钻机液压系统

如题所述

(一)工作原理

JDZ-5型岩心钻机是多泵多回路液压系统,可实现各种机构单独或联合动作。钻机液压系统分回转、升降系统,给进系统和泥浆泵、行走系统。柴油机直接驱动三个串接的液压泵。液压系统工作原理分述如下。

1.回转、升降液压系统

见图9-9,回转、升降系统包括:回转液压回路、液压缸快速升降液压回路。主卷扬机液压回路和取心卷扬机液压回路。

液压泵1为负载敏感泵,泵的工作压力为30MPa,排量为100mL/r,转速为2200r/min。手动比例多路阀4由比例换向阀、先导溢流阀、梭阀及单向过载阀等组成。利用梭阀将系统最高负载压力引导至泵流量补偿阀的敏感腔,通过变量活塞自动调节泵的排量。由于4个液压回路无同时工作要求,故阀4内不设置减压阀。根据执行元件不同要求,限定压力和流量。并选择滑阀机能和定位方式。快速液压回路要求换向阀中位封闭,其余回路中位卸荷;回转回路要求摩擦定位,其余回路则为弹簧复位。主卷扬机由液压马达8驱动。组合阀7由平衡阀、两个液控单向阀及梭阀组成。平衡阀的作用是限制重物(钻具)下降速度。梭阀的作用是松开由弹簧压紧的制动器。卷扬机重物下降时,换向阀于下位,压力油进入平衡阀打开阀口,同时压力油进入制动器液压缸,松开制动器,然后液压马达转动使重物缓慢下降。当要求卷扬机浮动时,换向阀于中位,外控压力油进入组合阀7打开两个液控单向阀,马达进出油路相通,马达处于浮动状态。负载传感液压系统工作原理详见本章第一节,操作比例多路阀手把便可调节执行元件速度。

2.给进液压系统

由图9-9、9-10和9-11知,给进系统由恒压泵3供油,泵的工作压力为25MPa,排量为25mL/r。该液压系统包括给进液压回路、动力头浮动液压回路、卡盘液压回路、孔口夹持器液压回路以及钻架起落液压回路、滑架移动液压回路、支腿液压回路等。

图9-9 JDZ-5型岩心钻机液压系统(一)

给进液压回路由恒压泵3、溢流减压阀34、35、换向阀33及给进液压缸9等组成。恒压泵3,其输出流量自动调节,使流量与瞬时机械钻速相适应。溢流减压阀作用有二:一是调定二次压力,供加压或减压钻进时调压;二是当液流反向时溢流,作为回油通道。如加压钻进,先将阀35调至最低压力,后将阀34调至所需压力。操作换向阀33于左位,泵3排出压力油经节流孔、阀34、阀33进入给进液压缸9的有杆腔,推动缸套向下移动。液压缸9无杆腔回油经换向阀33、阀35的溢流口回油箱,减压钻进时,先将阀34调至最低压力,后将阀35调至减压钻进时所需压力。此液压回路装有两个压力表,分别指示出给进液压缸的有杆腔和无杆腔的油压,计算加压或减压钻进压力时应是两腔作用力的差值。

图9-10 JDZ-5型岩心钻机液压系统(二)

图9-11 JDZ-5型岩心钻机液压系统(三)

钻架起落液压回路中平衡阀46的作用是限制钻架下降速度。支腿液压回路中液压锁43用于锁紧液压缸,以防发生“软腿”。

3.泥浆泵、行走液压系统

由图9-9知,该液压系统包括泥浆泵液压回路和行走液压回路。液压泵2为负载敏感变量泵,其工作压力为20MPa,排量为60mL/r。组合阀15包括换向阀和节流阀,其作用与比例换向阀相同。调节节流阀的开度,通过负载敏感油路LS改变泵的排量,达到调节泥浆泵回转速度的目的。

行走液压回路由液压泵2、负载传感多路阀21、组合阀19、20及液压马达17、18组成。多路阀21与多路阀4不同之处有二:一是因为液压马达17、18负载不同,而要求同时工作,故在多路阀21内设有减压阀;二是换向阀操作方式不同。多路阀4为手动,而多路阀21为电液控制。组合阀19由梭阀和减压阀组成,用于控制车轮马达的制动器。

由钻机液压系统图可知,由液压泵2、组合阀13、阀7等组成控制回路。控制主卷扬机的浮动。此外,由液压泵2、阀13、阀14、液压马达22组成风扇液压回路。

钻机液压系统回油经冷却装置23和过滤器25回油箱。

手动泵24为向油箱注油用。

(二)液压系统特点

(1)钻机回转、升降、行走等机构均采用负载敏感液压系统,给进机构采用恒压泵系统。液压泵仅向系统提供负载所需流量,无流量损失,减少系统发热,达到节省能量的目的。

(2)调速范围大。由变量泵、变量马达与变速器相配合,扩大调速范围。当变量泵处在额定压力、额定转速工作时(即处于最佳状态),可使钻机主轴输出转速与转矩成为恒功率。提高原动机的能量利用率。

(3)由于负载敏感系统的特点,液压泵输出流量不随负载变化而改变,提高转速的平稳性。

(4)钻机操作简便,微调性能好。

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