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福建全新三轴钻孔机控制系统的服务
钻机变幅机构用于调节钻孔的开孔参数,即方位角、倾角和高度。针对不同种类钻机变幅机构的结构差异性及煤矿井下钻孔的施工特点,总结了煤矿井下钻机变幅机构对开孔参数的调整要求,提出了煤矿井下钻机变幅机构的研究目标,即能够准确地调节钻孔开孔参数及保障钻机施工的稳定性。总结出煤矿井下钻机变幅机构具有外形尺寸小、参数调节范围较大、施工时需要稳固、调节过程自动化程度高的总体特点。对目前煤矿井下钻机几种常见变幅机构的结构特点、辅助稳固方式、控制方法、适用范围及存在的优缺点进行分析,提出了煤矿井下钻机向钻孔机器人发展过程中变幅机构在结构和控制方法方面的研究方向,建议重点从关节自动锁紧装置开发、变幅机构结构适应自动加卸钻杆模式的需求、钻孔开孔参数智能调节、开孔参数与底盘调平及机身稳固的协调控制等方面开展研究工作。研究成果为煤矿井下钻机装备智能化提供了研究思路。
钻孔开孔参数智能调节钻孔机器人施工过程中为尽量避免人工干预,要求变幅机构的控制系统能够根据钻孔施工规划设计来自主调整好钻孔姿态,等待钻进指令。钻孔姿态调整的核心是对开孔方位角、倾角及高度的参数检测和反馈控制。由于变幅机构承载着钻孔机器人的关键部件,如给进机身、动力头、夹持器等,这部分结构重量大、运动惯性大,这需要在姿态调整路径规划、多传感器数据融合控制算法、运动过程中的速度加速度控制等方面展开研究,以准确地控制钻孔机器人变幅机构达到设计的钻孔参数。
随着煤矿井下履带式钻机的普及,机构质量是重要的影响因素,双油缸多自由度变幅机构也得到了应用,结构如图2所示。转盘安装在履带式钻机车体上,转盘上安装转台,大臂的下部铰接于转台上,大臂和转台之间铰接油缸Ⅰ,油缸Ⅰ、大臂与转台构成个曲柄摇块机构。托架的下部铰接于大臂的上部,托架与大臂之间铰接油缸Ⅱ,油缸Ⅱ、托架、大臂构成另一个曲柄摇块机构。利用两个曲柄遥块机构可实现机身倾角和高度的变化,利用转盘实现机身方位角的变化,机身倾角调节范围-90°~90°,方位角调节范围-90°~90°,高度调节1.1m。该变幅机构调节时仅依靠液控或电控手柄控制多路换向阀实现,具有调节范围大、调节过程无需辅助吊装也无需人工拧卸螺栓、自动化程度高的特点。由于主要依靠两组油缸固定机身,该变幅机构在使用时还需要撑紧安装在机身两端的前后稳固装置,机构的稳定性。该变幅机构适用于常规能力的钻机,钻机能力为1900~6500N·m。
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