CN115637935B - 一种可分离式旋挖钻机桅杆调垂装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了工程机械技术领域的一种可分离式旋挖钻机桅杆调垂装置及方法，包括：动力头、三轴并联装置、上圆板、下圆板和压力传感器；所述上圆板和下圆板分别安装于三轴并联装置的上下两侧，所述上圆板用于连接三轴并联装置与动力头，所述下圆板用于支撑三轴并联装置；所述三轴并联装置包括三个等距分布于上圆板与下圆板之间的支腿，所述支腿用于伸缩调整动力头与地面间的垂度；所述压力传感器设于支腿上，用于实时采集支腿所受压力。本发明提供的可分离式旋挖钻机桅杆调垂装置及方法，通过压力传感器实时监测各支腿压力大小，以判断桅杆与桅杆地面垂度情况，从而通过对分腿的伸缩控制带动动力头进行一定角度的变化实现调垂。

Description

一种可分离式旋挖钻机桅杆调垂装置及方法

技术领域

本发明涉及一种可分离式旋挖钻机桅杆调垂装置及方法，属于工程机械技术领域。

背景技术

旋挖钻机是一种常用的综合性钻机，具有成孔速度快，效率高，机动性强等特点。旋挖钻机在施工时需要调整桅杆与地面的垂直度，以保证施工出的桩孔与地面保持垂直。目前，旋挖钻机常用的桅杆控制方法是通过驾驶员操作手柄，并将手柄信号传递到控制器，控制器通过倾角传感器采集的信号判定输出电流大小，通过桅杆动作阀块来控制桅杆动作，对其进行调垂。

随着工业水平的发展，对于旋挖钻机作业精确性的要求越来越高，上述控制方法存在以下缺陷：调垂过程可能出现晃动，需要多次进行参数设置，所调垂度精确度不能满足需求；旋挖钻机桅杆与动力头整体调垂也增加了控制的难度，可见，为解决上述控制方法存在的缺陷，亟需一种可分离式旋挖钻机桅杆调垂装置及方法，以提高调垂精确度，降低调垂难度。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种可分离式旋挖钻机桅杆调垂装置及方法，通过压力传感器实时监测各支腿压力大小，以判断桅杆与桅杆地面垂度情况，从而通过对分腿的伸缩控制带动动力头进行一定角度的变化实现调垂。

为达到上述目的，本发明是采用下述技术方案实现的：

第一方面，本发明提供了一种可分离式旋挖钻机桅杆调垂装置，包括：动力头、三轴并联装置、上圆板、下圆板和压力传感器；

所述上圆板和下圆板分别安装于三轴并联装置的上下两侧，所述上圆板用于连接三轴并联装置与动力头，所述下圆板用于支撑三轴并联装置；

所述三轴并联装置包括三个等距分布于上圆板与下圆板之间的支腿，所述支腿用于伸缩调整动力头与地面间的垂度；

所述压力传感器设于支腿上，用于实时采集支腿所受压力。

进一步的，所述支腿包括由缸杆和缸体组成的液压缸；

所述缸杆通过螺栓与上圆板相连接，所述缸体用于驱动缸杆伸缩。

进一步的，还包括皮带，所述皮带设置于三轴并联装置下方，用于降低工作过程中的震动。

进一步的，还包括内花键轴，所述内花键轴设于动力头上，用于与桅杆上的外花键轴相适配，以连接动力头与桅杆。

第二方面，本发明提供了一种可分离式旋挖钻机的桅杆调垂方法，应用于上述的可分离式旋挖钻机桅杆调垂装置，所述方法包括以下步骤：

利用压力传感器实时采集三轴并联装置各支腿所受压力信息；

基于所采集的各支腿的压力信息，确定用于衡量垂直程度的指标C；

根据所确定的指标C，与设定阈值K进行比较，判断是否需要进行垂度调节；

根据判断结果由后台控制分腿伸缩量X，使动力头保持水平。

进一步的，所述用于衡量垂直程度的指标C，通过下式确定，

式中，，/>，/>分别表示压力传感器收集的三轴并联系统三条支腿所受压力的大小，其中/>＞/>＞/>。

进一步的，所述是否需要进行垂度调节的判断方法，包括以下步骤，

如果＞K，/>＜K，则通过三轴并联装置中/>支腿的伸缩，带动动力头进行一定角度的变化从而进行自动调垂；

如果＞K，且/>K，则同时调节三轴并联装置中/>支腿和/>支腿，通过其伸缩实现桅杆的调垂；

如果＜K，/>＜K，则暂时不需要进行垂度调节，继续实时获取各分腿压力并计算C值。

进一步的，所述分腿伸缩量X由下式确定，

式中，L表示三轴并联装置中相邻两条支腿的距离，a表示调垂装置重心到动力头底部的垂直距离，，/>，/>分别表示压力传感器收集的三轴并联装置中三条支腿所受压力的大小，其中，/>＞/>＞/>，/>表示/>支腿的伸缩量，/>表示/>支腿的伸缩量。

与现有技术相比，本发明所达到的有益效果：

本发明提供的可分离式旋挖钻机桅杆调垂装置及方法，通过压力传感器实时监测各支腿压力大小，以判断桅杆与桅杆地面垂度情况，从而通过对分腿的伸缩控制带动动力头进行一定角度的变化实现调垂；

本发明提供的可分离式旋挖钻机桅杆调垂装置及方法，通过在三轴并联装置处设置皮带，用于吸收旋挖钻机钻进过程中的振动能量，以保证旋挖钻机在工作过程中不会影响桅杆垂度；

本发明提供的可分离式旋挖钻机桅杆调垂装置及方法，通过在动力头上设有内花键轴，桅杆上设有外花键轴，在桅杆钻进过程中，内花键轴与外花键轴配合，动力头和桅杆连接，便于动力头传递动力给桅杆；

本发明提供的可分离式旋挖钻机桅杆调垂装置及方法，利用压力传感器实时采集各支腿压力信息，比较各支腿所受压力大小间是否有明显差距，通过比较、/>与设定阈值K之间的关系，来判断是否需要进行垂度调节，并实时获取压力信息进行C与阈值K之间对比调节至合理范围，以根据判断结果由后台控制各分腿的伸缩量X，维持动力头以及桅杆垂度。

附图说明

图1是本发明实施例一提供的可分离式旋挖钻机桅杆调垂装置的结构示意图；

图2是本发明实施例一中内花键轴与外花键轴的连接状态示意图；

图3是本发明实施例二提供的可分离式旋挖钻机的桅杆调垂方法示意图。

图中：1、动力头；2、上圆板；3、下圆板；4、缸杆；5、缸体；6、皮带；7、三轴并联装置；8、压力传感器；9、内花键轴；10、外花键轴。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

实施例一：

如图1所示，本实施例提供了一种可分离式旋挖钻机桅杆调垂装置，包括：动力头1、三轴并联装置7、上圆板2、下圆板3和压力传感器8；

所述上圆板2和下圆板3分别安装于三轴并联装置7的上下两侧，所述上圆板2用于连接三轴并联装置7与动力头1，所述下圆板3用于支撑三轴并联装置7；

所述三轴并联装置7包括三个等距分布于上圆板2与下圆板3之间的支腿，所述支腿用于伸缩调整动力头与地面间的垂度；

所述压力传感器8设于支腿上，用于实时采集支腿所受压力。

在上述技术方案中，本实施例提供的可分离式旋挖钻机桅杆调垂装置，通过下圆板3将三轴并联装置7固定在需要钻进处，动力头1通过上圆板2与三轴并联装置7相固定，使得动力头1和三轴并联装置7可以实现同步前倾或者后倾，通过分腿的伸缩，能够保证三轴并联装置7与地面之间的垂度，下方旋挖钻机桅杆，将旋挖钻机桅杆伸入动力头1内，固定之后通过动力头1带动旋挖钻机桅杆进行钻进工作，并通过压力传感器8实时监测各支腿压力大小，判断桅杆与桅杆地面垂度情况，通过对分腿的伸缩控制带动动力头1进行一定角度的变化从而进行自动调垂。

在一些实施例中，为实现支腿的伸缩功能，所述支腿包括由缸杆4和缸体5组成的液压缸；但不限于此，支腿还可以是其它构造，只要能实现伸缩功能即可，如电动推杆。

所述缸杆4通过螺栓与上圆板2相连接，所述缸体5用于驱动缸杆4伸缩。

在一些实施例中，为吸收旋挖钻机钻进过程中的振动能量，以保证旋挖钻机在工作过程中不会影响桅杆垂度，还包括皮带6，所述皮带6设置于三轴并联装置7下方，用于降低工作过程中的震动；在本实施例支腿采用由缸杆4和缸体5组成的液压缸的情况下，皮带6设置于缸体5的下方，即图1所示。

在一些实施例中，如图2所示，为便于动力头1传递动力给桅杆，还包括内花键轴9，所述内花键轴9设于动力头1上，用于与桅杆上的外花键轴10相适配，以连接动力头1与桅杆，在提钻过程中，动力头1和桅杆分离，便于下一步工作。

综上所述，本实施例提供的可分离式旋挖钻机桅杆调垂装置，通过压力传感器8实时监测各支腿压力大小，以判断桅杆与桅杆地面垂度情况，从而通过对分腿的伸缩控制带动动力头1进行一定角度的变化实现调垂；通过在三轴并联装置7处设置皮带6，用于吸收旋挖钻机钻进过程中的振动能量，以保证旋挖钻机在工作过程中不会影响桅杆垂度；通过在动力头1上设有内花键轴9，桅杆上设有外花键轴10，在桅杆钻进过程中，内花键轴9与外花键轴10配合，动力头1和桅杆连接，便于动力头1传递动力给桅杆。

实施例二：

如图3所示，本实施例提供了一种可分离式旋挖钻机的桅杆调垂方法，应用于上述的可分离式旋挖钻机桅杆调垂装置，所述方法包括以下步骤：

利用压力传感器实时采集三轴并联装置各支腿所受压力信息；

基于所采集的各支腿的压力信息，确定用于衡量垂直程度的指标C；

根据所确定的指标C，与设定阈值K进行比较，判断是否需要进行垂度调节；

根据判断结果由后台控制分腿伸缩量X，使动力头保持水平。

在一些实施例中，所述用于衡量垂直程度的指标C，通过下式确定，

式中，，/>，/>分别表示压力传感器收集的三轴并联系统三条支腿所受压力的大小，其中/>＞/>＞/>。

在一些实施例中，所述是否需要进行垂度调节的判断方法，包括以下步骤，

如果＞K，/>＜K，则通过三轴并联装置中/>支腿的伸缩，带动动力头进行一定角度的变化从而进行自动调垂；

如果＞K，且/>K，则同时调节三轴并联装置中/>支腿和/>支腿，通过其伸缩实现桅杆的调垂；

如果＜K，/>＜K，则暂时不需要进行垂度调节，继续实时获取各分腿压力并计算C值。

在一些实施例中，为实现对具体伸缩量大小的控制，所述分腿伸缩量X由下式确定，

式中，L表示三轴并联装置中相邻两条支腿的距离，a表示实施例一提供的调垂装置重心到动力头底部的垂直距离，，/>，/>分别表示压力传感器收集的三轴并联装置中三条支腿所受压力的大小，其中，/>＞/>＞/>，/>表示/>支腿的伸缩量，/>表示支腿的伸缩量。

综上所述，本实施例提供的可分离式旋挖钻机的桅杆调垂方法，在完成对可分离式旋挖钻机桅杆调垂装置于钻进处的放置及与桅杆的配合后，利用压力传感器实时采集各支腿压力信息，比较各支腿所受压力大小间是否有明显差距，通过比较、/>与设定阈值K之间的关系，来判断是否需要进行垂度调节，并实时获取压力信息进行C与阈值K之间对比调节至合理范围，以根据判断结果由后台控制各分腿的伸缩量X，维持动力头以及桅杆垂度。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种可分离式旋挖钻机桅杆调垂方法，其特征是，用于可分离式旋挖钻机桅杆调垂装置，所述装置包括：动力头、三轴并联装置、上圆板、下圆板和压力传感器；

所述上圆板和下圆板分别安装于三轴并联装置的上下两侧，所述上圆板用于连接三轴并联装置与动力头，所述下圆板用于支撑三轴并联装置；

所述三轴并联装置包括三个等距分布于上圆板与下圆板之间的支腿，所述支腿用于伸缩调整动力头与地面间的垂度；

所述压力传感器设于支腿上，用于实时采集支腿所受压力；

所述方法包括以下步骤：

利用压力传感器实时采集三轴并联装置各支腿所受压力信息；

基于所采集的各支腿的压力信息，确定用于衡量垂直程度的指标C；

根据所确定的指标C，与设定阈值K进行比较，判断是否需要进行垂度调节；

根据判断结果由后台控制分腿伸缩量X，使动力头保持水平；

所述用于衡量垂直程度的指标C，通过下式确定，

式中，P₁，P₂，P₃分别表示压力传感器收集的三轴并联系统三条支腿所受压力的大小，其中P₁＞P₂＞P₃；

所述是否需要进行垂度调节的判断方法，包括以下步骤，

如果C₁＞K，C₂＜K，则通过三轴并联装置中P₁所对应支腿的伸缩，带动动力头进行一定角度的变化从而进行自动调垂；

如果C₁＞K，且C₂＞K，则同时调节三轴并联装置中P₁所对应支腿和P₂所对应支腿，通过其伸缩实现桅杆的调垂；

如果C₁＜K，C₂＜K，则暂时不需要进行垂度调节，继续实时获取各分腿压力并计算C值；

所述分腿伸缩量X由下式确定，

式中，L表示三轴并联装置中相邻两条支腿的距离，a表示调垂装置重心到动力头底部的垂直距离，P₁，P₂，P₃分别表示压力传感器收集的三轴并联装置中三条支腿所受压力的大小，其中，P₁＞P₂＞P₃，X₁表示P₁所对应支腿的伸缩量，X₂表示P₂所对应支腿的伸缩量。

2.根据权利要求1所述的可分离式旋挖钻机桅杆调垂方法，其特征是，所述支腿包括由缸杆和缸体组成的液压缸；

所述缸杆通过螺栓与上圆板相连接，所述缸体用于驱动缸杆伸缩。

3.根据权利要求1或2所述的可分离式旋挖钻机桅杆调垂方法，其特征是，还包括皮带，所述皮带设置于三轴并联装置下方，用于降低工作过程中的震动。

4.根据权利要求1所述的可分离式旋挖钻机桅杆调垂方法，其特征是，还包括内花键轴，所述内花键轴设于动力头上，用于与桅杆上的外花键轴相适配，以连接动力头与桅杆。