CN203796253U - 一种液压驱动钻机的控制系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种液压驱动钻机的控制系统。本实用新型的比例阀控制放大器(16)包括与电流互感器(17)相连的输入接口单元(18),输入接口单元(18)连接有一信号处理单元(19),信号处理单元(19)连接一功率放大单元(20),功率放大单元(20)与比例调速阀(15)连接;所述的比例调速阀(15)上设有位移传感器(21),位移传感器(21)连接有一信号调理电路(22),信号调理电路(22)与信号处理单元相连(19)。本实用新型可以有效防止钻杆电机过载而引起的设备故障,同时可以提高钻地的效率。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种水平定向钻机,特别是一种通过液压驱动钻杆进给的水平定向钻机。
背景技术
目前,随着现代文明意识和环保意识的逐渐加强,开挖路面进行各类地下管线施工导致的社会问题,交通问题和环境污染问题已越来越受人民的关注,城市限制开挖施工的法规将陆续出台,这给非开挖水平定向钻提供了广阔的舞台。现有的水平定向钻机在钻地过程中,一旦遇到坚硬的石块,钻杆的转动就会减慢,甚至停止转动,导致驱动钻杆的电机损坏甚至烧毁。目前的研究通过电机与钻杆进给速度的反馈来解决上述问题,但是研究中的反馈控制系统较不成熟,使得稳定性和响应速度都较不理想,仍未能完全解决电机损坏甚至烧毁的问题。
实用新型内容
本实用新型的目的在于,提供一种液压驱动钻机的控制系统。本实用新型可以有效防止钻杆电机过载而引起的设备故障,同时可以提高钻地的效率。
本实用新型的技术方案:一种液压驱动钻机的控制系统,包括机架,机架的下方设有履带,机架的上方设有驾驶室;机架的侧面设有水平定向钻机组,水平定向钻机组包括一底座,底座的前部与机架的侧面转动连接,底座的后部经一升降活塞与机架相连;所述的底座的侧面设有轨道,底座的上方设有与轨道配合的移动滑块,移动滑块的上方设有一钻杆电机,钻杆电机的输出端固定一钻杆;所述的底座的底部设有一液压缸,液压缸的伸出端与移动滑块连接;该钻机还包括一油泵,油泵经P油路连接有一三位四通电磁阀,三位四通电磁阀的A油路和B油路分别与液压缸的两端连接,三位四通电磁阀的T油路与油箱相连;所述的B油路上连接有一比例调速阀,比例调速阀连接有一比例阀控制放大器,比例阀控制放大器连接有一电流互感器,电流互感器经电路与转杆电机相连;所述的比例阀控制放大器包括与电流互感器相连的输入接口单元,输入接口单元连接有一信号处理单元,信号处理单元连接一功率放大单元,功率放大单元与比例调速阀连接;所述的比例调速阀上设有位移传感器,位移传感器连接有一信号调理电路,信号调理电路与信号处理单元相连。
上述的液压驱动钻机的控制系统中,所述的P油路上还连接有一溢流阀。
前述的液压驱动钻机的控制系统中,其特征在于:所述的信号处理单元与功率放大单元之间还设有信号调节单元。
前述的液压驱动钻机的控制系统中,所述的信号处理单元为FPGA。
前述的液压驱动钻机的控制系统中,所述的信号调节单元包括运算放大器U1,U1的负输入端经电阻R0与信号处理单元(19)相连,U1的负输入端还经电阻R1和电容C与U1的输出端相连,U1的输出端与功率放大单元相连。
与现有技术相比,本实用新型具有以下技术效果:
(1)通过与转动电机相连的电流互感器和与比例调速阀的反馈控制,即在钻机钻地过程中,当钻到坚硬的石块,钻杆电机转动异常,电流互感器检测电机的相电流发生变化,电流互感器将信号发送给比例阀控制放大器,比例阀控制放大器将信号放大后再将信号发送给比例调速阀,比例调速阀通过控制液压油流速,减缓钻杆的进给速度,减小钻杆所受到的负荷,避免由于过载而引起的设备故障,同时本实用新型也能保证在钻地过程中钻杆始终以一定转速旋转,保证了钻地效果的一致性。
(2)本实用新型还对比例阀控制放大器进行了改进,改进后的比例阀控制放大器具有良好的稳态控制特性、动态响应快,频带宽、功率放大级的功耗小、抗干扰能力强,有很好的稳定性和可靠性等效果。因此液压缸的运行稳定且可靠,使得钻地的稳定性和响应速度,理想地解决了电机损坏甚至烧毁的问题。
(3)本实用新型还对信号调节单元进行了改进,改进后的信号调节单元既能快速地抑制干扰量,又能进行精确的调整,消除静差。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图;
图2是本实用新型的开环控制示意图;
图3是比例阀控制放大器的结构示意图;
图4是信号调节单元的结构示意图;
图5是信号调理电路的结构示意图。
具体实施方式
下面结合实施例对本实用新型作进一步的详细说明,但不作为对本实用新型的限制。
实施例:一种液压驱动钻机的控制系统,如附图1和附图2所示,包括机架1,机架1的下方设有履带2,机架1的上方设有驾驶室3;机架的侧面设有水平定向钻机组4,水平定向钻机组4包括一底座5,底座5的前部与机架1的侧面转动连接,底座5的后部经一升降活塞6与机架1相连,通过升降活塞的升降实现钻杆钻地角度的调节;所述的底座5的侧面设有轨道7,底座5的上方设有与轨道7配合的移动滑块8,使得移动滑块可以在底座的轨道上自由滑行,移动滑块8的上方设有一钻杆电机11,钻杆电机11的输出端固定一钻杆9;本实用新型还包括一油泵12,油泵12经P油路连接有一三位四通电磁阀13,三位四通电磁阀的四个通路分别为P、T、A和B油路,三位四通电磁阀13的A油路和B油路分别与液压缸14的两端连接,三位四通电磁阀13的T油路与油箱相连;所述的B油路上连接有一比例调速阀15,比例调速阀可以是电液比例节流阀,比例调速阀15连接有一比例阀控制放大器16,比例阀控制放大器16连接有一电流互感器17,电流互感器用以检测电机的相电流变化,电流互感器17经电路与电机7相连,。所述的P油路上还连接有一溢流阀10。所述的比例阀控制放大器通过接受到的电机相电流变化,再对比例调速阀提供特定电流,从而调节比例调速阀的流速,再对液压缸的进给速度进行调整,所述的比例阀控制放大器可以通过市售获得,因此具体结构在此不在赘述。
如附图3所示,所述的比例阀控制放大器16包括与电流互感器17相连的输入接口单元18,输入接口单元18连接有一信号处理单元19,信号处理单元19连接一功率放大单元20,功率放大单元可以采用常规的功率放大器,功率放大单元20与比例调速阀15连接;所述的比例调速阀15上设有位移传感器21,位移传感器21连接有一信号调理电路22,信号调理电路22与信号处理单元相连19,信号调理电路22也称测量放大电路,其接收比例调速阀上电磁铁的位移传感信号,再反馈给信号处理单元,调节比例调速阀的速度,所述的信号调理电路也可采用常规的电路,如图5所示。所述的信号处理单元19与功率放大单元20之间还设有信号调节单元23。所述的信号处理单元19为FPGA。如附图4所示,所述的信号调节单元23包括运算放大器U1,U1的负输入端经电阻R0与信号处理单元19相连,U1的负输入端还经电阻R1和电容C与U1的输出端相连,U1的输出端与功率放大单元20相连。
Claims (5)
1.一种液压驱动钻机的控制系统,其特征在于:包括机架(1),机架(1)的下方设有履带(2),机架(1)的上方设有驾驶室(3);机架的侧面设有水平定向钻机组(4),水平定向钻机组(4)包括一底座(5),底座(5)的前部与机架(1)的侧面转动连接,底座(5)的后部经一升降活塞(6)与机架(1)相连;所述的底座(5)的侧面设有轨道(7),底座(5)的上方设有与轨道(7)配合的移动滑块(8),移动滑块(8)的上方设有一钻杆电机(11),钻杆电机(11)的输出端固定一钻杆(9);所述的底座的底部设有一液压缸,液压缸的伸出端与移动滑块连接;该钻机还包括一油泵(12),油泵(12)经P油路连接有一三位四通电磁阀(13),三位四通电磁阀(13)的A油路和B油路分别与液压缸(14)的两端连接,三位四通电磁阀(13)的T油路与油箱相连;所述的B油路上连接有一比例调速阀(15),比例调速阀(15)连接有一比例阀控制放大器(16),比例阀控制放大器(16)连接有一电流互感器(17),电流互感器(17)经电路与转杆电机(11)相连;所述的比例阀控制放大器(16)包括与电流互感器(17)相连的输入接口单元(18),输入接口单元(18)连接有一信号处理单元(19),信号处理单元(19)连接一功率放大单元(20),功率放大单元(20)与比例调速阀(15)连接;所述的比例调速阀(15)上设有位移传感器(21),位移传感器(21)连接有一信号调理电路(22),信号调理电路(22)与信号处理单元相连(19)。
2.根据权利要求1所述的液压驱动钻机的控制系统,其特征在于:所述的P油路上还连接有一溢流阀(10)。
3.根据权利要求1所述的液压驱动钻机的控制系统,其特征在于:所述的信号处理单元(19)与功率放大单元(20)之间还设有信 号调节单元(23)。
4.根据权利要求1至3任一项所述的液压驱动钻机的控制系统,其特征在于:所述的信号处理单元(19)为FPGA。
5.根据权利要求3所述的液压驱动钻机的控制系统,其特征在于:所述的信号调节单元(23)包括运算放大器U1,U1的负输入端经电阻R0与信号处理单元(19)相连,U1的负输入端还经电阻R1和电容C与U1的输出端相连,U1的输出端与功率放大单元(20)相连。
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CN103850672A (zh) * | 2014-03-20 | 2014-06-11 | 湖州市千金宝云机械铸件有限公司 | 液压驱动钻机的控制系统 |
CN104695936A (zh) * | 2015-02-02 | 2015-06-10 | 徐州徐工基础工程机械有限公司 | 一种水平定向钻机钻杆自动计数控制装置 |
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