全液压传动式钻机输出扭矩检测方法技术

本发明专利技术公开一种钻探机具输出扭矩的检测方法，尤其是全液压传动式钻机输出扭矩检测方法。在液压马达的进、出口装有压力传感器，通过检测液压马达进、出油口的压力差，确定液压马达的输出扭矩，再计算钻机的输出扭矩。本发明专利技术不需要断开传动轴后装上扭矩仪，避免了由于动力头和传动轴振动使扭矩仪无法工作，检测装置简单，通过检测液压马达进、出油口的压力差，经简单的计算即可获得钻机的输出扭矩，简单方便易实现，适用于野外测试，成本低廉，操作方便，极大的提高了检测效率高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术公开一种钻探机具输出扭矩的检测方法，尤其是全液压传动式钻机输 出扭矩检测方法。技术背景-合理的钻进参数对钻机的钻进效率、钻机的结构尺寸和功率配备起着至关重 要的作用，而钻机输出扭矩则是一个非常重要的参数。目前钻机输出扭矩的检测 方法都是针对机械传动式钻机的。机械传动式钻机扭矩检测主要是检测孔口套管 转动时所承受的最大扭矩，也就是钻机的输出扭矩。通常的做法是把扭矩仪按照 一定方式安置在传动轴上，但是要将传动轴断开，而这种做法是无法在动力头下 方实现的，因为这样做会让工作介质无法通过输出轴，同时如果动力头产生振动 会造成扭矩仪无法工作。目前的扭矩仪都无法使用。这些方法存在以下缺点1. 信号变化装置属于高精密仪器，要求传动轴无振动。2.测量装置复杂，机构庞大。 3.多适用于室内测试，较难适用于野外测试。而全液压传动式钻机动力头为液压马达驱动的一种动力头，对于钻机的输出 扭矩，是需要通过检测液压马达进、出油口的液压油压力来计算的，不需要通过 扭矩仪来检测。目前，国内外还没有相关的 的报道。
技术实现思路
本专利技术的目的就是针对现有技术的不足，提供一种全液压传动式钻机输出扭 矩检测方法。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的通过检测液压马达进、出油口的压力差，确定液压马达的输出扭矩，再计算 钻机的输出扭矩。通过三通将压力传感器l、 3分别装在液压马达进、出油管路2、 4上，检测 液压马达进、出油管路2、 4的压力，压力传感器l、 3经模数转换模块与计算机 相连，高压液压油经过液压马达进口 2和出口 4时，压力传感器l、 3将检测到 的压力信号经模数转换模块送入计算机记录并存储，经计算机计算获得液压马达 出口的压力差Ap，通过压力差Ap、液压马达排量《、液压马达容积效率/7m计 算得出液压马达传输扭矩，进而算出钻机输出扭矩，其公式为M产159x Apx《x7^ x103 (M』) (1)M2=159x/x Apx《x77w xlO (M历) (2)式中M1:液压马达输出扭矩 M2:钻机输出扭矩单个马达进出油口压力差，MPa; 《液压马达排量，l/r;即每转多少升液压马达容积效率(为液压马达进出油口压力差的函数) Z :齿轮传动比159是钻机出厂时候厂家给的压力差和马达扭矩的参考值计算出的线性比 值，每个压力差都对应一个扭矩值；容积效率^为液压马达进、出油口压力差4p的函数，压力差Ap越大，容积效率7^越低，其函数关系可通过生产厂家的实测数据和数理统计得出，在压 力差Ap的分段区间内，容积效率^与压力差Ap成线性关系，可用下面公式表示/7m =ax Ap A; <cMPa //m =bx 4p〉cMPa式中"、6为线性系数，是根据压力差和扭矩所做图形的斜率； C为常数，是根据钻机出厂时给出的压力值作压力曲线，曲线的拐点值极为C值。 有益效果本专利技术不需要断开传动轴后装上扭矩仪，避免了由于动力头和传 动轴振动使扭矩仪无法工作，检测装置简单，通过检测液压马达进、出油口的压 力差，通过简单的计算即可获得钻机的输出扭矩，简单方便易实现，适用于野外 测试，成本低廉，操作方便，极大的提高了检测效率。 附图说明附图为全液压传动式钻机输出扭矩检测结构图。l压力传感器，2液压马达进油口， 3压力传感器，4液压马达出油口， 5主 轴，6卡盘，7传动箱，8液压马达。 具体实施例方式下面结合附图和实施例作进一步的详细说明通过检测液压马达进、出油口的压力差，确定液压马达的输出扭矩，再计算 钻机的输出扭矩。通过三通将压力传感器l、 3分别装在液压马达进、出油管路2、 4上，检测 液压马达进、出油管路2、 4的压力，压力传感器l、 3经模数转换模块与计算机 相连，高压液压油经过液压马达进口 2和出口 4时，压力传感器l、 3将检测到 的压力信号经模数转换模块送入计算机记录并存储，经计算机计算获得液压马达4出口的压力差Ap，通过压力差A/ 、液压马达排量《、液压马达容积效率77m计 算得出液压马达传输扭矩，进而算出钻机输出扭矩，其公式为1 , " (kN.m) (1)2 , 3/附 (kN.m) (2) 式中M,:液压马达输出扭矩M2:钻机输出扭矩单个马达进出油口压力差，MPa;《液压马达排量,l/r;即每转多少升液压马达容积效率(为液压马达进出油口压力差的函数) Z :齿轮传动比159是钻机出厂时候厂家给的压力差和马达扭矩的参考值计算出的线性比 值，每个压力差都对应一个扭矩值；容积效率7^为液压马达进、出油口压力差A;7的函数，压力差A/ 越大，容积效率7 越低，其函数关系可通过生产厂家的实测数据和数理统计得出。 一般 在压力差Ap的分段区间内，容积效率^与压力差Ap成线性关系，可用下面公 式表示/7ffl =ax A_p<cMPa 〃m =bx Ap〉cMPa式中a、 6为线性系数，即压力差和扭矩所做图形的斜率；C为常数，是根据钻机出厂时给出的压力值作压力曲线，曲线的拐点值极为C值。 具体做法是通过三通将压力传感器1装在液压马达进油管路2上，压力传感器3装在液压马达出油管路4上，检测液压马达进油管路2的压力，和出油管 路4的压力，压力传感器l、 3经模数转换模块与计算机相连，高压液压油经过 液压马达进口 2和出口 4时，压力传感器1和3将检测到的压力信号经模数转换 模块送入计算机记录并存储，经计算机计算获得液压马达出口压力与进口压力的 压力差AP，通过压力差Ap、液压马达排量g、液压马达容积效率"。,计算得出 液压马达传输扭矩，进而算出钻机输出扭矩，其公式为-M尸159xApx《x77w x103 (M历) (1) M2=159x/x Apx《x/7附x103 (M/z7) (2)式中M1:液压马达输出扭矩M2:钻机输出扭矩△p:单个马达进出油口压力差，MPa; 《液压马达排量，l/r;即每转多少升/7m:液压马达容积效率(为液压马达进出油口压力差的函数) Z :齿轮传动比159是钻机出厂时候厂家给的压力差和马达扭矩的参考值计算出的 线性比值，每个压力差都对应一个扭矩值；容积效率^为液压马达进、出油口压力差A/7的函数，压力差Ap越大，容积效率/7 越低，其函数关系可通过生产厂家的实测数据和数理统计得出。 一般 在压力差Ap的分段区间内，容积效率7/",与压力差A; 成线性关系，可用下面公 式表示〃m :ax A; A/ <cMPa 〃m =bx >cMPa 式中fl、 6为线性系数，根据液压马达出厂时，厂家给出的压力差和扭矩 所的做图形斜率值；C为常数，是根据液压马达出厂时给出的压力值作压力曲线，曲线的拐点值 极为C值。权利要求1、一种，其特征在于，通过三通将压力传感器(1)、(3)分别装在液压马达进、出油管路(2)、(4)上，检测液压马达进、出油管路(2)、(4)的压力，压力传感器(1)、(3)经模数转换模块与计算机相连，高压液压油经过液压马达进口(2)和出口(4)时，压力传感器(1)、(3)将检测到的压力信号经模数转换模块送入计算机记录并存储，经计算机计算获得液压马达出口的压力差Δp，通过压力差Δp、液压马达排量q、液压马达容积效率ηm计算得出液压马达传输扭矩，进而算出钻机输出本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种全液压传动式钻机输出扭矩检测方法，其特征在于，通过三通将压力传感器（１）、（３）分别装在液压马达进、出油管路（２）、（４）上，检测液压马达进、出油管路（２）、（４）的压力，压力传感器（１）、（３）经模数转换模块与计算机相连，高压液压油经过液压马达进口（２）和出口（４）时，压力传感器（１）、（３）将检测到的压力信号经模数转换模块送入计算机记录并存储，经计算机计算获得液压马达出口的压力差Δｐ，通过压力差Δｐ、液压马达排量ｑ、液压马达容积效率ηｍ计算得出液压马达传输扭矩，进而算出钻机输出扭矩，其公式为：　Ｍ↓［１］＝１５９×Δｐ×ｑ×η↓［ｍ］×１０↑［３］（ｋＮ．ｍ）　（１）　Ｍ↓［２］＝１５９×ｉ×Δｐ×ｑ×η↓［ｍ］×１０↑［３］（ｋＮ．ｍ）　（２）　式中：Ｍ↓［１］：液压马达输出扭矩 　Ｍ↓［２］：钻机输出扭矩　Δｐ：单个马达进出油口压力差，ＭＰａ；　ｑ：液压马达排量，ｌ／ｒ；即每转多少升　η↓［ｍ］：液压马达容积效率（为液压马达进出油口压力差的函数）　ｉ：齿轮传动比　１５９：是压力差 和马达扭矩的线性比值。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：赵大军，李守圣，孙友宏，于萍，郑俊华，赵研，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：82[中国|长春]