管棚钻机钻杆定位控制系统.pdf

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1、·86·管棚钻机钻杆定位控制系统应立军，李科军。刘辉(中南大学交通运输工程学院，湖南长沙410075)摘要：通过对KR804型管棚钻机设备的使用，发现借助护拱定位，生产效率低下，提出了增加钻机钻杆定位功能的要求。通过对该钻机作业动作和控制系统的分析，提出了两个改造方案，并对方案进行可行性分析，最终选择其中一个作为改造方关键词：管棚钻机钻杆定位自动控制倾角传感器中图分类号：TH122文献标识码：A文章编号：1002+6886(20l1)o4=0086—03DriilRodPositioningControlSystemofPipeRoofDrillYINGLijun，

2、LIKejun，LIUHuiAbstract：TheconstructionengineeringmachineCo．，LtdofthefirstengineeringBUREhasaKR804piperoofdrillwhichmadeingermanyBAUERcompany．Throughtheuseofthedevice，theoperatorsfoundthatbydintofprotectionarchtheproductivityisverylow，SOtheyproposedtoincreasethefunctionofdrillrodpositio

3、ning．Throughtheanalysisofjobactionofdrillandcontrolsystem，proposedtworehabilitationprogramsandmadefeasibilityanalysisonthem．ultimatelychooseonetoasarehabilitationprogram．Keywords：piperoofdrill；drillrodpositioning；automaticcontrol；dipanglesensor液臂举升、钻架翻转、钻架转动、钻架微调、钻头旋转、钻头0前言进给、钻架进给、前后钳口

4、夹紧与松开、后钳口翻转。其中随着我国基础设施建设不断加大，在施工过程中修转盘、液臂、托架、钻架为钻机定位钻孔时的辅助机构，钻建的输水隧道、公路隧道、铁路隧道不可避免地要穿越于机作业时通过调整他们使钻杆动作到目标孔位。软弱破碎地段。管棚超前支护技术作为隧道开挖的辅助方法，能够有效地解决隧道在穿越浅埋大偏压、软弱破碎围岩、泥流地下水活动较强等特殊困难地段的隧道开挖问题。因此，管棚超前支护以其在隧道施工中独特的优点必将得到更为广泛的运用。因超前管棚支护的大量应用，专用管棚钻机应运而生。世界上最早推出管棚钻机的是意1覆盖件2底盘3机身4转盘5液臂6托架7钻架8动力头9前后钳

5、lO钻杆11钻头大利RODIO公司的管棚钻机。随即一些著名的制造商也图1德国BAuER公司KR804型管棚钻机结构简图相继推出了专用的管棚钻机，如意大利的CASAGRANDE公司、SOILMEC公司、PUNTEL公司、美国INGERSOLL．远程操作箱(图2)上有触摸屏和控制手柄，通过它们RAND公司、德国BAUER公司等。可实时观察钻机工作状态和控制各机构动作。管棚钻机目前各厂家生产的管棚钻机机构紧凑，运动灵活，可控制系统(图3)工作原理：通过操作远程操作箱上的各控以在狭窄的隧道中较大范围内钻孔。但是施工过程中钻I远程操作箱(带触摸屏)杆要借助护拱才能定位。针对这

6、一问题，为适应施工要IPLc求，提高作业效率，通过分析中铁一局建工机械有限公司引进的德国BAUER公司KRS04型管棚钻机作业动作和l比例放大器控制系统特点，提出了增加钻机钻杆定位功能的改造方l比例阀案。德国BAUERKR804型管棚钻机(图1)采用全液压驱I转盘、液臂、托架等动，电磁、液压控制，实现钻机的各个机构动作。管棚钻机图2远程操作箱图3管棚钻机控制系统的作业动作有：底盘行走，机身调整、转盘摆动、转盘转动、·88·“画弧操作”：利用管棚钻机独特的转盘设计，动作转能，本文在KLEMS04管棚钻机的已有系统上进行改造，对盘，钻架以转盘的中心线为轴线转动，当钻架下

7、表面水平类似设备的改造有一定的借鉴作用。时，停止动作转盘。动作钻头进给，钻头在断面上留下一2)钻机作业过程中不断遇到新的问题，对管棚钻机个标识。然后动作各辅助机构，同时观触摸屏上的状态监提出了新的使用要求，如岩芯采取、地质预报等问题，有待测界面，最后钻头和标识接触，钻架下表面纵向方向和水进一步研究完善。平面成一角度即钻杆倾角。完成钻架倾角定位后，动作转3)吸收国外管棚钻机各机型优点，自主研发具有智盘，钻架沿原弧线返回原位置，完成钻杆倾角定位。能化、自动化、模块化功能的新型管棚钻机具有很大的现实意义。3改造方案可行性分析参考文献方案1：管棚钻机定位虽然电脑控制，但