旋挖钻机动力头控制方法、系统及旋挖钻机与流程

本发明涉及工程机械领域，尤其涉及一种旋挖钻机动力头控制方法、系统及旋挖钻机。

背景技术：

旋挖钻机作为一种建筑工程中的重要作业机械，目前被广泛应用于桥梁、市政建设等基础的钻孔灌注工程中。

目前，旋挖钻机动力头控制方法中，当负载压力在一定范围内变化时，旋挖钻机动力头的马达排量线性变化，以适应负载压力。这会导致马达排量过早发生变化，导致低压区旋挖钻机动力头的转速降低较快，不利于钻土等低载工况施工效率的提升。

技术实现要素：

本发明提供一种旋挖钻机动力头控制方法、系统及旋挖钻机，用以解决现有技术中马达排量过早发生变化，导致低压区旋挖钻机动力头的转速降低较快，不利于钻土等低载工况施工效率的提升的缺陷，实现调节马达排量从而适应负载压力变化，提升旋挖钻机动力头的施工效率的功能。

本发明提供一种旋挖钻机动力头控制方法，包括：

在旋挖钻机动力头的负载压力持续增加的过程中，实时获取旋挖钻机动力头的主泵压力；

若判断获知所述主泵压力等于主泵变量点压力，则控制所述旋挖钻机动力头的马达排量从预设马达排量逐渐增加，直至所述主泵压力再次等于所述主泵变量点压力，以实现对所述旋挖钻机动力头的控制。

根据本发明提供的一种旋挖钻机动力头控制方法，控制所述旋挖钻机动力头的马达排量从预设马达排量逐渐增加，之后还包括：

若判断获知所述马达排量等于最大马达排量，则控制所述马达排量保持所述最大马达排量。

根据本发明提供的一种旋挖钻机动力头控制方法，所述主泵压力再次等于所述主泵变量点压力，之后还包括：

控制减少所述旋挖钻机动力头的主泵排量。

根据本发明提供的一种旋挖钻机动力头控制方法，所述主泵压力再次等于所述主泵变量点压力，之后还包括：

判断所述主泵压力是否等于压力阈值；

若判断获知所述主泵压力等于压力阈值，则控制所述主泵排量保持不变。

根据本发明提供的一种旋挖钻机动力头控制方法，所述实时获取旋挖钻机动力头的主泵压力，之后还包括：

若判断获知所述主泵压力小于所述主泵变量点压力，则控制所述马达排量等于所述预设马达排量。

根据本发明提供的一种旋挖钻机动力头控制方法，所述预设马达排量包括最小马达排量。

本发明还提供一种旋挖钻机动力头控制系统，包括：

主泵压力获取模块，用于在旋挖钻机动力头的负载压力持续增加的过程中，实时获取旋挖钻机动力头的主泵压力；

控制模块，用于若判断获知所述主泵压力等于主泵变量点压力，则控制所述旋挖钻机动力头的马达排量从预设马达排量逐渐增加，直至所述主泵压力再次等于所述主泵变量点压力，以实现对所述旋挖钻机动力头的控制。

本发明还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上述任一种所述旋挖钻机动力头控制方法的步骤。

本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述旋挖钻机动力头控制方法的步骤。

本发明提供的旋挖钻机动力头控制方法、系统及旋挖钻机，通过实时获取主泵压力，从主泵压力达到主泵变量点压力开始，如果负载压力继续增加，主泵压力也会增加，可以控制旋挖钻机动力头的马达排量从预设马达排量逐渐增加，直至所述主泵压力再次等于所述主泵变量点压力，从而达到对旋挖钻机动力头的控制，在这一过程中，通过主动调节旋挖钻机动力头的马达排量，使马达不会提前变量，扩大了主泵的高效区，并使主泵可以最大流量输出，提高了动力头的速度，从而提升了旋挖钻机的施工效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是现有技术提供的旋挖钻机动力头控制方法的流程示意图；

图2是本发明实施例提供的旋挖钻机动力头控制方法的流程示意图；

图3是现有技术中主泵压力(即系统压力)p和动力头扭矩t的特征曲线；

图4是本发明实施例中主泵压力(即系统压力)p和动力头扭矩t的特征曲线；

图5是本发明实施例中提供的旋挖钻机动力头控制方法与现有技术中旋挖钻机动力头的效率提升对比曲线；

图6是本发明实施例中主泵流量(即系统流量)q和主泵压力p的特性曲线；

图7是本发明实施例提供的旋挖钻机动力头控制方法的控制逻辑示意图；

图8是本发明实施例提供的旋挖钻机动力头控制方法的具体流程示意图；

图9是本发明实施例提供的旋挖钻机动力头控制系统的结构示意图；

图10是本发明提供的电子设备的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，目前对旋挖钻机动力头标准档的控制方法一般是当主泵压力在18mpa～28mpa范围内变化时，旋挖钻机动力头的马达排量为变量，并且会线性变化以适应负载，而当主泵压力小于18mpa，马达排量为最小排量；当主泵压力大于28mpa，马达排量为最大排量。由于当主泵压力从18mpa开始，马达排量即开始变化，这会导致马达排量变化过早，无法维持主泵的高效区。而且这种线性变化的控制方法无法主动调节马达排量，随着负载压力的上升，旋挖钻机主泵进入恒功率区，导致主泵流量以最小流量输出，使旋挖钻机动力头速度降低，也会降低旋挖钻机工作时的施工效率。

为了解决上述问题，本发明提供一种旋挖钻机动力头控制方法。图2是本发明实施例提供的旋挖钻机动力头控制方法的流程示意图。如图2所示，该方法包括：

s1，在旋挖钻机动力头的负载压力持续增加的过程中，实时获取旋挖钻机动力头的主泵压力；

s2，若判断获知所述主泵压力等于主泵变量点压力，则控制所述旋挖钻机动力头的马达排量从预设马达排量逐渐增加，直至所述主泵压力再次等于所述主泵变量点压力，以实现对所述旋挖钻机动力头的控制。

本发明实施例中提供的旋挖钻机动力头控制方法，其执行主体为旋挖钻机动力头控制器，所述旋挖钻机动力头控制器分别与旋挖钻机动力头的马达、主泵和主泵阀门电性连接，用于分别对马达、主泵和主泵阀门进行控制。

马达用于为旋挖转机动力头提供动力，马达与旋挖转机动力头之间可以通过传动机构连接，传动机构可以包括减速机、齿轮以及转杆，马达、减速机、齿轮、转杆以及旋挖转机动力头依次连接。本发明实施例中提供的旋挖钻机动力头控制方法，既可以针对于标准档旋挖转机动力头的控制，也可以针对于非标准档旋挖转机动力头的控制，本发明实施例中对此不作具体限定。

首先执行步骤s1，当旋挖钻机动力头作业时，随着钻进深度的增加或受到的阻力增加，旋挖钻机动力头的负载压力也会随之增加，在负载压力增加的过程中，主泵压力随之增加，可以实时获取旋挖钻机动力头的主泵压力。其中，主泵压力也可以通过安装在主泵两侧的压力传感器实时获取。

然后执行步骤s2，在实时获取到主泵压力后，可以将获取到的主泵压力与主泵变量点压力进行比较，如果经过判断确定主泵压力与主泵变量点压力相等，则可以从此时开始，控制旋挖钻机动力头的马达开始变量，即控制马达排量从预设马达排量逐渐增加，直到主泵压力再次与主泵变量点压力相等。

其中，主泵变量点压力为主泵排量最大时对应的主泵压力，与主泵自身属性和泵送能力有关，也可以根据实际情况进行设定。一般情况下，主泵变量点压力在18mpa～28mpa之间，例如21mpa等值，本发明对此不作具体限定。

旋挖钻机动力头的马达排量是指马达旋转一周所排出油液的体积，单位可以是ml/转，预设的马达排量可以根据实际需要进行设定，本发明实施例对此不作具体限定。马达排量越大，旋挖转机动力头的转速越慢。

控制马达排量的方法具体可以包括当马达两端都受压力油作用时，控制马达的变量活塞运动，从而控制固定在变量活塞上的拨杆带动配油盘及缸体摆动，使缸体与主轴之间的夹角增大，使马达排量增加；也可以是在马达里面加装电磁阀，通过控制阀门开口的开度变大从而控制马达排量增加。

从主泵压力等于主泵变量点压力开始，如果负载压力继续增加，此时主泵压力也会增加，所以可以控制动力头的马达排量从预设马达排量逐渐增加，当马达排量增加时，旋挖转机动力头的转速会减小，从而导致主泵压力变小。在这一过程中，通过控制马达排量增加使主泵压力下降达到了对主泵压力负反馈的调节作用，直到主泵压力再次回到主泵变量点压力，从达到了对旋挖钻机动力头的控制。其中，预设马达排量可以根据需要进行设定，本发明实施例中对此不作具体限定。

如图3所示，现有技术中，主泵压力(即系统压力)p随着动力头扭矩t的变化分段式线性变化，并不能保持在主泵变量点压力。其中，扭矩t作用在马达上，是使物体发生转动的一种特殊的力矩，能够表征负载的能力。

图4是本发明实施例中主泵压力(即系统压力)p和动力头扭矩t的特征曲线。如图4所示，当主泵压力达到主泵变量点压力后，由于本发明实施例中会控制马达排量增加，因此随着动力头扭矩的增加，主泵压力依然可以保持在主泵变量点压力。

图5是本发明实施例中提供的旋挖钻机动力头控制方法与现有技术中旋挖钻机动力头的效率对比曲线。如图5所示，51是现有技术的动力头扭矩(knm)和动力头转速(rpm)特性曲线，52是本发明实施例中的动力头扭矩(knm)和动力头转速(rpm)特性曲线。当动力头扭矩增加时，本发明实施例中的旋挖钻机动力头控制方法可以使动力头转速下降的更慢，从而保证动力头的施工效率。

本发明实施例中的旋挖钻机动力头控制方法，通过实时获取主泵压力，从主泵压力达到主泵变量点压力开始，如果负载压力继续增加，主泵压力也会增加，可以控制旋挖钻机动力头的马达排量从预设马达排量逐渐增加，直至所述主泵压力再次等于所述主泵变量点压力，从而达到对旋挖钻机动力头的控制，在这一过程中，通过主动调节旋挖钻机动力头的马达排量，使马达不会提前变量，扩大了主泵的高效区，并使主泵可以最大流量输出，提高了动力头的速度，从而提升了旋挖钻机的施工效率。

在上述实施例的基础上，本发明实施例中提供的旋挖钻机动力头控制方法，控制所述旋挖钻机动力头的马达排量从预设马达排量逐渐增加，之后还包括：

若判断获知所述马达排量等于最大马达排量，则控制所述马达排量保持所述最大马达排量。

具体地，本发明实施例中，如果负载压力一直增加，则主泵压力持续增加，为了达到负反馈调节主泵压力回到主泵变量点压力的效果，马达排量也会持续增加，当马达排量增加到最大排量时，说明此时马达排量已经无法再继续增加，为了保持此时主泵流量的输出，可以控制马达排量保持最大排量进行输出。

本发明实施例中的旋挖钻机动力头控制方法，通过控制马达排量从预设马达排量增加后，在马达排量达到最大排量时保持马达最大排量输出，保证了主泵流量的最大化输出，从而进一步提高了旋挖钻机的施工效率。

在上述实施例的基础上，本发明实施例中提供的旋挖钻机动力头控制方法，所述主泵压力再次等于所述主泵变量点压力，之后还包括：

控制减少所述旋挖钻机动力头的主泵排量。

具体地，本发明实施例中，当主泵压力再次等于主泵变量点压力之后，如果负载压力继续增加，则主泵压力也要继续增加，为了防止主泵压力过大，发动机熄火的情况出现，可以控制主泵排量减少。当主泵排量减少时，旋挖转机动力头转速会随之下降从而达到保护发动机不熄火的功能。

其中，主泵排量是指主泵旋转一周所排出油液的体积，单位可以是ml/转。在主泵压力再次等于主泵变量点压力时，主泵排量可以是主泵最大排量，即，可以控制旋挖钻机动力头的主泵排量从最大排量开始减少。控制主泵排量减少的方式可以是在主泵里设置电磁阀，通过控制电磁阀开口的开度从而控制主泵排量。

本发明实施例中的旋挖钻机动力头控制方法，通过在主泵压力再次达到主泵变量点压力时，控制减少主泵排量，保证了在主泵压力继续增加时，发动机不会熄火，保护了发动机，能够让旋挖钻机不会因为发动机熄火停止施工，提高了施工效率。

在上述实施例的基础上，本发明实施例中提供的旋挖钻机动力头控制方法，所述主泵压力再次等于所述主泵变量点压力，之后还包括：

判断所述主泵压力是否等于压力阈值；

若判断获知所述主泵压力等于压力阈值，则控制所述主泵排量保持不变。

具体地，本发明实施例中，当主泵压力再次等于主泵变量点压力之后，如果负载压力继续增加，则主泵压力也会继续增加，可以实时获取主泵压力，并将获取到的主泵压力与压力阈值进行比较，判断主泵压力是否等于压力阈值。其中，压力阈值可以根据实际情况进行设置，本发明实施例对此不作具体限定。

当经过判断得知主泵压力等于压力阈值时，说明此时的主泵压力不能再继续上升，则可以保持这一时刻的主泵排量，即控制主泵排量保持不变。

图6是本发明实施例中主泵流量(即系统流量)q和主泵压力p的特性曲线。系统流量与主泵排量成正比关系，即主泵排量越大，系统流量越大。如图6所示，当使用本发明实施例中的旋挖钻机动力头控制方法对旋挖钻机动力头的控制时，当主泵压力p未达到主泵变量点压力时，系统流量会一直维持最大流量，从而保证了系统的高效区，当主泵压力达到压力阈值后，即图中的m点，系统流量会保持不变，即控制主泵排量保持不变。

本发明实施例中的旋挖钻机动力头控制方法，在主泵压力再次等于所述主泵变量点压力后，当主泵压力继续上升至压力阈值时，通过控制主泵排量保持不变从而维持了系统压力不再变化，避免了系统因为主泵压力过大而产生的损害，对系统起到了保护作用。

在上述实施例的基础上，本发明实施例中提供的旋挖钻机动力头控制方法，所述实时获取旋挖钻机动力头的主泵压力，之后还包括：

若判断获知所述主泵压力小于所述主泵变量点压力，则控制所述马达排量等于所述预设马达排量。

具体地，本发明实施例中，在实时获取了旋挖钻机动力头的主泵压力后，可以将获取到的主泵压力与主泵变量点压力进行对比，当主泵压力小于主泵变量点压力时，说明此时还不需要对马达进行控制以调节主泵压力，所以可以控制马达运行在预设马达排量以保证此时的主泵排量，提高旋挖钻机的施工效率。

在上述实施例的基础上，本发明实施例中提供的旋挖钻机动力头控制方法，所述预设马达排量包括最小马达排量。

具体地，本发明实施例中，预设马达排量可以是最小马达排量。由于马达排量越大，旋挖转机动力头的速度越慢，因此，当预设马达排量是最小马达排量时，可以使旋挖转机动力头的转速达到最大值，提升了旋挖钻机的动力头转速和施工效率。

图7是本发明实施例提供的旋挖钻机动力头控制方法的控制逻辑示意图，如图7所示，该控制逻辑为，当动力头钻进开始施工时，实时获取主泵压力，在主泵压力还未到达主泵变量点压力，即图中所示，主泵压力小于等于主泵变量点压力时，控制马达保持当前排量不变，当前排量通常为预设马达排量；当主泵压力大于主泵变量点压力时，获取此时的马达排量。

如果此时的马达排量已经大于等于最大排量，则控制马达排量在最大排量；如果马达排量小于最大排量，则控制马达变量；在马达变量后，负载压力上升，主泵压力也会上升，此时重新比较主泵压力与主泵变量点压力之间的关系；循环此过程，直至主泵压力再次回到主泵变量点压力或马达排量达到最大排量。

图8是本发明实施例提供的旋挖钻机动力头控制方法的具体流程示意图。如图8所示，该方法包括：

s81，当旋挖钻机开始工作后，实时获取主泵压力；

s82，判断主泵压力与主泵变量点压力的关系；如果主泵压力小于主泵变量点压力，则继续执行s83；如果主泵压力等于主泵变量点压力，则继续执行s84；

s83，控制马达保持最小排量运行；此时旋挖钻机动力头可以持续工作，直到直接执行s811；

s84，判断马达排量是否等于最大排量；如果等于，则直接执行s85；如果不等于，则继续执行s86；

s85，控制马达保持最大排量运行；此时旋挖钻机动力头可以持续工作，直到直接执行s811；

s86，控制马达排量开始增加；即通过调节马达排量来适应负载压力；可以调节马达排量直到达到s87的状态；

s87，通过控制马达排量增加使主泵压力再次等于主泵变量点压力；

s88，在执行完s87后，如果负载压力继续增加，则可以控制减少主泵排量；

s89，在执行完s88后，如果主泵压力继续上升，则可以判断主泵压力是否等于压力阈值；如果等于，继续执行s810；如果不等于，则可以返回执行s88，即继续减少主泵排量；

s810，控制主泵排量保持不变；旋挖钻机动力头可以持续工作，直到直接执行s811；

s811，旋挖钻机停止施工。

图9是本发明实施例提供的旋挖钻机动力头控制系统的结构示意图。如图9所示，该系统包括：

主泵压力获取模块901，用于在旋挖钻机动力头的负载压力持续增加的过程中，实时获取旋挖钻机动力头的主泵压力；

控制模块902，用于若判断获知所述主泵压力等于主泵变量点压力，则控制所述旋挖钻机动力头的马达排量从预设马达排量逐渐增加，直至所述主泵压力再次等于所述主泵变量点压力，以实现对所述旋挖钻机动力头的控制。

在上述实施例的基础上，本发明实施例中提供的旋挖钻机动力头控制系统，所述控制模块具体还用于：

控制所述旋挖钻机动力头的马达排量从预设马达排量逐渐增加之后，若判断获知所述马达排量等于最大马达排量，则控制所述马达排量保持所述最大马达排量。

在上述实施例的基础上，本发明实施例中提供的旋挖钻机动力头控制系统，所述控制模块具体还用于：

所述主泵压力再次等于所述主泵变量点压力之后，控制减少所述旋挖钻机动力头的主泵排量。

在上述实施例的基础上，本发明实施例中提供的旋挖钻机动力头控制系统，所述控制模块具体还用于：

所述主泵压力再次等于所述主泵变量点压力之后，判断所述主泵压力是否等于压力阈值；

若判断获知所述主泵压力等于压力阈值，则控制所述主泵排量保持不变。

在上述实施例的基础上，本发明实施例中提供的旋挖钻机动力头控制系统，所述控制模块具体还用于：

所述实时获取旋挖钻机动力头的主泵压力之后，若判断获知所述主泵压力小于所述主泵变量点压力，则控制所述马达排量等于所述预设马达排量。

在上述实施例的基础上，本发明实施例中提供的旋挖钻机动力头控制系统，所述预设马达排量包括最小马达排量。

具体地，本发明实施例中提供的旋挖钻机动力头控制系统中各模块的作用与上述方法类实施例中各步骤的操作流程是一一对应的，实现的效果也是一致的，具体参见上述实施例，本发明实施例中对此不再赘述。

图10示例了一种电子设备的实体结构示意图，如图10所示，该电子设备可以包括：处理器(processor)1010、通信接口(communicationsinterface)1020、存储器(memory)1030和通信总线1040，其中，处理器1010，通信接口1020，存储器1030通过通信总线1040完成相互间的通信。处理器1010可以调用存储器1030中的逻辑指令，以执行上述各实施例提供的旋挖钻机动力头控制方法，该方法包括：在旋挖钻机动力头的负载压力持续增加的过程中，实时获取旋挖钻机动力头的主泵压力；若判断获知所述主泵压力等于主泵变量点压力，则控制所述旋挖钻机动力头的马达排量从预设马达排量逐渐增加，直至所述主泵压力再次等于所述主泵变量点压力，以实现对所述旋挖钻机动力头的控制。

此外，上述的存储器1030中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-onlymemory)、随机存取存储器(ram，randomaccessmemory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

另一方面，本发明还提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括存储在非暂态计算机可读存储介质上的计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，当所述程序指令被计算机执行时，计算机能够执行上述各实施例提供的旋挖钻机动力头控制方法，该方法包括：在旋挖钻机动力头的负载压力持续增加的过程中，实时获取旋挖钻机动力头的主泵压力；若判断获知所述主泵压力等于主泵变量点压力，则控制所述旋挖钻机动力头的马达排量从预设马达排量逐渐增加，直至所述主泵压力再次等于所述主泵变量点压力，以实现对所述旋挖钻机动力头的控制。

又一方面，本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以执行上述各实施例提供的旋挖钻机动力头控制方法，该方法包括：在旋挖钻机动力头的负载压力持续增加的过程中，实时获取旋挖钻机动力头的主泵压力；若判断获知所述主泵压力等于主泵变量点压力，则控制所述旋挖钻机动力头的马达排量从预设马达排量逐渐增加，直至所述主泵压力再次等于所述主泵变量点压力，以实现对所述旋挖钻机动力头的控制。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如rom/ram、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。