本技术涵盖煤矿井下巷道支护技术,特别介绍一种全自动钻锚液压驱动系统及其钻杆主动抑振控制方法。该系统通过独立的钻杆旋转驱动子系统减少液压驱动压力波动引起的振动,并通过合理控制作业参数,在非极限载荷状态下保持恒速进给,提高作业效率。在极限载荷状态下,通过溢流控制降低进给速度,减少切削阻力,实现极限载荷保护。该技术特别注重极限载荷下的振动控制,有效抑制振动源头,减轻振动强度,并通过单步长调节保持钻孔过程的稳定性,提高钻孔效率。
背景技术
全自动锚杆钻车是用于煤矿井下巷道支护的一种新型自动化设备,整个设备由底盘、钻臂和钻机组成,能够实现整车行驶、锚杆钻机自动定位、钻孔、送锚固剂、上锚杆和锚杆紧固等全套工序的自动化作业,显著提高了锚杆支护效率,同时降低了操作人员的劳动强度。
钻机是锚杆钻车的主要钻孔装置,钻臂通过伸缩运动将钻机定位至锚孔目标位置后,钻机内的钻杆在驱动系统提供的动力下,对煤巷围岩进行旋转破岩钻进,钻出合格的锚孔。钻杆在高速旋转破岩的过程中,受到轴向推力和周期性交变切削载荷的作用,由于巷道围岩通常硬度较大,钻杆在钻孔过程中会不可避免地产生复杂振动,包括横向、纵向及扭转振动,且各振动分量非线性耦合,可能导致钻头弹跳、钻杆粘滑等现象。钻杆进给过程中的振动与偏移严重影响钻机的稳定性和钻孔定位精度。同时,钻杆的振动沿钻臂传递至连接基座,不仅导致钻臂发生剧烈振动,严重时还会使钻机出现不同程度的位置偏离,进而影响下一施工环节输送锚固剂时的对孔精度,导致全自动锚杆支护的成功率下降。
目前的锚杆钻车产品中,对钻孔过程的钻杆抑振主要通过安装隔振装置对振动传递过程中的能量进行衰减,但这一措施不能从源头上对振动进行抑制,且往往只能减轻单一方向的振动。然而,在锚杆钻机实际进行钻孔作业时,钻杆的振动状态除受到岩石特性的影响,还与钻机液压驱动系统的合理性及钻杆进给与旋转速度等作业参数的实时控制密切相关,且剧烈的振动往往发生在岩石硬度极大的极限载荷情况下。因此,有必要设计一种钻机液压驱动系统,使得钻杆在进行钻孔作业时能从源头上抑制振动,多方向的减轻振动强度,同时设计一种能够与该钻机液压驱动系统搭配使用的控制方法来对钻机液压驱动系统的作业参数进行合理控制,避免在极限载荷情况下振动强度过大。
实现思路