CN104863564B - 一种水平定向钻机扭矩和推拉力数值显示系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种水平定向钻机扭矩和推拉力数值显示系统，包括PLC控制器、显示器、压力传感器、马达变量电磁阀及档位开关；两个压力传感器分别与马达的两个工作油口相连，将压力信号转换为电流信号或电压信号传送给PLC控制器；PLC控制器将采集到的两组电流信号或电压信号转换为压力值并计算油口的压力差；档位开关与PLC控制器相连，马达变量电磁阀与PLC控制器相连，PLC控制器根据档位信息对马达变量电磁阀进行控制；显示器与PLC控制器相连。此系统根据液压系统的压力和旋转或推拉的档位，自动计算扭矩及推拉力并数字化显示，操作者不必根据液压系统的压力和马达的是否变量来判断钻机输出的扭矩及推拉力。

Description

一种水平定向钻机扭矩和推拉力数值显示系统
技术领域
本发明涉及一种水平定向钻机，具体是一种水平定向钻机扭矩和推拉力数值显示系统。
背景技术
水平定向钻机是在不开挖地表面的条件下，铺设多种地下公用设施（管道、电缆等）的一种施工机械，广泛应用于供水、电力、电讯、天然气、煤气、石油等管线铺设施工中，定向钻穿越施工具有不会阻碍交通，不会破坏绿地，植被，不会影响居民正常生活等优点。
水平定向钻机在施工时，操作者需要严格控制钻机的输出扭矩及推拉力，防止因超出配套钻具的承载范围，造成钻杆钻具的损坏。传统的钻机，操作者只能根据安装在钻机上的压力表显示的压力值来近似估算施工中的扭矩及推拉力，而在实际施工中，由于马达采用变排量技术，变排量马达的数量与档位开关有关，实际使用的变排量马达数量不同造成了液压系统的背压不同，从而使得在相同的液压压力下，钻机的输出扭矩及推拉力不相同，操作者无法确定实际施工中所用的扭矩及推拉力。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种水平定向钻机扭矩和推拉力数值显示系统，操作者不需要根据压力表、档位开关和液压系统的实际使用背压来近似估算钻机输出的扭矩及推拉力，扭矩和推拉力数值显示系统能根据液压系统的压力和档位开关，自动精确计算扭矩及推拉力并数字化显示。
为了实现上述目的，本发明一种水平定向钻机扭矩和推拉力数值显示系统，包括PLC控制器、显示器、两个压力传感器、马达变量电磁阀以及档位开关；所述两个压力传感器分别与马达的两个工作油口相连，将压力信号转换为电流信号或电压信号传送给PLC控制器；所述PLC控制器将采集到的两组电流信号或电压信号转换为压力值并计算油口的压力差；所述档位开关与PLC控制器相连，将档位信息传入PLC控制器；所述马达变量电磁阀与PLC控制器相连，马达变量电磁阀安装在马达上，PLC控制器根据档位信息对马达变量电磁阀进行控制，使马达变量；所述显示器与PLC控制器相连。
作为本发明的进一步改进，所述马达及所述马达变量电磁阀设置有多组，通过并联方式组成。
作为本发明的进一步改进，所述档位开关有多个档位，控制不同数量的马达变量，从而控制马达的总排量，进而控制钻机的实际输出扭矩和推拉力。
作为本发明的优选方案，所述PLC控制器通过ＣＡＮ总线与显示器相连。与其它现场总线比较而言,CAN总线具有通信速率高、容易实现、且性价比高等诸多优点。
作为本发明的一种方案，所述马达安装在减速机上，通过与减速机连接的输出齿轮实现功率输出。
本发明解决了水平定向钻机施工时，操作者必须通过人工计算的方式来估算推拉力、扭矩的难题。PLC控制器自动检测马达的工作油口压力，并根据档位开关，自动控制马达变量电磁阀的通电数量，自动计算钻机施工的扭矩及推拉力，并在显示器上直接显示工作的扭矩和推拉力，数值准确、精度高，避免操作者依靠压力表的显示和档位开关来粗略估算扭矩和推拉力的不足，能有效解决因液压系统背压高对钻机的影响，解决现场施工中操作者不知道实际施工的扭矩和推拉力的缺点。此外本发明可以同时检测扭矩、推拉力；可以用来检测多马达系统，各液压系统并联在系统中，具有多档操作，所有马达均为变排量马达，并自动将马达的变量的排量代入运算；本套系统在控制器中计算扭矩及推拉力，并直接显示在车载显示器中，不需要计算机记录并存储，检测的数据不经过模数转换计入计算机。
附图说明
图1为本发明系统原理图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
如图1所示，本发明一种水平定向钻机扭矩和推拉力数值显示系统，包括PLC控制器、显示器、两个压力传感器、马达、马达变量电磁阀、档位开关、减速机、输出齿轮；本系统由一组或多组马达及马达变量电磁阀通过并联方式组成；马达变量电磁阀安装在马达上；两个压力传感器分别与马达的两个工作油口相连，将马达的两工作油口的压力值转换为电流信号或电压信号并传发给PLC控制器；马达安装在减速机上，通过与减速机连接的输出齿轮实现功率输出；PLC控制器将采集到的电流信号或电压信号转换为压力值并计算马达两工作油口的压力差；档位开关与PLC控制器相连，将档位信息传入PLC控制器；马达变量电磁阀与PLC控制器相连，PLC控制器根据接收的档位开关信息对马达变量电磁阀的通电数量进行控制，使不同数量的马达变量；显示器与PLC控制器相连。
其工作原理如下：两个压力传感器分别测量马达的两个主油口并将压力值转化为电流或电压信号传给PLC控制器，PLC控制器自动将电流信号或电压信号转换为压力值并计算油口的压力差。档位开关设置有多个档位，不同的档位对应着不同变排量马达的数量，PLC控制器接收档位开关的信号，并根据档位开关的信号控制马达的变量电磁阀，使不同数量的马达变量。PLC控制器根据档位开关计算出马达油口的压力差，算出马达的实际输出扭矩，再根据减速机的速比及输出齿轮的模数及齿数，精确算出钻机的扭矩和推拉力，并将扭矩及推拉力值直接在显示器上用数字显示出来。
此外在上述基础上，本发明PLC控制器优选通过ＣＡＮ总线技术与显示器相连。CAN总线具有通信速率高、容易实现、且性价比高等诸多优点。

Claims (2)

1.一种水平定向钻机扭矩和推拉力数值显示系统，其特征在于，包括PLC控制器、显示器、两个压力传感器、马达变量电磁阀以及档位开关；
所述两个压力传感器分别与马达的两个工作油口相连，将压力信号转换为电流信号或电压信号传送给PLC控制器；
所述PLC控制器将采集到的两组电流信号或电压信号转换为压力值并计算油口的压力差；
所述档位开关与PLC控制器相连，将档位信息传入PLC控制器；
所述马达变量电磁阀与PLC控制器相连，马达变量电磁阀安装在马达上，PLC控制器根据档位信息对马达变量电磁阀进行控制，使马达变量；
所述显示器与PLC控制器相连；
所述马达及所述马达变量电磁阀设置有多组，通过并联方式组成；
所述档位开关有多个档位；所述马达安装在减速机上，通过与减速机连接的输出齿轮实现功率输出；档位开关设置有多个档位，不同的档位对应着不同变排量马达的数量，PLC控制器接收档位开关的信号，并根据档位开关的信号控制马达的变量电磁阀，使不同数量的马达变量；PLC控制器根据档位开关计算出马达油口的压力差，算出马达的实际输出扭矩，再根据减速机的速比及输出齿轮的模数及齿数，精确算出钻机的扭矩和推拉力，并将扭矩及推拉力值直接在显示器上用数字显示出来。
2.根据权利要求1所述的水平定向钻机扭矩和推拉力数值显示系统，其特征在于，所述PLC控制器通过ＣＡＮ总线与显示器相连。
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