水平定向钻机推拉力控制方法及水平定向钻机技术

本发明专利技术公开了一种水平定向钻机推拉力控制方法及水平定向钻机，涉及工程机械领域。该方法包括以下步骤：调节马达的工作排量，以使得工作排量对应的最大推拉力Fmax大于设定的推拉力Ft；根据设定的推拉力Ft计算马达的工作压差ΔP；根据工作压差ΔP和采集到的马达的第一回油背压，计算马达所需要的工作压力；调节马达的进油压力以使得马达的进油压力等于马达所需要的工作压力。上述技术方案实现了水平定向钻机推拉力精准、快捷地控制。

【技术实现步骤摘要】
水平定向钻机推拉力控制方法及水平定向钻机
本专利技术涉及工程机械领域，具体涉及一种水平定向钻机推拉力控制方法及水平定向钻机。
技术介绍
水平定向钻机在施工过程中，由液压泵驱动马达转动，通过减速机和齿轮齿条驱动钻杆和钻具。为保证施工的安全性，实际施工过程中，需要根据不同的地质条件和切削钻具，调节水平定向钻机输出的最大推拉力，以避免损坏钻杆和钻具。专利技术人发现，现有技术中至少存在下述问题：为避免钻杆和钻具损坏，采用调节液压马达最大工作压力的方式限制水平定向钻机输出的最大推拉力。该方式仅能调节液压马达的最大工作压力。当液压马达工作排量发生变化时，需要重新调节液压马达的最大工作压力，实际操作中经常出现忘记重新调节该最大工作压力，从而导致钻杆和钻具损坏的现象。
技术实现思路
本专利技术提出一种水平定向钻机推拉力控制方法及水平定向钻机，用以优化使得水平定向钻机的推拉力的控制方法更加合理。本专利技术提供了一种水平定向钻机推拉力控制方法，包括以下步骤：S100、调节马达的工作排量，以使得所述工作排量对应的最大推拉力Fmax大于设定的推拉力Ft；S200、根据设定的推拉力Ft计算马达的工作压差ΔP；S300、根据工作压差ΔP和采集到的马达的第一回油背压，计算马达所需要的工作压力；S400、调节所述马达的进油压力以使得马达的进油压力等于马达所需要的工作压力。在一些实施例中，所述步骤S100包括：采集马达工作档位旋钮当前档位对应的电压信号；根据电压信号控制马达的排量控制阀的控制电压或控制电流，以控制马达的工作排量；计算马达的工作排量qm；计算马达的工作排量qm对应的最大推拉力Fmax；比较最大推拉力Fmax和设定的推拉力Ft的大小，若Ft≥Fmax，则改变所述马达的排量控制阀的控制电压或控制电流，以改变所述马达的工作排量，直至Ft＜Fmax。在一些实施例中，采用下述公式计算马达的排量qm对应的最大推拉力Fmax：其中，Fmax为钻机当前档位的最大输出推拉力；ΔPmax为液压系统允许的马达最大工作压差；qm为马达当前工作档位的排量；i为与马达连接的减速机的速比；R为与所述减速机连接的齿轮的分度圆半径。在一些实施例中，在上述的步骤S200中，根据下述公式计算工作压差ΔP：其中，qm为马达当前工作档位的排量；i为与马达连接的减速机的速比；R为与所述减速机连接的齿轮的分度圆半径。在一些实施例中，在上述的步骤S300中，将采集到的所述马达的回油口的压力作为所述第一回油背压。在一些实施例中，在上述的步骤S300中，采用下述步骤采集马达的第一回油背压：采集马达两个工作油口的工作压力；比较采集到的马达两个工作油口的工作压力的大小，将其中较小的工作压力作为所述第一回油背压。在一些实施例中，采用下述步骤采集马达两个工作油口的工作压力：采用第一压力传感器检测马达其中一个工作油口的工作压力；采用第二压力传感器检测马达另一个工作油口的工作压力。在一些实施例中，所述水平定向钻机推拉力控制方法还包括以下步骤：S500、实时监测采集到的马达的第二回油背压，并比较其是否等于第一回油背压；S600、若所述第二回油背压与所述第一回油背压不相等，则调节所述马达的进油压力以使得马达的进油压力等于马达所需要的工作压力，马达的回油背压等于所述第一回油背压。在一些实施例中，所述步骤S400包括：根据马达所需要的工作压力，计算所述马达的压力控制阀的所需控制电流；调节所述压力控制阀的控制电流，使之等于所述压力控制阀的所需控制电流。本专利技术另一实施例提供一种水平定向钻机，包括：马达；马达排量调节组件，与所述马达连接，用于调节所述马达的排量；回油背压检测组件，与所述马达连接，用于检测所述马达的回油背压；压力控制阀，与所述马达连接，用于控制所述马达的工作压力；马达推拉力设定组件，用于设定所述马达的推拉力；以及控制器，与所述马达排量调节组件、所述回油背压检测组件、所述压力控制阀以及所述马达推拉力设定组件连接。在一些实施例中，所述马达包括变量马达。在一些实施例中，所述马达排量调节组件包括：马达工作档位旋钮，与所述控制器连接；以及排量控制阀，与所述控制器和所述马达均连接，所述控制器用于根据所述马达工作档位旋钮所处的档位控制所述排量阀的电流或电压，以控制所述马达的排量。在一些实施例中，所述回油背压检测组件包括：第一压力传感器，用于检测所述马达的进油口和出油口中的其中一个的压力；以及第二压力传感器，用于检测所述马达的进油口和出油口中的另一个的压力。在一些实施例中，所述马达推拉力设定组件包括：推拉力调节部件，与所述控制器连接；以及显示部件，设于所述推拉力调节部件外周，用于显示所述推拉力调节部件所处的档位。在一些实施例中，所述推拉力调节部件包括电位计。上述技术方案，根据马达流量与钻机最大推拉力的对应关系，先调节马达流量使得通过后续步骤的调节能得到所需要的推拉力。然后根据推拉力与马达的工作压差的关系，控制马达的进油压力，最终实现根据马达的进油压力实时控制马达的推拉力，使之等于所需要的推拉力值。上述技术方案实现了水平定向钻机推拉力精准、快捷地控制。附图说明此处所说明的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，构成本申请的一部分，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图1为本专利技术实施例提供的水平定向钻机原理示意图；图2为本专利技术实施例提供的水平定向钻机推拉力控制方法的原理示意图；图3为本专利技术实施例提供的水平定向钻机推拉力控制方法的流程示意图；图4为本专利技术实施例提供的水平定向钻机的推拉力调节组件的结构示意图。具体实施方式下面结合图1～图4对本专利技术提供的技术方案进行更为详细的阐述。以钻机为水平定向钻机为例。如图1所示，水平定向钻机包括马达1、减速机2、齿轮3、控制器4、马达工作档位旋钮5。液压泵驱动马达1转动，马达1通过减速机2和齿轮3齿条驱动钻杆和钻具工作。控制器4与马达工作档位旋钮5连接。马达1上集成有排量控制阀6，通过控制排量控制阀6实现对马达1的排量控制。马达工作档位旋钮5有多个旋钮位置，旋钮处于不同的位置，其所对应的电压不同。马达工作档位旋钮5与控制器4电连接连接。控制器4接收马达工作档位旋钮5的电压信号，并把它转化为电流信号或电压信号。该电流信号或电压信号作为控制信号供给集成在马达1上的排量控制阀6，通过该排量控制阀6改变马达1的工作排量。马达1上还设置有推拉力调节部件7，推拉力调节部件7可无级调节，其不同位置对应不同的推拉力值。推拉力调节部件7与控制器4电连接。控制器4根据接收的推拉力调节部件7的位置信号，确认需要控制的推拉力值。为了采集马达1两个工作油口的油压，在一些实施例中，钻机还包括控制器4、第一压力传感器9和第二压力传感器10。马达1的两个工作油口中，其中一个作为进油口，另一个作为出油口。当马达1的旋转方向不同时，进油口和出油口互换。为了控制马达1的进油压力，钻机还包括压力控制阀8。压力控制阀8用于调节马达1的最大工作压力。通过控制压力控制阀8的电流，实现了对马达1进油压力的控制。压力控制阀8具体比如为电比例溢流阀。第一压力传感器9和第二压力传感器10用于检测马达1的两个工作油口的压力，并把检测到的压力信号传递给控制器4。本专利技术实施例提供一种水平定向钻机本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种水平定向钻机推拉力控制方法，其特征在于，包括以下步骤：S100、调节马达的工作排量，以使得所述工作排量对应的最大推拉力Fmax大于设定的推拉力Ft；S200、根据设定的推拉力Ft计算马达的工作压差ΔP；S300、根据工作压差ΔP和采集到的马达的第一回油背压，计算马达所需要的工作压力；S400、调节所述马达的压力控制阀，以使得马达的进油压力等于马达所需要的工作压力。

【技术特征摘要】
1.一种水平定向钻机推拉力控制方法，其特征在于，包括以下步骤：S100、调节马达的工作排量，以使得所述工作排量对应的最大推拉力Fmax大于设定的推拉力Ft；S200、根据设定的推拉力Ft计算马达的工作压差ΔP；S300、根据工作压差ΔP和采集到的马达的第一回油背压，计算马达所需要的工作压力；S400、调节所述马达的压力控制阀，以使得马达的进油压力等于马达所需要的工作压力。2.根据权利要求1所述的水平定向钻机推拉力控制方法，其特征在于，所述步骤S100包括：采集马达工作档位旋钮当前档位对应的电压信号；根据电压信号控制马达的排量控制阀的控制电压或控制电流，以控制马达的工作排量；计算马达的工作排量qm；计算马达的工作排量qm对应的最大推拉力Fmax；比较最大推拉力Fmax和设定的推拉力Ft的大小，若Ft≥Fmax，则改变所述马达的排量控制阀的控制电压或控制电流，以改变所述马达的工作排量，直至Ft＜Fmax。3.根据权利要求2所述的水平定向钻机推拉力控制方法，其特征在于，采用下述公式计算马达的工作排量qm对应的最大推拉力Fmax：其中，Fmax为钻机当前档位的最大输出推拉力；ΔPmax为液压系统允许的马达最大工作压差；qm为马达当前工作档位的工作排量；i为与马达连接的减速机的速比；R为与减速机连接的齿轮的分度圆半径。4.根据权利要求1所述的水平定向钻机推拉力控制方法，其特征在于，在上述的步骤S200中，根据下述公式计算工作压差ΔP：其中，qm为马达当前工作档位的工作排量；i为与马达连接的减速机的速比；R为与所述减速机连接的齿轮的分度圆半径。5.根据权利要求1所述的水平定向钻机推拉力控制方法，其特征在于，在上述的步骤S300中，将采集到的所述马达的回油口的压力作为所述第一回油背压。6.根据权利要求1所述的水平定向钻机推拉力控制方法，其特征在于，在上述的步骤S300中，采用下述步骤采集马达的第一回油背压：采集马达两个工作油口的工作压力；比较采集到的马达两个工作油口的工作压力的大小，将其中较小的工作压力作为所述第一回油背压。7.根据权利要求6所述的水平定向钻机推拉力控制方法，其特征在于，采用下述步骤采集马达两个工作油口的工作压力：采用第一压力传感器检测马达其中一个工作油口的工作压力；采用第二压力传感器检测马...

【专利技术属性】
技术研发人员：张力，张忠海，张继光，吕伟祥，张永华，王鹏，卢金龙，李明，秦长剑，
申请(专利权)人：徐州徐工基础工程机械有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32