械领域，尤其涉及一种旋挖钻机及其机锁杆解锁控制方法、解锁装置。
背景技术
旋挖钻机是机锁杆为伸缩式钻杆，即外杆的内部套设有内杆，每节杆的外部设有锁点，杆的内部设有内键，当外杆的内键进入内杆外部的锁点时，两杆之间刚性连接，机锁杆即通过所述的内键和锁点的配合实现钻进工作中的扭矩的传递；当外杆的内键完全离开内杆外部的锁点时，机锁杆解锁。
在旋挖钻机施工时，需要不时地提升钻杆用于卸土。目前，提升动力头前先反转动力头，将机锁杆最内部的杆的锁点与与之配合的外杆的内键进行解锁，然后通过主卷扬逐渐提升动力头，在提升过程中，每节内杆回收至对应外杆时都需要进行反转动力头操作，进行解锁。当钻杆都回收结束后，提升整体机锁杆时还需要观察动力头内键是否在钻杆外锁点内，如在，还需继续反转动力头进行解锁。
上述过程对机锁杆的操作复杂，每次提升都需要操作人员人为解锁，操作人员每次提升机锁杆都需要同时操作主卷扬和动力头，费时又费力；同时做动力头反转动作对操作人员的经验要求很高，反转动力头速度过慢，会出现无法解锁；反转动力头过快，则动力头带动钻杆转动，由于反转惯性大，出现刚解锁又再次锁定的情况。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种能自动、快速地对机锁杆进行解锁的控制方法和控制系统。
本发明提供的机锁杆解锁方法，包括以下步骤：
获取主卷扬提升速度；
控制器依据预设的所述主卷扬提升速度与动力头反转速度之间的函数关系，对所述主卷扬提升速度进行处理，获取动力头反转速度；
控制所述动力头以动力头反转速度进行反转进而带动机锁杆解锁。
优选地，控制动力头反转过程中对动力头反转速度进行上下限限制。
本发明提供的机锁杆解锁控制系统，包括主卷扬和动力头，还包括：检测装置，用于检测主卷扬提升速度；控制器，依据预设的主卷扬提升速度与动力头反转速度之间的函数关系式，对所述主卷扬提升速度进行处理，获取动力头反转速度，并控制所述动力头以动力头反转速度进行反转进而带动机锁杆解锁；
优选地，还包括调节装置，用于接收控制器发出的动力头反转速度并控制动力头以所述动力头反转速度反转。
优选地，所述检测装置为检测主卷扬提升速度的速度传感器。
优选地，所述系统还包括主泵、与主泵连接的第一主阀、通过第一主阀与主泵连接的主卷扬马达，所述第一主阀包括与第一控制油路连通的控制端。
优选地，所述检测装置为设置于所述第一控制油路上的压力传感器。
优选地，所述系统还包括与主泵连接的第二主阀、通过第二主阀与主泵连接的动力头马达，所述第二主阀包括与第五控制油路连通的控制端。
优选地，所述调节装置为设置于所述第五油路上的电比例减压阀。
本发明还提供一种旋挖钻机，其包括机锁杆和上述的机锁杆解锁控制系统。
本发明的技术方案，通过控制器获取主卷扬提升速度，并由该控制器依据预设的主卷扬提升速度与动力头反转速度之间的函数关系式对主卷扬提升速度进行处理，获取动力头反转速度并控制动力头以所述反转速度进行转动对机锁杆进行解锁。使得主卷扬提升时，动力头保持自动反转，对机锁杆保持始终解锁状态，防止主卷扬在提升过程中，出现由于碰撞、抖动造成的机锁杆二次锁定的情况，提高了工作效率，操作人员提杆卸土时无需同时操作主卷扬和动力头，只需操作主卷扬即可，减轻了操作复杂性。
附图说明
图1为本发明一实施例的机锁杆解锁控制系统示意图；
图2为本发明实施例中的压力传感器的压力与电比例减压阀的电流之间的关系示意图；
图3为本发明实施例中的电比例减压阀的电流与压力之间的关系示意图。
符号说明
10、主泵 20、第一主阀 22、压力传感器 30、主卷扬马达
40、第二主阀 50、动力头马达 52、电比例减压阀 a1、第一控制油路
a2、第三控制油路 b1、第二控制油路 b2、第四控制油路 b3、第五控制油路
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
一般地，旋挖钻机包括动力头、与动力头连接的机锁杆、以及驱动提升或下放锁杆的主卷扬。提升机锁杆时需要控制动力头反转对机锁杆进行解锁。
本发明实施例公开一种旋挖钻机的机锁杆解锁控制方法，通过控制器获取主卷扬提升速度，并由该控制器依据预设的主卷扬提升速度与动力头反转速度之间的函数关系式对主卷扬提升速度进行处理，获取动力头反转速度并控制动力头以所述反转速度进行转动对机锁杆进行解锁。使得主卷扬提升时，动力头保持自动反转，对机锁杆保持始终解锁状态，防止主卷扬在提升过程中，出现由于碰撞、抖动造成的机锁杆二次锁定的情况，提高了工作效率，操作人员提杆卸土时无需同时操作主卷扬和动力头，只需操作主卷扬即可，减轻了操作复杂性。
需要说明的是，本发明中提及的主卷扬提升速度指的是主卷扬提升钻杆时的转速。主卷扬提升速度可以通过速度传感器或其他方法获得。比如，主卷扬一般通过马达驱动其转动，马达的转速与液压油的压力油关系，因此，也可以通过压力传感器测量相应的液压油路的压力来获得主卷扬提升速度。
此外，由于动力头反转的速度与机锁杆解锁的速度有关，动力头反转速度快，机锁杆解锁速度也快，动力头反转速度慢，机锁杆解锁速度也慢，但动力头反转速度过慢，机锁杆无法解锁，动力头反转速度过快，容易出现刚解锁又再次锁定的现象，因此，控制器在控制动力头反转时需要控制动力头反转速度的上下限。
请参阅图1，本发明实施例还公开一种机锁杆解锁控制系统，包括检测装置，用于实时检测主卷扬提升速度；控制器，用于依据预设的主卷扬提升速度与动力头反转速度之间的函数关系式对所述主卷扬提升速度进行处理，获取动力头反转速度并控制动力头以所述反转速度反转对机锁杆进行解锁。本发明通过检测装置自动实时检测主卷扬提升速度，控制器根据主卷扬的提升速度计算出与之匹配的动力头反转速度，并控制动力头反转实现机锁杆解锁，使得机锁杆解锁过程自动化，减轻操作人员对机锁杆操作的复杂性。
此外，本实施例还包括调节装置，用于接收控制器发出的动力头反转速度，并控制动力头以所述反转速度进行反转，即就是说，控制器控制动力头反转可以是控制器通过控制调节装置，再由调节装置进一步控制动力头的反转速度。
主卷扬一般通过马达驱动其转动，马达的转速与其控制油路的压力有关系，压力越大，相应地主卷扬的提升速度越快，压力越小，相应地主卷扬提升速度越慢，因此，可以通过检测马达相应的控制油路上的压力来获得主卷扬提升速度。优选地，所述检测装置为实时检测主卷扬提升压力的压力传感器22。所述压力传感器22将其检测到的主卷扬提升压力发送至控制器。
需要说明的是，本发明中的检测装置只要能检测到主卷扬提升速度即可，不局限为压力传感器22，只要是能检测到主卷扬提升速度并发送至控制器即可。比如，在一个未示出的实施例中，检测装置为检测主卷扬转速的速度传感器，所述速度传感器将其检测的主卷扬提升速度发送至控制器。
动力头一般通过马达驱动其转动，马达的转速与其相应的控制油路的压力有关系，压力越大，相应地马达转速越快，压力越小，相应的马达转速越慢，因此，对相应的控制油路进行控制、调节即可控制动力头反转速度，本实施例中，所述调节装置为根据控制器发出的信号而控制相应控制油路压力的液压阀，进而控制动力头反转速度，从而控制机锁杆解锁速度。
请再次请参阅图1，本发明实施例的机锁杆解锁控制系统还包括主泵10、第一主阀20、通过第一主阀20与主泵10连接的主卷扬马达30、第二主阀40以及通过第二主阀40与主泵10连接的动力头马达50。所述第一主阀20包括一进油口、一回油口、两工作油口、两控制端，所述进油口与主泵10的出油口连接，所述回油口与油箱连接，所述两工作油口分别连接所述主卷扬马达30的两端，其中之一控制端连通第一控制油路a1，其中另一控制端连通第二控制油路b1，所述第一主阀20包括中位、第一工作位和第二工作位，当所述两控制端均未通入油路时，第一主阀20处于中位，所述进油口至工作油口的油液阻断，当所述第一控制油路a1通入高压油时，第一主阀20处于第一工作位，主卷扬马达30驱动主卷扬提升，当所述第二控制油路b1通入高压油时，第一主阀20处于第二工作位，主卷扬马达30驱动主卷扬下降。第一控制油路a1可以控制第一主阀20的开度而控制主泵10进入主卷扬马达30的油液流量，进而控制主卷扬马达30的转速，因此，本实施例中优选地将压力传感器22设置于第一控制油路a1上，该控制油路的压力即为主卷扬的提升压力，压力传感器22实时检测该油路的压力，将该压力值反馈给控制器。
所述第二主阀40包括一进油口、一回油口、两工作油口、两控制端，所述进油口与主泵10的出油口连接，所述回油口与油箱连接，所述两工作油口分别连接所述动力头马达50的两端，其中之一控制端连通第三控制油路a2，其中另一控制端连通第四控制油路b2，所述第二主阀40包括中位、第一工作位和第二工作位，当所述两控制端均未通入油路时，第二主阀40处于中位，所述进油口至工作油口的油液阻断，当所述第三控制油路a2通入高压油时，第二主阀40处于第一工作位，动力头马达50驱动动力头正转，当所述第四控制油路b2通入高压油时，第一主阀20处于第二工作位，动力头马达50驱动动力头反转。为了实现对动力头反转的控制，所述第四控制油路b2连接至控制手柄（图未示），当动力头需要进行反转时，操作控制手柄即可将高压油液引入所述第四控制油路b2。为了降低操作人员频繁操作控制手柄（未图示），机锁杆解锁控制系统还进一步包括第五控制油路b3，该控制油路的一端与所述第四控制油路b2共同连接至第二主阀40相应的控制端，所述作为调节装置的液压阀即设置于所述第五控制油路b3上，对该油路上的油液压力进行调节控制第二主阀40的开度，进而控制主泵10进入动力头马达50的油液流量，实现对动力头马达50的转速调节。此外，为了兼顾对动力头马达50反转的操作和对其转速进行调节，所述第五控制油路b3的另一端连接于所述控制手柄的进油口。当不需要动力头对机锁杆解锁时，可操作控制手柄进而控制动力头反转。
所述液压阀只要满足能根据控制器发出的控制信号对第五控制油路b3的压力进行调节即可，本实施例中，所述液压阀优选为电比例减压阀52，其控制端连接至控制器，其出口端连接至第二主阀40相应的控制端。需要说明的是，本发明中的液压阀还可以是其他形式的阀或组合阀，对该阀的具体形式的选择仍落入本发明的保护范围之内。
当主卷扬提升机锁杆时，压力传感器22将实时检测到的主卷扬提升压力发送给控制器，控制器将传感器信号进行处理后输出控制信号给电比例减压阀52的控制端，电比例减压阀52对第五控制油路b3的压力进行调节，控制第二主阀40的开度进而控制进入动力头马达50的油液流量，达到控制动力头以预设的动力头反转速度反转带动机锁杆解锁的目的。在此过程中，无需操作人员操作控制手柄，因此，该过程中第四控制油路b2无压力油，动力头马达50的相应控制端的压力完全由电比例减压阀52来调节，使机锁杆根据主卷扬的提升情况实现自动解锁。
在电比例减压阀52对第五控制油路b3的压力进行调节的过程中，其控制端需要接收控制器发出电气控制信号，而控制器接收到的压力传感器22发出的是压力信号，因此，控制器需要将压力信号处理成电信号，即，需要将接收到的压力值转换为电流值。请参阅图2，图2所示为传感器的压力与电比例减压阀52的控制电流之间的关系图，控制器根据图2所述的关系图将传感器的压力信号转换为相应的电流值输出至电比例减压阀52的控制端。
请参阅图3，图3示出了电比例减压阀52的电流与其输出的压力关系示意图，当电比例减压阀52的电流等于最小值Imin时，其出口端的压力为最小值Pmin，在最小压力值Pmin与最大压力值Pmax值之间，电流值与压力值呈线性关系。因此，在压力传感器22的Pmin和Pmax之间，传感器的压力值、电比例减压阀52的电流值与第二主阀40相应控制端的压力值呈线性关系，即也与动力头反转速度成线性关系，因此，通过控制器可根据主卷扬提升压力精确地控制动力头反转速度，进而控制机锁杆的解锁速度。
需要说明的是，在动力头反转的过程中，需要对动力头的转动速度进行上下限限制，以提高机锁杆解锁成功率。具体地，上限速度为动力头反转解锁机锁杆最快速度，以防止动力头反转过快，由于动力头带动钻杆反转惯性较大出现刚解锁又再次锁定的情况，下限速度为动力头反转解锁机锁杆的最慢速度，以提高解锁效率。请再次参阅图3，动力头的下限速度对应电比例减压阀52的出口端的最小压力值Pmin，对应的最小电流值为Imin；当电比例减压阀52的电流值为Im时，对应的动力头的上限速度为电比例减压阀52的出口端的压力最大压力值Pmax；该电比例减压阀52的电流值由Im增加到Imax的过程中，其出口端的压力不再变化，即动力头的速度不再上升，由此实现对动力头上下限速度进行限制。
本发明还提供一种旋挖钻机，其包括机锁杆和上述的机锁杆解锁控制系统。
以上结合附图详细描述了本发明的一个优选实施方式，但是，并不限于上述实施方式中的具体细节。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.机锁杆解锁方法，其特征在于，包括以下步骤：
获取主卷扬提升速度；
控制器依据预设的所述主卷扬提升速度与动力头反转速度之间的函数关系，对所述主卷扬提升速度进行处理，获取动力头反转速度；
控制所述动力头以动力头反转速度进行反转带动机锁杆解锁。
2.如权利要求1所述的机锁杆解锁方法，其特征在于，控制动力头反转过程中对动力头反转速度进行上下限限制。
3.机锁杆解锁控制系统，包括主卷扬和动力头，其特征在于，还包括：检测装置，用于检测主卷扬提升速度；控制器，依据预设的主卷扬提升速度与动力头反转速度之间的函数关系式，对所述主卷扬提升速度进行处理，获取动力头反转速度，并控制所述动力头以动力头反转速度进行反转进而带动机锁杆解锁。
4.如权利要求3所述的机锁杆解锁控制系统，其特征在于，还包括调节装置，用于接收控制器发出的动力头反转速度并控制动力头以所述动力头反转速度反转。
5.如权利要求3所述的机锁杆解锁控制系统，其特征在于，所述检测装置为检测主卷扬提升速度的速度传感器。
6.如权利要求4所述的机锁杆解锁控制系统，其特征在于，所述系统还包括主泵(10)、与主泵(10)连接的第一主阀(20)、通过第一主阀(20)与主泵(10)连接的主卷扬马达(30)，所述第一主阀(20)包括与第一控制油路(a1)连通的控制端。
7.如权利要求6所述的机锁杆解锁控制系统，其特征在于，所述检测装置为设置于所述第一控制油路(a1)上的压力传感器(22)。
8.如权利要求6所述的机锁杆解锁控制系统，其特征在于，所述系统还包括与主泵(10)连接的第二主阀(40)、通过第二主阀(40)与主泵(10)连接的动力头马达(50)，所述第二主阀(40)包括与第五控制油路(b3)连通的控制端。
9.如权利要求8所述的机锁杆解锁控制系统，其特征在于，所述调节装置为设置于所述第五油路上的电比例减压阀(52)。
10.一种旋挖钻机，包括机锁杆，其特征在于，还包括权利要求3-9任一项所述的机锁杆解锁系统。
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| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |