一种锚杆钻机钻头地层强度感应系统的制作方法

1.本技术涉及锚杆钻机控制系统的领域，尤其是涉及一种锚杆钻机钻头地层强度感应系统。


背景技术：

2.目前，锚杆钻机主要应用于水电站、铁路、公路边坡各类地质灾害防治中的滑坡及危岩体锚固工程，特别适合高边坡岩体锚固工程。
3.通常锚杆钻机包括周向动力装置，用以驱动钻杆和钻头旋转；还包括轴向进给装置，用以驱动周向动力装置以及钻杆和钻头进给或回退以达到控制钻取深度的目的。通常的轴向动力装置预设有几个转速档位，对于不同的地层工人选择适当的转速档位。但是当钻头在钻取时若是遇到坚硬的地层或者异物时，工人往往不能及时感知，此时，若钻头仍然以较大的转速钻取并向前进给，就很容易导致钻头的刚性断裂和轴向动力装置的过载损坏。在钻头遇到坚硬的地层或异物时，钻头的转动速度应该降低以获取更大的转矩，同时轴向动力装置驱动钻头钻进的速度也应该降低。
4.针对上述中的相关技术，发明人认为存在有操作者不能在钻头遇到坚硬的地层和异物时及时减速，使得钻头容易损坏的缺陷。


技术实现要素：

5.为了减少钻头损坏的几率，本技术提供一种锚杆钻机钻头地层强度感应系统。
6.本技术提供的一种锚杆钻机钻头地层强度感应系统采用如下的技术方案：
7.一种锚杆钻机钻头地层强度感应系统，其包括电源,用以提供系统的工作电压；还包括：
8.压力检测模块，设于钻头内，用于检测钻头在钻取时钻头与地层之间的压力，并输出检测信号；
9.plc控制器，接收检测信号并且在检测信号大于预设值时输出减速信号；
10.周向动力装置，连接于plc控制器的输出端，响应于减速信号以实现钻杆和钻头的转动速度降低；
11.轴向动力装置，连接于plc控制器的输出端，响应于减速信号以实现钻杆和钻头的钻进速度降低。
12.通过采用上述技术方案，压力检测模块能够检测钻头与钻取地层之间的压力，在检测信号大于预设值信号时，说明钻头遇到坚硬的地层或异物；此时plc控制器输出减速信号以控制周向动力装置的输出转速降低，使得钻头的转速降低；同时plc控制器便于输出减速信号以控制轴向动力装置的输出直线速度降低，使得钻头的钻进速度降低，能够减少钻头刚性断裂的几率和周向动力装置过载损坏的几率。
13.可选的，所述压力检测模块包括多个压力传感器和信号放大器，压力传感器与信号放大器一一对应，压力传感器的输出端与对应的信号放大器的输入端连接，信号放大器
的输出端与plc控制器的输入端一一对应连接。
14.通过采用上述技术方案，压力传感器设有多个，便于检测钻头不同位置和地层之间的压力，能够提升检测的精度和可靠性；信号方法器将压力传感器的检测信号进行放大，便于plc控制器接收。
15.可选的，所述周向动力装置包括力矩电机和变频器，变频器的输入端连接于plc控制器的输出端，力矩电机的输入端连接于变频器的输出端。
16.通过采用上述技术方案，plc控制器输出减速信号至变频器,在钻头遇到坚硬的地城和硬物时，便于变频器控制及时力矩电机的输出转速降低，降低了钻头刚性断裂的几率。
17.可选的，所述轴向动力装置为液压行程油缸。
18.通过采用上述技术方案，液压行程油缸结构简单，工作稳定，运动平稳，使得液压油缸能够在复杂的施工条件下能够稳定工作。
19.可选的，所述液压行程油缸还连接有比例阀和供油箱，比例阀的出油口连接于液压行程油缸的进油口，比例阀的进油口连接于供油箱，比例阀的控制端连接于plc控制器的输出端以使得plc控制器能够控制比例阀的输出流量减小。
20.通过采用上述技术方案，比例阀具有压力补偿性能，输出流量受负载变化的影响很小，精准度更高。
21.可选的，所述plc控制器连接有触摸屏，plc控制器的通信端口与触摸屏的通信端口连接。
22.通过采用上述技术方案，通过触摸屏便于工作人员查看比例阀和力矩电机的工作状态，提升了系统的便利性和实用性。
23.可选的，所述电源还连接有稳压器和熔断器，电源的输出端连接于熔断器的一端，熔断器的另一端连接于稳压器的输入端，稳压器的输出端连接于plc控制器的供电端、触摸屏的供电端、液压行程油缸的供电端和变频器的供电端。
24.通过采用上述技术方案，当系统中电流过载达到熔断器的极限值时，熔断器断路以对系统中的用电器起到保护的作用；稳压器使得电源的输出电压稳定，提升了系统的稳定性。
25.可选的，所述熔断器为自复式熔断器。
26.通过采用上述技术方案，在系统中的过载电流消失后，自复式熔断器能够自动连通，提升了系统的便利性。
27.综上所述，本技术包括以下至少一种有益技术效果：
28.1.压力检测模块能够检测钻头与钻取地层之间的压力，在检测信号大于预设值信号时，说明钻头遇到坚硬的地层或异物；此时plc控制器输出减速信号以控制周向动力装置的输出转速降低，使得钻头的转速降低；同时plc控制器便于输出减速信号以控制轴向动力装置的输出直线速度降低，使得钻头的钻进速度降低，能够减少钻头刚性断裂的几率和周向动力装置过载损坏的几率；
29.2.比例阀具有压力补偿性能，输出流量受负载变化的影响很小，精准度更高；
30.3.当系统中电流过载达到熔断器的极限值时，熔断器断路以对系统中的用电器起到保护的作用；稳压器使得电源的输出电压稳定，提升了系统的稳定性。
附图说明
31.图1是本技术实施例中系统的连接关系图；
32.图2是本技术实施例中供油箱、比例阀和液压行程油缸的连接关系示意图。
33.附图标记说明：1、电源；2、压力检测模块；3、周向动力装置；4、轴向动力装置；5、plc控制器。
具体实施方式
34.以下结合附图1
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2对本技术作进一步详细说明。
35.本技术实施例公开一种锚杆钻机钻头地层强度感应系统，参照图1，其包括电源1、压力检测模块2、plc控制器5、周向动力装置3以及轴向动力装置4。周向动力装置3用以驱动同轴固定连接的钻杆和钻头周向转动，轴向进给装置用以驱动周向动力装置3、钻杆以及钻头在钻取方向的进给或回退。
36.参照图1，电源1为交流电池组，电源1连接有稳压器和熔断器，熔断器为自复式熔断器；熔断器的输入端连接于电源1，熔断器的另一端连接于稳压器的输入端。plc控制器5、周向动力装置3和轴向动力装置4均连接于稳压器的输出端；在系统发生电流过载时，熔断器断开，系统断电；过载电流降低后熔断器能够自动连通。
37.参照图1，压力检测模块2包括多个压力传感器和多个信号放大器，压力传感器均嵌于钻头内的不同位置，压力传感器与信号放大器一一对应连接。压力传感器的信号输出端连接于对应的信号放大器的输入端，每个信号放大器的输出端均连接于plc控制器5上不同的输入端。压力传感器检测钻头与地层之间的压力并且输出检测信号，检测信号经放大后输入plc控制器5。钻头钻取到坚硬的底层或异物时，钻头与地层之间的压力增大，压力传感器输出的检测信号增大，每个压力传感器输出一个对应的检测信号；plc控制器5内置有比较器以及或门电路，可以将检测信号与预设的基准值进行比较之后传输至或门；当plc控制器5检测到任一的一个检测信号大于预设值时，plc控制器5均能够输出减速信号。
38.参照图1，周向动力装置3包括力矩电机和变频器，变频器的供电端连接于稳压器的输出端；力矩电机的输出轴与钻杆远离钻头的一端固定连接。力矩电机的信号输入端连接于变频器的信号输出端，变频器的输入端连接于plc控制器5的输出端。变频器接收plc控制器5输出的减速信号，使得变频器控制力矩电机的转速降低，进而使得钻杆和钻头的旋转速度降低。
39.参照图1和图2，轴向动力装置4为液压行程油缸，液压行程油缸连接有比例阀和供油箱。比例阀的进油口和供油箱连通，比例阀的出油口和液压行程油缸的进油口连通。比例阀的控制端连接于plc控制器5的输出端，比例阀接收到减速信号，比例阀的输出流量降低，进而使得液压行程油缸的输出直线速度降低，钻杆和钻头的钻进速度降低。
40.参照图1和图2，plc控制器5还连接有触摸屏，触摸屏的通信端口与plc控制器5的通信端口连接，触摸屏与plc控制器5能够进行数据的交互；触摸屏能够显示力矩电机的转速和比例阀的输出流量，并且能够通过触摸屏更改预设值信号；触摸屏与plc控制器5之间得到信息交互为现有技术，此处不再赘述。
41.本技术实施例一种锚杆钻机钻头地层强度感应系统的实施原理为：在钻头钻探地层时，在松软的地层中，压力检测模块2输出的检测信号小于预设值信号，力矩电机和输出
转速和比例阀的输出流量不改变。当钻头遇到坚硬的地层和异物时，钻头与地层之间的压力增加，压力检测模块2输出的检测信号大于预设值信号，此时plc控制器5输出减速信号。比例阀接收减速信号使得输出流量降低，进而使得液压行程油缸的输出直线速度降低，钻杆和钻头的钻进速度降低。变频器接收减速信号能够控制力矩电机输出的转速降低，进而使得钻杆和钻头的转动速度降低。在力矩电机功率不变的情况下，钻头的转速降低能够获得更大的转矩；钻头钻进速度也降低，有利于减少钻头刚性断裂的几率和力矩电机过载损坏的几率。
42.以上均为本技术的较佳实施例，并非依此限制本技术的保护范围，故：凡依本技术的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本技术的保护范围之内。