专利名称：旋挖钻机的重心检测装置和检测方法、旋挖钻机的制作方法
技术领域：
本发明涉及机械测量技术领域，具体而言，涉及一种旋挖钻机的重心检测装置和检测方法、一种旋挖钻机。
背景技术：
旋挖钻机属于不对称装置机械，由于其施工作业环境和施工作业对象不断变化， 很容易发生钻机倾翻事故，给施工带来不利的影响，因此如何准确测量旋挖钻机重心位置并从设计制造方面降低旋挖钻机重心，对提高整机稳定性，防止倾翻等事故的发生具有重要的意义。为解决不规则大型机械设备重心测量问题，相关技术中提出了利用智能称重仪， 高精度复合孔辐式称重传感器和千斤顶测量飞机重心，但该方式操作复杂，设备价格成本过高，无法进一步推广。因此，需要一种新的旋挖钻机的重心检测技术，可以十分简便地检测旋挖钻机的重心，且测试设备成本低，抗干扰能力强。
发明内容
本发明正是基于上述问题，提出了一种新的旋挖钻机的重心检测技术，可以十分简便地检测旋挖钻机的重心，且测试设备成本低，抗干扰能力强。有鉴于此，本发明提出了一种旋挖钻机的重心检测装置，包括拉力传感器、倾斜检测装置和控制器，其中，所述拉力传感器的两端分别与地锚和所述旋挖钻机的钻杆相连， 用于检测所述旋挖钻机上的卷扬施加的拉力；所述倾斜检测装置用于检测所述旋挖钻机是否将要前倾；以及所述控制器，连接至所述倾斜检测装置和所述拉力传感器，在所述旋挖钻机将要前倾的情况下，利用所述拉力传感器测得的第一拉力F1、所述地锚与所述旋挖钻机的两个前导向轮的中心的连线之间的第一距离L1、以及所述旋挖钻机的重量G计算出所述旋挖钻机的重心在地面的正投影与所述连线之间的第一重心距离X1，其中GXX1 = F1XL10在该技术方案中，对于重心位置的确定，包括对X、y、z三个轴向上的数据进行测量，这里是对其中的一个数据进行获取，比如设定为上述虚拟出的X轴方向上的数据。这里由旋挖钻机上的卷扬机对地锚施加拉力，从而通过反作用力使得旋挖钻机前倾或侧倾，设备简单、可靠。在上述技术方案中，优选地，还包括角度检测装置，连接至所述控制器，用于检测所述旋挖钻机的前倾角度G1，在所述前倾角度Q1大于预设的第一角度阈值的情况下，向所述卷扬的控制机构发送停止指令，以及将所述前倾角度Θ i发送至所述控制器；以及所述控制器还用于利用所述拉力传感器测得的第二拉力F2、所述前倾角度Θ i、所述第一距离 L1、所述第一重心距离X1和所述旋挖钻机的重量G计算出所述旋挖钻机的重心的第一高度 Y1，其中 G(X「YlSin Θ J = F2L1Cos Θ 10在该技术方案中，利用力矩平衡原理，计算出旋挖钻机的重心的高度，可以设定为上述虚拟坐标轴中的z轴方向上的数据。
在上述技术方案中，优选地，还包括设置在一侧履带下方的千斤顶，用于对所述履带施加竖直向上的推力；以及所述倾斜检测装置还用于检测所述旋挖钻机是否将要侧倾；所述控制器还连接至所述千斤顶，用于在所述旋挖钻机将要侧倾的情况下，利用所述千斤顶测得的第一推力F3、两条履带的外侧边之间的第二距离L2、以及所述旋挖钻机的重量 G计算出所述正投影与未设置所述千斤顶的履带的外侧边之间的第二重心距离X2，其中， GXX2 = F3XL20在该技术方案中，利用カ矩平衡原理，计算出旋挖钻机的重心在第三个轴向上的数据，设定为上述虚拟坐标轴中的y轴方向上的数据，由此，已经完成了对该旋挖钻机的重心的具体位置的获取。在上述技术方案中，优选地，所述角度检测装置还用于检测所述旋挖钻机的侧倾角度02，在所述侧倾角度02大于预设的第二角度阈值的情况下，向所述卷扬的控制机构发送停止指令，以及将所述侧倾角度0 2发送至所述控制器；以及所述控制器还用于利用所述千斤顶测得的第二推力F4、所述侧倾角度0 2、所述第二距离L2、所述第二重心距离X2和所述旋挖钻机的重量G计算出所述旋挖钻机的重心的第二高度Y2，其中 G (X2Cos 0 2-Y2sin Q2)= F4L2Cos 0 2。在该技术方案中，除了在旋挖钻机前倾时对重心的高度进行测量，还可以在旋挖钻机侧倾时，对该重心的高度进行测量。在上述技术方案中，优选地，所述控制器还用于将所述第一高度Y1和所述第二高度Y2的均值作为所述重心的竖直高度。在该技术方案中，由于测量时存在误差，因此，可以将两次获取的数据进行均值处理，从而减小误差。在上述技术方案中，优选地，所述倾斜检测装置包括压カ传感器，连接至所述控制器，设置在所述旋挖钻机的后轮下方，測量得到第一压カ值，或安装在设置所述千斤顶的履带的下方，測量得到第二压力值；以及所述控制器还用于在所述第一压カ值减小至0 时，判断所述旋挖钻机将要前傾，以及在所述第二压カ值减小至0时，判断所述旋挖钻机将要侧倾。在该技术方案中，“将要前傾”是指旋挖钻机即将发生前倾、但尚未发生，是ー个临界状态，但可以通过对数据的分析进行确定，比如在发生前倾时，后轮将会翘起，因此通过在后轮下方设置ー个压カ传感器，測量到的压カ值会随着卷扬施加的拉カ的増大而减小， 当正好减小到0的时候，就是上述“将要前傾”的临界状态了，可以通过向卷扬的控制机构发送停止指令，使旋挖钻机保持在该状态下，便于进行数据的检測。类似地，“将要侧倾”是旋挖钻机接受推力的履带对地面的压カ刚好下降至0时的临界状态，可以通过在该履带下方设置压力传感器进行检測。在上述技术方案中，优选地，所述倾斜检测装置包括测距装置，连接至所述控制器，用于测量所述旋挖钻机的履带后侧的第一离地高度，以及设置有所述千斤顶的履带的外侧边的第二离地高度；以及所述控制器还用于在所述第一离地高度大于预设的第一距离阈值的情况下，判断所述旋挖钻机将要前倾，或在所述第二离地高度大于预设的第二距离阈值的情况下，判断所述旋挖钻机将要侧倾。在该技术方案中，可以将旋挖钻机离地距离很小的时候，近似地认为是处于“将要前傾”或“将要侧倾”的临界状态，比如将距离阈值设定为Icm之内。根据本发明的又一方面，还提出了ー种旋挖钻机，包括如上述技术方案中任ー项所述的旋挖钻机的重心检测装置。根据本发明的又一方面，还提出了一种旋挖钻机的重心检测方法，包括步骤 202，利用所述旋挖钻机上的卷扬对地锚施加拉力；步骤204，判断所述旋挖钻机是否将要前倾；步骤206，在所述旋挖钻机将要前倾的情况下，利用测得的所述卷扬施加的第一拉力 F1、所述地锚与所述旋挖钻机的两个前导向轮的中心的连线之间的第一距离L1、以及所述旋挖钻机的重量G计算出所述旋挖钻机的重心在地面的正投影与所述连线之间的第一重心距离 X1，其中 GXX1 = F1XLiq在该技术方案中，对于重心位置的确定，包括对X、y、z三个轴向上的数据进行测量，这里是对其中的一个数据进行获取，比如设定为上述虚拟出的X轴方向上的数据。这里由旋挖钻机上的卷扬机对地锚施加拉力，从而通过反作用力使得旋挖钻机前倾或侧倾，设
备简单、可靠。在上述技术方案中，优选地，所述步骤204具体包括检测所述旋挖钻机的后轮下方的第一压力值或履带后侧的第一离地高度，在所述第一压力值降至O时或所述第一离地高度大于预设的第一距离阈值时，判断所述旋挖钻机将要前倾。在该技术方案中，“将要前倾”是指旋挖钻机即将发生前倾、但尚未发生，是一个临界状态，但可以通过对数据的分析进行确定，比如在发生前倾时，后轮将会翘起，因此通过在后轮下方设置一个压力传感器，测量到的压力值会随着卷扬施加的拉力的增大而减小， 当正好减小到O的时候，就是上述“将要前倾”的临界状态了，可以通过向卷扬的控制机构发送停止指令，使旋挖钻机保持在该状态下，便于进行数据的检测。还可以将旋挖钻机离地距离很小的时候，近似地认为是处于“将要前倾”的临界状态，比如将距离阈值设定为Icm 之内。在上述技术方案中，优选地，还包括步骤208，检测所述旋挖钻机的前倾角度Θ 17 在所述前倾角度Θ i大于预设的第一角度阈值的情况下，使所述卷扬停止施加拉力，并测得此时的前倾角度θ1;步骤210，利用测得的此时所述卷扬的第二拉力F2、所述前倾角度θ” 所述第一距离L1、所述第一重心距离X1和所述旋挖钻机的重量G计算出所述旋挖钻机的重心的第一高度 Y1，其中 G(X1-Y1Si)I Q1)= F2Llcos Θ 10在该技术方案中，利用力矩平衡原理，计算出旋挖钻机的重心的高度，可以设定为上述虚拟坐标轴中的ζ轴方向上的数据。在上述技术方案中，优选地,还包括步骤212,从一侧履带下方对所述履带施加竖直向上的推力；步骤214，检测所述旋挖钻机是否将要侧倾；步骤216，在所述旋挖钻机将要侧倾的情况下，利用测得的对所述履带施加的第一推力F3、两条履带的外侧边之间的第二距离L2、以及所述旋挖钻机的重量G计算出所述正投影与未设置所述千斤顶的履带的外侧边之间的第二重心距离X2,其中GXX2 = F3XL2。在该技术方案中，利用力矩平衡原理，计算出旋挖钻机的重心在第三个轴向上的数据，设定为上述虚拟坐标轴中的I轴方向上的数据，由此，已经完成了对该旋挖钻机的重心的具体位置的获取。在上述技术方案中，优选地，所述步骤214具体包括检测被施加所述推力的履带对地面的第二压力值或所述履带的外侧边的第二离地高度，在所述第二压力值降至O时或所述第二离地高度大于预设的第二距离阈值时，判断所述旋挖钻机将要侧倾。在该技术方
7案中，类似于对“将要前傾”的判断过程，“将要侧倾”是旋挖钻机接受推力的履带对地面的压カ刚好下降至0时的临界状态，可以通过在该履带下方设置压力传感器进行检測。还可以将旋挖钻机离地距离很小的时候，近似地认为是处于“将要侧倾”的临界状态，比如将距离阈值设定为Icm之内。在上述技术方案中，优选地，还包括步骤218，检测所述旋挖钻机的侧倾角度0 2， 在所述侧倾角度92大于预设的第二角度阈值的情况下，使所述卷扬停止施加拉力，并测得此时的侧倾角度9 2 ;步骤220，利用测得的对所述履带施加的第二推力F4、所述侧倾角度 0 2、所述第二距离L2、所述第二重心距离X2和所述旋挖钻机的重量G计算出所述旋挖钻机的重心的第二高度 Y2,其中 G(X2cos 0 2-Y2Sin 0 2) = F4L2Cos 0 2。在该技术方案中，除了在旋挖钻机前倾时对重心的高度进行测量，还可以在旋挖钻机侧倾时，对该重心的高度进行测量。在上述技术方案中，优选地，还包括将所述第一高度Y1和所述第二高度Y2的均值作为所述重心的竖直高度。在该技术方案中，由于测量时存在误差，因此，可以将两次获取的数据进行均值处理，从而减小误差。通过以上技术方案，可以十分简便地检测旋挖钻机的重心，且测试设备成本低，抗干扰能力強。
图I示出了根据本发明的实施例的获取第一重心距离的示意图；图2示出了图I中的重心、履带与地锚之间的位置关系的示意图；图3示出了根据本发明的实施例的获取第一高度的示意图；图4示出了根据本发明的实施例的获取第二重心距离的示意图；图5示出了根据本发明的实施例的获取第二高度的示意图；图6示出了根据本发明的实施例的旋挖钻机的重心检测方法的流程图。
具体实施例方式为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式
对本发明进行进一歩的详细描述。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明并不限于下面公开的具体实施例的限制。下面结合图I至图5，对旋挖钻机的重心检测的过程进行详细说明，其中，图I示出了根据本发明的实施例的获取第一重心距离的示意图；图2示出了图I中的重心、履带与地锚之间的位置关系的示意图；图3示出了根据本发明的实施例的获取第一高度的示意图； 图4示出了根据本发明的实施例的获取第二重心距离的示意图；图5示出了根据本发明的实施例的获取第_■闻度的不意图。如图I所示，利用拉カ传感器104、倾斜检测装置112和控制器(图中未示出)进行旋挖钻机的重心110的位置检测，其中，拉カ传感器104的两端分别与地锚106和旋挖钻机的钻杆102相连，用于检测旋挖钻机上的卷扬施加的拉カ；倾斜检测装置112用于检测旋挖钻机是否将要前倾；以及控制器连接至倾斜检测装置112和拉力传感器104，在旋挖钻机将要前倾的情况下，利用拉力传感器104测得的第一拉力F1、地锚106与旋挖钻机的两个前导向轮108的中心的连线之间的第一距离L1、以及旋挖钻机的重量G计算出旋挖钻机的重心110在地面的正投影与连线之间的第一重心距离X1，其中GXX1 = F1XLp在该技术方案中，对于重心110的位置的确定，包括对x、y、z三个轴向上的数据进行测量，这里是对其中的一个数据进行获取，比如设定为上述虚拟出的X轴方向上的数据。 这里由旋挖钻机上的卷扬机对地锚106施加拉力，从而通过反作用力使得旋挖钻机前倾或侧倾，设备简单、可靠。在上述技术方案中，倾斜检测装置112可以为压力传感器，连接至控制器，设置在旋挖钻机的后轮下方，测量得到第一压力值；在该第一压力值减小至O时，控制器判断该旋挖钻机将要前倾。在该技术方案中，“将要前倾”是指旋挖钻机即将发生前倾、但尚未发生，是一个临界状态，但可以通过对数据的分析进行确定，比如在发生前倾时，后轮将会翘起，因此通过在后轮下方设置一个压力传感器，测量到的压力值会随着卷扬施加的拉力的增大而减小，当正好减小到O的时候，就是上述“将要前倾”的临界状态了，可以通过向卷扬的控制机构发送停止指令，使旋挖钻机保持在该状态下，便于进行数据的检测。在上述技术方案中，倾斜检测装置112也可以为测距装置，连接至控制器，用于对旋挖钻机的履带后侧的第一离地高度进行测量；控制器还用于在该第一离地高度大于预设的第一距离阈值的情况下，判断旋挖钻机将要前倾。在该技术方案中，可以将旋挖钻机离地距离很小的时候，近似地认为是处于“将要前倾”或“将要侧倾”的临界状态，比如将距离阈值设定为Icm之内。对于重心110、履带的前导向轮108、地锚106之间的位置关系，下面根据图2进行说明。如图2所示，重心110在两条履带122之间的地面上形成正投影111，而两个前导向轮108的中心形成了连线123，则正投影111与连线123之间的距离就是第一重心距离 X1,而地锚106与连线123之间的距离就是第一距离U。由于旋挖钻机在前倾或将要前倾时，履带122与地面接触的受力点可以看作为前导向轮108的中心对应的位置，因此，选择该点进行距离的测算。如图3所示，在上述技术方案中，还包括角度检测装置(图中未示出)，连接至控制器，用于检测旋挖钻机的前倾角度Q1，在前倾角度θ工大于预设的第一角度阈值的情况下，向卷扬的控制机构发送停止指令，以及将前倾角度θ i发送至控制器；以及控制器还用于利用拉力传感器104测得的第二拉力F2、前倾角度Θ i、第一距离L1、第一重心距离X1和旋挖钻机的重量G计算出旋挖钻机的重心的第一高度Y1，其中G^-Ypin Θ J = F2L1Cos Θ 10在该技术方案中，利用力矩平衡原理，计算出旋挖钻机的重心110的高度，可以设定为上述虚拟坐标轴中的ζ轴方向上的数据。如图4所示，在上述技术方案中，还包括设置在一侧履带下方的千斤顶128，用于对履带施加竖直向上的推力；以及倾斜检测装置112还用于检测旋挖钻机是否将要侧倾； 控制器还连接至千斤顶128，用于在旋挖钻机将要侧倾的情况下，利用千斤顶128测得的第一推力F3、两条履带的外侧边之间的第二距离L2、以及旋挖钻机的重量G计算出正投影111与未设置千斤顶128的履带的外侧边之间的第二重心距离X2，其中，GXX2 = F3XL2。在该技术方案中，利用カ矩平衡原理，计算出旋挖钻机的重心110在第三个轴向上的数据，设定为上述虚拟坐标轴中的y轴方向上的数据，由此，已经完成了对该旋挖钻机的重心110的具体位置的获取。倾斜检测装置112可以为压カ传感器，连接至控制器，安装在设置千斤顶128的履带的下方，測量得到第二压カ值；该控制器还用于在该第二压カ值减小至0时，判断旋挖钻机将要侧倾。与对前倾的判断相类似地，“将要侧倾”是旋挖钻机接受推力的履带对地面的压カ刚好下降至0时的临界状态，可以通过在该履带下方设置压力传感器进行检測。倾斜检测装置112可以为测距装置，连接至控制器，对设置有千斤顶128的履带的外侧边的第二离地高度进行测量；以及控制器还用于在该第二离地高度大于预设的第 ニ距离阈值的情况下，判断旋挖钻机将要侧倾。在该技术方案中，可以将旋挖钻机离地距离很小的时候，近似地认为是处于“将要前傾”或“将要侧倾”的临界状态，比如将距离阈值设定为Icm之内。在上述技术方案中，角度检测装置还用于检测旋挖钻机的侧倾角度02，在侧倾角度9 2大于预设的第二角度阈值的情况下，向卷扬的控制机构发送停止指令，以及将侧倾角度0 2发送至控制器；以及控制器还用于利用千斤顶128测得的第二推力F4、侧倾角度 0 2、第二距离L2、第二重心距离X2和旋挖钻机的重量G计算出旋挖钻机的重心110的第二高度 Y2,其中 G (X2Cos 0 2-Y2sin Q2)= F4L2Cos 0 2。在该技术方案中，除了在旋挖钻机前倾时对重心110的高度进行测量，还可以在旋挖钻机侧倾时，对该重心110的高度进行测量。在上述技术方案中，控制器还用于将第一高度Y1和第二高度Y2的均值作为重心 110的竖直高度。在该技术方案中，由于测量时存在误差，因此，可以将两次获取的数据进行均值处理，从而减小误差。图6示出了根据本发明的实施例的旋挖钻机的重心检测方法的流程图。如图6所示，根据本发明的实施例的旋挖钻机的重心检测方法，包括步骤202，利用旋挖钻机上的卷扬对地锚施加拉カ；步骤204，判断旋挖钻机是否将要前倾；步骤206，在旋挖钻机将要前倾的情况下，利用测得的卷扬施加的第一拉カF1、地锚与旋挖钻机的两个前导向轮的中心的连线之间的第一距离L1、以及旋挖钻机的重量G计算出旋挖钻机的重心在地面的正投影与连线之间的第一重心距离X1，其中GXX1 = F1XLp在该技术方案中，对于重心位置的确定，包括对X、y、z三个轴向上的数据进行测量，这里是对其中的一个数据进行获取，比如设定为上述虚拟出的X轴方向上的数据。这里由旋挖钻机上的卷扬机对地锚施加拉力，从而通过反作用力使得旋挖钻机前倾或侧倾，设备简单、可靠。在上述技术方案中，步骤204具体包括检测旋挖钻机的后轮下方的第一压カ值或履带后侧的第一离地高度，在第一压カ值降至0时或第一离地高度大于预设的第一距离阈值时，判断旋挖钻机将要前傾。在该技术方案中，“将要前傾”是指旋挖钻机即将发生前倾、但尚未发生，是ー个临界状态，但可以通过对数据的分析进行确定，比如在发生前倾时，后轮将会翘起，因此通过在后轮下方设置ー个压カ传感器，測量到的压カ值会随着卷扬施加的拉カ的増大而减小，当正好减小到O的时候，就是上述“将要前倾”的临界状态了，可以通过向卷扬的控制机构发送停止指令，使旋挖钻机保持在该状态下，便于进行数据的检测。还可以将旋挖钻机离地距离很小的时候，近似地认为是处于“将要前倾”的临界状态，比如将距离阈值设定为Icm 之内。在上述技术方案中，还包括步骤208，检测旋挖钻机的前倾角度G1，在前倾角度Θ i大于预设的第一角度阈值的情况下，使卷扬停止施加拉力，并测得此时的前倾角度 Θ i ;步骤210，利用测得的此时卷扬的第二拉力F2、前倾角度Θ i、第一距离L1、第一重心距离X1和旋挖钻机的重量G计算出旋挖钻机的重心的第一高度Y1，其中G^-Ypin Θ J = F2L1Cos Θ 10在该技术方案中，利用力矩平衡原理，计算出旋挖钻机的重心的高度，可以设定为上述虚拟坐标轴中的ζ轴方向上的数据。在上述技术方案中，还包括步骤212，从一侧履带下方对履带施加竖直向上的推力；步骤214，检测旋挖钻机是否将要侧倾；步骤216，在旋挖钻机将要侧倾的情况下，利用测得的对履带施加的第一推力F3、两条履带的外侧边之间的第二距离L2、以及旋挖钻机的重量G计算出正投影与未设置千斤顶的履带的外侧边之间的第二重心距离X2，其中GXX2 =
f3xl2。在该技术方案中，利用力矩平衡原理，计算出旋挖钻机的重心在第三个轴向上的数据，设定为上述虚拟坐标轴中的y轴方向上的数据，由此，已经完成了对该旋挖钻机的重心的具体位置的获取。在上述技术方案中，步骤214具体包括检测被施加推力的履带对地面的第二压力值或履带的外侧边的第二离地高度，在第二压力值降至O时或第二离地高度大于预设的第二距离阈值时，判断旋挖钻机将要侧倾。在该技术方案中，类似于对“将要前倾”的判断过程，“将要侧倾”是旋挖钻机接受推力的履带对地面的压力刚好下降至O时的临界状态，可以通过在该履带下方设置压力传感器进行检测。还可以将旋挖钻机离地距离很小的时候， 近似地认为是处于“将要侧倾”的临界状态，比如将距离阈值设定为Icm之内。在上述技术方案中，还包括步骤218，检测旋挖钻机的侧倾角度Θ 2，在侧倾角度 Θ 2大于预设的第二角度阈值的情况下，使卷扬停止施加拉力，并测得此时的侧倾角度Θ 2 ； 步骤220，利用测得的对履带施加的第二推力F4、侧倾角度Θ 2、第二距离L2、第二重心距离 X2和旋挖钻机的重量G计算出旋挖钻机的重心的第二高度Y2，其中G(X2C0S Θ 2-Y2sin Θ 2)= F4L2Cos Θ 20在该技术方案中，除了在旋挖钻机前倾时对重心的高度进行测量，还可以在旋挖钻机侧倾时，对该重心的高度进行测量。在上述技术方案中，还包括将第一高度Y1和第二高度Y2的均值作为重心的竖直高度。在该技术方案中，由于测量时存在误差，因此，可以将两次获取的数据进行均值处理， 从而减小误差。在如图6所示的实施例中，需要说明的是，虽然从步骤202至步骤220是按照顺序进行排列下来的，但是本领域的技术人员应该理解的是，步骤202至步骤210可以归结为一个大的步骤，即第一步骤(图中未示出)，先后测量得到了第一重心距离X1和第一高度Y1, 步骤212至步骤220可以归结为一个大的步骤，即第二步骤(图中未示出)，先后测量得到第二重心距离X2和第二高度Y2，那么，第一步骤和第二步骤的顺序可以任意排列，最終均可以得到重心的位置，且其中对于第一高度Y1和第二高度Y2的測量，可以仅选择ー个，也可以同时选择两个，并取第一高度Y1和第二高度Y2的均值作为重心的高度。以上结合附图详细说明了本发明的技术方案，考虑到相关技术中，对设备重心的检测过于繁琐，或是设备成本高，不易于实现，因此，本发明提出了一种旋挖钻机的重心检测装置和检测方法、ー种旋挖钻机，可以十分简便地检测旋挖钻机的重心，且测试设备成本低，抗干扰能力強。在本发明中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。术语“多个”指两个或两个以上，除非另有明确的限定。在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种旋挖钻机的重心检测装置，其特征在于，包括拉力传感器(104)、倾斜检测装置(112)和控制器，其中，所述拉力传感器(104)的两端分别与地锚(106)和所述旋挖钻机的钻杆(102)相连， 用于检测所述旋挖钻机上的卷扬施加的拉力；所述倾斜检测装置(112)用于检测所述旋挖钻机是否将要前倾；以及所述控制器，连接至所述倾斜检测装置(112)和所述拉力传感器(104)，在所述旋挖钻机将要前倾的情况下，利用所述拉力传感器(104)测得的第一拉力F1、所述地锚(106)与所述旋挖钻机的两个前导向轮(108)的中心的连线(123)之间的第一距离L1、以及所述旋挖钻机的重量G计算出所述旋挖钻机的重心(110)在地面的正投影(111)与所述连线(123) 之间的第一重心距离X1,其中GXX1 = F1XLp
2.根据权利要求I所述的旋挖钻机的重心检测装置，其特征在于，还包括角度检测装置，连接至所述控制器，用于检测所述旋挖钻机的前倾角度Θ i，在所述前倾角度Θ !大于预设的第一角度阈值的情况下，向所述卷扬的控制机构发送停止指令，以及将所述前倾角度Q1发送至所述控制器；以及所述控制器还用于利用所述拉力传感器(104)测得的第二拉力F2、所述前倾角度Θ P 所述第一距离L1、所述第一重心距离X1和所述旋挖钻机的重量G计算出所述旋挖钻机的重心(110)的第一高度 Y1,其中 G(X1-Y1Si)I Θ D = F2L1COS Θ 10
3.根据权利要求2所述的旋挖钻机的重心检测装置，其特征在于，还包括设置在一侧履带下方的千斤顶(128)，用于对所述履带施加竖直向上的推力；所述倾斜检测装置(112)还用于检测所述旋挖钻机是否将要侧倾；以及所述控制器还连接至所述千斤顶(128)，用于在所述旋挖钻机将要侧倾的情况下，利用所述千斤顶(128)测得的第一推力F3、两条履带的外侧边之间的第二距离L2、以及所述旋挖钻机的重量G计算出所述正投影(111)与未设置所述千斤顶(128)的履带的外侧边之间的第二重心距离X2，其中GXX2 = F3XL2。
4.根据权利要求I至3中任一项所述的旋挖钻机的重心检测装置，其特征在于， 所述角度检测装置还用于检测所述旋挖钻机的侧倾角度θ2，在所述侧倾角度02大于预设的第二角度阈值的情况下，向所述卷扬的控制机构发送停止指令，以及将所述侧倾角度θ2发送至所述控制器；以及所述控制器还用于利用所述千斤顶(128)测得的第二推力F4、所述侧倾角度θ2、所述第二距离L2、所述第二重心距离X2和所述旋挖钻机的重量G计算出所述旋挖钻机的重心 (110)的第二高度 Y2,其中 G(X2cos Θ 2-Y2sin Θ 2) = F4L2Cos Θ 2。
5.根据权利要求4所述的旋挖钻机的重心检测装置，其特征在于，所述控制器还用于 将所述第一高度Y1和所述第二高度Y2的均值作为所述重心(110)的竖直高度。
6.根据权利要求4所述的旋挖钻机的重心检测装置，其特征在于，所述倾斜检测装置 (112)包括压力传感器，连接至所述控制器，设置在所述旋挖钻机的后轮下方，测量得到第一压力值，或安装在设置所述千斤顶(128)的履带的下方，测量得到第二压力值；以及所述控制器还用于在所述第一压力值减小至零时，判断所述旋挖钻机将要前倾，以及在所述第二压力值减小至零时，判断所述旋挖钻机将要侧倾。
7.根据权利要求4所述的旋挖钻机的重心检测装置，其特征在干，所述倾斜检测装置 (112)包括测距装置，连接至所述控制器，用于测量所述旋挖钻机的履带后侧的第一离地高度，以及设置有所述千斤顶(128)的履带的外侧边的第二离地高度；以及所述控制器还用于在所述第一离地高度大于预设的第一距离阈值的情况下，判断所述旋挖钻机将要前倾，或在所述第二离地高度大于预设的第二距离阈值的情况下，判断所述旋挖钻机将要侧倾。
8.ー种旋挖钻机，其特征在于，包括如权利要求I至7中任一项所述的旋挖钻机的重心检测装置。
9.一种旋挖钻机的重心检测方法，其特征在于，包括步骤202，利用所述旋挖钻机上的卷扬对地锚施加拉カ；步骤204，判断所述旋挖钻机是否将要前倾；步骤206，在所述旋挖钻机将要前倾的情况下，利用测得的所述卷扬施加的第一拉カ F1、所述地锚与所述旋挖钻机的两个前导向轮的中心的连线之间的第一距离L1、以及所述旋挖钻机的重量G计算出所述旋挖钻机的重心在地面的正投影与所述连线之间的第一重心距离 X1，其中 GXX1 = F1XL10
10.根据权利要求9所述的旋挖钻机的重心检测方法，其特征在于，所述步骤204具体包括检测所述旋挖钻机的后轮下方的第一压カ值或履带后侧的第一离地高度，在所述第一压カ值降至零时或所述第一离地高度大于预设的第一距离阈值时，判断所述旋挖钻机将要前傾。
11.根据权利要求10所述的旋挖钻机的重心检测方法，其特征在于，还包括步骤208，检测所述旋挖钻机的前倾角度G1，在所述前倾角度01大于预设的第一角度阈值的情况下，使所述卷扬停止施加拉力，并测得此时的前倾角度e!；步骤210，利用测得的此时所述卷扬的第二拉カF2、所述前倾角度Q1、所述第一距离 L1、所述第一重心距离X1和所述旋挖钻机的重量G计算出所述旋挖钻机的重心的第一高度 Y1，其中 G(X1-Y1Sin 0 :) = F2L1Cos 0 10
12.根据权利要求11所述的旋挖钻机的重心检测方法，其特征在于，还包括步骤212,从ー侧履带下方对所述履带施加竖直向上的推力；步骤214，检测所述旋挖钻机是否将要侧倾；步骤216，在所述旋挖钻机将要侧倾的情况下，利用测得的对所述履带施加的第一推力 F3、两条履带的外侧边之间的第二距离L2、以及所述旋挖钻机的重量G计算出所述正投影与未设置所述千斤顶的履带的外侧边之间的第二重心距离X2，其中，GXX2 = F3XL2。
13.根据权利要求12所述的旋挖钻机的重心检测方法，其特征在于，所述步骤214具体包括检测被施加所述推力的履带对地面的第二压カ值或所述履带的外侧边的第二离地高度，在所述第二压カ值降至零时或所述第二离地高度大于预设的第二距离阈值时，判断所述旋挖钻机将要侧倾。
14.根据权利要求9至13中任一项所述的旋挖钻机的重心检测方法，其特征在于，还包括步骤218，检测所述旋挖钻机的侧倾角度02，在所述侧倾角度92大于预设的第二角度阈值的情况下，使所述卷扬停止施加拉力，并测得此时的侧倾角度Q2 ;步骤220，利用测得的对所述履带施加的第二推力F4、所述侧倾角度0 2、所述第二距离 L2、所述第二重心距离X2和所述旋挖钻机的重量G计算出所述旋挖钻机的重心的第二高度 Y2,其中 G(X2cos 0 2-Y2sin Q2)= F4L2Cos 0 2。
15.根据权利要求14所述的旋挖钻机的重心检测方法，其特征在于，还包括将所述第一高度Y1和所述第二高度Y2的均值作为所述重心的竖直高度。
全文摘要
本发明提供了一种旋挖钻机的重心检测装置，包括拉力传感器、倾斜检测装置和控制器，拉力传感器分别与地锚和旋挖钻机的钻杆相连，用于检测卷扬施加的拉力；倾斜检测装置用于检测旋挖钻机是否将要前倾；以及控制器，在旋挖钻机将要前倾的情况下，利用拉力传感器测得的第一拉力F1、地锚与旋挖钻机的两个前导向轮的中心的连线之间的第一距离L1、以及旋挖钻机的重量G计算出旋挖钻机的重心在地面的正投影与连线之间的第一重心距离X1，其中GX1＝F1L1。相应地，本发明还提出了一种旋挖钻机和一种旋挖钻机的重心检测方法。通过本发明的技术方案，可以十分简便地检测旋挖钻机的重心，且测试设备成本低，抗干扰能力强。
文档编号E21B3/00GK102607770SQ20121006739
公开日2012年7月25日 申请日期2012年3月14日 优先权日2012年3月14日
发明者李青, 梁尤海, 陈东坡 申请人:北京市三一重机有限公司