一種液壓驅(qū)動鉆機的控制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種液壓驅(qū)動鉆機的控制系統(tǒng)。本實用新型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）連接有一信號處理單元（19），信號處理單元（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）連接有一信號調(diào)理電路（22），信號調(diào)理電路（22）與信號處理單元相連（19）。本實用新型可以有效防止鉆桿電機過載而引起的設(shè)備故障，同時可以提高鉆地的效率。
【專利說明】一種液壓驅(qū)動鉆機的控制系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種水平定向鉆機，特別是一種通過液壓驅(qū)動鉆桿進給的水平定向鉆機。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，隨著現(xiàn)代文明意識和環(huán)保意識的逐漸加強，開挖路面進行各類地下管線施工導(dǎo)致的社會問題，交通問題和環(huán)境污染問題已越來越受人民的關(guān)注，城市限制開挖施工的法規(guī)將陸續(xù)出臺，這給非開挖水平定向鉆提供了廣闊的舞臺?，F(xiàn)有的水平定向鉆機在鉆地過程中，一旦遇到堅硬的石塊，鉆桿的轉(zhuǎn)動就會減慢，甚至停止轉(zhuǎn)動，導(dǎo)致驅(qū)動鉆桿的電機損壞甚至燒毀。目前的研究通過電機與鉆桿進給速度的反饋來解決上述問題，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損壞甚至燒毀的問題。
實用新型內(nèi)容
[0003]本實用新型的目的在于，提供一種液壓驅(qū)動鉆機的控制系統(tǒng)。本實用新型可以有效防止鉆桿電機過載而引起的設(shè)備故障，同時可以提高鉆地的效率。
[0004]本實用新型的技術(shù)方案:一種液壓驅(qū)動鉆機的控制系統(tǒng)，包括機架，機架的下方設(shè)有履帶，機架的上方設(shè)有駕駛室；機架的側(cè)面設(shè)有水平定向鉆機組，水平定向鉆機組包括一底座，底座的前部與機架的側(cè)面轉(zhuǎn)動連接，底座的后部經(jīng)一升降活塞與機架相連；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滑塊，移動滑塊的上方設(shè)有一鉆桿電機，鉆桿電機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滑塊連接；該鉆機還包括一油泵，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處理單元，信號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調(diào)理電路，信號調(diào)理電路與信號處理單元相連。
[0005]上述的液壓驅(qū)動鉆機的控制系統(tǒng)中，所述的P油路上還連接有一溢流閥。
[0006]前述的液壓驅(qū)動鉆機的控制系統(tǒng)中，其特征在于:所述的信號處理單元與功率放大單元之間還設(shè)有信號調(diào)節(jié)單元。
[0007]前述的液壓驅(qū)動鉆機的控制系統(tǒng)中，所述的信號處理單元為FPGA。
[0008]前述的液壓驅(qū)動鉆機的控制系統(tǒng)中，所述的信號調(diào)節(jié)單元包括運算放大器Ul，Ul的負(fù)輸入端經(jīng)電阻RO與信號處理單元(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。
[0009]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型具有以下技術(shù)效果:[0010](I)通過與轉(zhuǎn)動電機相連的電流互感器和與比例調(diào)速閥的反饋控制，即在鉆機鉆地過程中，當(dāng)鉆到堅硬的石塊，鉆桿電機轉(zhuǎn)動異常，電流互感器檢測電機的相電流發(fā)生變化，電流互感器將信號發(fā)送給比例閥控制放大器，比例閥控制放大器將信號放大后再將信號發(fā)送給比例調(diào)速閥，比例調(diào)速閥通過控制液壓油流速，減緩鉆桿的進給速度，減小鉆桿所受到的負(fù)荷，避免由于過載而引起的設(shè)備故障，同時本實用新型也能保證在鉆地過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。
[0011](2)本實用新型還對比例閥控制放大器進行了改進，改進后的比例閥控制放大器具有良好的穩(wěn)態(tài)控制特性、動態(tài)響應(yīng)快，頻帶寬、功率放大級的功耗小、抗干擾能力強，有很好的穩(wěn)定性和可靠性等效果。因此液壓缸的運行穩(wěn)定且可靠，使得鉆地的穩(wěn)定性和響應(yīng)速度，理想地解決了電機損壞甚至燒毀的問題。
[0012](3)本實用新型還對信號調(diào)節(jié)單元進行了改進，改進后的信號調(diào)節(jié)單元既能快速地抑制干擾量，又能進行精確的調(diào)整，消除靜差。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014]圖2是本實用新型的開環(huán)控制示意圖；
[0015]圖3是比例閥控制放大器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖4是信號調(diào)節(jié)單元的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖5是信號調(diào)理電路的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0018]下面結(jié)合實施例對本實用新型作進一步的詳細(xì)說明，但不作為對本實用新型的限制。
[0019]實施例:一種液壓驅(qū)動鉆機的控制系統(tǒng)，如附圖1和附圖2所示，包括機架1，機架I的下方設(shè)有履帶2，機架I的上方設(shè)有駕駛室3 ;機架的側(cè)面設(shè)有水平定向鉆機組4，水平定向鉆機組4包括一底座5，底座5的前部與機架I的側(cè)面轉(zhuǎn)動連接，底座5的后部經(jīng)一升降活塞6與機架I相連，通過升降活塞的升降實現(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配合的移動滑塊8，使得移動滑塊可以在底座的軌道上自由滑行，移動滑塊8的上方設(shè)有一鉆桿電機11，鉆桿電機11的輸出端固定一鉆桿9 ;本實用新型還包括一油泵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電機的相電流變化，電流互感器17經(jīng)電路與電機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接受到的電機相電流變化，再對比例調(diào)速閥提供特定電流，從而調(diào)節(jié)比例調(diào)速閥的流速，再對液壓缸的進給速度進行調(diào)整，所述的比例閥控制放大器可以通過市售獲得，因此具體結(jié)構(gòu)在此不在贅述。
[0020]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連接有一信號處理單元19，信號處理單元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連接有一信號調(diào)理電路22，信號調(diào)理電路22與信號處理單元相連19，信號調(diào)理電路22也稱測量放大電路，其接收比例調(diào)速閥上電磁鐵的位移傳感信號，再反饋給信號處理單元，調(diào)節(jié)比例調(diào)速閥的速度，所述的信號調(diào)理電路也可采用常規(guī)的電路，如圖5所示。所述的信號處理單元19與功率放大單元20之間還設(shè)有信號調(diào)節(jié)單元23。所述的信號處理單元19為FPGA。如附圖4所示，所述的信號調(diào)節(jié)單元23包括運算放大器U1, U1的負(fù)輸入端經(jīng)電阻Rtl與信號處理單元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。
【權(quán)利要求】
1.一種液壓驅(qū)動鉆機的控制系統(tǒng)，其特征在于:包括機架(1)，機架(I)的下方設(shè)有履帶(2)，機架(I)的上方設(shè)有駕駛室(3);機架的側(cè)面設(shè)有水平定向鉆機組(4)，水平定向鉆機組(4)包括一底座(5)，底座(5)的前部與機架(I)的側(cè)面轉(zhuǎn)動連接，底座(5)的后部經(jīng)一升降活塞(6)與機架(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)配合的移動滑塊(8)，移動滑塊(8)的上方設(shè)有一鉆桿電機(11)，鉆桿電機(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滑塊連接；該鉆機還包括一油泵(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(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)連接有一信號處理單元(19)，信號處理單元(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)連接有一信號調(diào)理電路(22)，信號調(diào)理電路(22)與信號處理單元相連(19)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液壓驅(qū)動鉆機的控制系統(tǒng)，其特征在于:所述的P油路上還連接有一溢流閥(10)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液壓驅(qū)動鉆機的控制系統(tǒng)，其特征在于:所述的信號處理單元(19)與功率放大單元(20)之間還設(shè)有信號調(diào)節(jié)單元(23)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項所述的液壓驅(qū)動鉆機的控制系統(tǒng)，其特征在于:所述的信號處理單元(19)為FPGA。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的液壓驅(qū)動鉆機的控制系統(tǒng)，其特征在于:所述的信號調(diào)節(jié)單元(23)包括運算放大器Ul，Ul的負(fù)輸入端經(jīng)電阻RO與信號處理單元(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(20)相連。
【文檔編號】E21B44/00GK203796253SQ201420129040
【公開日】2014年8月27日 申請日期:2014年3月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月20日
【發(fā)明者】沈文寶 申請人:湖州市千金寶云機械鑄件有限公司