一種液壓驅(qū)動(dòng)鉆機(jī)的控制系統(tǒng)技術(shù)方案

本實(shí)用新型專利技術(shù)公開(kāi)了一種液壓驅(qū)動(dòng)鉆機(jī)的控制系統(tǒng)。本實(shí)用新型專利技術(shù)的比例閥控制放大器（16）包括與電流互感器（17）相連的輸入接口單元（18），輸入接口單元（18）連接有一信號(hào)處理單元（19），信號(hào)處理單元（19）連接一功率放大單元（20），功率放大單元（20）與比例調(diào)速閥（15）連接；所述的比例調(diào)速閥（15）上設(shè)有位移傳感器（21），位移傳感器（21）連接有一信號(hào)調(diào)理電路（22），信號(hào)調(diào)理電路（22）與信號(hào)處理單元相連（19）。本實(shí)用新型專利技術(shù)可以有效防止鉆桿電機(jī)過(guò)載而引起的設(shè)備故障，同時(shí)可以提高鉆地的效率。（*該技術(shù)在2024年保護(hù)過(guò)期，可自由使用*）

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
一種液壓驅(qū)動(dòng)鉆機(jī)的控制系統(tǒng)
本技術(shù)涉及一種水平定向鉆機(jī)，特別是一種通過(guò)液壓驅(qū)動(dòng)鉆桿進(jìn)給的水平定向鉆機(jī)。
技術(shù)介紹
目前，隨著現(xiàn)代文明意識(shí)和環(huán)保意識(shí)的逐漸加強(qiáng)，開(kāi)挖路面進(jìn)行各類地下管線施工導(dǎo)致的社會(huì)問(wèn)題，交通問(wèn)題和環(huán)境污染問(wèn)題已越來(lái)越受人民的關(guān)注，城市限制開(kāi)挖施工的法規(guī)將陸續(xù)出臺(tái)，這給非開(kāi)挖水平定向鉆提供了廣闊的舞臺(tái)。現(xiàn)有的水平定向鉆機(jī)在鉆地過(guò)程中，一旦遇到堅(jiān)硬的石塊，鉆桿的轉(zhuǎn)動(dòng)就會(huì)減慢，甚至停止轉(zhuǎn)動(dòng)，導(dǎo)致驅(qū)動(dòng)鉆桿的電機(jī)損壞甚至燒毀。目前的研究通過(guò)電機(jī)與鉆桿進(jìn)給速度的反饋來(lái)解決上述問(wèn)題，但是研究中的反饋控制系統(tǒng)較不成熟，使得穩(wěn)定性和響應(yīng)速度都較不理想，仍未能完全解決電機(jī)損壞甚至燒毀的問(wèn)題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本技術(shù)的目的在于，提供一種液壓驅(qū)動(dòng)鉆機(jī)的控制系統(tǒng)。本技術(shù)可以有效防止鉆桿電機(jī)過(guò)載而引起的設(shè)備故障，同時(shí)可以提高鉆地的效率。本技術(shù)的技術(shù)方案:一種液壓驅(qū)動(dòng)鉆機(jī)的控制系統(tǒng)，包括機(jī)架，機(jī)架的下方設(shè)有履帶，機(jī)架的上方設(shè)有駕駛室；機(jī)架的側(cè)面設(shè)有水平定向鉆機(jī)組，水平定向鉆機(jī)組包括一底座，底座的前部與機(jī)架的側(cè)面轉(zhuǎn)動(dòng)連接，底座的后部經(jīng)一升降活塞與機(jī)架相連；所述的底座的側(cè)面設(shè)有軌道，底座的上方設(shè)有與軌道配合的移動(dòng)滑塊，移動(dòng)滑塊的上方設(shè)有一鉆桿電機(jī)，鉆桿電機(jī)的輸出端固定一鉆桿；所述的底座的底部設(shè)有一液壓缸，液壓缸的伸出端與移動(dòng)滑塊連接；該鉆機(jī)還包括一油泵，油泵經(jīng)P油路連接有一三位四通電磁閥，三位四通電磁閥的A油路和B油路分別與液壓缸的兩端連接，三位四通電磁閥的T油路與油箱相連；所述的B油路上連接有一比例調(diào)速閥，比例調(diào)速閥連接有一比例閥控制放大器，比例閥控制放大器連接有一電流互感器，電流互感器經(jīng)電路與轉(zhuǎn)桿電機(jī)相連；所述的比例閥控制放大器包括與電流互感器相連的輸入接口單元，輸入接口單元連接有一信號(hào)處理單元，信號(hào)處理單元連接一功率放大單元，功率放大單元與比例調(diào)速閥連接；所述的比例調(diào)速閥上設(shè)有位移傳感器，位移傳感器連接有一信號(hào)調(diào)理電路，信號(hào)調(diào)理電路與信號(hào)處理單元相連。上述的液壓驅(qū)動(dòng)鉆機(jī)的控制系統(tǒng)中，所述的P油路上還連接有一溢流閥。前述的液壓驅(qū)動(dòng)鉆機(jī)的控制系統(tǒng)中，其特征在于:所述的信號(hào)處理單元與功率放大單元之間還設(shè)有信號(hào)調(diào)節(jié)單元。前述的液壓驅(qū)動(dòng)鉆機(jī)的控制系統(tǒng)中，所述的信號(hào)處理單元為FPGA。前述的液壓驅(qū)動(dòng)鉆機(jī)的控制系統(tǒng)中，所述的信號(hào)調(diào)節(jié)單元包括運(yùn)算放大器Ul，Ul的負(fù)輸入端經(jīng)電阻RO與信號(hào)處理單元(19)相連，Ul的負(fù)輸入端還經(jīng)電阻Rl和電容C與Ul的輸出端相連，Ul的輸出端與功率放大單元相連。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本技術(shù)具有以下技術(shù)效果:(I)通過(guò)與轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)相連的電流互感器和與比例調(diào)速閥的反饋控制，即在鉆機(jī)鉆地過(guò)程中，當(dāng)鉆到堅(jiān)硬的石塊，鉆桿電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)異常，電流互感器檢測(cè)電機(jī)的相電流發(fā)生變化，電流互感器將信號(hào)發(fā)送給比例閥控制放大器，比例閥控制放大器將信號(hào)放大后再將信號(hào)發(fā)送給比例調(diào)速閥，比例調(diào)速閥通過(guò)控制液壓油流速，減緩鉆桿的進(jìn)給速度，減小鉆桿所受到的負(fù)荷，避免由于過(guò)載而引起的設(shè)備故障，同時(shí)本技術(shù)也能保證在鉆地過(guò)程中鉆桿始終以一定轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，保證了鉆地效果的一致性。(2)本技術(shù)還對(duì)比例閥控制放大器進(jìn)行了改進(jìn)，改進(jìn)后的比例閥控制放大器具有良好的穩(wěn)態(tài)控制特性、動(dòng)態(tài)響應(yīng)快，頻帶寬、功率放大級(jí)的功耗小、抗干擾能力強(qiáng)，有很好的穩(wěn)定性和可靠性等效果。因此液壓缸的運(yùn)行穩(wěn)定且可靠，使得鉆地的穩(wěn)定性和響應(yīng)速度，理想地解決了電機(jī)損壞甚至燒毀的問(wèn)題。(3)本技術(shù)還對(duì)信號(hào)調(diào)節(jié)單元進(jìn)行了改進(jìn)，改進(jìn)后的信號(hào)調(diào)節(jié)單元既能快速地抑制干擾量，又能進(jìn)行精確的調(diào)整，消除靜差。【附圖說(shuō)明】圖1是本技術(shù)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本技術(shù)的開(kāi)環(huán)控制示意圖；圖3是比例閥控制放大器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是信號(hào)調(diào)節(jié)單元的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是信號(hào)調(diào)理電路的結(jié)構(gòu)示意圖。【具體實(shí)施方式】下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本技術(shù)作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明，但不作為對(duì)本技術(shù)的限制。實(shí)施例:一種液壓驅(qū)動(dòng)鉆機(jī)的控制系統(tǒng)，如附圖1和附圖2所示，包括機(jī)架1，機(jī)架I的下方設(shè)有履帶2，機(jī)架I的上方設(shè)有駕駛室3 ;機(jī)架的側(cè)面設(shè)有水平定向鉆機(jī)組4，水平定向鉆機(jī)組4包括一底座5，底座5的前部與機(jī)架I的側(cè)面轉(zhuǎn)動(dòng)連接，底座5的后部經(jīng)一升降活塞6與機(jī)架I相連，通過(guò)升降活塞的升降實(shí)現(xiàn)鉆桿鉆地角度的調(diào)節(jié)；所述的底座5的側(cè)面設(shè)有軌道7，底座5的上方設(shè)有與軌道7配合的移動(dòng)滑塊8，使得移動(dòng)滑塊可以在底座的軌道上自由滑行，移動(dòng)滑塊8的上方設(shè)有一鉆桿電機(jī)11，鉆桿電機(jī)11的輸出端固定一鉆桿9 ;本技術(shù)還包括一油泵12，油泵12經(jīng)P油路連接有一三位四通電磁閥13，三位四通電磁閥的四個(gè)通路分別為P、T、A和B油路，三位四通電磁閥13的A油路和B油路分別與液壓缸14的兩端連接，三位四通電磁閥13的T油路與油箱相連；所述的B油路上連接有一比例調(diào)速閥15，比例調(diào)速閥可以是電液比例節(jié)流閥，比例調(diào)速閥15連接有一比例閥控制放大器16，比例閥控制放大器16連接有一電流互感器17，電流互感器用以檢測(cè)電機(jī)的相電流變化，電流互感器17經(jīng)電路與電機(jī)7相連，。所述的P油路上還連接有一溢流閥10。所述的比例閥控制放大器通過(guò)接受到的電機(jī)相電流變化，再對(duì)比例調(diào)速閥提供特定電流，從而調(diào)節(jié)比例調(diào)速閥的流速，再對(duì)液壓缸的進(jìn)給速度進(jìn)行調(diào)整，所述的比例閥控制放大器可以通過(guò)市售獲得，因此具體結(jié)構(gòu)在此不在贅述。如附圖3所示，所述的比例閥控制放大器16包括與電流互感器17相連的輸入接口單元18，輸入接口單元18連接有一信號(hào)處理單元19，信號(hào)處理單元19連接一功率放大單元20，功率放大單元可以采用常規(guī)的功率放大器，功率放大單元20與比例調(diào)速閥15連接；所述的比例調(diào)速閥15上設(shè)有位移傳感器21，位移傳感器21連接有一信號(hào)調(diào)理電路22，信號(hào)調(diào)理電路22與信號(hào)處理單元相連19，信號(hào)調(diào)理電路22也稱測(cè)量放大電路，其接收比例調(diào)速閥上電磁鐵的位移傳感信號(hào)，再反饋給信號(hào)處理單元，調(diào)節(jié)比例調(diào)速閥的速度，所述的信號(hào)調(diào)理電路也可采用常規(guī)的電路，如圖5所示。所述的信號(hào)處理單元19與功率放大單元20之間還設(shè)有信號(hào)調(diào)節(jié)單元23。所述的信號(hào)處理單元19為FPGA。如附圖4所示，所述的信號(hào)調(diào)節(jié)單元23包括運(yùn)算放大器U1, U1的負(fù)輸入端經(jīng)電阻Rtl與信號(hào)處理單元19相連，U1的負(fù)輸入端還經(jīng)電阻R1和電容C與U1的輸出端相連，U1的輸出端與功率放大單元20相連。本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種液壓驅(qū)動(dòng)鉆機(jī)的控制系統(tǒng)，其特征在于：包括機(jī)架(1)，機(jī)架(1)的下方設(shè)有履帶(2)，機(jī)架(1)的上方設(shè)有駕駛室(3)；機(jī)架的側(cè)面設(shè)有水平定向鉆機(jī)組(4)，水平定向鉆機(jī)組(4)包括一底座(5)，底座(5)的前部與機(jī)架(1)的側(cè)面轉(zhuǎn)動(dòng)連接，底座(5)的后部經(jīng)一升降活塞(6)與機(jī)架(1)相連；所述的底座(5)的側(cè)面設(shè)有軌道(7)，底座(5)的上方設(shè)有與軌道(7)配合的移動(dòng)滑塊(8)，移動(dòng)滑塊(8)的上方設(shè)有一鉆桿電機(jī)(11)，鉆桿電機(jī)(11)的輸出端固定一鉆桿(9)；所述的底座的底部設(shè)有一液壓缸，液壓缸的伸出端與移動(dòng)滑塊連接；該鉆機(jī)還包括一油泵(12)，油泵(12)經(jīng)P油路連接有一三位四通電磁閥(13)，三位四通電磁閥(13)的A油路和B油路分別與液壓缸(14)的兩端連接，三位四通電磁閥(13)的T油路與油箱相連；所述的B油路上連接有一比例調(diào)速閥(15)，比例調(diào)速閥(15)連接有一比例閥控制放大器(16)，比例閥控制放大器(16)連接有一電流互感器(17)，電流互感器(17)經(jīng)電路與轉(zhuǎn)桿電機(jī)(11)相連；所述的比例閥控制放大器(16)包括與電流互感器(17)相連的輸入接口單元(18)，輸入接口單元(18)連接有一信號(hào)處理單元(19)，信號(hào)處理單元(19)連接一功率放大單元(20)，功率放大單元(20)與比例調(diào)速閥(15)連接；所述的比例調(diào)速閥(15)上設(shè)有位移傳感器(21)，位移傳感器(21)連接有一信號(hào)調(diào)理電路(22)，信號(hào)調(diào)理電路(22)與信號(hào)處理單元相連(19)。...

【技術(shù)特征摘要】
1.一種液壓驅(qū)動(dòng)鉆機(jī)的控制系統(tǒng)，其特征在于:包括機(jī)架(1)，機(jī)架(I)的下方設(shè)有履帶(2)，機(jī)架(I)的上方設(shè)有駕駛室(3);機(jī)架的側(cè)面設(shè)有水平定向鉆機(jī)組(4)，水平定向鉆機(jī)組(4)包括一底座(5)，底座(5)的前部與機(jī)架(I)的側(cè)面轉(zhuǎn)動(dòng)連接，底座(5)的后部經(jīng)一升降活塞(6)與機(jī)架(I)相連；所述的底座(5)的側(cè)面設(shè)有軌道(7)，底座(5)的上方設(shè)有與軌道(7)配合的移動(dòng)滑塊(8)，移動(dòng)滑塊(8)的上方設(shè)有一鉆桿電機(jī)(11)，鉆桿電機(jī)(11)的輸出端固定一鉆桿(9);所述的底座的底部設(shè)有一液壓缸，液壓缸的伸出端與移動(dòng)滑塊連接；該鉆機(jī)還包括一油泵(12)，油泵(12)經(jīng)P油路連接有一三位四通電磁閥(13)，三位四通電磁閥(13)的A油路和B油路分別與液壓缸(14)的兩端連接，三位四通電磁閥(13)的T油路與油箱相連；所述的B油路上連接有一比例調(diào)速閥(15)，比例調(diào)速閥(15)連接有一比例閥控制放大器(16)，比例閥控制放大器(16)連接有一電流互感器(17)，電流互感器(17)經(jīng)電路與轉(zhuǎn)桿電機(jī)(11)相連；所述的比例閥控制放大器(1...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：沈文寶，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：湖州市千金寶云機(jī)械鑄件有限公司，
類型：新型
國(guó)別省市：浙江;33