鑽機的發動機轉速控制方法及系統的製作方法
2023-11-05 06:56:22 1
鑽機的發動機轉速控制方法及系統的製作方法
【專利摘要】本發明公開了一種鑽機的發動機轉速控制方法，把發動機轉速分為低速檔、高速檔和介於低速檔和高速檔之間的中速檔；根據鑽機的工況控制發動機的轉速，其中在怠速和行走工況下，發動機工作在低速檔，其中，通過在發動機控制系統中設置低速檔支路、中速檔支路和高速檔支路，並接通其中一路同時斷開其他兩路來控制發動機工作在相應的轉速。本發明同時公開了相應的鑽機的發動機轉速控制系統。本發明將發動機的轉速細分為三檔，並且將鑽機的工況細分為怠速和另外六種工作狀況，按照其實際工作需求匹配相應的轉速，使大部分工況下，發動機都不在高速檔工作，達到降低功率消耗、節省燃油、降低噪音和延長部件壽命的目的。
【專利說明】鑽機的發動機轉速控制方法及系統
【技術領域】
[0001]本發明涉及鑽機，特別涉及一種鑽機的發動機轉速控制方法及系統，其能夠達到節能降噪的目的。
【背景技術】
[0002]目前鑽機中的主要驅動方式為，一臺發動機同時帶動空壓機和油泵，從發動機工作開始，油泵和空壓機即一直在工作。發動機通常需預設兩檔不同的轉速:轉速低於或等於1200rpm的低速檔和轉速等於或高於1800rpm的高速檔。發動機啟停時及日常維護時，發動機處在怠速工況下，發動機轉速較低，處在低速檔；而發動機處於其他工作情況下時，其轉速較高，處在高速檔。
[0003]鑽機的工作時的工作情況主要有以下幾種:行走、換杆和鑽孔，並且鑽孔時按空壓機排風量不同又細分分為大風和小風兩種不同工況。現有技術中，鑽機的發動機轉速一般只有兩檔，各工作情況下的轉速情況如圖1所示:即在怠速工況下，發動機處於低速，轉速低於或等於1200rpm ;而在行走、換杆以及以小風和大風鑽孔這四種工況下，發動機均處於高速，即轉速等於或高於1800rpm。不同工況，對液壓及壓縮空氣的需求情況並不相同，行走、換杆兩個工況下並不需要壓縮空氣或僅需要微量壓縮空氣，小風鑽孔時只需部分壓縮空氣，僅大風鑽孔時才需要全部的風量，所以不同工況下的能量消耗是不同的。
[0004]發動機的轉速與空壓機的實際消耗功率成正比關係。較高的發動機轉速會導致過多的無用的功率消耗。這些無用的功率消耗在增大了燃油消耗的同時，也必然會最終轉變成熱量，而增加系統的負荷。
[0005]而發動機油耗也與發動機轉速直接相關。轉速越高，油耗一般也就越大，同時，較高的轉速，還會降低發動機及各相關部件的壽命。此外，發動機的噪音與轉速之間呈指數的關係，較高的轉速，產生較大的噪音。現有技術中，發動機在各種工作情況下均在以高轉速運行，具有油耗高、噪音大、產生的廢熱多以及各部件壽命短的缺陷。
【發明內容】
[0006]針對現有技術存在的上述缺陷，本發明要解決的技術問題是克服由於發動機的單一的工作轉速造成的發動機油耗高、噪音大及壽命短等缺點。
[0007]為解決上述問題，本發明提供了一種鑽機的發動機轉速控制方法，把發動機轉速分為低速檔、高速檔和介於低速檔和高速檔之間的中速檔；根據鑽機的工況控制發動機的轉速，其中在怠速和行走工況下，發動機工作在低速檔，其中，通過在發動機控制系統中設置低速檔支路、中速檔支路和高速檔支路，並接通其中一路同時斷開其他兩路來控制發動機工作在相應的轉速。
[0008]作為優選，在鑽機進行鑽孔工作時，當空壓機處於大風的情況下，則控制發動機工作在高速檔。
[0009]作為優選，在鑽機進行鑽孔工作時、空壓機處於小風的工況下，根據液壓系統的壓力控制發動機的轉速:如果液壓系統的壓力為低壓，則控制發動機工作在低速檔；如果液壓系統的壓力為高壓，則控制發動機工作在中速檔。
[0010]作為優選，如果鑽機處在換杆工況下，根據液壓系統的壓力控制發動機的轉速:如果液壓系統的壓力為低壓，則控制發動機工作在中速檔；如果液壓系統的壓力為高壓，則控制發動機工作在高速檔。
[0011]本發明同時提供了一種鑽機的發動機轉速控制系統，包括:鑽機工況確定部，其配置為根據用戶指令、發動機負載狀況、液壓系統運行狀況和/或空壓機運行狀況確定鑽機工況；低速檔支路、中速檔支路和高速檔支路，其分別對應於發動機的低速檔、中速檔和高速檔；發動機轉速控制部，其配置為根據所述鑽機工況確定部所確定的鑽機工況，通過接通所述低速檔支路、中速檔支路和高速檔支路中的其中一路同時斷開其他兩路來控制發動機工作在相應的轉速，其中，在所述鑽機工況確定部確定鑽機工況為怠速工況或行走工況時，所述發動機轉速控制部控制發動機工作在低速檔。
[0012]作為優選，所述鑽機工況確定部配置為在鑽機進行鑽孔工作時，當空壓機為大風運行的情況下，確定鑽機工況為大風鑽孔工況；所述發動機轉速控制部配置為在所述鑽機工況確定部確定鑽機工況為大風鑽孔工況時，通過接通所述高速檔支路同時斷開低速檔支路和高速檔支路來控制發動機工作在高速檔。
[0013]作為優選，所述鑽機工況確定部配置為在鑽機進行鑽孔工作時、空壓機為小風運行的狀況下，當液壓系統的壓力為低壓時，確定鑽機工況為低壓小風鑽孔工況，且當液壓系統的壓力為高壓時，確定鑽機工況為高壓小風鑽孔工況:所述發動機轉速控制部配置為在所述鑽機工況確定部確定鑽機工況為低壓小風鑽孔工況時，通過接通所述低速檔支路同時斷開中速檔支路和高速檔支路來控制發動機工作在低速檔，並在所述鑽機工況確定部確定鑽機工況為高壓小風鑽孔工況時，通過接通所述中速檔支路同時斷開低速檔支路和高速檔支路來控制發動機工作在中速檔。
[0014]作為優選，所述鑽機工況確定部配置為在鑽機進行換杆時，當液壓系統的壓力為低壓時，確定鑽機工況為低壓換杆工況，且當液壓系統的壓力為高壓時，確定鑽機工況為高壓換杆工況:所述發動機轉速控制部配置為在所述鑽機工況確定部確定鑽機工況為低換杆工況時，通過接通所述中速檔支路同時斷開低速檔支路和高速檔支路來控制發動機工作在中速檔，並在所述鑽機工況確定部確定鑽機工況為高壓換杆工況時，通過接通所述高速檔支路同時斷開中速檔支路和低速檔支路來控制發動機工作在高速檔。
[0015]本發明將發動機的轉速細分為三檔，並且將鑽機的工況細分為怠速和另外六種工作狀況，按照其實際工作需求匹配相應的轉速，使大部分工況下，發動機都不在高速檔工作，達到降低功率消耗、節省燃油、降低噪音和延長部件壽命的目的。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0016]圖1為現有技術中的鑽機的發動機在不同工況下的轉速設置情況示意圖。
[0017]圖2為採用本發明的鑽機的發動機在不同工況下的轉速設置情況示意圖。
[0018]圖3為本發明的鑽機的發動機轉速控制系統的結構示意圖。
[0019]圖4為圖3中的鑽機的發動機轉速控制系統的一個實施例的電路圖。【具體實施方式】
[0020]下面結合附圖和具體實施例對本發明作進一步詳細描述，但不作為對本發明的限定。
[0021]本發明把發動機轉速進一步細分為三個檔，低於或等於1200rpm的低速檔、1400rpm的中速檔和等於或高於1800rpm的高速檔。其中，本實施例中的中速檔採用1400rpm,而在實際操作中，中速檔一般等於1400rpm,也可以稍大於或稍小於1400rpm,但轉速在1400 ± IOrpm的範圍內。
[0022]如圖2所示，在本發明中，把鑽機的工作情況更加細分，其中在怠速和行走工況下，發動機工作在低速檔。
[0023]在鑽機進行鑽孔工作時，當空壓機處於大風的情況下，則發動機工作在高速檔，此種工況下，不再考慮其他因素。
[0024]在鑽機進行鑽孔工作時，對其工況進一步細分，其中空壓機處於小風的工況下，根據液壓系統的壓力控制發動機的轉速:如果液壓系統的壓力為低壓，則發動機工作在低速檔；如果液壓系統的壓力為高壓，則發動機工作在中速檔。
[0025]如果鑽機處在換杆工況下，根據液壓系統的壓力控制發動機的轉速:如果液壓系統的壓力為低壓，則發動機工作在低速檔；如果液壓系統的壓力為高壓，則發動機工作在中速檔。
[0026]本發明將原來單一的工作轉速增加為兩個工作轉速(中速檔和高速檔)。具體控制時，鑽機進行鑽孔，僅在大風模式下的高速檔。行走時使用低速檔，而換杆工況和小風鑽孔工況下，根據負載的情況在低速和中速之間自動切換。負載的大小根據液壓系統的壓力進行判斷，其中液壓系統的壓力為高壓，認為負載較大，使用中速檔，如果液壓系統的壓力為低壓，則使用低速檔。這裡，所謂的高壓和低壓即液壓泵的壓力，其中高壓為大於30Bar的壓力，低壓為小於30Bar的壓力。
[0027]本發明的鑽機的發動機轉速控制方法即可通過電路實現，也可以通過液壓控制系統實現。
[0028]圖3示出了根據本發明的發動機轉速控制系統的結構示意圖。
[0029]如圖3所示，本發明的鑽機的發動機轉速控制系統包括:鑽機工況確定部1，其根據用戶指令、發動機負載狀況、液壓系統運行狀況和/或空壓機運行狀況確定鑽機工況。低速檔支路3、中速檔支路4和高速檔支路5，其分別對應於發動機的低速檔、中速檔和高速檔。發動機轉速控制部2，其根據鑽機工況確定部所確定的鑽機工況，通過接通低速檔支路
3、中速檔支路4和高速檔支路5中的其中一路同時斷開其他兩路來控制發動機工作在相應的轉速。其中，鑽機工況確定部I和發動機轉速控制部2也可以由同一個部件來實現。
[0030]其中，在鑽機工況確定部I確定鑽機工況為怠速工況或行走工況時，發動機轉速控制部2控制發動機工作在低速檔。
[0031]在鑽機進行鑽孔工作時，當空壓機為大風運行的情況下，鑽機工況確定部I確定鑽機工況為大風鑽孔工況，這時發動機轉速控制部2通過接通高速檔支路同時斷開低速檔支路和高速檔支路來控制發動機工作在高速檔。
[0032]在鑽機進行鑽孔工作時、空壓機為小風運行的狀況下，根據液壓系統的壓力為高壓還是低壓來確定鑽機工況。當液壓系統的壓力為低壓時，鑽機工況確定部I確定鑽機工況為低壓小風鑽孔工況，這時發動機轉速控制部2通過接通低速檔支路同時斷開中速檔支路和高速檔支路來控制發動機工作在低速檔；而當液壓系統的壓力為高壓時，鑽機工況確定部I確定鑽機工況為高壓小風鑽孔工，這時發動機轉速控制部2通過接通中速檔支路同時斷開低速檔支路和高速檔支路來控制發動機工作在中速檔。
[0033]在鑽機進行換杆時，也根據液壓系統的壓力為高壓還是低壓來確定鑽機工況。當液壓系統的壓力為低壓時，鑽機工況確定部I確定鑽機工況為低壓換杆工況，這時發動機轉速控制部2通過接通中速檔支路同時斷開低速檔支路和高速檔支路來控制發動機工作在中速檔。而當液壓系統的壓力為高壓時，鑽機工況確定部I確定鑽機工況為高壓換杆工況，這時發動機轉速控制部2通過接通高速檔支路同時斷開中速檔支路和低速檔支路來控制發動機工作在高速檔。
[0034]圖4示出了以電路實現的本發明的發動機轉速控制系統的一個實施例。
[0035]如圖4中所示，控制晶片的針腳60，58和45為發動機低速、高速和中速的控制端，低電平有效。301線為接地線，131為系統壓力開關信號，155接大風閥開關信號。S189為手動轉速切換開關，用於調試檢修等工況。當發動機啟動時針腳60接地，故發動機工作於低速，同時行走模式下發動機也工作於低速。工作於小風及換杆模式下，發動機也處於低速狀態。但當131帶電時，位於主控板上的油門繼電器3和油門繼電器2帶電，分別斷開低速控制端60、高速控制端58並使中速控制端45接地，使發動機工作於中速狀態。當大風閥打開時，油門繼電器3和油門繼電器I帶電，分別斷開低速控制端60、中速控制端45並使高速控制端58接地，使發動機工作於高速狀態。
[0036]綜上，本發明將發動機的轉速細分為三檔，並且將鑽機的工況細分為怠速和另外六種工作狀況，按照其實際工作需求匹配相應的轉速，使大部分工況下，發動機都不在高速檔工作，達到降低功率消耗、節省燃油、降低噪音和延長部件壽命的目的。
[0037]當然，以上所述是本發明的優選實施方式，應當指出，對於本【技術領域】的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也視為本發明的保護範圍。
【權利要求】
1.鑽機的發動機轉速控制方法，其特徵在於，把發動機轉速分為低速檔、高速檔和介於低速檔和高速檔之間的中速檔；根據鑽機的工況控制發動機的轉速，其中在怠速和行走工況下，發動機工作在低速檔，其中，通過在發動機控制系統中設置低速檔支路、中速檔支路和高速檔支路，並接通其中一路同時斷開其他兩路來控制發動機工作在相應的轉速。
2.如權利要求1所述的鑽機的發動機轉速控制方法，其特徵在於，在鑽機進行鑽孔工作時，當空壓機處於大風的情況下，則控制發動機工作在高速檔。
3.如權利要求1所述的鑽機的發動機轉速控制方法，其特徵在於，在鑽機進行鑽孔工作時、空壓機處於小風的工況下，根據液壓系統的壓力控制發動機的轉速: 如果液壓系統的壓力為低壓，則控制發動機工作在低速檔； 如果液壓系統的壓力為高壓，則控制發動機工作在中速檔。
4.如權利要求1所述的鑽機的發動機轉速控制方法，其特徵在於，如果鑽機處在換杆工況下，根據液壓系統的壓力控制發動機的轉速: 如果液壓系統的壓力為低壓，則控制發動機工作在中速檔； 如果液壓系統的壓力為高壓，則控制發動機工作在高速檔。
5.鑽機的發動機轉速控制系統，其特徵在於，包括: 鑽機工況確定部，其配置為根據用戶指令、發動機負載狀況、液壓系統運行狀況和/或空壓機運行狀況確定鑽機工況； 低速檔支路、中速檔支路和高速檔支路，其分別對應於發動機的低速檔、中速檔和高速檔； 發動機轉速控制部，其配置為根據所述鑽機工況確定部所確定的鑽機工況，通過接通所述低速檔支路、中速檔支路和高速檔支路中的其中一路同時斷開其他兩路來控制發動機工作在相應的轉速，其中 在所述鑽機工況確定部確定鑽機工況為怠速工況或行走工況時，所述發動機轉速控制部控制發動機工作在低速檔。
6.如權利要求5所述的鑽機的發動機轉速控制系統，其特徵在於， 所述鑽機工況確定部配置為在鑽機進行鑽孔工作時，當空壓機為大風運行的情況下，確定鑽機工況為大風鑽孔工況； 所述發動機轉速控制部配置為在所述鑽機工況確定部確定鑽機工況為大風鑽孔工況時，通過接通所述高速檔支路同時斷開低速檔支路和高速檔支路來控制發動機工作在高速檔。
7.如權利要求5所述的鑽機的發動機轉速控制系統，其特徵在於， 所述鑽機工況確定部配置為在鑽機進行鑽孔工作時、空壓機為小風運行的狀況下，當液壓系統的壓力為低壓時，確定鑽機工況為低壓小風鑽孔工況，且當液壓系統的壓力為高壓時，確定鑽機工況為高壓小風鑽孔工況: 所述發動機轉速控制部配置為在所述鑽機工況確定部確定鑽機工況為低壓小風鑽孔工況時，通過接通所述低速檔支路同時斷開中速檔支路和高速檔支路來控制發動機工作在低速檔，並在所述鑽機工況確定部確定鑽機工況為高壓小風鑽孔工況時，通過接通所述中速檔支路同時斷開低速檔支路和高速檔支路來控制發動機工作在中速檔。
8.如權利要求5所述的鑽機的發動機轉速控制系統，其特徵在於，所述鑽機工況確定部配置為在鑽機進行換杆時，當液壓系統的壓力為低壓時，確定鑽機工況為低壓換杆工況，且當液壓系統的壓力為高壓時，確定鑽機工況為高壓換杆工況: 所述發動機轉速控制部配置為在所述鑽機工況確定部確定鑽機工況為低換杆工況時，通過接通所述中速檔支路同時斷開低速檔支路和高速檔支路來控制發動機工作在中速檔，並在所述鑽機工況確定部確定鑽機工況為高壓換杆工況時，通過接通所述高速檔支路同時斷開中速檔 支路和低速檔支路來控制發動機工作在高速檔。
【文檔編號】F02D29/00GK103867312SQ201410111553
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2014年3月24日 優先權日:2014年3月24日
【發明者】鄭雨蒼, 焦德義, 丁河江, 胡俊 申請人:阿特拉斯科普柯(南京)建築礦山設備有限公司