CN204024630U - 旋挖钻机旋扩系统直径全闭环控制装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种旋挖钻机旋扩系统直径全闭环控制装置，属于桩工机械领域。它包括旋扩装置固定体，旋扩门，旋扩油缸Ⅰ、旋扩油缸Ⅱ，钻杆，旋挖钻机底盘，油泵，液压胶管；还包括安装在旋挖钻机底盘上的工业PLC，分别安装在旋扩油缸Ⅰ、旋扩油缸Ⅱ内的位移传感器Ⅰ、位移传感器Ⅱ，连接在钻杆上的中心回转体，安装在旋挖钻机底盘上的电比例阀；所述的工业PLC通过数据线与中心回转体、位移传感器Ⅰ、位移传感器Ⅱ连接；还包括连接电比例阀与工业PLC的控制电路；所述的旋扩油缸Ⅰ和旋扩油缸Ⅱ通过液压胶管与电比例阀连接；旋扩油缸Ⅰ和旋扩油缸Ⅱ两端分别与旋扩装置固定体和旋扩门相连；所述的钻杆与旋扩装置固定体相连。能精确全闭环控制旋扩直径。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种旋挖钻机旋扩系统直径全闭环控制装置，属于桩工机械自动控制领域。用于解决旋挖钻旋扩装置钻入地下后进行横向控制扩展直径精确控制问题。
背景技术
目前国内外工程建筑广泛采用旋挖钻机作为打桩机械，然而目前绝大部分旋挖钻机都是各种直径的竖直孔钻，为了加固混凝土桩柱的稳固性，国外出现了在井下可以横向扩展的钻具，使混凝土桩柱成葫芦形。这就需要通往井下的油路有控制旋扩油缸的工作机能。
现有旋挖钻机旋扩装置扩孔直径是通过测量进入旋扩油缸液压油流量，推算旋扩直径的：
d＝f(q)
d—旋扩半径q—进入旋扩油缸液压油流量
由于在使用过程中，出现了以下问题，导致旋扩直径尺寸不符合施工要求：
1.在钻深孔过程中，由于管路上端有微小泄漏情况，管路中形成较大压力，推动油缸大腔进油导致直径变大。如60米深度时，形成6bar的压力，可以推动油缸活塞。
2.旋扩装置在工作装置受到切削力过载时，旋扩油缸因平衡阀保护机理而伸长或缩短，导致直径尺寸变大或缩小，而工作显示器上无变化。
3.旋扩油缸由于内泄漏导致直径尺寸变小。
现有直径尺寸控制是通过液压油流量大小作为检测对象进行控制的，属于半闭环控制，如图1所示。
发明内容
本实用新型提供一种旋挖钻机旋扩系统直径全闭环控制装置，主要解决旋扩系统在钻入地下一定深度进行横向扩展直径尺寸控制问题，使之形成全闭环控制，大幅度提高尺寸控制的精确度。
本实用新型是以如下技术方案实现的：一种旋挖钻机旋扩系统直径全闭环控制装 置，它包括旋扩装置固定体，旋扩门，旋扩油缸Ⅰ、旋扩油缸Ⅱ，钻杆，旋挖钻机底盘，油泵，液压胶管；还包括安装在旋挖钻机底盘上的工业PLC，分别安装在旋扩油缸Ⅰ、旋扩油缸Ⅱ内的位移传感器Ⅰ、位移传感器Ⅱ，连接在钻杆上的中心回转体，安装在旋挖钻机底盘上的电比例阀；所述的工业PLC通过数据线与中心回转体、位移传感器Ⅰ、位移传感器Ⅱ连接；还包括连接电比例阀与工业PLC的控制电路；所述的旋扩油缸Ⅰ和旋扩油缸Ⅱ通过液压胶管与电比例阀连接；旋扩油缸Ⅰ和旋扩油缸Ⅱ两端分别与旋扩装置固定体和旋扩门相连；所述的钻杆与旋扩装置固定体相连。
上述技术方案取消了现有直径控制装置的流量传感器，将位移传感器安装在油缸内部，使用数据线通过中心回转体将信息反馈到工业PLC,提高了尺寸的控制精度。
本实用新型实现的效果是：
1.避免了在钻深孔过程中，由于管路上端有微小泄漏情况，管路中形成较大压力，推动油缸大腔进油导致直径变大的现象的发生。
2.避免了旋扩装置在工作装置受到切削力过载时，旋扩油缸因平衡阀保护机理而伸长或缩短，导致直径尺寸变大或缩小现象的发生。
3.避免了旋扩油缸由于内泄漏导致直径尺寸变小，而操作者无法得知油缸内泄漏现象的出现。
4.便于实现先进的PID控制。
附图说明
下面将结合附图和实例对本实用新型作进一步的详细描述。
图1是已有半闭环控制与本实用新型全闭环控制对比图。
图2是本实用新型的各组成部件在旋挖钻机安装位置图。
图3是本实用新型的液压原理图；
图4是本实用新型的控制原理图。
图中：1、旋扩装置固定体，2、旋扩门，3、旋扩油缸Ⅰ，3.1、旋扩油缸Ⅱ，4、位移传感器Ⅰ、4.1、位移传感器Ⅱ，5、钻杆，6、中心回转体，7、数据线，8、旋挖钻机底盘，9、工业PLC，10、电比例阀，11、液压胶管，12、油泵，13、平衡阀，14、控制电路。
具体实施方式
如图2、图3和图4所示，旋挖钻机旋扩系统直径全闭环控制装置它包括旋扩装 置固定体1，旋扩门2，旋扩油缸Ⅰ3、旋扩油缸Ⅱ3.1，钻杆5，旋挖钻机底盘8，油泵12，液压胶管11；还包括安装在旋挖钻机底盘8上的工业PLC 9，分别安装在旋扩油缸Ⅰ3、旋扩油缸Ⅱ3.1内的位移传感器Ⅰ4、位移传感器Ⅱ4.1，连接在钻杆5上的中心回转体6，安装在旋挖钻机底盘8上的电比例阀10；所述的工业PLC 9通过数据线7与中心回转体6、位移传感器Ⅰ4、位移传感器Ⅱ4.1连接；还包括连接电比例阀10与工业PLC9的控制电路14；所述的旋扩油缸Ⅰ3和旋扩油缸Ⅱ3.1通过液压胶管11与电比例阀10连接；旋扩油缸Ⅰ3和旋扩油缸Ⅱ3.1两端分别与旋扩装置固定体1和旋扩门2相连；所述的钻杆5与旋扩装置固定体1相连。电比例阀精确控制液压油进入油缸大小腔，从而柔性控制旋扩油缸的伸缩；平衡阀能防止油缸过载，同时使油缸在工作压力范围内保持油缸行程不变；油缸位移传感器直接反应旋扩油缸的伸长量；工业PLC通过油缸伸长量，计算出旋扩直径尺寸，当尺寸直径因施工各种因素变化时，能即时控制电比例阀进而驱动旋扩油缸，保证旋扩直径尺寸。
其工作原理是：旋扩油缸的伸缩运动使旋扩门2与旋扩装置固定体之间产生角度位移，从而使旋扩门的最外端直径变大，旋扩门的最外端装有铲齿，可用于扩孔作业。油泵12把液压油输送到电比例阀10，工业PLC 9控制电比例阀开启，将液压油输送到平衡阀13，平衡阀开启将液压油进入到旋扩油缸，位移传感器即时将信号反馈给工业PLC 9，工业PLC 9与设定参数进行比较，如有异常发出警报并停止工作；当位移传感器反馈的信号到达规定位置时，停止工作。在工作过程中，位移传感器仍即时反馈信号，工业PLC即时处理，监控旋扩直径是否在公差范围，如超出范围，发出控制信号调整电比例阀，实现控制旋扩油缸，最终实现直径尺寸的全闭环控制。
Claims (1)
1.一种旋挖钻机旋扩系统直径全闭环控制装置，它包括旋扩装置固定体(1)，旋扩门(2)，旋扩油缸Ⅰ(3)、旋扩油缸Ⅱ(3.1)，钻杆(5)，旋挖钻机底盘(8)，油泵(12)，液压胶管(11)；其特征在于，还包括安装在旋挖钻机底盘(8)上的工业PLC(9)，分别安装在旋扩油缸Ⅰ(3)、旋扩油缸Ⅱ(3.1)内的位移传感器Ⅰ(4)、位移传感器Ⅱ(4.1)，连接在钻杆(5)上的中心回转体(6)，安装在旋挖钻机底盘(8)上的电比例阀(10)；所述的工业PLC(9)通过数据线(7)与中心回转体(6)、位移传感器Ⅰ(4)、位移传感器Ⅱ(4.1)连接；还包括连接电比例阀(10)与工业PLC(9)的控制电路(14)；所述的旋扩油缸Ⅰ(3)和旋扩油缸Ⅱ(3.1)通过液压胶管(11)与电比例阀(10)连接；旋扩油缸Ⅰ(3)和旋扩油缸Ⅱ(3.1)两端分别与旋扩装置固定体(1)和旋扩门(2)相连；所述的钻杆(5)与旋扩装置固定体(1)相连。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114151012A (zh) * | 2021-12-07 | 2022-03-08 | 中建东设岩土工程有限公司 | 一种旋喷桩扩径助喷施工及桩径检测方法 |
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