一种双柴油机动力车载钻机及其控制方法
技术领域
本发明涉及属于钻探装备领域，尤其涉及一种双柴油机动力车载钻机及其控制方法。
背景技术
车载钻机主要动力系统、控制系统、执行机构均集成在汽车底盘上，钻机进场后只要相对简单的准备工作便可开始钻进作业。车载钻机具有转场运输方便、开钻时间短等优点，在地面煤层气抽采孔、电缆孔、浅层石油钻孔和矿山地面救援孔的施工中得到了广泛的应用。现有车载钻机底盘与上装部分为两个相对的独立的单元，由于底盘柴油机功率不能满足钻机功率需要，因此底盘只承担运输工作，钻机正常作业时，底盘动力系统不工作。上装执行单元需要单独配置上装柴油机，作为钻机的动力，车载钻机在快速给进起拔或快速回转过程中，需要液压系统提供大流量，因此为满足钻机执行机构速度要求，一般需要配备一个大功率的上装柴油机，而正常钻进过程中，只需要较小流量，这就造成上装柴油机功率储备较大，由于大功率柴油机维护和保养周期较短，因此需要频繁对柴油机各系统进行保养，在钻探过程中，由于只有一套柴油动力系统，因此不得不停钻，从而增加了辅助时间，降低了钻进效率。而且较大的功率储备意味着较高的配套成本及较大的燃油消耗。另一方面，由于底盘自身也有一套完整的柴油机系统，正常钻探时，底盘柴油机系统基本不启动，而钻探施工时间较长，柴油机即使不用，也需要定期进行保养，提高了车载钻机的使用成本，而且长时间放置会将降低柴油机的使用寿命及可靠性。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种双柴油机动力车载钻机及其操作系统，以解决现有车载钻机中存上装柴油机功率储备过大，使用成本高油耗大，底盘柴油机使用频率较低，需要停钻维护保养柴油机等问题。
为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案予以实现：
一种双柴油机动力车载钻机，包括汽车底盘、底盘柴油机、变速箱、油箱、泵组、上装柴油机、分动箱、桅杆、动力头、支腿、夹心取力器、液压阀组和动力控制系统；
所述的泵组包括第一泵组和第二泵组，所述的第一泵组与第二泵组从同一个油箱吸油；所述的第一泵组包括第一主泵和第一辅助泵，第二泵组包括第二主泵和第二辅助泵；
所述的夹心取力器输入端与底盘柴油机连接，夹心取力器设置有两个输出端口，其中一个输出端口与变速箱连接，另一个输出端口与第一泵组连接；
所述的上装柴油机的输出端连接分动箱，分动箱的输出端与第二泵组连接；
所述的液压阀组包括第一合流阀组、第二合流阀组、用于控制桅杆起拔和动力头回转的主阀组以及用于控制支腿收缩、桅杆举升及下放的辅助阀组，所述的第一合流阀组分别与第一主泵、第二主泵的高压油口连接；所述的第二合流阀组分别与第一辅助泵、第二辅助泵(的高压油口连接。
所述的动力控制系统用于控制底盘柴油机油门的切换。
具体的，所述的动力控制系统包括底盘柴油机油门切换开关、底盘柴油机远程油门、上装柴油机远程油门、底盘柴油机状态监测系统、上装柴油机状态监测系统、夹心取力器离合控制开关；所述底盘柴油机油门切换开关实现底盘柴油机行驶油门与作业油门的切换，当底盘柴油机油门切换开关拨动至底盘柴油机远程油门位，底盘柴油机油门开度只受底盘柴油机远程油门控制，底盘柴油机行驶油门失效，开关拨动至底盘柴油机行驶油门位，底盘柴油机油门开度只受底盘柴油机行驶油门控制，底盘柴油机远程油门失效。
具体的，所述的第一合流阀组与第一主泵、第二主泵连接的高压油路上设置有止回单向阀；所述的第二合流阀组与第一辅助泵、第二辅助泵连接的高压油路上设置有止回单向阀。
具体的，所述的上装柴油机的输出参数只需与车载钻机正常钻进功率匹配。
本发明还公开上述双柴油机动力车载钻机的控制方法，该方法具体包括：
当车载钻机正常作业时，使用上装柴油机或底盘柴油机做车载钻机的动力源，其中，使用上装柴油机作为钻机的动力源时，夹心取力器离合打开，夹心取力器不工作；当底盘柴油机作为钻机的动力源时，夹心取力器离合结合,驱动第一泵组；上装柴油机功率或底盘柴油机的功率只需满足钻机正常钻进功率需求；底盘柴油机和上装柴油机同时工作时，能够满足液压系统最大流量需求；
当上装柴油机需要维护保养时，夹心取力器离合结合,驱动第一泵组工作，使用底盘柴油机作为钻机的动力源；
当钻机移动转场时，夹心取力器离合打开，夹心取力器不工作。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明通过优化设计的钻机液压系统，使得上装柴油和底盘柴油机均能够单独作为车载钻机液压系统动力源，钻机动力切换便捷，灵活。在满足钻机动力要求的同时，可根据需要切换动力源，实现不停钻维护及保养钻机动力系统。由于钻机底盘柴油机兼做车载钻机液压系统动力源，提高了底盘柴油机的使用频率，可以大大降低上装柴油机功率配置，这样不仅能够降低钻机生产及使用成本，而且有较好的节能减排效果。
本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
图1是本发明实施例记载的双柴油机动力车载钻机结构示意图。
图2是本发明实施例记载的液压阀组的原理简图。
图3是本发明实施例记载的柴油机动力控制系统原理图。
图中各标号表示为：
1-汽车底盘，2-底盘柴油机，3-变速箱，4-油箱，5-第一泵组，6-第二泵组，7-上装柴油机，8-分动箱，9-桅杆，10-动力头，11-支腿，12-夹心取力器，13-液压阀组，14-动力控制系统，15-举升油缸；
(5-1)-第一主泵，(5-2)-第一辅助泵；
(6-1)-第二主泵，(6-2)-第二辅助泵；
(13-1)-第一合流阀组，(13-2)-第二合流阀组，(13-3)-主阀组， (13-4)-辅助阀组；
(14-1)-底盘柴油机油门踏板，(14-2)-底盘柴油机远程油门，(14-3) -上装柴油机远程油门，(14-4)-底盘柴油机油门切换开关，(14-5)-控制器，(14-6)-底盘柴油机ECU，(14-7)-夹心取力器离合控制阀，(14-8) -上装柴油机ECU。
以下结合附图和具体实施方式对本发明的具体内容作进一步详细解释说明。
具体实施方式
以下给出本发明的具体实施方式，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。
在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下”通常是指以相应附图的图面为基准定义的，“内、外”是指以相应附图的轮廓为基准定义的。
实施例1
如图1所示，实施例公开了一种双柴油机动力车载钻机，包括汽车底盘 1、底盘柴油机2、变速箱3、油箱4、泵组、上装柴油机7、分动箱8、桅杆9、动力头10、支腿11、夹心取力器12、液压阀组13和动力控制系统 14。
泵组包括第一泵组5和第二泵组6，第一泵组5与第二泵组6从同一个油箱4吸油。第一泵组5包括第一主泵5-1和第一辅助泵5-2，第二泵组6 包括第二主泵6-1和第二辅助泵6-2。夹心取力器12输入端与底盘柴油机2 连接，夹心取力器12设置有两个输出端口，其中一个输出端口与变速箱3 连接，另一个输出端口与第一泵组5连接。本实施例中，夹心式取力器12 为液动或气动离合式，夹心取力器12能够对底盘柴油机2全功率取力。夹心式取力器12输入参数与底盘柴油机2输出参数匹配，第一泵组5最大功率与取力器输出参数匹配。夹心取力器12输出轴位置能够根据需要绕柴油机输出轴转动一定角度，便于系统整体布置。
车载钻机移动转场时，夹心取力器12离合打开，夹心取力器12不工作，当底盘柴油机2作为上装动力源时，夹心取力器12离合结合，驱动第一泵组5。
上装柴油机7的输出端连接分动箱8，分动箱8的输出端与第二泵组6 连接。上装柴油机7输出参数只需与车载钻机正常钻进功率匹配，因此可先选较小的功率储备，降低柴油机配置。控制钻机作业时，底盘柴油机2和上装柴油机7中任一提供的高压油源能够满足桅杆最大给进起拔力和动力头最大回转转矩要求，底盘柴油机和上装柴油机同时工作时，能够满足液压系统最大流量需求。
车载钻机的主执行机构包括桅杆9、动力头10，车载钻机的辅助执行机构包括举升油缸15、支腿11。
如图2所示，液压阀组13包括第一合流阀组13-1、第二合流阀组13-2、用于控制桅杆9起拔和动力头10回转的主阀组13-3以及用于控制支腿11 收缩、桅杆9举升及下放的辅助阀组13-4，第一合流阀组13-1分别与第一主泵5-1、第二主泵6-1的高压油口连接，经第一合流阀组13-1合流，为主阀组13-3供油。第二合流阀组13-2分别与第一辅助泵5-2、第二辅助泵6-2 的高压油口连接，经第二合流阀组13-2合流，为辅助阀组13-4供油。
优选的，第一合流阀组13-1与第一主泵5-1、第二主泵6-1连接的高压油路上分别设置有止回单向阀，能够确保第一主泵5-1与第二主泵6-1的工作相互之间不受影响。同理，第二合流阀组13-2与第一辅助泵5-2、第二辅助泵6-2连接的高压油路上分别设置有止回单向阀，可确保第一辅助泵5-2 与第二辅助泵6-2相互不受影响。
动力控制系统14用于控制底盘柴油机2油门的切换，实现底盘柴油机 2能够单独作为车载钻机液压系统动力源。具体的，动力控制系统14包括底盘柴油机油门切换开关、底盘柴油机远程油门、上装柴油机远程油门、底盘柴油机状态监测系统、上装柴油机状态监测系统、夹心取力器离合控制开关；底盘柴油机油门切换开关实现底盘柴油机行驶油门与作业油门的切换，当底盘柴油机油门切换开关拨动至底盘柴油机远程油门位，底盘柴油机油门开度只受底盘柴油机远程油门控制，底盘柴油机行驶油门失效，开关拨动至底盘柴油机行驶油门位，底盘柴油机油门开度只受底盘柴油机行驶油门控制，底盘柴油机远程油门失效。在本实施例中，动力控制系统14原理图如图3所示，动力控制系统14包括底盘柴油机油门踏板14-1、底盘柴油机远程油门14-2、上装柴油机远程油门14-3、底盘柴油机油门切换开关14-4、控制器14-5、底盘柴油机ECU 14-6、夹心取力器离合控制阀14-7、上装柴油机ECU14-8。控制器14-5用于获取底盘柴油机油门踏板14-1、底盘柴油机远程油门14-2、上装柴油机远程油门14-3、底盘柴油机油门切换开关14-4 信号，并控制底盘柴油机ECU 14-6、夹心取力器离合控制阀14-7、上装柴油机ECU 14-8；当底盘柴油机油门切换开关14-4打开时，底盘柴油机远程油门14-2失效，只有底盘柴油机油门踏板14-1能够控制底盘柴油机2油门开度，同时给夹心取力器离合控制阀14-7控制夹心取力器12分离。当底盘柴油机油门切换开关14-4闭合时，底盘柴油机油门踏板14-1失效，只有底盘柴油机远程油门14-2能够控制底盘柴油机2油门开度，同时夹心取力器离合控制阀14-7控制夹心取力器12结合。
实施例2
本实施例公开一种双柴油机动力车载钻机的控制方法，该方法包括：
当车载钻机正常作业时，使用上装柴油机7和底盘柴油机2同时或任一作为车载钻机的动力源，其中，使用上装柴油机7作为钻机的动力源时，夹心取力器离合打开，夹心取力器12不工作；当底盘柴油机2作为钻机的动力源时，夹心取力器离合结合,驱动第一泵组5；上装柴油机7功率或底盘柴油机2的功率只需满足钻机正常钻进功率需求；底盘柴油机2和上装柴油机7同时工作时，能够满足液压系统最大流量需求；
当上装柴油机7需要维护保养时，夹心取力器离合结合,驱动第一泵组 5工作，使用底盘柴油机2作为钻机的动力源；
当钻机移动转场时，夹心取力器离合打开，夹心取力器12不工作。
本实施例的控制方法可使得车载钻机可在不停钻的情况下，可根据保养检修等需求，交替使用上装柴油机和底盘柴油机，间接提高钻探效率。
在以上的描述中，除非另有明确的规定和限定，其中的“设置”、“连接”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是拆卸连接或成一体；可以是直接连接，也可以是间接连接等等。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术方案中的具体含义。
在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，只要其不违背本发明的思想，同样应当视其为本发明所公开的内容。
