一种车载钻机动力头与试验台对中装置及方法

摘要

本发明公开了一种车载钻机动力头与试验台对中装置及方法，该装置包括平移系统、钻机车、给进机身、动力头、激光信号发射器、钻机性能试验台以及激光信号接收盘；平移系统包括液压系统、流量分配阀组、X向右平移油缸和Y向右平移油缸、右移动台、X向左平移油缸和Y向左平移油缸、左移动台。本发明通过激光信号发射器、激光信号接收盘确定平移系统移动方向和距离，采用电液控制左右移动台的运动，实现车载钻机整体在以钻机性能试验台中心为坐标原点的坐标系内X、Y方向平移，配合给进机身、动力头、钻机车的动作，完成动力头中心与试验台中心的精确对中，避免对中精度不够引起的附加侧向力导致的试验台故障，确保车载钻机性能检测顺利进行。

权利要求

1.一种车载钻机动力头与试验台对中装置，其特征在于，包括平移系统(1)、设在平移系统(1)上的钻机车(2)、设在钻机车(2)后端的竖向的后支架(3)、位于钻机车(2)和后支架(3)上方且通过铰接轴(4)与后支架(3)上端铰接的给进机身(5)、设在给进机身(5)上并与给进机身(5)平行的动力头(6)、设在给进机身(5)后部下端且激光发射方向与给进机身(5)垂直的激光信号发射器(7)、设在激光信号发射器(7)下方的钻机性能试验台(8)以及位于钻机性能试验台(8)上的水平布设的激光信号接收盘(9)；

所述动力头(6)的中心轴线与铰接轴(4)的中心轴线垂直且二者间垂直距离为L1；所述激光信号发射器(7)的中心轴线与动力头(6)的中心轴线垂直；所述激光信号发射器(7)的中心轴线与铰接轴(4)的中心轴线垂直且二者间垂直距离为L2，L1＝L2；

所述激光信号接收盘(9)的中心位于钻机性能试验台(8)的回转中心线上，且激光信号接收盘(9)的半径为R；

在所述钻机车(2)上还设有给进油缸(10)，给进油缸(10)上下两端分别与给进机身(5)和钻机车(2)铰接，且给进油缸(10)和激光信号发射器(7)分别位于后支架(3)的前后两侧。

2.如权利要求1所述的车载钻机动力头与试验台对中装置，其特征在于，所述平移系统(1)包括液压系统(11)、连接液压系统(11)的流量分配阀组(12)、连接流量分配阀组(12)的X向右平移油缸(13)和Y向右平移油缸(14)、与X向右平移油缸(13)和Y向右平移油缸(14)连接的右移动台(15)、连接流量分配阀组(12)的X向左平移油缸(16)和Y向左平移油缸(17)、与X向左平移油缸(16)和Y向左平移油缸(17)连接的左移动台(18)以及设在左移动台(18)上的X向位置传感器(19)和Y向位置传感器(20)。

3.如权利要求2所述的车载钻机动力头与试验台对中装置，其特征在于，所述流量分配阀组(12)能均分液压油流量，实现X向右平移油缸(13)和Y向右平移油缸(14)同步运动或X向左平移油缸(16)和Y向左平移油缸(17)同步运动；

所述X向位置传感器(19)和Y向位置传感器(20)为限位开关以防止右移动台(15)和左移动台(18)移动过量。

4.如权利要求2所述的车载钻机动力头与试验台对中装置，其特征在于，所述右移动台(15)包括从上到下依次布设的右X向工作台(151)、右Y向工作台(152)和右工作基座(153)；

在右X向工作台(151)和右Y向工作台(152)之间设有右X导向键(154)，在右Y向工作台(152)和右工作基座(153)之间设有右Y导向键(155)；

X向右平移油缸(13)推动右移动台(15)平移，Y向右平移油缸(14)推动右移动台(15)平移，右移动台(15)在X、Y方向的移动距离分别为L3、L4，其中，L3＝L4≥2R。

5.如权利要求2所述的车载钻机动力头与试验台对中装置，其特征在于，所述左移动台包括从上到下依次布设的左X向工作台、左Y向工作台和左工作基座；在左X向工作台和左Y向工作台之间设有左X导向键，在左Y向工作台和左工作基座之间设有左Y导向键；

X向左平移油缸推动左移动台(18)平移，Y向左平移油缸推动左移动台(18)平移，左移动台(18)在X、Y方向的移动距离分别为L5、L6，其中，L5＝L6≥2R。

6.如权利要求2所述的车载钻机动力头与试验台对中装置，其特征在于，所述左移动台(18)和右移动台(15)对称分布在钻机车(2)左右两侧，所述钻机性能试验台(8)位于左移动台(18)和右移动台(15)连线的中垂线上。

7.一种车载钻机动力头与试验台对中方法，其特征在于，该方法采用权利要求1至6任一权利要求所述的车载钻机动力头与试验台对中装置来实现；

具体包括以下步骤：

第一步，将钻机车驶至指定位置，使钻机车支腿在左移动台和右移动台范围内，激光信号发射器能投射到激光信号接收盘上，完成动力头与钻机性能试验台粗对中；

第二步，根据激光信号接收盘接收到激光信号发射器的投影位置，左移动台和右移动台同步移动，右X向工作台和右Y向工作台之间相对移动，同时，左X向工作台和左Y向工作台之间相对移动，使激光信号发射器投影位置与激光信号接收盘中心在X方向的距离 其中，m为要求对中精度；

第三步，根据激光信号接收盘接收到激光信号发射器的投影位置，右Y向工作台和右工作基座之间相对移动，同时，左Y向工作台和左工作基座之间相对移动，使激光信号发射器投影位置与激光信号接收盘中心在Y方向的距离 其中，m为要求对中精度；

第四步，给进油缸工作，使给进机身和动力头竖向立起，完成动力头中心与钻机性能试验台中心精确对中。

8.如权利要求7所述的车载钻机动力头与试验台对中方法，其特征在于，所述第二步中，液压系统实现流量分配阀组换向，给X向右平移油缸和X向左平移油缸供油，推动左移动台和右移动台均在X方向移动，则钻机车整体在X方向移动。

9.如权利要求7所述的车载钻机动力头与试验台对中方法，其特征在于，所述第三步中，液压系统实现流量分配阀组换向，给Y向右平移油缸和Y向左平移油缸供油，推动左移动台和右移动台均在Y方向移动，则钻机车整体在Y方向移动。

说明书

一种车载钻机动力头与试验台对中装置及方法

技术领域

[0001] 本发明属于钻探装备测试技术领域，具体涉及车载钻机动力头与试验台对中装置及方法。

背景技术

[0002] 国内大部分车载钻机生产厂商不具备钻机性能检测试验台，只能通过理论计算出钻机的性能参数，并在工程施工中来检验设备的性能，出现问题时解决较为困难，耗时费
力，成本高昂。较先进的试验台具备载荷谱动态加载的性能测试平台，可同时对扭矩和起拔
力进行动态检测，最大程度还原钻机实际工况，有利于研究人员摸清车载钻机性能，保证产
品出厂合格。

[0003] 车载钻机检测试验过程中，为避免试验台承受过大的侧向力而导致故障甚至损坏，必须保证钻机动力头与试验台的旋转中心一致，对中精度要求较高(毫米级)。而车载钻
机体积大，自重超过50T，通过驾驶员驾驶钻机车使动力头与试验台轴线对中难以实现，需
设计专用对中装置。

发明内容

[0004] 针对现有技术中的缺陷和不足，本发明提供了一种车载钻机动力头与试验台对中装置及方法，解决在车载钻机检测试验过程中，因长度、宽度及重量大引起的动力头与试验
台轴线对中困难的问题。

[0005] 为达到上述目的，本发明采取如下的技术方案：

[0006] 一种车载钻机动力头与试验台对中装置，包括平移系统、设在平移系统上的钻机车、设在钻机车后端的竖向的后支架、位于钻机车和后支架上方且通过铰接轴与后支架上
端铰接的给进机身、设在给进机身上并与给进机身平行的动力头、设在给进机身后部下端
且激光发射方向与给进机身垂直的激光信号发射器、设在激光信号发射器下方的钻机性能
试验台以及位于钻机性能试验台上的水平布设的激光信号接收盘；

[0007] 所述动力头的中心轴线与铰接轴的中心轴线垂直且二者间垂直距离为L1；所述激光信号发射器的中心轴线与动力头的中心轴线垂直；所述激光信号发射器的中心轴线与铰
接轴的中心轴线垂直且二者间垂直距离为L2，L1＝L2；

[0008] 所述激光信号接收盘的中心位于钻机性能试验台的回转中心线上，且激光信号接收盘的半径为R；

[0009] 在所述钻机车上还设有给进油缸，给进油缸上下两端分别与给进机身和钻机车铰接，且给进油缸和激光信号发射器分别位于后支架的前后两侧。

[0010] 本发明还包括如下技术特征：

[0011] 具体的，所述平移系统包括液压系统、连接液压系统的流量分配阀组、连接流量分配阀组的X向右平移油缸和Y向右平移油缸、与X向右平移油缸和Y向右平移油缸连接的右移
动台、连接流量阀组的X向左平移油缸和Y向左平移油缸、与X向左平移油缸和Y向左平移油
缸连接的左移动台以及设在左移动台上的X向位置传感器和Y向位置传感器。

[0012] 具体的，所述流量分配阀组能均分液压油流量，实现X向右平移油缸和Y向右平移油缸同步运动或X向左平移油缸和Y向左平移油缸同步运动；

[0013] 所述X向位置传感器和Y向位置传感器为限位开关以防止右移动台和左移动台移动过量，损坏系统或地基，保证安全。

[0014] 具体的，所述右移动台包括从上到下依次布设的右X向工作台、右Y向工作台和右工作基座；在右X向工作台和右Y向工作台之间设有右X导向键，在右Y向工作台和右工作基
座之间设有右Y导向键；

[0015] X向右平移油缸推动右移动台平移，Y向右平移油缸推动右移动台平移，右移动台在X、Y方向的移动距离分别为L3、L4，其中，L3＝L4≥2R。

[0016] 具体的，所述左移动台包括从上到下依次布设的左X向工作台、左Y向工作台和左工作基座；在左X向工作台和左Y向工作台之间设有左X导向键，在左Y向工作台和左工作基
座之间设有左Y导向键；

[0017] X向左平移油缸推动左移动台平移，Y向左平移油缸推动左移动台平移，左移动台在X、Y方向的移动距离分别为L5、L6，其中，L5＝L6≥2R。

[0018] 具体的，所述左移动台和右移动台对称分布在钻机车左右两侧，所述钻机性能试验台位于左移动台和右移动台连线的中垂线上。

[0019] 一种车载钻机动力头与试验台对中方法，该方法采用所述的车载钻机动力头与试验台对中装置来实现；

[0020] 具体包括以下步骤：

[0021] 第一步，驾驶员将钻机车驶至指定位置，使钻机车支腿在左右移动台范围内，激光信号发射器能投射到激光信号接收盘上，完成动力头与钻机性能试验台粗对中；

[0022] 第二步，根据激光信号接收盘接收到激光信号发射器的投影位置，左移动台和右移动台同步移动，右X向工作台和右Y向工作台之间相对移动，同时，左X向工作台和左Y向工
作台之间相对移动，使激光信号发射器投影位置与激光信号接收盘中心在X方向的距离
其中，m为要求对中精度；

[0023] 第三步，根据激光信号接收盘接收到激光信号发射器的投影位置，右Y向工作台和右工作基座之间相对移动，同时，左Y向工作台和左工作基座之间相对移动，使激光信号发
射器投影位置与激光信号接收盘中心在Y方向的距离 其中，m为要求对中精度；

[0024] 第四步，给进油缸工作，使给进机身和动力头竖向立起，完成动力头中心与钻机性能试验台中心精确对中。

[0025] 具体的，所述第二步中，液压系统实现流量分配阀组换向，给X向右平移油缸和X向左平移油缸供油，推动左移动台和右移动台均在X方向移动，则钻机车整体在X方向移动。

[0026] 具体的，所述第三步中，液压系统实现流量分配阀组换向，给Y向右平移油缸和Y向左平移油缸供油，推动左移动台和右移动台均在Y方向移动，则钻机车整体在Y方向移动。

[0027] 本发明与现有技术相比，有益的技术效果是：

[0028] 本发明通过激光信号发射器、激光信号接收盘确定平移系统移动方向和距离，采用电液控制左右移动台的运动，实现车载钻机整体在以钻机性能试验台中心为坐标原点的
坐标系内X、Y方向左右、前后平移，配合给进机身、动力头、钻机车的动作，完成给进机身立
起后动力头中心与试验台中心的精确对中，避免因对中精度不够引起的附加侧向力导致的
试验台故障甚至损坏，确保车载钻机性能检测顺利进行。

附图说明

[0029] 附图1是本发明的整体结构示意图；

[0030] 附图2是本发明完成对中后的整体结构示意图；

[0031] 附图3是本发明的平移系统原理图；

[0032] 附图4是本发明的右移动台原理图；

[0033] 图中各标号表示为：1‑平移系统，2‑钻机车，3‑后支架，4‑铰接轴，5‑给进机身，6‑动力头，7‑激光信号发射器，8‑钻机性能试验台，9‑激光信号接收盘，10‑给进油缸；

[0034] 11‑液压系统，12‑流量分配阀组，13‑X向右平移油缸，14‑Y向右平移油缸，15‑右移动台，16‑X向左平移油缸，17‑Y向左平移油缸，18‑左移动台，19‑X向位置传感器，20‑Y向位
置传感器；

[0035] 151‑右X向工作台，152‑右Y向工作台，153‑右工作基座，154‑右X导向键，155‑右Y导向键。

具体实施方式

[0036] 以下给出本发明的具体实施例，需要说明的是本发明并不局限于以下具体实施例，凡在本申请技术方案基础上做的等同变换均落入本发明的保护范围。

[0037] 实施例1：

[0038] 如图1至图4所示，本实施例提供一种车载钻机动力头与试验台对中装置，包括平移系统1、设在平移系统1上的钻机车2、设在钻机车2后端的竖向的后支架3、位于钻机车2和
后支架3上方且通过铰接轴4与后支架3上端铰接的给进机身5、设在给进机身5上并与给进
机身5平行的动力头6、设在给进机身5后部下端且激光发射方向与给进机身5垂直的激光信
号发射器7、设在激光信号发射器7下方的钻机性能试验台8以及位于钻机性能试验台8上的
水平布设的激光信号接收盘9；动力头6的中心轴线与铰接轴4的中心轴线垂直且二者间垂
直距离为L1；激光信号发射器7的中心轴线与动力头6的中心轴线垂直；激光信号发射器7的
中心轴线与铰接轴4的中心轴线垂直且二者间垂直距离为L2，L1＝L2；激光信号接收盘9的
中心位于钻机性能试验台8的回转中心线上，且激光信号接收盘9的半径为R；在钻机车2上
还设有给进油缸10，给进油缸10上下两端分别与给进机身5和钻机车2铰接，且给进油缸10
和激光信号发射器7分别位于后支架3的前后两侧。本实施方式根据激光信号发射器7在以
激光信号接收盘9中心(即钻机性能试验台8中心)为坐标原点的坐标系内的象限位置，控制
平移系统1中的左右移动台在X、Y方向平移，与车载钻机给进机身5、动力头6、钻机车2配合
动作，完成给进机身5立起后动力头6中心与钻机性能试验台8中心的精确对中。

[0039] 平移系统1包括液压系统11、连接液压系统11的流量分配阀组12、连接流量分配阀组12的X向右平移油缸13和Y向右平移油缸14、与X向右平移油缸13和Y向右平移油缸14连接
的右移动台15、连接流量阀组12的X向左平移油缸16和Y向左平移油缸17、与X向左平移油缸
16和Y向左平移油缸17连接的左移动台18以及设在左移动台18上的X向位置传感器19和Y向
位置传感器20。

[0040] 流量分配阀组12能均分液压油流量，实现X向右平移油缸13和Y向右平移油缸14同步运动或X向左平移油缸16和Y向左平移油缸17同步运动；X向位置传感器19和Y向位置传感
器20为限位开关以防止右移动台15和左移动台18移动过量，损坏系统或地基，保证安全。

[0041] 右移动台15包括从上到下依次布设的右X向工作台151、右Y向工作台152和右工作基座153；在右X向工作台151和右Y向工作台152之间设有右X导向键154，在右Y向工作台152
和右工作基座153之间设有右Y导向键155；X向右平移油缸13推动右移动台15平移，Y向右平
移油缸14推动右移动台15平移，右移动台15在X、Y方向的移动距离分别为L3、L4，其中，L3＝
L4≥2R。

[0042] 左移动台包括从上到下依次布设的左X向工作台、左Y向工作台和左工作基座；在左X向工作台和左Y向工作台之间设有左X导向键，在左Y向工作台和左工作基座之间设有左
Y导向键；X向左平移油缸推动左移动台18平移，Y向左平移油缸推动左移动台18平移，左移
动台18在X、Y方向的移动距离分别为L5、L6，其中，L5＝L6≥2R。

[0043] 左移动台18和右移动台15对称分布在钻机车2左右两侧，钻机性能试验台8位于左移动台18和右移动台15连线的中垂线上。

[0044] 实施例2：

[0045] 本实施例还提供了一种车载钻机动力头与试验台对中方法，该方法采用实施例1中的车载钻机动力头与试验台对中装置来实现；

[0046] 具体包括以下步骤：

[0047] 第一步，驾驶员将钻机车驶至指定位置，使钻机车支腿在左移动台和右移动台范围内，激光信号发射器能投射到激光信号接收盘上，完成动力头与钻机性能试验台粗对中；

[0048] 第二步，根据激光信号接收盘接收到激光信号发射器的投影位置，左移动台和右移动台同步移动，右X向工作台和右Y向工作台之间相对移动，同时，左X向工作台和左Y向工
作台之间相对移动，使激光信号发射器投影位置与激光信号接收盘中心在X方向的距离
其中，m为要求对中精度；具体的，第二步中，液压系统实现流量分配阀组换向，给X向右
平移油缸和X向左平移油缸供油，推动左移动台和右移动台均在X方向移动，则钻机车整体
在X方向移动。

[0049] 第三步，根据激光信号接收盘接收到激光信号发射器的投影位置，右Y向工作台和右工作基座之间相对移动，同时，左Y向工作台和左工作基座之间相对移动，使激光信号发
射器投影位置与激光信号接收盘中心在Y方向的距离 其中，m为要求对中精度；具体的，
第三步中，液压系统实现流量分配阀组换向，给Y向右平移油缸和Y向左平移油缸供油，推动
左移动台和右移动台均在Y方向移动，则钻机车整体在Y方向移动。

[0050] 第四步，给进油缸工作，使给进机身和动力头竖向立起，完成动力头中心与钻机性能试验台中心精确对中。