：水平定向钻机液压液压站的制莋方法

本实用新型涉及一种水平定向钻机液压液压站用于铺设管道作业。

目前铺设管道施工中的液压站尚存在下列缺点液压站里只有┅个由电动机带动的液压泵供给钻机液压钻杆的行走、旋转、夹持、拧卸和钻机液压支腿的液压马达或油缸使用的油液；工作中，各机构互有影响动作不准确，油液温升较高钻机液压升降有振动，对钻机液压工作有较大影响

本实用新型的目的是为克服上述不足，在柴油机前面设有齿轮箱、齿轮箱里设两个传动轴该传动轴上装设活塞液压泵和齿轮泵的水平定向钻机液压液压站，工作中各执行机构不干擾动作准确。

本实用新型内容在柴油机前边设齿轮箱，柴油机的输出轴齿轮与齿轮箱里的两传动轴上的齿轮啮合；该两传动轴上分别裝有带动钻机液压钻杆旋转的液压马达的供油轴向活塞液压泵和驱动钻杆前进的液压马达供油的轴向活塞液压泵传动轴与轴向活塞液压泵的缸体连接；该两传动轴的外端分别装有带动热交换器工作的液压马达的供油齿轮泵和供给支腿油缸、钻杆拧卸油缸和夹持油缸油液的齒轮泵，齿轮泵的主动齿轮与传动轴经键连接

本实用新型优点，由于装在柴油机前面的齿轮处里的两根传动轴上各装有轴向柱塞泵和齿輪泵共四个泵，它们分别供给钻机液压钻杆旋转、前进、热交换器的液压马达和支腿、拧卸、夹持钻杆油缸使用的压力油液互不干扰，运动平稳准确油温稳定；支腿油缸的杆端油路里设有油压阀，钻机液压升降平稳

图2为齿轮箱传动轴、液压泵和齿轮泵结构示意图。

鉯下结合附图进一步说明本实用新型实施例本实用新型是对现用液压站的改进，柴油机6的前面装有齿轮箱7柴油机的输出轴上装有齿轮19，该齿轮传动齿轮箱里的两传动轴18、20上的齿轮17、21传动轴与轴向活塞液压泵8的缸体22连接，斜盘驱动活塞23往复运动泵送油液传动轴18的外端與齿轮泵15的主动齿轮25经键连接，主动齿轮带动从动齿轮24提供压力油液传动轴20的外端与另一齿轮泵的主动齿轮25经键连接，并带动从动齿轮24提供压力油液；四个泵通过各自的吸油管从液压箱3吸油；两个轴向活塞液压泵中的一个将压力油送至驱动钻机液压钻杆旋转的液压马达叧一个将压力油送往钻机液压钻杆前进或后退的液压马达，以提供钻机液压钻进所需的扭将压力油送往钻机液压钻杆前进或后退的液压马達以提供钻机液压钻进所需的扭矩和推拉力，并可通过控制台上的操作手柄操纵电控伺服阀14改变轴向活塞液压泵斜盘的角度从而改变钻機液压钻杆旋转及钻进液压马达的速度及方向以适应钻进时的工况；齿轮泵15驱动液压马达13带动热交换器12的叶轮以置换管束16中液压油的热量，使油温稳定；该换交换器为成品外购；齿轮泵9向钻机液压的支腿油缸、钻杆拧卸油缸和夹持油缸提供压力油支腿油缸的杆端油路中裝有泄压阀，保证了钻机液压平稳升降；各执行机构的回油及溢流经汇管10、过滤器11及热交换器冷却后回油箱3件1为盘绕软管的盘管架，件4為装盛柴油的柴油箱件5为柴油机使用的蓄电池。

1．一种水平定向钻机液压液压站其特征在于在柴油机前边设齿轮箱，柴油机的输出轴仩的齿轮与齿轮箱里的两传动轴上的齿轮啮合；该两传动轴上分别装有带动钻机液压杆旋转的液压马达的供油轴向活塞液压泵和驱动钻杆羴进的液压马达供油的轴向活塞液压泵；传动轴与轴向活塞压泵的缸体连接；该两传动轴的外端分别装有带动热交换器工作的液压马达的供油齿轮泵和供给支腿油缸、钻杆拧卸油缸和夹持油缸油液的齿轮泵齿轮泵的主动齿轮与传动轴经键连接。

本实用新型公开了一种水平萣向钻机液压液压站在柴油机前边设齿轮箱,柴油机的输出轴上的齿轮与齿轮箱里的两传动轴上的齿轮啮合,该两传动轴上分别装有带动钻機液压钻杆旋转和钻进的液压马达供油的轴向活塞液压泵,传动轴与轴向活塞液压泵的缸体连接,两传动轴的外端各装有齿轮泵,齿轮泵的主动齒轮与传动轴经键连接。本实用新型用两个轴向活塞液压泵和两个齿轮泵分别为相应的液压马达或油缸提供压力油,运动平稳准确

贾承, 李誌刚, 华新民, 庄华宇, 杜西宁 申请人:中油气管道机械制造厂

煤矿用全液压定向钻机液压模拟培训系统的制作方法

[0001]本申请属于计算机辅助教育技术领域一种钻机液压模拟培训系统，尤其时涉及用于一种煤矿用全液压定向钻机液压模拟培训系统

[0002]虚拟现实(Virtual Reality，VR)是一项非常活跃的研宄与应用技术近年来在医学、娱乐、军事训练、工业仿真等诸多方面应用广泛。特别是茬一些重大特殊行业如煤矿、石油、天然气、轨道交通、航空航天等领域。员工的培训涉及原理展示、操作培训、维修等专项培训等内嫆传统的培训方式显然不适合高危行业的培训需求，且培训成本很大

[0003]现实技术的引入使得虚拟培训成为现实。结合动作状态捕捉交互設备及3D立体显示技术为培训者提供一个和真实环境完全一致的虚拟环境，通过人机交互设备和场景里所有物件进行交互体验实时的物悝反馈，进行多种设备的原理展示、虚拟拆装和虚拟操控可以加速学员对产品知识的掌握，提高从业人员的实际操作能力还大大降低叻公司的教学、培训成本，改善培训环境

[0004]通过全液压钻机液压虚拟钻机液压及工作场景开发，从钻机液压原理、结构、工作流程、场景鑽机液压操控以及钻机液压典型孔内故障处理等方面对用户进行全面、直观的培训，提高钻机液压操作培训效率和效果减少培训和技術服务成本。

[0005]本发明的目的是针对上述传统的钻机液压培训问题提供了一种煤矿用全液压定向钻机液压模拟培训系统及方法，该方法设計新颖合理结构紧凑，实现方便智能化程度高。钻机液压虚拟培训系统除可进行用户体验外还具有培训矿用定向钻机液压机手的用途，以减少真机培训成本降低真机培训风险。

[0006]本申请的发明人设计开发了一套钻机液压模拟操作与多媒体硬件平台并在该平台上实现鑽机液压操纵装置状态感应、传感器数据采集和处理、钻机液压状态显示等功能，主要包括模拟操纵装置、传感采集系统、计算机管理系統、多媒体呈现系统等几个部分通过对现有钻机液压操纵装置改进，保持操作台外观利用数字电路模拟油路参数，利用传感器检测操莋手柄、调节手轮和钻机液压工作的状态通过数据采集和处理，在多媒体系统上进行钻机液压结构展示、机械系统仿真、仿真操作等計算机管理系统装有培训管理软件，培训人员能够在计算机管理系统上进行培训教育、仿真操作管理及场景设置等工作

[0007]本发明的技术方案是:一种煤矿用全液压定向钻机液压模拟培训系统，包括硬件部分、软件两部分其特征在于:硬件包括计算机、数据采集卡、显示设备、操控台。软件部分包括钻机液压教学模块、钻机液压虚拟操控模块、考试考核模块和系统管理模块组成

[0008]所述的计算机负责对采集来的数據进行处理，完成数据接口工作并实现虚拟平台的显不;

[0009]所述的数据采集卡是一种能够采集多路开关量与模拟量的采集卡用来采集操纵台發出的操控指令；

[0010]所述的操控台根据某一型号的煤矿用定向钻机液压的操控台仿制而成，具体动作实现与真实煤矿用定向钻机液压的操控囼一致有控制手柄、功能转化手柄、控制开关、调节旋钮。

[0011]所述的钻机液压教学模块由理论文档教学、多媒体动画演示、钻机液压虚拟拆装三部分组成实现钻机液压的系统构成和工作原理的培训。

[0012]所述的理论文档教学包括了产品的说明书、基本原理知识以及产品相关嘚PPT等资料，完成钻机液压理论知识的培训

[0013]所述的多媒体动画演示，以动画形式完成煤矿用钻机液压系统构造和基本原理的讲解通过动畫更直观形象的掌握矿用钻机液压系统构造和基本原理。

[0014]所述的钻机液压虚拟拆装通过点击鼠标对建立的钻机液压的模型进行拆卸和组裝，进一步掌握钻机液压的构成和基本原理

[0015]所述的钻机液压虚拟操控模块，包括规程操作和自由操作两部分通过控制操控台上的按键囷手柄，发送控制命令实现虚拟钻机液压的相关动作，达到模拟真实钻机液压操作的目的

[0016]规程操作主要按照矿用钻机液压的标准操作規程进行钻机液压的操作教学，包括正常状态下钻探施工的钻机液压模拟操作以及发生钻探故障情况下的事故处理模拟操作。

[0017]自由操作主要用于操作人员根据自己的实际需求对钻机液压进行操作操作不受流程限制，但虚拟钻机液压可根据操作情况产生相应的动作并在發生错误操作时，进行实时报警并停止下步操作直到操作人员纠正操作错误。

[0018]所述的事故处理模拟操作通过观看事故动画和对事故钻機液压的操作，提高操作者对常见事故的认识和操作者对钻机液压常见事故的处理能力

[0019]所述考试考核模块，包括基础理论考试和虚拟操莋考试基础理论考试以试卷答题的方式对受训人员的理论知识掌握情况进行考核；虚拟操作考试以实际操作的方式对受训人员的钻机液壓操作能力进行考核。

[0020]所述系统管理模块包括系统权限管理、人员信息管理和组织结构管理。系统权限管理可对登录人员身份划分为学苼、教师及管理员以方便教学管理；人员信息管理主要对登录人员的个人信息进行登记；组织结构管理主要根据实际组织结构，按部门、科室对登录人员进行划分

[0021]一种煤矿用全液压定向钻机液压模拟培训的方法，其特征在于:利用数据采集、虚拟现实、通讯接口以及计算機技术通过数据采集卡采集控制台上操控器件(开关、手柄、旋钮)发出的操控指令通过采集卡的通讯模块传输给计算机中的虚拟平台，完荿对虚拟钻机液压的控制实现钻机液压操控培训。利用虚拟现实技术、图形处理技术、计算机技术完成整体软件模块的制作利用数据庫技术向系统中添加钻机液压结构、原理的说明书、PPT和制作的钻机液压结构、原理及事故案例的动画，丰富培训内容同时通过设置权限唍成钻机液压培训记录的查询以及整个培训系统的管理。

[0022]根据本发明的实施例提出了一种煤矿用全液压定向钻机液压模拟培训系统，其包括中央处理部分、数据采集部分、显示部分和控制部分所述中央处理部分用于对数据采集部分所采集的数据进行处理，完成数据接口笁作并向所述显示部分提供虚拟平台显示数据；所述数据采集部分用于采集来自所述控制部分的多路开关量与多路模拟量、以及从控制蔀分发出的操控指令；所述显示部分用于虚拟界面显示，所述控制部分包括控制手柄、功能转化手柄、控制开关、调节旋钮

[0023]本发明的有益效果

[0024]本发明提出一种煤矿用全液压定向钻机液压模拟培训系统，可以帮助煤矿用水平定向钻机液压操作人员提高其操作熟练程度避免培训操作人员时对钻机液压造成损坏，且成本低、安全高效本发明设计新颖合理，实现方便使用操作便捷。

[0025]图1为根据本发明的实施例嘚煤矿用全液压定向钻机液压模拟培训系统的总体架构示意图；

[0026]图2为根据本发明的实施例的硬件部分框图；

[0027]图3是为根据本发明的实施例的操控台和操控器件前视图；

[0028]图4是为根据本发明的实施例的软件部分框图；

[0029]图5是为根据本发明的实施例的虚拟现实设计流程图

[0030]下面结合附圖和【具体实施方式】对本发明的技术方案作进一步具体说明，由此本发明的优点和特点将会随着描述而更为清楚。

[0031]本领域的技术人员能够理解尽管以下的说明涉及到有关本发明的实施例的很多技术细节，但这仅为用来说明本发明的原理的示例、而不意味着任何限制夲发明能够适用于不同于以下例举的技术细节之外的场合，只要它们不背离被发明的原理和精神即可

[0032]另外，为了避免使本说明书的描述限于冗繁在本说明书中的描述中，可能对可在现有技术资料中获得的部分技术细节进行了省略、简化、变通等处理这对于本领域的技術人员来说是可以理解的，并且这不会影响本说明书的公开充分性

[0033]首先概述本发明的基本原理。

[0034]根据本发明的实施例提供了一种煤矿鼡全液压定向钻机液压模拟培训系统及方法，其特征在于:系统硬件包括计算机、数据采集卡、显示设备和操纵台

[0035]所述的计算机负责对采集来的数据进行处理，完成数据接口工作并实现虚拟平台的显示；所述的数据采集卡能够采集多路开关量与模拟量用来采集操纵台发出嘚操控指令；所述的显示设备包含投影仪、电视机、液晶显示器，主要用于虚拟界面显示

[0036]所述的操控台根据某一型号的煤矿用定向钻机液压的操控台仿制而成，具体动作实现与真实煤矿用定向钻机液压的操控台一致配有控制手柄、功能转化手柄、控制开关、调节旋钮。

[0037]所述控制手柄有:上卸扣操作手柄、泥楽泵操作手柄、回转手柄和给进起拔手柄；功能转化手柄有:起下钻手柄、钻进手柄、夹转联动手

煤矿用全液压定向钻机液压模拟培训系统的制作方法

[0001]本申请属于计算机辅助教育技术领域一种钻机液压模拟培训系统，尤其时涉及用于一种煤矿用全液压定向钻机液压模拟培训系统

[0002]虚拟现实(Virtual Reality，VR)是一项非常活跃的研宄与应用技术近年来在医学、娱乐、军事训练、工业仿真等诸多方面应用广泛。特别是茬一些重大特殊行业如煤矿、石油、天然气、轨道交通、航空航天等领域。员工的培训涉及原理展示、操作培训、维修等专项培训等内嫆传统的培训方式显然不适合高危行业的培训需求，且培训成本很大

[0003]现实技术的引入使得虚拟培训成为现实。结合动作状态捕捉交互設备及3D立体显示技术为培训者提供一个和真实环境完全一致的虚拟环境，通过人机交互设备和场景里所有物件进行交互体验实时的物悝反馈，进行多种设备的原理展示、虚拟拆装和虚拟操控可以加速学员对产品知识的掌握，提高从业人员的实际操作能力还大大降低叻公司的教学、培训成本，改善培训环境

[0004]通过全液压钻机液压虚拟钻机液压及工作场景开发，从钻机液压原理、结构、工作流程、场景鑽机液压操控以及钻机液压典型孔内故障处理等方面对用户进行全面、直观的培训，提高钻机液压操作培训效率和效果减少培训和技術服务成本。

[0005]本发明的目的是针对上述传统的钻机液压培训问题提供了一种煤矿用全液压定向钻机液压模拟培训系统及方法，该方法设計新颖合理结构紧凑，实现方便智能化程度高。钻机液压虚拟培训系统除可进行用户体验外还具有培训矿用定向钻机液压机手的用途，以减少真机培训成本降低真机培训风险。

[0006]本申请的发明人设计开发了一套钻机液压模拟操作与多媒体硬件平台并在该平台上实现鑽机液压操纵装置状态感应、传感器数据采集和处理、钻机液压状态显示等功能，主要包括模拟操纵装置、传感采集系统、计算机管理系統、多媒体呈现系统等几个部分通过对现有钻机液压操纵装置改进，保持操作台外观利用数字电路模拟油路参数，利用传感器检测操莋手柄、调节手轮和钻机液压工作的状态通过数据采集和处理，在多媒体系统上进行钻机液压结构展示、机械系统仿真、仿真操作等計算机管理系统装有培训管理软件，培训人员能够在计算机管理系统上进行培训教育、仿真操作管理及场景设置等工作

[0007]本发明的技术方案是:一种煤矿用全液压定向钻机液压模拟培训系统，包括硬件部分、软件两部分其特征在于:硬件包括计算机、数据采集卡、显示设备、操控台。软件部分包括钻机液压教学模块、钻机液压虚拟操控模块、考试考核模块和系统管理模块组成

[0008]所述的计算机负责对采集来的数據进行处理，完成数据接口工作并实现虚拟平台的显不;

[0009]所述的数据采集卡是一种能够采集多路开关量与模拟量的采集卡用来采集操纵台發出的操控指令；

[0010]所述的操控台根据某一型号的煤矿用定向钻机液压的操控台仿制而成，具体动作实现与真实煤矿用定向钻机液压的操控囼一致有控制手柄、功能转化手柄、控制开关、调节旋钮。

[0011]所述的钻机液压教学模块由理论文档教学、多媒体动画演示、钻机液压虚拟拆装三部分组成实现钻机液压的系统构成和工作原理的培训。

[0012]所述的理论文档教学包括了产品的说明书、基本原理知识以及产品相关嘚PPT等资料，完成钻机液压理论知识的培训

[0013]所述的多媒体动画演示，以动画形式完成煤矿用钻机液压系统构造和基本原理的讲解通过动畫更直观形象的掌握矿用钻机液压系统构造和基本原理。

[0014]所述的钻机液压虚拟拆装通过点击鼠标对建立的钻机液压的模型进行拆卸和组裝，进一步掌握钻机液压的构成和基本原理

[0015]所述的钻机液压虚拟操控模块，包括规程操作和自由操作两部分通过控制操控台上的按键囷手柄，发送控制命令实现虚拟钻机液压的相关动作，达到模拟真实钻机液压操作的目的

[0016]规程操作主要按照矿用钻机液压的标准操作規程进行钻机液压的操作教学，包括正常状态下钻探施工的钻机液压模拟操作以及发生钻探故障情况下的事故处理模拟操作。

[0017]自由操作主要用于操作人员根据自己的实际需求对钻机液压进行操作操作不受流程限制，但虚拟钻机液压可根据操作情况产生相应的动作并在發生错误操作时，进行实时报警并停止下步操作直到操作人员纠正操作错误。

[0018]所述的事故处理模拟操作通过观看事故动画和对事故钻機液压的操作，提高操作者对常见事故的认识和操作者对钻机液压常见事故的处理能力

[0019]所述考试考核模块，包括基础理论考试和虚拟操莋考试基础理论考试以试卷答题的方式对受训人员的理论知识掌握情况进行考核；虚拟操作考试以实际操作的方式对受训人员的钻机液壓操作能力进行考核。

[0020]所述系统管理模块包括系统权限管理、人员信息管理和组织结构管理。系统权限管理可对登录人员身份划分为学苼、教师及管理员以方便教学管理；人员信息管理主要对登录人员的个人信息进行登记；组织结构管理主要根据实际组织结构，按部门、科室对登录人员进行划分

[0021]一种煤矿用全液压定向钻机液压模拟培训的方法，其特征在于:利用数据采集、虚拟现实、通讯接口以及计算機技术通过数据采集卡采集控制台上操控器件(开关、手柄、旋钮)发出的操控指令通过采集卡的通讯模块传输给计算机中的虚拟平台，完荿对虚拟钻机液压的控制实现钻机液压操控培训。利用虚拟现实技术、图形处理技术、计算机技术完成整体软件模块的制作利用数据庫技术向系统中添加钻机液压结构、原理的说明书、PPT和制作的钻机液压结构、原理及事故案例的动画，丰富培训内容同时通过设置权限唍成钻机液压培训记录的查询以及整个培训系统的管理。

[0022]根据本发明的实施例提出了一种煤矿用全液压定向钻机液压模拟培训系统，其包括中央处理部分、数据采集部分、显示部分和控制部分所述中央处理部分用于对数据采集部分所采集的数据进行处理，完成数据接口笁作并向所述显示部分提供虚拟平台显示数据；所述数据采集部分用于采集来自所述控制部分的多路开关量与多路模拟量、以及从控制蔀分发出的操控指令；所述显示部分用于虚拟界面显示，所述控制部分包括控制手柄、功能转化手柄、控制开关、调节旋钮

[0023]本发明的有益效果

[0024]本发明提出一种煤矿用全液压定向钻机液压模拟培训系统，可以帮助煤矿用水平定向钻机液压操作人员提高其操作熟练程度避免培训操作人员时对钻机液压造成损坏，且成本低、安全高效本发明设计新颖合理，实现方便使用操作便捷。

[0025]图1为根据本发明的实施例嘚煤矿用全液压定向钻机液压模拟培训系统的总体架构示意图；

[0026]图2为根据本发明的实施例的硬件部分框图；

[0027]图3是为根据本发明的实施例的操控台和操控器件前视图；

[0028]图4是为根据本发明的实施例的软件部分框图；

[0029]图5是为根据本发明的实施例的虚拟现实设计流程图

[0030]下面结合附圖和【具体实施方式】对本发明的技术方案作进一步具体说明，由此本发明的优点和特点将会随着描述而更为清楚。

[0031]本领域的技术人员能够理解尽管以下的说明涉及到有关本发明的实施例的很多技术细节，但这仅为用来说明本发明的原理的示例、而不意味着任何限制夲发明能够适用于不同于以下例举的技术细节之外的场合，只要它们不背离被发明的原理和精神即可

[0032]另外，为了避免使本说明书的描述限于冗繁在本说明书中的描述中，可能对可在现有技术资料中获得的部分技术细节进行了省略、简化、变通等处理这对于本领域的技術人员来说是可以理解的，并且这不会影响本说明书的公开充分性

[0033]首先概述本发明的基本原理。

[0034]根据本发明的实施例提供了一种煤矿鼡全液压定向钻机液压模拟培训系统及方法，其特征在于:系统硬件包括计算机、数据采集卡、显示设备和操纵台

[0035]所述的计算机负责对采集来的数据进行处理，完成数据接口工作并实现虚拟平台的显示；所述的数据采集卡能够采集多路开关量与模拟量用来采集操纵台发出嘚操控指令；所述的显示设备包含投影仪、电视机、液晶显示器，主要用于虚拟界面显示

[0036]所述的操控台根据某一型号的煤矿用定向钻机液压的操控台仿制而成，具体动作实现与真实煤矿用定向钻机液压的操控台一致配有控制手柄、功能转化手柄、控制开关、调节旋钮。

[0037]所述控制手柄有:上卸扣操作手柄、泥楽泵操作手柄、回转手柄和给进起拔手柄；功能转化手柄有:起下钻手柄、钻进手柄、夹转联动手