(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211120864.8 (22)申请日 2022.09.15 (71)申请人 江苏建筑职业技术学院 地址 221116 江苏省徐州市泉山区学 苑路 26号 (72)发明人 仇文宁　王珂　 (74)专利代理 机构 南京瑞弘专利商标事务所 (普通合伙) 32249 专利代理师 李悦声 (51)Int.Cl. E21B 44/00(2006.01) E21B 1/02(2006.01) E21B 17/00(2006.01) E21B 19/00(2006.01) G06F 30/17(2020.01)G06F 30/20(2020.01) G06F 17/16(2006.01) (54)发明名称 一种旋挖钻机使用的潜孔锤钻柱钢丝绳张 紧力控制方法 (57)摘要 本发明公开一种旋挖钻机使用的潜孔锤钻 柱钢丝绳张紧力控制方法， 属于旋挖钻机潜孔锤 的机械领域。 在潜孔锤钻柱的动力头通过始终保 持适中张紧力的钢丝绳与旋挖钻机的滑轮架连 接； 动力头上设有实时收集重量信息的带无线发 射的质量传感器， 质量传感器将实时信息通过无 线网络发送给旋挖钻机， 无线信号经A/D转换后 发送给旋挖钻机的工业PLC， 工业PLC根据实时的 潜孔锤钻柱质量， 进而获知钢丝绳的松紧程度， 通过测量钢丝绳的松紧程度从而判定钢丝绳是 否发生共振的可能， 然后对钢丝绳 长度进行调整 消除共振。 其步骤简单， 通过实时调整孔锤钻柱 钢丝绳长度， 从而消除钢丝绳的共振， 从而有效 延长钢丝绳的使用寿 命。 权利要求书4页 说明书8页 附图1页 CN 115492567 A 2022.12.20 CN 115492567 A 1.一种旋挖钻机使用的潜孔锤钻柱钢丝绳张紧力控制方法， 其特征在于： 在潜孔锤钻 柱的顶部通过减震器设有钻柱， 钻柱通过始终保持适中张紧力的钢丝绳与旋挖钻机的滑轮 架连接； 钻柱上设有实时收集重量信息的带无线发射的质量传感器， 质量传感器将实时信 息通过无线网络发送给旋挖钻机， 无线信号经A/D转换后发送给旋挖钻机的工业PLC， 工业 PLC根据实时的潜孔锤钻柱质量， 进而获知钢丝绳的松紧程度， 通过测量钢丝绳的松紧程度 从而判定钢丝绳是否发生共振的可能， 然后对钢丝绳长度进行调整消除共振， 减少潜孔锤 工作时产生的共 振对钢丝绳寿命的影响。 2.根据权利要求1所述一种旋挖钻机使用的潜孔锤钻柱钢丝绳张紧力控制方法， 其特 征在于： 利用旋挖钻机的马达控制卷扬滚筒， 从而调整连接钻柱的钢丝绳长度实现所张紧 力适中。 3.根据权利要求1所述一种旋挖钻机使用的潜孔锤钻柱钢丝绳张紧力控制方法， 其特 征在于： 由于潜孔锤的工作状态， 将钢丝绳视为忽略质量、 有弹性、 有阻尼的钢丝绳， 构建旋 挖钻机潜孔锤 钻柱多自由度离 散系统通用动力学模型： 其中， 是加速度矩阵， 是速度矩阵， {x}是位移 矩阵， {F}是激振力矩阵； 权　利　要　求　书 1/4 页 2 CN 115492567 A 2其中， [M]为质量矩阵， [C]为阻尼矩阵， [K]为刚度矩阵， 且模型是在钢丝绳整个运动中 不松绳的前提条件下建立的； 式中m1～mn表示潜孔锤各部件的质量， C1～Cn是潜孔锤系各部 件的阻尼， k1～kn是潜孔锤系统各部件的刚度； 通过上述动力学模型即可结合旋挖钻机潜孔锤的技术参数获取旋挖钻机潜孔锤的动 力参数。 4.根据权利要求3所述一种旋挖钻机使用的潜孔锤钻柱钢丝绳张紧力控制方法， 其特 征在于： 通过标准矩阵形式的振动方程(1)求解零初始条件的谐波稳态响应， 由于无法获得 非零初始条件下钻柱的初始 位移和初始速度广义坐标， 因此需要通过模态分析将钻柱的运 动方程进行解耦： 首先需要得到钻柱振动位移场的特征解： 利用方程(1)通过复指数来表示其无阻尼齐 次解， 即阻尼系数矩阵与广义力分别为 零矩阵、 零向量时的解: {q}＝Re[B{Ф}exp(iωt)].                 (6) 转化为一般的特 征值问题： 得到固有频率ωn及对应的模态{φn}， 进一步得到标准模态， 即： 标准模态将满足以下两个正交性： {Φj}T[M]{Φn}＝ δjn.                     (9) Φj}T[K]{Φn}＝ωn2δjn.                   (10) 式中： q为广义 坐标， [K]为刚度矩阵， [M]为质量矩阵， ω为固有频率， 对应的模态。 5.根据权利要求4所述一种旋挖钻机使用的潜孔锤钻柱钢丝绳张紧力控制方法， 其特 征在于： 以下表中潜孔锤 钻柱参数进行分析， 旋挖钻机潜孔锤的技 术参数权　利　要　求　书 2/4 页 3 CN 115492567 A 3