机械传动式钻机的液压系统

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(一)概述
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  钻机由回转机构、升降机构、给进机构及各种辅助操纵装置等组成。机械传动式钻机是指回转和升降机构采用机械传动，而给进机构和某些辅助操纵采用液压传动的钻机。由于液压传动具有操纵简便，易于进行无级调压和调速等优点。因此，现代钻机上均采用液压给进方式。此外，移动钻机、松紧卡盘、拧卸钻杆等操纵，也逐渐采用液压传动。

  (二)钻机液压系统

  下面以xY一4型钻机为例来分析机械传动式钻机的液压系统(图8—6)。

  1．液压系统的功用XY一4型钻机是机械传动、液压操纵的立轴式岩芯钻机。钻机立轴回转和升降机构采用机械传动，立轴的给进、移动钻机、松夹卡盘和拧卸钻杆等则采用液压传动。

  2．液压系统的型式钻机立轴给进及其他操纵均属辅助运动，所需功率较小，各种操纵无复合动作要求。故从功率较小、无复合动作、结构简单等因素考虑，采用单泵、并联、开式系统。

  3．液压系统的组成和工作原理xY一4型钻机液压系统由齿轮泵3、多路阀(包括溢流阀5、换向阀6、7、8)、单向节流阀9、立轴给进油缸13、卡盘14、拧管机延时阀和换向阀16、17和油马达15、移机油缸18等组成。

  溢流阀5的操纵分为手轮和手把两种情况；旋转手轮时，通过转动螺杆使螺母前进，缓慢压缩弹簧，从而调节系统压力，使泵排出的一部分多余流量经溢流阀回油箱；扳动手把时，则直接带动螺杆螺母前进，迅速压缩弹簧并封闭溢流孔道，使泵的全都流量进入油缸或马达。钻压表12通过梭阀10可以反映给进油缸13的上腔或下腔油压。限压阀1l用来保护钻压表不被过高的油压冲击而损坏。齿轮泵工作压力为80bar，流量为32i／rain。

  液压系统的的工作原理如下：

  (1)立轴运动根据换向阀8不同工位和溢流阀5、单向节流阀9不同工况的组合，给进油缸13可以完成立轴加压钻进、减压钻进、快速倒杆、自重钻进、称重等作业。各种立轴作业时，阀的位置、工况、油路液流的情况见表8—1所列。

  (2)钻机前后移动当升降钻具时，钻机需快速离开孔位。移机油缸18由换向阀6控制，油路情况如下：a．钻机后移一换向阀6于上位，泵3输出的压力油经换向阀6进入移机油缸18的左腔，带动钻机向后移动；油缸18右腔的回油经换向阀6流回油箱。b．钻机前移一换向阀于下位，压力油经换向阀6进入移机油缸18的右腔，带动钻机向前移动；左腔的回油经换向阀6流回油箱。

  (3)松夹卡盘xY一4型钻机的卡盘属弹簧夹紧、液压松开型的液压卡盘；卡盘油缸14由换向阀7控制。当换向阀7于上位，泵3输出的压力油经换向阀7进入卡盘油缸14，压缩碟形弹簧，卡盘松开；当换向阀7于下位，卡盘油缸14的油液经换向阀7回油箱。卡瓦在碟形弹簧作用下夹紧钻杆。

  (4)拧卸钻杆拧管机油马达15由换向阀17操纵。延时阀16(实际上是由换向阀17控制的液动换向阀2由于其控制油路的阻尼作用，延迟了阀17的换向时间，即减低了阀芯移动速度，从而减弱因液流换向由引起的液压冲击。当换向阀7处于下位时，泵输出的压力油经换向阀7进入拧管机油马达回路，再经换向阀17、16进入油马达15。换向阀17控制油马达15的正反转，实现拧、卸钻杆。油马达15的回油经换向阀16、17直接回油箱。

  xY一4型钻机液压系统存在的主要问题是采用了一个定量泵供油，当正常钻进时，给进速度慢，所需油量较小，使大部分压力油经溢流阀流回油箱，导致无用功耗所占比例很大，且油温升高。为了解决此问题，目前，一些立轴式钻机上采用双联齿轮泵(大、小泵组成)或变量叶片泵。