[发明专利]一种用于复杂岩层快速钻进的试验系统及试验方法

权利要求书

1.一种用于复杂岩层快速钻进的试验系统，其特征在于：包括试验台机械体和安装在所述试验台机械体上的传感器组件，以及根据所述传感器组件的采集数据对试验台机械体进行控制的控制系统；

所述试验台机械体包括底座（1）、岩样箱（4）和液压马达（23），所述底座（1）上水平设置有用于带动岩样箱（4）在Y轴移动的推移机构，所述底座（1）上竖直设置有用于带动液压马达（23）在Z轴移动的进给机构，所述进给机构上水平设置有用于带动液压马达（23）在X轴移动的手动调节机构；

所述推移机构包括水平设置在底座（1）上的相互平行的第一导轨（2）和第二导轨（3），所述岩样箱（4）滑动连接在第一导轨（2）和第二导轨（3）上，所述第一导轨（2）和第二导轨（3）之间设置有第一液压缸（5），所述第一液压缸（5）的活动端与岩样箱（4）之间连接有第一连接板（6）；

所述进给机构包括竖直设置在底座（1）两侧的第一支架（7）和第二支架（8），所述第一支架（7）上竖直设置有第一导杆（9）和第二导杆（10），以及位于第一导杆（9）和第二导杆（10）之间的第二液压缸（11）；所述第二支架（8）上竖直设置有第三导杆（12）和第四导杆（13），以及位于第三导杆（12）和第四导杆（13）之间的第三液压缸（14），所述第一导杆（9）、第二导杆（10）、第三导杆（12）和第四导杆（13）上滑动设置有带动液压马达（23）在Z轴移动的升降板（15），所述第二液压缸（11）的活动端和第三液压缸（14）的活动端均与升降板（15）连接，所述第一导杆（9）的顶端、第二导杆（10）的顶端、第三导杆（12）的顶端和第四导杆（13）的顶端通过支撑架（16）固定连接；

所述手动调节机构包括设置在升降板（15）底部的相互平行的第三导轨（17）和第四导轨（18），所述第三导轨（17）和第四导轨（18）上滑动设置有安装板（19），所述第三导轨（17）和第四导轨（18）之间设置有丝杠（20），所述丝杠（20）与安装板（19）之间连接有第二连接板（21），所述丝杠（20）的一端设置有手轮（22），所述液压马达（23）安装在安装板（19）上，所述液压马达（23）的输出轴上连接有钻杆（24）；

所述推移机构带动岩样箱（4）在Y轴上移动，便于调整岩样箱（4）的位置，手动调节机构带动液压马达（23）在X轴上移动，便于调整在岩样箱（4）上的钻孔位置，进给机构带动液压马达（23）在Z轴上移动，便于后续对岩样箱（4）的钻进；

所述传感器组件包括用于检测液压马达（23）实时转速的转速检测传感器模块和用于检测液压马达（23）实时钻进深度的钻进深度检测传感器模块，以及用于检测液压马达（23）实时钻压的钻压检测传感器模块；

所述控制系统包括PLC控制器（43）和与PLC控制器（43）输出端连接的液压控制回路，所述转速检测传感器模块、钻进深度检测传感器模块和钻压检测传感器模块均与PLC控制器（43）的输入端连接；

所述液压控制回路包括油箱（31）、双联泵（32）和电机（33），所述油箱（31）与双联泵（32）的进油口之间连接有过滤器（34），所述双联泵（32）与电机（33）的输出轴连接，所述双联泵（32）的第一出油口连接有第一三位四通换向阀（35）、第二三位四通换向阀（36）、第一比例溢流阀（37）和压力表（38），所述第一液压缸（5）的进油口和回油口均与第一三位四通换向阀（35）连接，所述第二三位四通换向阀（36）连接有分流阀（39），所述第二液压缸（11）的进油口和第三液压缸（14）的进油口均与分流阀（39）连接，所述第二液压缸（11）的回油口和第三液压缸（14）的回油口均与第二三位四通换向阀（36）连接，所述双联泵（32）的第二出油口连接有比例流量阀（40）和第二比例溢流阀（41），所述比例流量阀（40）连接有第三三位四通换向阀（42），所述液压马达（23）的进油口和回油口均与第三三位四通换向阀（42）连接，所述第一三位四通换向阀（35）、第二三位四通换向阀（36）、第三三位四通换向阀（42）、第一比例溢流阀（37）和第二比例溢流阀（41）均与油箱（31）的回油管路连接，所述电机（33）、第一三位四通换向阀（35）、第二三位四通换向阀（36）、第三三位四通换向阀（42）、第一比例溢流阀（37）、第二比例溢流阀（41）和比例流量阀（40）均与PLC控制器（43）的输出端连接。