【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于水平大直径跟管救援钻机，具体涉及一种水平救援钻机用双动力系统的设计方法。
技术介绍
1、目前煤矿井下(隧道)钻孔救援过程中，普遍采用水平跟管救援钻机施工大直径钻孔，建立人员逃生通道，通过救援作业舱实现被困人员的脱困，水平救援钻孔施工的效率直接决定救援是否成功，其中动力系统作为核心部件，其工作能力和作业范围直接决定水平救援钻机的施工能力，目前，国内外常规救援钻机已经实现传统单体煤层或岩层的快速掘进功能，并能够完成救援钻孔的快速构建，随着复杂地质条件的煤矿越来越多，待开采煤层和巷道结构愈发复杂，煤岩层特性多变，当出现巷道塌方或者损坏时，传统的救援施工设备及配套施工方法已无法完成复杂地层的快速掘进，同时整套设备仍需依赖较多现场人员辅助部分工作，人工劳动强度大，作业环境恶劣，需要人工进行调节设备的施工参数。因此设计研发一种水平救援钻机用双动力系统，是申请人关注的课题之一。
技术实现思路
1、为了大幅降低工人的劳动强度，使工作人员远离危险区域，提高整体施工作业的安全性和施工效率，实现整个救援钻机无人智能化作业，保障操作人员安全，本专利技术的目的在于，提供一种水平救援钻机用双动力系统的设计方法，以实现自主控制水平救援钻机的全连续高效钻进作业及其智能化施工，该方法设计的水平救援钻机用双动力系按需自主进行施工，实时调节工作参数，适应不同煤岩地层条件，同时能够探测不同地质异常体和障碍物，并进行处理，实现快速高效构建救援通道。
2、为了实现上述任务，本专利技术采用如下技术方案
3、一种水平救援钻机用双动力系统的设计方法，其特征在于，该方法采用的主要部件包括外动力装置、内动力装置、外给进装置、内给进装置、破拆装置、探测装置和控制模块；其中：
4、所述外动力装置主要用于给外套管提供扭矩，实现外套管的旋转运动，减少钻进过程中的阻力；主要包括4个第一液压马达、4个小齿轮轴、大齿轮轴、第一箱体、2组第一轴承、第一连接轴；其中：
5、所述4个液压第一马达采用联轴器分别与4个小齿轮轴相连，作为动力输入部分；
6、所述4个小齿轮轴均匀布置在大齿轮轴4周，并采用啮合齿轮传动；
7、所述大齿轮轴两端通过2组第一轴承进行固定，并设置在第一箱体内；
8、所述第一连接轴通过螺栓与大齿轮轴端部相连，输出端与套管通过销轴和螺栓相连；
9、所述内动力装置主要用于给螺旋钻杆提供扭矩，实现螺旋钻杆的旋转运动，带动刀盘进行旋转运动；主要包括第二液压马达、主动轴、2组第二轴承、第二箱体、第二连接轴；其中：
10、所述第二液压马达采用联轴器与主动轴相连，作为动力输入部分；
11、所述主动轮轴两端通过2组第二轴承进行固定，并设置在第二箱体内；
12、所述第二连接轴通过螺栓与主动轴端部相连，输出端与螺旋钻杆通过销轴和螺栓相连；
13、所述外给进装置主要用于给套管提供轴向力，实现套管的给进起拔，和外动力装置配合完成套管的钻进施工；主要包括外机体装置和外给进油缸，其中，外给进油缸两端分别连接在外机体装置上，实现外动力装置的给进起拔；
14、所述内给进装置主要用于给螺旋钻杆提供轴向力，实现螺旋钻杆的给进起拔，和内动力装置配合完成螺旋钻杆的钻进施工；主要包括内机体装置和内给进油缸，其中，内给进油缸两端分别连接在内机体装置上，实现内动力装置的给进起拔；
15、所述破拆装置采用液压或气压方式进行清理地质异常体或者障碍物，针对作业对象选择不同参数进行处理；
16、所述探测装置主要用于实时接收作业环境信息和各部件的工作参数，过滤冗余和错误信息，并传递至控制模块；包括机头探测装置和设备探测装置，分别用于探测机头前端的作业环境信息和各部件的实时工作参数，得出作业环境各采集数据值和工作能力各采集数据值，并过滤冗余和错误数据；其中：
17、所述机头探测装置主要包括力学探测装置、视觉探测装置、雷达探测装置；
18、所述设备探测装置包括扭矩探测装置、转速探测装置、力学探测装置、振动探测装置，布置在外动力装置、内动力装置、外给进装置和内给进装置上；
19、所述控制模块主要用于处理探测装置获取的信息，进行综合分析计算，得出对应的解决方式，并对整个系统进行调节控制；
20、外动力装置与内动力装置均通过导轨设置在钻机给进平台上，且保持中心对称；外给进装置通过外给进油缸与外动力装置相连，实现外动力装置的往复运动；内给进装置通过内给进油缸与内动力装置相连，实现内动力装置的往复运动，两者相互独立运行，互不干扰；破拆装置设置在内动力装置输出端相连的刀盘上，并在任一半径上均匀布置4个，探测装置布置在外动力装置、内动力装置、外给进装置、内给进装置以及刀盘和套管上，控制模块设置在内动力装置的侧方；成为水平救援钻机用双动力系统。
21、根据本专利技术，所述控制模块用于用于处理探测装置获取的信息，对得到机头探测装置的判别系数m和设备探测装置的判别系数n，采用判断规则进行综合分析判别，得出机头前端地层状态，并实时调节水平救援钻机用双动力系统工作参数，适应不同地层条件，当遇到不同地质异常体或者障碍物时，控制破拆装置进行施工。
22、具体地，所述力学探测装置分别布置在刀盘和套管头部，其中：
23、在刀盘端面采用径向布置，在距边缘5～10mm和圆心之间均匀布置3个，采用固定连接，主要用于探测岩体剪切力、轴向力和扭矩，则得出对应数据分别为a1、a2、a3、b1、b2、b3、c1、c2、c3；
24、布置在套管头部径向中心位置，主要用于探测岩体剪切力、轴向力和扭矩，对应数据集为a4、b4、c4；
25、所述视觉探测装置布置在刀盘中心位置，用于采集探测岩体的图像数据，包括障碍物尺寸、灰度、对比度，对应数据集分别为d1、e1、f1；
26、所述雷达探测装置对称布置在刀盘中心位置两侧，各距中心距离为1/4～1/3半径处，主要用于采集探测岩体的点云数据，对应数据集为g1、g2。
27、所述扭矩探测装置按以下方式布置：
28、固定布置在第一4个液压马达输出端处，分别测量对应输出扭矩分别为a1、a2、a3、a4；
29、固定布置在大齿轮轴输出端，测量输出扭矩为a5；
30、固定布置在第二液压马达的输出端，测量输出扭矩为a6，
31、固定布置在第一连接轴的输出端，测量输出扭矩为转矩a7；
32、所述转速探测装置按以下方式布置：
33、布置在距4个第一液压马达输出端体边缘5～10mm处，采用胶结形式，测量输出转速分别为b1、b2、b3、b4；
34、布置在距大齿轮轴输出端体边缘5～10mm处，采用胶结形式，测量输出转速b5；
35、布置在距第二液压马达的输出端体边缘5～10mm处，采用胶结形式，测量转速b6；
36、布置在距第一连接轴本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种水平救援钻机用双动力系统的设计方法，其特征在于，该方法采用的主要部件包括外动力装置、内动力装置、外给进装置、内给进装置、破拆装置、探测装置和控制模块；其中：
2.如权利要求1所述的设计方法，其特征在于，所述控制模块用于用于处理探测装置获取的信息，对得到机头探测装置的判别系数M和设备探测装置的判别系数N，采用判断规则进行综合分析判别，得出机头前端地层状态，并实时调节水平救援钻机用双动力系统工作参数，适应不同地层条件，当遇到不同地质异常体或者障碍物时，控制破拆装置进行施工。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述力学探测装置分别布置在刀盘和套管头部，其中：
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述扭矩探测装置按以下方式布置：
5.如权利要求1所述方法，其特征在于，所述控制模块具有如下的功能：
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述控制模块对于水平救援钻机用双动力系统的控制过程包括以下步骤：
【技术特征摘要】
1.一种水平救援钻机用双动力系统的设计方法，其特征在于，该方法采用的主要部件包括外动力装置、内动力装置、外给进装置、内给进装置、破拆装置、探测装置和控制模块；其中：
2.如权利要求1所述的设计方法，其特征在于，所述控制模块用于用于处理探测装置获取的信息，对得到机头探测装置的判别系数m和设备探测装置的判别系数n，采用判断规则进行综合分析判别，得出机头前端地层状态，并实时调节水平救援钻机用双动力系统工作参数，适应不同地层条件，当...
【专利技术属性】
技术研发人员：张宁，邹祖杰，凡东，何玢洁，邬迪，鲁飞飞，刘璞，
申请(专利权)人：中煤科工西安研究院集团有限公司，
类型：发明
国别省市：
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