一种基于工况模式的旋挖钻机提升力控制及监测系统的制作方法

本实用新型属于旋挖钻机领域，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。

技术实现要素：

针对上述现有技术存在的问题，本实用新型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。

本实用新型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。

本实用新型有益效果：

与现有技术相比，本实用新型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，可以在不同的工况模式下最大化地利用旋挖钻机的动力，提高了施工效率，同时监测系统又可以保证旋挖钻机工作时的稳定性，有效避免翻车事故。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为基于工况模式的旋挖钻机提升力控制及监测系统示意图；

图2为基于工况模式的旋挖钻机提升力控制及监测系统工作流程图。

具体实施方式

为使本实用新型实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。下面结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明。

如图1所示，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2、压力传感器3、拉力传感器4、销轴传感器5、处理器6、高速通信传输模块7、数据中心8、数据分析决策模块9、结果显示界面10、报警器11和提升力控制模块12。

距离传感器2安装在钻桅后面的下部，用于测量旋挖钻机1的变幅距离，压力传感器3安装在钻桅支腿油缸内，根据有无压力判断支腿油缸是否处于工作状态。根据以上两种数据确定旋挖钻机的工况模式，并通过数据中心8和数据分析决策模块9计算得出旋挖钻机1当前工况下的最大许用提升力，将计算结果传输给提升力控制模块12，以限制主卷扬和加压油缸的提升力，保证旋挖钻机1的稳定性。拉力传感器4和销轴传感器5分别安装在主卷扬和加压油缸上，用以测量主卷扬和加压油缸上的力，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11，提醒驾驶员当前提升力过大；结果显示界面10与数据中心8相连，用于显示数据。

如图2所示，基于工况模式的旋挖钻机提升力控制及监测过程如下：

（1）钻桅下部安装有距离传感器2，可以测得旋挖钻机的钻桅到回转中心的距离（也可以在变幅机构上安装角度传感器，通过测量变幅角度得到钻桅到回转中心的距离）；

（2）钻桅的支腿油缸内装有压力传感器3，通过测量压力数据可以得到支腿油缸是否处于工作状态；

（3）处理器6通过高速通信传输模块7将距离和压力数据传输到数据中心8；

（4）数据分析决策模块9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；

（5）数据中心8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；

（6）拉力传感器4可以测得主卷扬工作的提升力，销轴传感器5可以测得加压油缸的提升力，将总提升力与最大许用提升力对比，若出现了总提升力大于最大许用提升力的情况，则向报警器11发送报警信息，提醒驾驶员提升力过大。

需要说明的是，将工况模式分为钻桅底部的支腿油缸工作与不工作两种情况。

（1）当支腿油缸处于工作状态时，给旋挖钻机提供了支撑点，极大地提高了旋挖钻机的稳定性，此时主卷扬和加压油缸的拉力参数可以调整到最大值；

（2）当支腿油缸处于不工作的情况下，实时测量钻桅到回转中心的距离，根据稳定性要求计算分析此时的最大许用提升力，并将数据传输给提升力控制系统，以此限制主卷扬和加压油缸的最大提升力。

综上，本实用新型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，可以在不同的工况模式下最大化地利用旋挖钻机的动力，提高了施工效率，同时监测系统又可以保证旋挖钻机工作时的稳定性，有效避免翻车事故。

本实用新型可以在保证旋挖钻机的稳定性满足国家标准即静态稳定角12°、动态稳定角7°的情况下，最大化利用主卷扬和加压油缸的提升力，降低了旋挖钻机发生翻车事故的概率，同时提高了生产效率。

最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本实用新型的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本实用新型技术方案的精神，其均应涵盖在本实用新型请求保护的技术方案范围当中。