基于动力头推拉速度的扭矩控制液压系统的制作方法

本发明涉及液压控制系统技术领域，具体是基于动力头推拉速度的扭矩控制液压系统。

背景技术：

在目前的水平定向钻机中，动力头旋转装置及推拉装置均由液压系统驱动，且正常钻进过程中动力头旋转与推拉为复合动作。其操作难点在于，在复杂地层施工过程中，由于动力头扭矩负载变动频繁，操作人员操作机器时为保证动力头旋转不被堵转，需对推拉手柄进行频繁调节，导致操作难度较大，需要的操作人员素质较高。同时操作人员容易疲劳，造成施工效率低下。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题在于克服上述现有技术的不足，提供一种结构简单、效果良好的基于动力头推拉速度的扭矩控制液压系统。

本发明是以如下技术方案实现的：基于动力头推拉速度的扭矩控制液压系统，包括动力头旋转液压系统、动力头推拉液压系统、先导液压系统和扭矩控制阀组，所述的扭矩控制阀组包括减压阀、梭阀、换向阀、顺序阀、节流阀，所述扭矩控制阀组的一个进口油与动力头旋转液压系统的进油口连通，所述扭矩控制阀组的另一个进口油口与先导液压系统的进油口连接，所述先导液压系统中的推拉手柄的两个出油口与梭阀的两端连接在一起。

其进一步是：所述动力头旋转液压系统包括旋转泵、旋转阀、旋转马达和旋转压力表，所述动力头推拉液压系统包括推拉泵、推拉阀、推拉马达及推拉压力表，所述先导液压系统包括先导泵、溢流阀、作用于动力头旋转液压系统的旋转手柄和作用于动力头推拉液压系统的推拉手柄。

所述的扭矩控制阀中减压阀和顺序阀设置在换向阀同一侧的两端。

所述减压阀的进油口与旋转手柄和推拉手柄的进油口连接。

所述顺序阀的进油口和旋转泵连接在一起。

所述推拉手柄的两个出油口连接在推拉阀的两端，所述梭阀的两端与推拉手柄的两个出油口连通。

所述的溢流阀设定压力一般控制在3-5mpa。

所述的换向阀为比例换向阀。

本发明具有以下优点：本发明的基于动力头推拉速度的扭矩控制液压系统，通过液压系统扭矩变化反向控制推拉速度，使动力头推拉速度根据地层变化实时自动调整以维持动力头输出扭矩恒定，实现动力头恒定扭矩钻进的功能，极大降低了设备操作难度。

附图说明

图1是本发明的液压原理图；

图2是本发明的扭矩控制阀组原理图；

图中：1、先导泵，2、溢流阀，3、旋转泵，4、旋转压力表，5、旋转阀，6、旋转马达，7、旋转手柄，8、推拉手柄，9、推拉压力表，10、推拉马达，11、扭矩控制阀组，12、推拉阀，13、推拉泵，14、减压阀，15、梭阀，16、换向阀，17、顺序阀，18、节流阀。

具体实施方式

如图1至图2所示的基于动力头推拉速度的扭矩控制液压系统，包括动力头旋转液压系统、动力头推拉液压系统、先导液压系统和扭矩控制阀组，所述的扭矩控制阀组包括减压阀14、梭阀15、换向阀16、顺序阀17、节流阀18，所述扭矩控制阀组的一个进口油与动力头旋转液压系统的进油口连通，所述扭矩控制阀组的另一个进口油口与先导液压系统的进油口连接，所述先导液压系统中的推拉手柄8的两个出油口与梭阀15的两端连接在一起。所述动力头旋转液压系统包括旋转泵3、旋转阀5、旋转马达6和旋转压力表4，所述动力头推拉液压系统包括推拉泵13、推拉阀12、推拉马达10及推拉压力表9，所述先导液压系统包括先导泵1、溢流阀2、作用于动力头旋转液压系统的旋转手柄7和作用于动力头推拉液压系统的推拉手柄8。所述的扭矩控制阀中减压阀14和顺序阀17设置在换向阀16同一侧的两端。所述减压阀14的进油口与旋转手柄7和推拉手柄8的进油口连接。所述顺序阀17的进油口和旋转泵3连接在一起。所述推拉手柄8的两个出油口连接在推拉阀12的两端，所述梭阀15的两端与推拉手柄8的两个出油口连通。

本发明的基于动力头推拉速度的扭矩控制液压系统，包括动力头旋转液压系统、动力头推拉液压系统、先导液压系统和扭矩控制阀组，在旋转系统和两个先导手柄之间增加了扭矩控制阀组，先导液压系统为旋转手柄、推拉手柄和扭矩控制阀组提供控制油路，扭矩控制阀组使旋转扭矩与推拉速度进行联系，最终使动力头扭矩维持恒定，梭阀选择推拉先导油中的高压油路进行控制，减压阀可通过操作人员现场调节，其调节值与控制目标扭矩值相对应，旋转泵通过软管与旋转多路阀管路连通，同时与扭矩控制阀组p口管路连通，推拉手柄出口a、b通过软管分别与扭矩控制阀组a、b口连通，扭矩控制阀组进油口二p1通过软管与旋转手柄和推拉手柄p口连通，通过利用扭矩控制阀组中换向阀两侧受力比较及变化情况，使旋转扭矩与推拉速度进行联系，进而控制推拉速度，而推拉速度的改变又会改变动力头扭矩输出，最终使动力头扭矩维持恒定。本发明的技术方案解决操作人员操作机器时，因地层变化等原因，其动力头扭矩负载变动频繁时，动力头旋转易堵转，需对推拉手柄进行频繁调节，施工效率低下的问题。

本发明技术方案的工作原理为：

当旋转泵出口压力达到顺序阀设定值时，液压油经节流阀使顺序阀开启，旋转系统压力逐渐作用于换向阀阀芯左侧e口，同时先导泵压力经减压阀作用于换向阀阀芯左侧d口，右侧受到弹簧力作用，工作过程中左侧e口与d口作用力之和与右侧弹簧力处于平衡状态。

当负载稳定时，换向阀阀芯处于某一特定位置，e口与d口作用力之和与右侧弹簧力处于平衡状态。

当负载扭矩较小时，换向阀阀芯在右侧弹簧力作用下处于完全关闭状态，此时推拉动作可以全速动作。

当地层变化导致扭矩负载突然增大时，旋转泵压力升高经节流阀和顺序阀传递至换向阀e口，使换向阀阀芯发生向右移动，a2与b2通流面积加大，a2口压力降低，此时推拉手柄处压力油同时降低，推拉速度降低，进而导致扭矩负载降低，当扭矩降低至设定值时，换向阀阀芯处于新的平衡状态，也即通过推拉速度的变化实现了扭矩恒定控制。

当地层变化导致扭矩负载突然减小时，同理变化，不予赘述。

如图1至图2所示的基于动力头推拉速度的扭矩控制液压系统，所述的溢流阀2设定压力一般控制在3-5mpa。

如图1至图2所示的基于动力头推拉速度的扭矩控制液压系统，所述的换向阀16为比例换向阀。本发明的换向阀为比例换向阀，通过d口与e口对阀芯作用力之和与右侧弹簧力相平衡，实现动力头旋转扭矩与减压阀出口压力之和为近似定值，进而实现通过调节减压阀控制扭矩值。

技术特征：

1.基于动力头推拉速度的扭矩控制液压系统，其特征在于：包括动力头旋转液压系统、动力头推拉液压系统、先导液压系统和扭矩控制阀组，所述的扭矩控制阀组包括减压阀（14）、梭阀（15）、换向阀（16）、顺序阀（17）、节流阀（18），所述扭矩控制阀组的一个进口油与动力头旋转液压系统的进油口连通，所述扭矩控制阀组的另一个进口油口与先导液压系统的进油口连接，所述先导液压系统中的推拉手柄（8）的两个出油口与梭阀（15）的两端连接在一起。

2.如权利要求1所述的基于动力头推拉速度的扭矩控制液压系统，其特征在于：所述动力头旋转液压系统包括旋转泵（3）、旋转阀（5）、旋转马达（6）和旋转压力表（4），所述动力头推拉液压系统包括推拉泵（13）、推拉阀（12）、推拉马达（10）及推拉压力表（9），所述先导液压系统包括先导泵（1）、溢流阀（2）、作用于动力头旋转液压系统的旋转手柄（7）和作用于动力头推拉液压系统的推拉手柄（8）。

3.如权利要求2所述的基于动力头推拉速度的扭矩控制液压系统，其特征在于：所述的扭矩控制阀中减压阀（14）和顺序阀（17）设置在换向阀（16）同一侧的两端。

4.如权利要求3所述的基于动力头推拉速度的扭矩控制液压系统，其特征在于：所述减压阀（14）的进油口与旋转手柄（7）和推拉手柄（8）的进油口连接。

5.如权利要求2所述的基于动力头推拉速度的扭矩控制液压系统，其特征在于：所述顺序阀（17）的进油口和旋转泵（3）连接在一起。

6.如权利要求2所述的基于动力头推拉速度的扭矩控制液压系统，其特征在于：所述推拉手柄（8）的两个出油口连接在推拉阀（12）的两端，所述梭阀（15）的两端与推拉手柄（8）的两个出油口连通。

7.如权利要求1所述的基于动力头推拉速度的扭矩控制液压系统，其特征在于：所述的溢流阀（2）设定压力一般控制在3-5mpa。

8.如权利要求1所述的基于动力头推拉速度的扭矩控制液压系统，其特征在于：所述的换向阀（16）为比例换向阀。

技术总结
基于动力头推拉速度的扭矩控制液压系统，包括动力头旋转液压系统、动力头推拉液压系统、先导液压系统和扭矩控制阀组，所述的扭矩控制阀组包括减压阀、梭阀、换向阀、顺序阀、节流阀，所述扭矩控制阀组的一个进口油与动力头旋转液压系统的进油口连通，所述扭矩控制阀组的另一个进口油口与先导液压系统的进油口连接，所述先导液压系统中的推拉手柄的两个出油口与梭阀的两端连接在一起。本发明的基于动力头推拉速度的扭矩控制液压系统，通过液压系统扭矩变化反向控制推拉速度，使动力头推拉速度根据地层变化实时自动调整以维持动力头输出扭矩恒定，实现动力头恒定扭矩钻进的功能，极大降低了设备操作难度。

技术研发人员：王鹏;张永华;马滔;李书亚;秦长剑
受保护的技术使用者：徐州徐工基础工程机械有限公司
技术研发日：2020.08.14
技术公布日：2020.11.24