[发明专利]基于工况模式的旋挖钻机提升力控制及监测系统、方法

说明书

基于工况模式的旋挖钻机提升力控制及监测系统、方法，其中的控制及监测系统中的距离传感器用于测量旋挖钻机的变幅距离，压力传感器根据有无压力判断支腿油缸是否处于工作状态；距离传感器、压力传感器分别与处理器相连，处理器通过高速通信传输模块将距离和压力数据传输到数据中心；数据分析决策模块与数据中心相连，通过距离和压力数据确定旋挖钻机当前的工况模式，并计算出当前工况模式下满足稳定性要求的最大许用提升力；数据中心将分析出的最大许用提升力传输给提升力控制模块，对主卷扬和加压油缸的提升力作出限制，保证总提升力在最大许用提升力以下。本发明将旋挖钻机的最大提升力由提前标定变为了实时分析计算，提高了施工效率。

技术领域

本发明属于旋挖钻机领域，具体涉及旋挖钻机主卷扬和加压油缸提升力的控制及监测系统。

背景技术

旋挖钻机是用于灌注桩作业的常用基础施工设备，用于房建、高铁施工、桥梁建设等施工领域，其特点是施工效率高，成孔速度快。旋挖钻机的工作可以分解为下放、钻进、提钻、甩土等几个动作。在提钻过程中，通过主卷扬提供拉力，带动钻杆和钻头上升，也可以通过加压油缸带动动力头，动力头带动钻杆和钻头上升。

通常旋挖钻机完成一个孔的工作需要进行多次提钻和下放的过程，如果增大提升力，就可以加快提钻速度，减少成孔时间，提高施工效率，进而减少施工成本。另一方面，旋挖钻机由于自身结构的原因，重心离地面较高，在稳定性方面要求严格。如果提升力过大，会导致旋挖钻机出现失稳状态，严重时会出现翻车事故。

现有的旋挖钻机在标定提升力的参数时，工况模式一般选择最大变幅距离，即钻桅距离回转中心最远的情况，按照国家标准静态稳定角12°、动态稳定角7°来计算。这样保证了旋挖钻机工作时的安全性，然而当变幅距离不是在最大时，实际可用的提升力会大于标定的许用提升力，这就导致了旋挖钻机的性能没有得到充分的使用。如果能够将这些被忽略掉的动力利用起来，就能进一步提高旋挖钻机的效率。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种基于工况模式的旋挖钻机提升力控制及监测系统，可以实时测量旋挖钻机的变幅距离，通过计算分析出当前工况模式下的最大许用提升力，并将数据发送到控制系统，对主卷扬及加压油缸的许用提升力进行实时控制，同时对主卷扬及加压油缸的拉力进行监测，若出现失稳情况，及时发送报警信息。

本发明按以下技术方案实现：

基于工况模式的旋挖钻机提升力控制及监测系统，包括：

距离传感器，用于测量旋挖钻机的变幅距离；

压力传感器，根据有无压力判断支腿油缸是否处于工作状态；

处理器，所述距离传感器、压力传感器分别与处理器相连，处理器通过高速通信传输模块将距离和压力数据传输到数据中心；

数据分析决策模块，其与数据中心相连，通过距离和压力数据确定旋挖钻机当前的工况模式，并计算出当前工况模式下满足稳定性要求的最大许用提升力；

提升力控制模块，数据中心将分析出的最大许用提升力传输给提升力控制模块，对主卷扬和加压油缸的提升力作出限制，保证总提升力在最大许用提升力以下；

拉力传感器和销轴传感器，其分别与处理器相连，用以测量主卷扬和加压油缸上的提升力，并与计算出的最大许用提升力进行比较，如果出现提升力超过最大许用提升力的情况，同步发送报警信息到报警器，提醒驾驶员当前提升力过大。

进一步，所述距离传感器安装在钻桅后面的下部。

进一步，所述压力传感器安装在钻桅支腿油缸内。

进一步，所述拉力传感器安装在主卷扬上。

进一步，所述销轴传感器安装在加压油缸上。

基于工况模式的旋挖钻机提升力控制及监测方法，包括以下步骤：