CN114151063A - 旋挖钻机掘进力控制方法、系统及存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种旋挖钻机掘进力控制方法、系统及存储介质，该旋挖钻机掘进力控制方法包括：获得合力方向与地面的夹角；比较钻齿与钻具底边的夹角和合力方向与地面的夹角，判断其是否存在偏差，如果是，调节加压装置的加压力和/或动力头装置的旋转力，如果否，获取旋挖钻机的掘进力，并获得合力大小，判断合力大小和掘进力是否存在偏差；当合力大小和掘进力存在偏差时，同步调整动力头装置的旋转力和钻具的径向力直到合力大小和掘进力不存在偏差。本发明的旋挖钻机掘进力控制方法、系统及存储介质中，可实现对掘进力的方向和大小的控制，保证合理大小可控，并沿钻齿方向输出，减少了掘进力的浪费。

Description

旋挖钻机掘进力控制方法、系统及存储介质

技术领域

本发明涉及旋挖钻机技术领域，尤其是涉及一种旋挖钻机掘进力控制方法、系统及存储介质。

背景技术

旋挖钻机在进行掘进过程中，动力头装置给钻具提供旋转力，钻杆自身重力、钻具自身重力和加压装置给钻具提供径向压力，钻具在旋转力和径向压力作用下产生合力，钻具上的钻齿在合力作用下对底下的沙石、土壤、岩石进行切削，从而实现钻具的掘进。

目前钻具在掘进过程中，动力头装置提供的旋转力来自于动力头马达，目前多使用液控马达，液控马达的排量由马达自身调节，外界无法直接控制排量大小；由于钻杆和钻具的重量固定，提供给钻具的径向压力的变化主要由加压装置决定，故径向压力主要由加压装置提供，目前加压力通过加压溢流阀控制最大加压力，外界无法直接控制加压力大小。因此，在掘进过程中，钻齿的合力及方向不受控。请参照图1，钻具11上的钻齿12按固定角度安装在钻具11底部，合力的方向与钻齿12掘进的角度难以重合，导致部分合力在掘进过程中被浪费，不利于掘进力的有效利用，且合力大小无法确定，无法精确控制钻具上的钻齿12掘进力。

前面的叙述在于提供一般的背景信息，并不一定构成现有技术。

申请内容

本发明的目的在于提供一种能实现对旋挖钻机掘进力的方向和大小进行控制的旋挖钻机掘进力控制方法、系统及存储介质。

本发明提供了一种旋挖钻机掘进力控制方法，计算动力头装置的旋转力和钻具的径向力，并根据所述动力头装置的旋转力和所述钻具的径向力进行合力计算，获得合力方向与地面的夹角；

获取钻具的钻齿与钻具底边的夹角，并比较所述钻齿与钻具底边的夹角和所述合力方向与地面的夹角，判断所述合力方向与地面的夹角和所述钻齿与钻具底边的夹角是否存在偏差，如果是，调节加压装置的加压力和/或增大动力头装置的旋转力，如果否，则获取旋挖钻机的掘进力，并根据所述动力头装置的旋转力和所述钻具的径向力进行合力计算获得合力大小，判断所述合力大小和所述掘进力是否存在偏差；

当所述合力大小和所述掘进力存在偏差时，同步调整所述动力头装置的旋转力和所述钻具的径向力直到所述合力大小和所述掘进力不存在偏差，当所述合力大小和所述掘进力没有偏差时，工作直至工作结束。

在一种可实现的方式中，判断所述合力方向与地面的夹角和所述钻齿与钻具底边的夹角是否存在偏差，如果是，调节加压装置的加压力和/或增大动力头装置的旋转力的步骤具体包括：判断所述合力方向与地面的夹角和所述钻齿与钻具底边的夹角是否存在偏差，如果是，判断所述合力方向与地面的夹角是否大于所述钻齿与钻具底边的夹角，如果是，减小加压装置的加压力和/或增大动力头装置的旋转力，如果所述合力方向与地面的夹角小于所述钻齿与钻具底边的夹角，增大加压装置的加压力和/或减小动力头装置的旋转力。

在一种可实现的方式中，所述获得合力方向与地面的夹角的步骤具体包括：

获取钻杆的重量值、钻具的重量值和钻具半径；

获取动力头马达的马达进口压力、马达出口压力、钢丝绳拉力、加压装置的加压进口压力、加压出口压力和动力头马达的马达排量值；

根据所述动力头马达的马达排量值、所述动力头马达的马达进口压力与所述马达出口压力的马达压力差及动力头装置的机械液压效率计算得到所述动力头装置的旋转力，根据所述钻杆的重量值、所述钻具的重量值、所述钢丝绳拉力和所述加压装置的加压进口压力与所述加压出口压力的加压压力差计算得到所述钻具的径向力；

根据所述动力头装置的旋转力和所述钻具的径向力进行合力计算，获得所述合力方向与地面的夹角。

在一种可实现的方式中，所述动力头装置的旋转力的计算方法为：RF＝k*(Vg*ΔP)/(20*π*η)/L1；所述钻具的径向力的计算方法为：PF＝D1g+D2g-F1+ΔF；所述合力方向与地面的夹角的计算方法为：R’＝arctan(PF/RF)；其中，RF为所述动力头装置的旋转力，PF为所述钻具的径向力，Vg为所述动力头马达的马达排量值，ΔP为所述动力头马达的马达进口压力与马达出口压力的马达压力差，L1为所述钻具半径，D1为所述钻杆的重量值，D2为所述钻具的重量值，F1为所述钢丝绳拉力，ΔF为所述加压装置的加压进口压力与加压出口压力的加压压力差，k为动力头马达到动力头装置的减速比,π为圆周率，η为动力头装置的机械液压效率，g为重力加速度，k1为系数。

在一种可实现的方式中，所述减小或增大加压装置的加压力具体包括：调节加压装置的压力控制阀；所述减小或增大动力头装置的旋转力具体包括：调整动力头马达的排量控制阀。

本发明还提供一种旋挖钻机掘进力控制系统，包括：

获取模块，用于获取钻杆的重量值、钻具的重量值、钻具半径、钻具的钻齿与钻具底边的夹角和旋挖钻机的掘进力；所述获取模块还用于获取动力头马达的马达进口压力、马达出口压力、钢丝绳拉力、加压装置的加压进口压力、加压出口压力和动力头马达的马达排量值；

计算模块，用于计算动力头装置的旋转力和钻具的径向力，并根据所述动力头装置的旋转力和所述钻具的径向力进行合力计算，获得合力方向与地面的夹角；所述计算模块还用于当所述合力方向与地面的夹角和所述钻齿与钻具底边的夹角不存在偏差时根据所述动力头装置的旋转力和所述钻具的径向力进行合力计算获得合力大小；

处理模块，用于比较所述钻齿与钻具底边的夹角和所述合力方向与地面的夹角，判断所述合力方向与地面的夹角和所述钻齿与钻具底边的夹角是否存在偏差；所述处理模块还用于判断所述合力大小和掘进力是否存在偏差；

控制模块，用于当所述合力方向与地面的夹角和所述钻齿与钻具底边的夹角存在偏差时调整加压装置的加压力和/或增大动力头装置的旋转力；所述控制模块还用于当判断所述合力大小和所述掘进力存在偏差时同步调整动力头装置的旋转力和钻具的径向力直到所述合力大小和所述掘进力不存在偏差。

在一种可实现的方式中，所述处理模块还用于当所述合力方向与地面的夹角和所述钻齿与钻具底边的夹角存在偏差时，判断所述合力方向与地面的夹角是否大于所述钻齿与钻具底边的夹角；用于当所述合力方向与地面的夹角和所述钻齿与钻具底边的夹角时减小加压装置的加压力和/或增大动力头装置的旋转力，当所述合力方向与地面的夹角小于所述钻齿与钻具底边的夹角时增大加压装置的加压力和/或减小动力头装置的旋转力；所述控制模块还用于当判断所述合力大小和所述掘进力存在偏差时同步调整动力头装置的旋转力和钻具的径向力直到所述合力大小和所述掘进力不存在偏差。

在一种可实现的方式中，所述计算模块用于根据动力头马达的马达排量值、动力头马达的马达进口压力与马达出口压力的马达压力差及动力头装置的机械液压效率计算得到所述动力头装置的旋转力，根据钻杆的重量值、钻具的重量值、钢丝绳拉力和加压装置的加压进口压力与加压出口压力的加压压力差计算得到所述钻具的径向力，根据所述动力头装置的旋转力和所述钻具的径向力进行合力计算，获得所述合力方向与地面的夹角。

在一种可实现的方式中，所述旋挖钻机掘进力控制系统还包括：

输入装置，用于输入所述钻杆的重量值、所述钻具的重量值、所述钻具半径、所述钻具的钻齿与钻具底边的夹角和所述旋挖钻机的掘进力；

动力头马达进口压力传感器，用于检测动力头马达的所述马达进口压力，并传输给所述获取模块；

动力头马达出口压力传感器，用于检测动力头马达的所述马达出口压力，并传输给所述获取模块；

钢丝绳拉力检测元件，用于检测所述钢丝绳拉力；

加压进口压力传感器，用于检测加压装置的所述加压进口压力，并传输给所述获取模块；

加压出口压力传感器，用于检测加压装置的所述加压出口压力，并传输给所述获取模块；

加压装置压力控制阀，所述控制模块用于调节所述加压装置压力控制阀实现对加压装置的加压力的调整；

动力头马达排量控制阀，所述控制模块用于调节所述动力头马达排量控制阀实现对动力头装置的旋转力的调整。

本发明还提供一种存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述旋挖钻机掘进力控制方法的步骤。

本发明的旋挖钻机掘进力控制方法、系统及存储介质中，可实现对掘进力的方向和大小的控制，保证合理大小可控，并沿钻齿方向输出，减少了掘进力的浪费。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为一种钻具的结构示意图。

图2为本发明一实施例的旋挖钻机掘进力控制方法的流程示意图。

图3为本发明一实施例的旋挖钻机掘进力控制系统的结构示意图。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置和方法的例子。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素，此外，本申请不同实施例中具有同样命名的部件、特征、要素可能具有相同含义，也可能具有不同含义，其具体含义需以其在该具体实施例中的解释或者进一步结合该具体实施例中上下文进行确定。

应当理解，尽管在本文可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本文范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。取决于语境，如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”。再者，如同在本文中所使用的，单数形式“一”、“一个”和“该”旨在也包括复数形式，除非上下文中有相反的指示。应当进一步理解，术语“包含”、“包括”表明存在所述的特征、步骤、操作、元件、组件、项目、种类、和/或组，但不排除一个或多个其他特征、步骤、操作、元件、组件、项目、种类、和/或组的存在、出现或添加。本申请使用的术语“或”、“和/或”、“包括以下至少一个”等可被解释为包括性的，或意味着任一个或任何组合。例如，“包括以下至少一个：A、B、C”意味着“以下任一个：A；B；C；A和B；A和C；B和C；A和B和C”，再如，“A、B或C”或者“A、B和/或C”意味着“以下任一个：A；B；C；A和B；A和C；B和C；A和B和C”。仅当元件、功能、步骤或操作的组合在某些方式下内在地互相排斥时，才会出现该定义的例外。

应该理解的是，虽然本申请实施例中的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，其可以以其他的顺序执行。而且，图中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，其执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其他步骤或者其他步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。

取决于语境，如在此所使用的词语“如果”、“若”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”或“响应于检测”。类似地，取决于语境，短语“如果确定”或“如果检测(陈述的条件或事件)”可以被解释成为“当确定时”或“响应于确定”或“当检测(陈述的条件或事件)时”或“响应于检测(陈述的条件或事件)”。

需要说明的是，在本文中，采用了诸如S1、S2等步骤代号，其目的是为了更清楚简要地表述相应内容，不构成顺序上的实质性限制，本领域技术人员在具体实施时，可能会先执行S4后执行S3等，但这些均应在本申请的保护范围之内。

应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

在后续的描述中，使用用于表示元件的诸如“模块”、“部件”或者“单元”的后缀仅为了有利于本申请的说明，其本身没有特定的意义。因此，“模块”、“部件”或者“单元”可以混合地使用。

请参照图2，为本发明一实施例的旋挖钻机掘进力控制方法的流程示意图，该旋挖钻机掘进力控制方法包括：

S11，计算动力头装置的旋转力RF和钻具的径向力PF，并根据动力头装置的旋转力RF和钻具的径向力PF进行合力计算，获得合力方向与地面的夹角R’。

具体地，可根据动力头马达的马达排量值Vg、动力头马达的马达进口压力M1与马达出口压力M2的马达压力差ΔP及动力头装置的机械液压效率η计算得到动力头装置的旋转力RF，可根据钻杆的重量值D1、钻具的重量值D2、钢丝绳拉力F1和加压装置的加压进口压力P1与加压出口压力P2的加压压力差ΔF计算得到钻具的径向力PF。

在其中一个实施例中，步骤S11具体可包括：

S112，获取钻杆的重量值D1、钻具的重量值D2和钻具半径L1。

具体地，可通过显示屏或其他输入装置输入以上参数，钻杆的重量值D1、钻具的重量值D2和钻具半径L1是旋挖钻机固有的参数值。

S114，获取动力头马达的马达进口压力M1、马达出口压力M2、钢丝绳拉力F1、加压装置的加压进口压力P1、加压出口压力P2和动力头马达的马达排量值Vg。

具体地，可通过在动力头马达的进口、出口，以及加压装置的进口、出口处分别设置压力传感器，以测得相应位置的压力值。钢丝绳拉力F1可通过测量吊锚架上的销轴传感器测得，当然，钢丝绳拉力F1也可通过其他方式获得，例如直接在钢丝绳上设置拉力传感器。对于电控马达，动力头马达的马达排量值Vg可通过动力头马达的控制电流计算得到，对于液控马达，动力头马达的马达排量值Vg可通过获取动力头马达的出口压力后计算得到。也可在动力头马达的出口设置流量传感器获得马达的流量，并设置转速传感器获得马达的转速，进而根据流量和转速计算得到动力头马达的马达排量值Vg。

S116，根据动力头马达的马达排量值Vg、动力头马达的马达进口压力M1与马达出口压力M2的马达压力差ΔP及动力头装置的机械液压效率η计算得到动力头装置的旋转力RF，根据钻杆的重量值D1、钻具的重量值D2、钢丝绳拉力F1和加压装置的加压进口压力P1与加压出口压力P2的加压压力差ΔF计算得到钻具的径向力PF。

具体地，动力头装置的旋转力RF的计算方法可为：RF＝k*(Vg*ΔP)/(k1*π*η)/L1；钻具的径向力PF的计算方法可为：PF＝D1g+D2g-F1+ΔF。其中，k为动力头马达到动力头装置的减速比,π为圆周率，η为动力头装置的机械液压效率，g为重力加速度，k1为系数，当ΔP和/或Vg的单位改变时，系数k1也会随之改变，当RF的单位为牛(N)，Vg的单位为立方厘米时，k1＝20。

S118，根据动力头装置的旋转力RF和钻具的径向力PF进行合力计算，获得合力方向与地面的夹角R’。

具体地，根据公式R’＝arctan(PF/RF)计算得到合力方向与地面的夹角R’。

S13，获取钻具的钻齿与钻具底边的夹角R，并比较钻齿与钻具底边的夹角R和合力方向与地面的夹角R’。

具体地，钻具的钻齿与钻具底边的夹角R也可通过显示屏输入，其是旋挖钻机的固有参数，钻具的钻齿与钻具底边的夹角R可和钻杆的重量值D1、钻具的重量值D2和钻具半径L1一起输入。

S14，判断合力方向与地面的夹角R’和钻齿与钻具底边的夹角R是否存在偏差，如果是，进入步骤S15，如果否，进入步骤S17。

S15，调整加压装置的加压力或者动力头装置的旋转力。

具体地，步骤S14中判断合力方向与地面的夹角R’和钻齿与钻具底边的夹角R是否存在偏差，如果是，进入步骤S15具体包括：

S142，判断合力方向与地面的夹角R’是否大于钻齿与钻具底边的夹角R，如果是，进入步骤S144，如果否，进入步骤S146。

S144，减小加压装置的加压力或者增大动力头装置的旋转力，并重新返回到步骤S11，并重复S11、S13、S14的步骤。可以理解，在步骤S144中，也可同时减小加压装置的加压力并增大动力头装置的旋转力。

具体地，可通过调节加压装置的压力控制阀实现对加压装置的加压力的调整，可通过调整动力头马达的排量控制阀实现对动力头装置的旋转力的调整。调节时，可根据合力方向与地面的夹角R’和钻齿与钻具底边的夹角R之差确定需要调节的加压力或旋转力的多少，例如差值越大，调节的加压力或旋转力也越大；在另一实施例中，也可按预设调节值调节加压力或旋转力的大小，例如每次减小加压力T1牛，或者增大旋转力T2牛，多次重复直到合力方向与地面的夹角R’和钻齿与钻具底边的夹角R没有偏差。

S146，增大加压装置的加压力或者减小动力头装置的旋转力，并重新返回到步骤S11，并重复S11、S13、S14的步骤。可以理解，在步骤S146中，也可同时增大加压装置的加压力并减小动力头装置的旋转力。

具体地，可通过调节加压装置的压力控制阀实现对加压装置的加压力的调整，可通过调整动力头马达的排量控制阀实现对动力头装置的旋转力的调整。调节时，可根据合力方向与地面的夹角R’和钻齿与钻具底边的夹角R之差确定需要调节的加压力或旋转力的多少，例如差值越大，调节的加压力或旋转力也越大；在另一实施例中，也可按预设调节值调节加压力或旋转力的大小，例如每次增大加压力T1牛，或者减小旋转力T2牛，多次重复直到合力方向与地面的夹角R’和钻齿与钻具底边的夹角R没有偏差。

S17，获取旋挖钻机的掘进力F，并根据动力头装置的旋转力RF和钻具的径向力PF进行合力计算获得合力大小F’，判断合力大小F’和掘进力F是否存在偏差，如果是，则进入步骤S19，如果否，则照此正常工作直到工作结束。

具体地，掘进力大小F是根据工况确定的，其可通过显示屏或其他输入装置输入，且可和钻杆的重量值D1、钻具的重量值D2和钻具半径L1一起输入。合力大小F’的计算方法具体为：

S19，同步调整动力头装置的旋转力RF和钻具的径向力PF直到合力大小F’和掘进力F不存在偏差。

本发明还提供一种旋挖钻机掘进力控制系统，如图3所示，一实施例的旋挖钻机掘进力控制系统包括：

获取模块51，用于获取钻杆的重量值D1、钻具的重量值D2、钻具半径L1、钻具的钻齿与钻具底边的夹角R和旋挖钻机的掘进力F；获取模块51还用于获取动力头马达的马达进口压力M1、马达出口压力M2、钢丝绳拉力F1、加压装置的加压进口压力P1、加压出口压力P2和动力头马达的马达排量值Vg。

具体地，钻杆的重量值D1、钻具的重量值D2、钻具半径L1、钻具的钻齿与钻具底边的夹角R和旋挖钻机的掘进力F可通过显示屏或其他输入装置输入。具体地，可通过在动力头马达的进口、出口，以及加压装置的进口、出口处分别设置压力传感器，以测得相应位置的压力值。钢丝绳拉力F1可通过测量吊锚架上的销轴传感器测得，当然，钢丝绳拉力F1也可通过其他方式获得，例如直接在钢丝绳上设置拉力传感器。对于电控马达，动力头马达的马达排量值Vg可通过动力头马达的控制电流计算得到，对于液控马达，动力头马达的马达排量值Vg可通过获取动力头马达的出口压力后计算得到。也可在动力头马达的出口设置流量传感器获得马达的流量，并设置转速传感器获得马达的转速，进而根据流量和转速计算得到动力头马达的马达排量值Vg。

计算模块53，用于计算动力头装置的旋转力RF和钻具的径向力PF，并根据动力头装置的旋转力RF和钻具的径向力PF进行合力计算，获得合力方向与地面的夹角R’；计算模块53还用于当合力方向与地面的夹角R’和钻齿与钻具底边的夹角R不存在偏差时根据动力头装置的旋转力RF和钻具的径向力PF进行合力计算获得合力大小F’。

具体地，计算模块53用于根据动力头马达的马达排量值Vg、动力头马达的马达进口压力M1与马达出口压力M2的马达压力差ΔP及动力头装置的机械液压效率η计算得到动力头装置的旋转力RF，根据钻杆的重量值D1、钻具的重量值D2、钢丝绳拉力F1和加压装置的加压进口压力P1与加压出口压力P2的加压压力差ΔF计算得到钻具的径向力PF。动力头装置的旋转力RF的计算方法可为：RF＝k*(Vg*ΔP)/(k1*π*η)/L1；钻具的径向力PF的计算方法可为：PF＝D1g+D2g-F1+ΔF。其中，k为动力头马达到动力头装置的减速比,π为圆周率，η为动力头装置的机械液压效率，g为重力加速度，k1为系数，当ΔP和/或Vg的单位改变时，系数也会随之改变，当RF的单位为牛(N)，Vg的单位为立方厘米时，k1＝20。根据公式R’＝arctan(PF/RF)计算得到合力方向与地面的夹角R’。根据公式

计算得到合力大小F’。

处理模块55，用于比较钻齿与钻具底边的夹角R和合力方向与地面的夹角R’，判断合力方向与地面的夹角R’和钻齿与钻具底边的夹角R是否存在偏差，并当合力方向与地面的夹角R’和钻齿与钻具底边的夹角R存在偏差时判断合力方向与地面的夹角R’是否大于钻齿与钻具底边的夹角R；处理模块55还用于判断合力大小F’和掘进力F是否存在偏差。

控制模块57，用于当合力方向与地面的夹角R’大于钻齿与钻具底边的夹角R时减小加压装置的加压力或者增大动力头装置的旋转力，当合力方向与地面的夹角R’小于钻齿与钻具底边的夹角R时增大加压装置的加压力或者减小动力头装置的旋转力；控制模块57还用于当判断合力大小F’和掘进力F存在偏差时同步调整动力头装置的旋转力RF和钻具的径向力PF直到合力大小F’和掘进力F不存在偏差。可以理解，当合力方向与地面的夹角R’大于钻齿与钻具底边的夹角R时，控制模块57也可同时减小加压装置的加压力并增大动力头装置的旋转力，当合力方向与地面的夹角R’小于钻齿与钻具底边的夹角R时，控制模块57也可同时增大加压装置的加压力并减小动力头装置的旋转力。

具体地，可通过调节加压装置的压力控制阀实现对加压装置的加压力的调整，可通过调节动力头马达的排量控制阀实现对动力头装置的旋转力的调整。

在其中一个实施例中，旋挖钻机掘进力控制系统还包括：

输入装置59，用于输入钻杆的重量值D1、钻具的重量值D2、钻具半径L1、钻具的钻齿与钻具底边的夹角R和旋挖钻机的掘进力F。具体地，输入装置59可以为显示屏或键盘。

动力头马达进口压力传感器61，用于检测动力头马达的马达进口压力M1，并传输给获取模块51。

动力头马达出口压力传感器62，用于检测动力头马达的马达出口压力M2，并传输给获取模块51。

钢丝绳拉力检测元件63，用于检测钢丝绳拉力F1。具体地，钢丝绳拉力检测元件63可为设置在吊锚架处的销轴传感器。

加压进口压力传感器64，用于检测加压装置的加压进口压力P1，并传输给获取模块51。

加压出口压力传感器65，用于检测加压装置的加压出口压力P2，并传输给获取模块51。

加压装置压力控制阀66，连接于控制模块57，用于调整加压装置的加压力。

动力头马达排量控制阀67，连接于控制模块57，用于调整动力头装置的旋转力。

本发明的旋挖钻机掘进力控制方法、系统中，可实现对掘进力的方向和大小的控制，保证合理大小可控，并沿钻齿方向输出，减少了掘进力的浪费。

本发明还提供了一种存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上所述的旋挖钻机掘进力控制方法的步骤。

本发明实施例还提供一种计算机程序产品，计算机程序产品包括计算机程序代码，当计算机程序代码在计算机上运行时，使得计算机执行如上各种可能的实施方式中的方法。

本发明实施例还提供一种芯片，包括存储器和处理器，存储器用于存储计算机程序，处理器用于从存储器中调用并运行计算机程序，使得安装有芯片的设备执行如上各种可能的实施方式中的方法。

以上，仅为本申请的具体实施方式，上述场景仅是作为示例，并不构成对于本申请实施例提供的技术方案的应用场景的限定，本申请的技术方案还可应用于其他场景。任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请实施例提供的技术方案对于类似的技术问题，同样适用。

在本申请中，对于相同或相似的术语概念、技术方案和/或应用场景描述，一般只在第一次出现时进行详细描述，后面再重复出现时，为了简洁，一般未再重复阐述，在理解本申请技术方案等内容时，对于在后未详细描述的相同或相似的术语概念、技术方案和/或应用场景描述等，可以参考其之前的相关详细描述。

Claims (10)

1.一种旋挖钻机掘进力控制方法，其特征在于，所述旋挖钻机掘进力控制方法包括：

计算动力头装置的旋转力和钻具的径向力，并根据所述动力头装置的旋转力和所述钻具的径向力进行合力计算，获得合力方向与地面的夹角；

获取钻具的钻齿与钻具底边的夹角，并比较所述钻齿与钻具底边的夹角和所述合力方向与地面的夹角，判断所述合力方向与地面的夹角和所述钻齿与钻具底边的夹角是否存在偏差，如果是，调节加压装置的加压力和/或增大动力头装置的旋转力，如果否，则获取旋挖钻机的掘进力，并根据所述动力头装置的旋转力和所述钻具的径向力进行合力计算获得合力大小，判断所述合力大小和所述掘进力是否存在偏差；

当所述合力大小和所述掘进力存在偏差时，同步调整所述动力头装置的旋转力和所述钻具的径向力直到所述合力大小和所述掘进力不存在偏差，当所述合力大小和所述掘进力没有偏差时，工作直至工作结束。

2.如权利要求1所述的旋挖钻机掘进力控制方法，其特征在于，判断所述合力方向与地面的夹角和所述钻齿与钻具底边的夹角是否存在偏差，如果是，调节加压装置的加压力和/或增大动力头装置的旋转力的步骤具体包括：判断所述合力方向与地面的夹角和所述钻齿与钻具底边的夹角是否存在偏差，如果是，判断所述合力方向与地面的夹角是否大于所述钻齿与钻具底边的夹角，如果是，减小加压装置的加压力和/或增大动力头装置的旋转力，如果所述合力方向与地面的夹角小于所述钻齿与钻具底边的夹角，增大加压装置的加压力和/或减小动力头装置的旋转力。

3.如权利要求1所述的旋挖钻机掘进力控制方法，其特征在于，所述获得合力方向与地面的夹角的步骤具体包括：

获取钻杆的重量值、钻具的重量值和钻具半径；

获取动力头马达的马达进口压力(M1)、马达出口压力(M2)、钢丝绳拉力、加压装置的加压进口压力(P1)、加压出口压力(P2)和动力头马达的马达排量值；

根据所述动力头马达的马达排量值、所述动力头马达的马达进口压力(M1)与所述马达出口压力(M2)的马达压力差及动力头装置的机械液压效率计算得到所述动力头装置的旋转力，根据所述钻杆的重量值、所述钻具的重量值、所述钢丝绳拉力和所述加压装置的加压进口压力(P1)与所述加压出口压力(P2)的加压压力差计算得到所述钻具的径向力；

根据所述动力头装置的旋转力和所述钻具的径向力进行合力计算，获得所述合力方向与地面的夹角。

4.如权利要求3所述的旋挖钻机掘进力控制方法，其特征在于，所述动力头装置的旋转力的计算方法为：RF＝k*(Vg*ΔP)/(20*π*η)/L1；所述钻具的径向力的计算方法为：PF＝D1g+D2g-F1+ΔF；所述合力方向与地面的夹角的计算方法为：R’＝arctan(PF/RF)；其中，RF为所述动力头装置的旋转力，PF为所述钻具的径向力，Vg为所述动力头马达的马达排量值，ΔP为所述动力头马达的马达进口压力(M1)与马达出口压力(M2)的马达压力差，L1为所述钻具半径，D1为所述钻杆的重量值，D2为所述钻具的重量值，F1为所述钢丝绳拉力，ΔF为所述加压装置的加压进口压力(P1)与加压出口压力(P2)的加压压力差，k为动力头马达到动力头装置的减速比,π为圆周率，η为动力头装置的机械液压效率，g为重力加速度，k1为系数。

5.如权利要求1所述的旋挖钻机掘进力控制方法，其特征在于，所述减小或增大加压装置的加压力具体包括：调节加压装置的压力控制阀；所述减小或增大动力头装置的旋转力具体包括：调整动力头马达的排量控制阀。

6.一种旋挖钻机掘进力控制系统，其特征在于，所述旋挖钻机掘进力控制系统包括：

获取模块(51)，用于获取钻杆的重量值、钻具的重量值、钻具半径、钻具的钻齿与钻具底边的夹角和旋挖钻机的掘进力；所述获取模块(51)还用于获取动力头马达的马达进口压力(M1)、马达出口压力(M2)、钢丝绳拉力、加压装置的加压进口压力(P1)、加压出口压力(P2)和动力头马达的马达排量值；

计算模块(53)，用于计算动力头装置的旋转力和钻具的径向力，并根据所述动力头装置的旋转力和所述钻具的径向力进行合力计算，获得合力方向与地面的夹角；所述计算模块(53)还用于当所述合力方向与地面的夹角和所述钻齿与钻具底边的夹角不存在偏差时根据所述动力头装置的旋转力和所述钻具的径向力进行合力计算获得合力大小；

处理模块(55)，用于比较所述钻齿与钻具底边的夹角和所述合力方向与地面的夹角，判断所述合力方向与地面的夹角和所述钻齿与钻具底边的夹角是否存在偏差；所述处理模块(55)还用于判断所述合力大小和掘进力是否存在偏差；

控制模块(57)，用于当所述合力方向与地面的夹角和所述钻齿与钻具底边的夹角存在偏差时调整加压装置的加压力和/或增大动力头装置的旋转力；所述控制模块(57)还用于当判断所述合力大小和所述掘进力存在偏差时同步调整动力头装置的旋转力和钻具的径向力直到所述合力大小和所述掘进力不存在偏差。

7.如权利要求6所述的旋挖钻机掘进力控制系统，其特征在于，所述处理模块(55)还用于当所述合力方向与地面的夹角和所述钻齿与钻具底边的夹角存在偏差时，判断所述合力方向与地面的夹角是否大于所述钻齿与钻具底边的夹角；用于当所述合力方向与地面的夹角和所述钻齿与钻具底边的夹角时减小加压装置的加压力和/或增大动力头装置的旋转力，当所述合力方向与地面的夹角小于所述钻齿与钻具底边的夹角时增大加压装置的加压力和/或减小动力头装置的旋转力；所述控制模块(57)还用于当判断所述合力大小和所述掘进力存在偏差时同步调整动力头装置的旋转力和钻具的径向力直到所述合力大小和所述掘进力不存在偏差。

8.如权利要求6所述的旋挖钻机掘进力控制系统，其特征在于，所述计算模块(53)用于根据动力头马达的马达排量值、动力头马达的马达进口压力(M1)与马达出口压力(M2)的马达压力差及动力头装置的机械液压效率计算得到所述动力头装置的旋转力，根据钻杆的重量值、钻具的重量值、钢丝绳拉力和加压装置的加压进口压力(P1)与加压出口压力(P2)的加压压力差计算得到所述钻具的径向力，根据所述动力头装置的旋转力和所述钻具的径向力进行合力计算，获得所述合力方向与地面的夹角。

9.如权利要求8所述的旋挖钻机掘进力控制系统，其特征在于，所述旋挖钻机掘进力控制系统还包括：

输入装置(59)，用于输入所述钻杆的重量值、所述钻具的重量值、所述钻具半径、所述钻具的钻齿与钻具底边的夹角和所述旋挖钻机的掘进力；

动力头马达进口压力传感器(61)，用于检测动力头马达的所述马达进口压力(M1)，并传输给所述获取模块(51)；

动力头马达出口压力传感器(62)，用于检测动力头马达的所述马达出口压力(M2)，并传输给所述获取模块(51)；

钢丝绳拉力检测元件(63)，用于检测所述钢丝绳拉力；

加压进口压力传感器(64)，用于检测加压装置的所述加压进口压力(P1)，并传输给所述获取模块(51)；

加压出口压力传感器(65)，用于检测加压装置的所述加压出口压力(P2)，并传输给所述获取模块(51)；

加压装置压力控制阀(66)，所述控制模块(57)用于调节所述加压装置压力控制阀(66)实现对加压装置的加压力的调整；

动力头马达排量控制阀(67)，所述控制模块(57)用于调节所述动力头马达排量控制阀(67)实现对动力头装置的旋转力的调整。

10.一种存储介质，其特征在于，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至5中任一项所述的旋挖钻机掘进力控制方法的步骤。

Images