一种旋挖钻机主卷扬控制系统及旋挖钻机的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及工程车辆的技术领域，尤其涉及到一种旋挖钻机主卷扬控制系统及旋 挖钻机。
【背景技术】
[0002] 近年来，随着能源日渐短缺价格不断攀升的趋势，各国纷纷推出节能减耗计划，工 程机械作为耗能大户首当其冲。针对工程机械中的旋挖机，其在使用时，需要将钻杆放下去 进行工作，在完成工作后，需要将钻杆提升上来，由于钻杆本身重量较大，因此，在整个放下 及提升的过程中，需要消耗较大的能源进行控制。
【发明内容】
[0003] 本发明提供一种旋挖钻机主卷扬控制系统，用以解决降低旋挖钻机的能耗，进而 节约能源。
[0004] 本发明提供了一种旋挖钻机主卷扬控制系统，该旋挖钻机主卷扬控制系统包括： 主卷扬驱动液压回路、势能回收系统及控制装置；其中，
[0005] 所述主卷扬驱动液压回路包括：用于驱动所述主卷扬起升或下放的驱动马达；
[0006] 所述势能回收系统包括：变量马达及与所述变量马达的转轴连接的飞轮；其中， 所述变量马达与所述驱动马达之间通过带有第二换向阀的液压油路连通，在钻杆下放时， 所述第二控制阀处于第一工作位，所述驱动马达带动变量马达转动；在所述钻杆下放到最 低位置时，所述第二换向阀处于第二工作位，所述驱动马达与所述变量马达之间断开连接； 在所述钻杆上升时，所述换向阀处于第三工作位，所述变量马达在所述飞轮的带动下驱动 所述驱动马达转动，带动钻杆上升；
[0007] 所述控制装置在所述钻杆下放时，控制所述第二换向阀处于第一工作位；在所述 钻杆到达最低位置时，控制所述第二换向阀处于第二工作位；在所述钻杆上升时，控制所述 第二换向阀处于第三工作位。
[0008] 在上述技术方案中，通过采用液压油路及换向阀的设置，将飞轮储能设备与旋挖 机的液压控制系统连接起来，并采用飞轮将钻杆下降的势能存储起来，并在钻杆上升时，将 飞轮存储的势能释放出来，从而降低了旋挖钻机的能耗，并节约了能量。
[0009] 优选的，还包括，
[0010] 转速传感器，用于检测所述飞轮的转速；
[0011] 通过第一换向阀与所述驱动马达的两个油口可选择性地连通的高压油路及低压 油路；
[0012] 在所述钻杆上升时，所述控制装置还用于在接收到的飞轮转速小于设定转速时， 控制所述第二换向阀处于第一工作位，并控制所述第一换向阀将所述高压油路、低压油路 与所述驱动马达连通并使所述驱动马达带动所述钻杆上升。
[0013] 优选的，所述控制装置包括转速观察器，PID控制器以及扰动补偿器；其中，
[0014] 所述转速观察器，用于根据检测的所述飞轮的转速以及所述变量马达与所述驱动 马达的流量相等的关系计算得到所述驱动马达的实际转速；
[0015] 所述PID控制器，用于根据获取的所述驱动马达的实际转速与设定的驱动马达的 目标转速的差值控制所述扰动补偿器调整所述变量马达的排量。
[0016] 优选的，所述势能回收系统还包括：
[0017] 分别检测所述变量马达的两个油口的油压的两个压力传感器；
[0018] 所述扰动补偿器，还用于根据所述两个压力传感器检测的压力的差值以及所述驱 动马达的转速与时间的变化率与所述变量马达和飞轮连接转动惯量的乘积等于变量马达 的两个油口的压力差与变量马达的排量的乘积的关系计算调整所述变量马达的排量。
[0019] 优选的，所述变量马达的两个油口分别通过单向导通阀与油箱连通。提高了整个 装置的稳定性。
[0020] 优选的，所述变量马达与所述第二换向阀之间的液压油路上还设置有溢流油路。 提高了整个装置的稳定性。
[0021] 优选的，所述第一换向阀为0型三位四通电磁阀，且所述0型三位四通电磁阀的第 一油口和第二油口分别与所述驱动马达的两个油口连通，第三油口及第四油口分别与所述 高压油路及低压油路连通；
[0022] 所述第二换向阀为M型三位四通电磁换阀，所述M型三位四通电磁阀的第一油口 及第二油口分别与所述变量马达的两个油口连通，第三油口和第四油口分别与所述所述驱 动马达的两个油口连通，且在所述M型三位四通电磁阀位于中位时，所述第一油口及第二 油口在所述M型三位四通阀的内部连通。
[0023] 优选的，所述变量马达的转轴通过离合器与所述飞轮连接。降低了飞轮的能耗。
[0024] 优选的，所述控制装置与所述离合器信号连接，并在所述第二控制阀断开所述变 量马达与所述驱动马达的连接时，控制所述离合器断开所述飞轮与所述转轴之间的连接。 降低了飞轮的能耗。
[0025] 本发明还提供了一种旋挖钻机，该旋挖钻机包括上述任一种所述的旋挖钻机主卷 扬控制系统。在上述技术方案中，通过采用飞轮将钻杆下降的势能存储起来，并在钻杆上升 时，将飞轮存储的势能释放出来，从而降低了旋挖钻机的能耗，并节约了能量。
【附图说明】
[0026]图1为本发明实施例提供的旋挖钻机主卷扬控制系统的系统图；
[0027]图2为本发明实施例提供的旋挖钻机主卷扬控制系统的控制流程图；
[0028] 图3为钻杆及钻具势能同飞轮动能能量相互转换图；
[0029]图4为本发明实施例提供的另一种旋挖钻机主卷扬控制系统的系统图；
[0030]图5为本发明实施例提供的另一种旋挖钻机主卷扬控制系统的控制流程图。
【具体实施方式】
[0031] 以下结合附图对本发明的具体实施例进行详细说明。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。
[0032] 如图1所示，图1示出了本发明实施例提供的旋挖钻机主卷扬控制系统的系统图。
[0033] 本发明实施例提供了一种旋挖钻机主卷扬控制系统，该旋挖钻机主卷扬控制系统 包括：主卷扬驱动液压回路、势能回收系统及控制装置10 ;其中，
[0034] 主卷扬驱动液压回路包括：用于驱动所述主卷扬起升或下放的驱动马达2 ;
[0035] 势能回收系统包括：变量马达7及与变量马达7的转轴连接的飞轮9 ;其中，变量 马达7与驱动马达2之间通过带有第二换向阀3的液压油路连通，在钻杆下放时，第二控制 阀处于第一工作位，驱动马达2带动变量马达7转动；在钻杆下放到最低位置时，第二换向 阀3处于第二工作位，驱动马达2与变量马达7之间断开连接，且变量马达7连接的油路通 过第二换向阀3形成回路；在钻杆上升时，换向阀处于第三工作位，变量马达7在飞轮9的 带动下驱动驱动马达2转动，带动钻杆上升；
[0036] 控制装置10在钻杆下放时，控制第二换向阀3处于第一工作位；在钻杆到达最低 位置时，控制第二换向阀3处于第二工作位；在钻杆上升且控制装置10接收到的转速传感 器8检测的飞轮9的转速大于设定转速时，控制第二换向阀3处于第三工作位。
[0037] 在上述实施例中，通过采用飞轮9将钻杆下降的势能存储起来，并在钻杆上升时， 将飞轮9存储的势能释放出来，从而降低了旋挖钻机的能耗，并节约了能量，具体的，在钻 杆下放时，控制装置10控制第二换向阀3将驱动马达2与变量马达7连接起来，钻杆在下 放时，带动驱动马达2转动，此时，驱动马达2作为泵来使用，驱动马达2带动变量马达7转 动，变量马达7带动飞轮9转动，在钻杆下放到最低高度时，控制装置10切断驱动马达2与 变量马达7之间的油路，此时，飞轮9在自身惯性的作用下继续转动并带动变量马达7转 动，从而将钻杆下放时的能量储存起来。在钻杆上升时，控制装置10控制第二换向阀3将 变量马达7与驱动马达2之间的液压油路连通，在飞轮9的带动下液变量马达7作为泵来 带动驱动马达2转动，使得钻杆被提升。
[0038] 此外，为了避免钻杆上升时，飞轮能量消耗完后，钻杆还未能回到初始位置，较佳 的，该系统还包括：
[0039] 转速传感器8,转速传感器8用于检测飞轮9的转速；
[0040] 通过第一换向阀1与驱动马达2的两个油口可选择性地连通的高压油路及低压油 路；
[0041] 在所述钻杆上升时，控制装置10还用于在接收到的飞轮9转速小于设定转速时， 控制第二换向阀3处于第一工作位，并控制第一换向阀1将高压油路、低压油路与驱动马达 2连通并使驱动马达2带动钻杆上升。
[0042] 通过控制装置10用来控制整个液压油路的变换，从而实现变量马达7及驱动马达 2分别作为泵或马达来使用，以实现对飞轮9的储能以及将飞轮9的储能释放出去进行做 工。
[0043] 此外，为了避免变量马达7连接的油路在变化时，为了避免油路出现过压等情况 的出现。在变量马达7的两个油口分别通过单向导通阀与油箱连通，且变量马达7的其中一 个油口与第二换向阀3之间的液压油路上还设置有溢流油路。一并参考图1，在图1中，可 以看出，单向阀6的流向为油箱流向液压油路，从而使得液压油路可以得到油箱内补充的 油，从而避免液压油路内的油压的变化影响到变量马达7的转动，此外，在液压油路的油压 过大时，可以通过溢流油路来进行卸载，该溢流油路包含一条设置有溢流阀4的卸载油路。 从而能够卸载油压，避免液压油路内的油压过高。
[0044] 在上述具体实施例中，飞轮9的储能及储存能量用于作用是依靠变量马达7及驱 动马达2的连同方向的改变来实现的，具体的，通过第二换向阀3来控制变量马达7及驱动 马达2之间连通方向，并通过第一换向阀1来控制驱动马达2与高压油路及低压油路的控 制，其中的高压油路及低压油路作为在飞轮