全液壓鉆機液壓系統(tǒng)研究

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1、浙江理工大學成人高等教育畢業(yè)設(shè)計（論文） 摘要 全液壓鉆機液壓系統(tǒng)研究 —以ZDY3200S全液壓鉆機為例 摘 要 鉆機作為當今我國鉆井作業(yè)中最為主要的設(shè)備，在我國的鉆井作業(yè)和礦物勘探等領(lǐng)域占據(jù)著舉足輕重的地位。論文根據(jù)國內(nèi)外鉆機的發(fā)展現(xiàn)狀，首先分析了目前傳統(tǒng)鉆機的液壓系統(tǒng)，其次介紹了目前國內(nèi)研究比較多的兩類礦物勘探鉆機，煤礦坑道鉆機和全液壓鉆機，分析其各自液壓設(shè)計原理，最后通過對比總結(jié)， 可得到全液壓鉆機在液壓控制方面的優(yōu)勢，并通過仿真分析，對于改進的液壓系統(tǒng)進行了驗證，對鉆機未

2、來發(fā)展的趨勢的指導。 關(guān)鍵詞　鉆機；液壓原理；分析 i 浙江理工大學成人高等教育畢業(yè)設(shè)計（論文） Abstract Abstract Drill rig as the most major equipment for drilling operation in today's China, areas such as drilling and mineral prospecting in our country occupies a pivotal position.According

3、 to the current situation of drilling rigs’ development in China and oversee, the paper analysis the traditional rigs’ hydraulic system first, and introduces the current coal mine tunnel drilling rigs’ hydraulic design principle, compare these two kinds of rigs’ hydraulic system to get the advantage

4、 of the hydraulic control and the direction of future development. Keywords　 drilling rigs; hydraulic principle; analysis ii 浙江理工大學成人高等教育畢業(yè)設(shè)計（論文） 目錄 目錄 摘 要 i Abstract ii 第1章

5、緒論 5 1.1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 5 1.1.1 國內(nèi)研究現(xiàn)狀 5 1.1.2 國外發(fā)展現(xiàn)狀 5 1.2 鉆機的發(fā)展概況 6 1.2.1 臥式鉆機介紹 7 1.2.2 立式鉆機簡介 7 1.3 鉆機中液壓原理的應(yīng)用現(xiàn)狀 8 第2章 傳統(tǒng)鉆機液壓系統(tǒng)功能與分析 9 2.1 常見鉆機液壓系統(tǒng) 9 2.1.1 單泵液壓系統(tǒng) 9 2.1.2 雙泵液壓系統(tǒng) 10 2.1.3 多泵液壓系統(tǒng) 10 2.2 傳統(tǒng)鉆機液壓系統(tǒng)基本回路 11 2.2.1 回轉(zhuǎn)液壓回路 11 2.2.2 調(diào)壓限壓回路 11 2.2.3 調(diào)速回路 12 2.2.4 給進液壓回路 13 2.2.5

6、壓力控制回路 13 2.2.6 速度控制回路 17 2.2.7 輔助液壓回路 17 2.2.8 控制機身起落的液壓回路 17 2.2.9 控制卡夾機構(gòu)的液壓回路 18 2.3 傳統(tǒng)鉆機液壓回路的特點 18 第3章 鉆機液壓系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計 19 3.1 鉆頭回轉(zhuǎn)液壓回路優(yōu)化設(shè)計 19 3.2 動力鉆頭給進回路優(yōu)化設(shè)計 21 3.3 行走及卷場控制回路 22 3.4 泥漿泵液壓回路優(yōu)化設(shè)計 23 第4章 ZDY3200S型煤礦用全液壓坑道鉆機實例研究 25 4.1 適用范圍 25 4.2 型號含義 25 4.3 主要技術(shù)參數(shù) 25 4.4 鉆機結(jié)構(gòu)簡介 27 4.4.

7、1 回轉(zhuǎn)器 27 4.4.2 夾持器 28 4.4.3 給進裝置 28 4.4.4 機架 28 4.5 操縱臺 29 4.6 泵站 29 4.7 液壓系統(tǒng)工作原理 30 第5章 總結(jié)與展望 32 5.1 總結(jié) 32 5.2 展望 32 參考文獻 34 致 謝 35 緒論 因此本文在總結(jié)和分析前人研究的基礎(chǔ)上，對于煤炭開采用坑道鉆機的液壓原理應(yīng)用和全液壓鉆機中全新液壓原理的設(shè)計應(yīng)用進行了詳細的分析和介紹，以期通過本文，對鉆機中液壓原理的設(shè)計提

8、出新的思路。 1.1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 1.1.1 國內(nèi)研究現(xiàn)狀 目前，我們國產(chǎn)的鉆機依然沿用著定量泵和手控閥的液壓系統(tǒng)。這種液壓系統(tǒng)操作繁瑣且功能單一，技術(shù)較為落后。最主要的是，這種傳統(tǒng)的液壓系統(tǒng)不能夠?qū)崟r的監(jiān)控環(huán)境的變化和地質(zhì)的變化，因此不能夠遙控或者調(diào)整工藝參數(shù)，不能夠適應(yīng)多種地質(zhì)條件的勘探。與此同時，傳統(tǒng)的設(shè)計方案將重點放在了控制和參數(shù)調(diào)整方面，沒有針對能耗和效率問題進行深入研究。這樣既增加了一次性投資，也因設(shè)計不當使得能量損耗過大。當前我國對于鉆機的應(yīng)用，大部分集中在煤炭的開采上。由于煤炭是一種一次性的消費品，且大多儲藏在地勢復雜的地區(qū)。因此在煤炭的開采過程中，鉆機需要克服地勢

9、、安全、采礦等多方面的要求，并能夠在地下進行順暢的開采任務(wù)。 1.1.2 國外發(fā)展現(xiàn)狀 在上世紀 80 年代初，英國在煤礦井中最先應(yīng)用井底馬達定向鉆進技術(shù)，當時鉆進距離為1000米，但是如果去掉鉆進工藝尺寸和煤層的尺寸，那么實際的鉆進距離只有635米。從20 世紀中期開始，澳大利亞將此技術(shù)發(fā)展到了瓦斯抽放井及地質(zhì)勘探井的施工中，并成為該井的主要技術(shù)，且有了顯著的效果。一般可以達到 700 米左右的井深，于2002年達到 1761 米的最大井深。此技術(shù)有很強井眼軌跡控制能力，缺點為井底馬達的輸出的扭矩較小，井眼直井較小，且鉆井成本較高。 立式鉆機逐漸被取代發(fā)生在20世紀60年代，那時候國

10、外的一些國家開始研究全液壓式鉆機，并且逐漸將立式鉆機淘汰。在20世紀90年代，在原有的全液壓鉆機技術(shù)上，應(yīng)用了電液比例控制技術(shù)，這一技術(shù)的應(yīng)用，使得液壓鉆機的鉆進能力和其他能力都有了質(zhì)的飛躍。隨著自動控制技術(shù)的發(fā)展，由于鉆機的人工操作不便于深井作業(yè)，且面臨著很大的危險，因此此項技術(shù)進而發(fā)展到新型勘探鉆機領(lǐng)域中，并且快速擴展適用鉆機的范圍，使得鉆機機電一體化，為接下來的鉆井工作提高了很大的效率。 35 圖1-1 總得來說，在鉆機的液壓元、部件的性能及選用方面國外煤礦坑比國內(nèi)水平要高，另外整體性能更好，更具備完善的功能。在當今社會，勞動力的成本正在不斷上

11、漲，隨著科技的發(fā)展，人工智能的出現(xiàn)，電液比例技術(shù)應(yīng)運而生，各大鉆探設(shè)備生產(chǎn)商開始對智能鉆探設(shè)備進行探究，電液比例技術(shù)開始廣泛運用于智能鉆探設(shè)備。 1.2 鉆機的發(fā)展概況 不管是立式鉆機還是臥式鉆機，在工作的過程中，都是由各個液壓系統(tǒng)組成并且控制其動作的，因此液壓系統(tǒng)在鉆機的設(shè)計中，是非常重要的。液壓系統(tǒng)的好壞直接影響著鉆機的能耗高低，性能高低和鉆機的壽命長短等。 煤礦坑道鉆機在施工過程中，會因為工作環(huán)境的變化而引起負載的變化，從而影響鉆進的速度和效率，所以鉆機必須解決負責不穩(wěn)定性，且鉆進時要滿足工藝要求，比如起鉆桿，接鉆桿等工藝。 1.2.1 臥式鉆機介紹 臥式鉆機主要由機架、動力鉆

12、頭、液壓操縱臺、液壓站、輔助卡盤等結(jié)構(gòu)構(gòu)成。這種鉆機的動作都是液壓驅(qū)動的，如鉆桿旋轉(zhuǎn)、鉆桿升降、調(diào)整井架等。而全液壓式鉆機能夠更強的適應(yīng)各式工況，能夠根據(jù)工作環(huán)境的不同要求，適當?shù)恼{(diào)整其執(zhí)行機構(gòu)的參數(shù) 。此外，臥式鉆機還具有鉆機適應(yīng)性強，可進行多種鉆進工藝、單一機構(gòu)的多功能性，并且全液壓鉆機重量輕，轉(zhuǎn)速高，工作平穩(wěn)，操作也是方便安全，容易實現(xiàn)自動化。 1.2.2 立式鉆機簡介 目前市場上通用的立式鉆機，一般是由電機、液壓系統(tǒng)、離合器、變速箱等部分構(gòu)成，其工作原理比較古老，偏向機械化。主要由電機先啟動，然后拉動變速箱，變速箱再傳至分動箱，最后分動箱帶動回轉(zhuǎn)器產(chǎn)生轉(zhuǎn)動，所以市場上也稱為機械式

13、鉆機。在立式鉆機中，有一個部分是很重要的，那就是液壓系統(tǒng)，其作用原理主要是通過改變壓強增大作用力，作用方式主要為控制液壓與輔助卡盤的松緊以及鉆桿的推進。 圖1-2 其控制過程是這樣的，首先電機帶動液壓泵工作，將液壓油輸入到液壓系統(tǒng)，將電能轉(zhuǎn)換為液壓能。然后通過液壓系統(tǒng)中各個元器件和液壓系統(tǒng)的各種回路，控制執(zhí)行元件的動作。如在立式鉆機中，通過液壓缸內(nèi)部直線運動所產(chǎn)生的動能，來推動立式鉆桿的進給運動，通過支撐油缸，可以固定立式鉆機，通過油缸的不斷運動，可以對回轉(zhuǎn)器進行微調(diào)。 1.3 鉆機中液壓原理的應(yīng)用現(xiàn)狀 液壓系統(tǒng)由信號控制和液壓動力兩部分組成，主要進行能量之間的轉(zhuǎn)換。由于其具有控制

14、穩(wěn)定且輸出的能量較為可靠的特點，自從開始應(yīng)用液壓系統(tǒng)以來，各個工業(yè)領(lǐng)域已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用和推廣。 現(xiàn)在，我國鉆機液壓系統(tǒng)設(shè)計還停留在靠經(jīng)驗來設(shè)計的路線上，其基本內(nèi)容一般包括首先明確鉆機工作的環(huán)境，然后分析其環(huán)境和鉆進條件對于鉆機的要求，包括動作要求和動力要求等，最后通過初步的設(shè)計，進行逐漸深入的明細化設(shè)計，將各個元器件的參數(shù)，各個液壓回路進行組合，設(shè)計成一套完成的液壓系統(tǒng)。傳統(tǒng)的立式鉆機和臥式鉆機，其液壓系統(tǒng)大多由手動控制，控制較為簡單，但是精度不高，不能根據(jù)實際的工作環(huán)境進行動態(tài)的參數(shù)設(shè)計和控制。鉆機在使用過程中，大多的動作時由多個機械結(jié)構(gòu)共同完成的，其液壓系統(tǒng)在控制執(zhí)行元件進行工作的過

15、程中，不可避免的會發(fā)生泄漏，而液壓的泄漏將會導致壓力的流量等液壓參數(shù)的改變，而這些改變卻不能通過液壓系統(tǒng)的動態(tài)調(diào)整來進行適應(yīng)。本文通過查閱國內(nèi)和國外一些鉆機的發(fā)展歷史和現(xiàn)狀，對其優(yōu)缺點進行比較和學習，對傳統(tǒng)的液壓鉆機系統(tǒng)進行創(chuàng)新設(shè)計，使得新型的鉆機能夠根據(jù)環(huán)境的變化而適時的調(diào)整液壓的參數(shù)，保證鉆進工作的正常進行。 傳統(tǒng)鉆機液壓系統(tǒng)功能與分析 從不同的角度出發(fā)，液壓系統(tǒng)可以分成不同的形式。按油液的循環(huán)方式，可分為開始系統(tǒng)和閉式系統(tǒng)；按液壓系統(tǒng)中液壓泵的數(shù)目，可分為單泵系統(tǒng)，雙泵系統(tǒng)和多泵系統(tǒng)；按所用液壓泵形式的不同，可分為定量泵系統(tǒng)和變量泵系統(tǒng)；按向執(zhí)行元件供油方式的不同，可分為串聯(lián)系統(tǒng)和并

16、聯(lián)系統(tǒng)；按用途的不同，可分為固定設(shè)備用系統(tǒng)和行走設(shè)備用系統(tǒng)；按主換向閥在中位時液壓泵的工作狀態(tài)，可分為中開式系統(tǒng)和中閉式系統(tǒng)；除此之外，按工作特征的不同，還可分為液壓傳動系統(tǒng)和液壓控制系統(tǒng)。 1.4 常見鉆機液壓系統(tǒng) 目前市場上普遍的鉆機液壓系統(tǒng)，主要區(qū)別就是液壓泵的數(shù)目不同，即是單泵系統(tǒng)、雙泵系統(tǒng)和多泵系統(tǒng)。 1.4.1 單泵液壓系統(tǒng) 在小功率的鉆機中，由于變量泵液壓系統(tǒng)成本相對于定量泵液壓系統(tǒng)偏高，且組成較為復雜，所以一般的生產(chǎn)商都會選擇定量泵液壓系統(tǒng)。 此型鉆機采用機械式調(diào)節(jié)執(zhí)行機構(gòu)速度，比較多的小型鉆機采用壓力控制閥來調(diào)節(jié)壓力。此類鉆機液壓系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)較為簡單, 方便操作和維護

17、,但效率不高、能耗較大，比較典型的此類液壓系統(tǒng)原理如下圖2-1所示。 圖2-1 單泵鉆機液壓系統(tǒng)原理圖 盡管定量泵系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)簡單，成本較低，但正是由于它的結(jié)構(gòu)簡單，導致了全液壓鉆機在運行的過程中不能高效率的進行能量的轉(zhuǎn)化，這主要是因為鉆機的各個部分在工作的時候，其變化區(qū)間較大，同時由于能量的大量流失，還會導致鉆機在使用的過程中溫度過高，使得在操作的過程中存在過高的危險性。近年來，由于資源的減少，能源成本在不斷的增加，所以鉆機生產(chǎn)商開始將定量泵系統(tǒng)改為變量泵單泵系統(tǒng)，從而可以將能量損失避免掉，也進一步減少了鉆機的能耗，也解決了油溫升高等問題。 1.4.2 雙泵液壓系統(tǒng) 單泵系統(tǒng)鉆機的

18、液壓系統(tǒng)在完成一些復合動作之后，由于其使用的油源唯一，因此當這兩個動作回路之間發(fā)生較大的差別時或者某一個回路的負載發(fā)生突變的時候，會影響其他動作。為了解決一個泵影響不同的回路問題，采用兩個泵作為系統(tǒng)動力源，這樣就避免了不同回路之間的相互影響。如圖2-2所示為雙泵液壓系統(tǒng)原理圖。 圖2-2 雙泵液壓原理圖 在雙泵液壓系統(tǒng)中，將大泵作為主泵，主要用于控制鉆機進給鉆頭的回轉(zhuǎn)運動和鉆機的升降動作，小排量泵作為輔泵，主要用于控制鉆機進給運動和其他輔助性的作業(yè)。采用了雙變量泵之后，鉆機的排量調(diào)節(jié)方便，且有很好的節(jié)能效果。 1.4.3 多泵液壓系統(tǒng) 一般將鉆機中采用三個或者三個以上泵的液壓系統(tǒng)，

19、統(tǒng)稱為多泵系統(tǒng)。多泵系統(tǒng)避免了泵與泵之間流量和壓力的相互干涉，如圖2-2所示為多泵液壓系統(tǒng)的原理圖。 圖2-3多泵液壓系統(tǒng)原理圖 1.5 傳統(tǒng)鉆機液壓系統(tǒng)基本回路 傳統(tǒng)鉆機的液壓回路主要由回轉(zhuǎn)液壓回路、給勁液壓回路和輔助液壓回路等組成。下面分別介紹這幾個回路在傳統(tǒng)鉆機中的應(yīng)用。 1.5.1 回轉(zhuǎn)液壓回路 在鉆機的液壓回路中，回轉(zhuǎn)液壓回路主要包括調(diào)壓限壓回路和調(diào)速回路?；剞D(zhuǎn)機構(gòu)中，主要采用變量馬達驅(qū)動主軸或用定量馬達通過變速箱驅(qū)動主軸。 1.5.2 調(diào)壓限壓回路 在常見的液壓回路中，系統(tǒng)壓力主要由泵口的溢流閥控制，當系統(tǒng)壓力需要調(diào)節(jié)時，只需要調(diào)節(jié)溢流閥，使其能夠在系統(tǒng)壓力變化時

20、，保證系統(tǒng)壓力的穩(wěn)定。在限壓和調(diào)壓回路中，主要通過調(diào)整溢流閥不同的壓力而實現(xiàn)不同的系統(tǒng)壓力。在限壓回路中，溢流閥調(diào)整的壓力是系統(tǒng)中的最大壓力，這意味著在鉆機正常工作的時候，調(diào)整溢流閥，液壓系統(tǒng)的壓力不再變化。而在調(diào)壓回路中，溢流閥調(diào)整的壓力是系統(tǒng)中的工作壓力。這意味著當液壓系統(tǒng)工作時，由于鉆機所處的環(huán)境會發(fā)生變化，或者煤層發(fā)生變化，或者鉆進的過程中，鉆機受到的阻力等發(fā)生變化，都會導致系統(tǒng)所需壓力不同，這個時候就需要調(diào)節(jié)溢流閥，調(diào)壓回路和限壓回路通常都能在系統(tǒng)中看到，但是為了系統(tǒng)的安全考慮，一般情況下在鉆機工作狀態(tài)下都是將調(diào)壓回路代替限壓回路，并且并聯(lián)兩個溢流閥安裝在液壓泵的出口處，一個調(diào)整系統(tǒng)

21、壓力，一個調(diào)整系統(tǒng)最大壓力。 通常應(yīng)用了閉式系統(tǒng)的鉆機，其為了適應(yīng)油流的方向，所以溢流閥處于并聯(lián)狀態(tài)，如圖2-4所示。 圖2-4 閉式系統(tǒng)調(diào)壓回路 1.5.3 調(diào)速回路 通過調(diào)整調(diào)速回路的容積，可以對回路工作的速度進行改變，速度調(diào)節(jié)回路主要有三種形式，一種形式的液壓系統(tǒng)是由變量泵和定量馬達來控制的，這種系統(tǒng)能夠輸出恒定的轉(zhuǎn)矩，使得液壓系統(tǒng)能夠進行恒速的轉(zhuǎn)動。另一種是由定量泵和定量馬達組成的液壓系統(tǒng)，這種系統(tǒng)能夠輸出恒定的功率，從而保證系統(tǒng)運行所需的功率。第三種液壓系統(tǒng)則是由變量泵與變量馬達組成的，這種系統(tǒng)擴大了前兩種的轉(zhuǎn)矩和功率。 變量泵——雙定量馬達回路是變量泵——定量馬達容

22、積調(diào)速的另一種型式，此型式即為將容積調(diào)速和有級調(diào)速結(jié)合起來。如圖2-5所示。通過能量守恒定律，即能量在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過程中，總量保持不變，我們可以知道馬達的輸出功率等于泵的輸出功率乘以效率，也就是流量、壓力和效率的積。因為是變量泵，其流量和壓力都是不變的，所以功率不變，通變速保持恒矩. 圖2-5 變量泵-定量馬達調(diào)速回路 在鉆機的鉆進進給回路中，為了能夠保證鉆頭裝置的速度和動力輸出，通常在動力頭的機械裝置中增加變速箱來調(diào)節(jié)其速度。通常情況下，需要對鉆進進給機構(gòu)的穩(wěn)定性和動力性進行測試，以便能夠在較復雜的鉆進工藝情況下，依然能夠采用這種容積調(diào)速回路進行工作和鉆進支持。這樣調(diào)速回路，能夠提高

23、回轉(zhuǎn)器的工作可靠性，滿足轉(zhuǎn)速和負載的需求。 1.5.4 給進液壓回路 在全液壓的鉆機結(jié)構(gòu)中，整體的運動是由局部趨向于整體的，所以液壓缸的給進運動是由液壓缸的直接運動、液壓缸鏈條和液壓馬達鏈條的間接運動所組成的。 1.5.5 壓力控制回路 壓力控制回路，即利用各種壓力閥控制系統(tǒng)或系統(tǒng)某一部分油液壓力的回路，實現(xiàn)調(diào)壓、減壓、增壓、卸荷和多級壓力等控制，滿足執(zhí)行元件對力或轉(zhuǎn)矩的要求。面對不同的液壓系統(tǒng)和工作情況，壓力控制回路的選擇也不同，通常主要為加壓和減壓。 在加壓鉆進的壓力控制回路中，主要分為兩種，即溢流閥調(diào)壓回路和減壓回路。溢流閥調(diào)壓回路中所使用的溢流閥主要起定壓溢流的作用

24、，在定量泵節(jié)流調(diào)節(jié)系統(tǒng)中，定量泵提供的是恒定流量，當系統(tǒng)壓力增大時，會使流量需求減小，此時溢流閥就會開啟，使多余流量溢回油箱，保證溢流閥進口壓力，從而使得有足夠穩(wěn)定的壓力來進行鉆井。同樣，減壓回路中，溢流閥可作為卸荷閥來使用，主要起系統(tǒng)卸荷作用。 在常用的減壓回路中，馬達運行的方式主要是由先導壓力和恒壓來進行控制。但兩種控制方式不能同時進行，在不同的條件下有不同的控制方式，當馬達的壓力低于恒壓時，其運行主要通過先導壓力；當馬達的壓力高于恒壓時，先導壓力無法對馬達進行控制，由于恒壓的設(shè)定，馬達會被伺服閥自動控制。如圖2-6所示，減壓閥可以隨時對工作壓力進行控制，既方便又可以讓各回路的壓力互

25、不干擾。 圖2-6 減壓回路 鉆機作為一種工程設(shè)備的存在，其需要對各種復雜的環(huán)境所適應(yīng)。因此鉆機制造商為了鉆機能夠一機多用，于是將多種壓力控制回路進行組合，使得鉆機能夠在不同的要求下進行相應(yīng)的工作。如圖2-7所示，為ZDY1900(MKD一5S)型鉆機的液壓系統(tǒng)工作原理。 圖2-7 ZDY1900S型鉆機液壓系統(tǒng) 在背壓平衡回路中，將一個單向背壓閥串聯(lián)在回油的液壓回路中，如圖2-8所示。在進行減壓鉆機時，多路換向閥處于閑置位置，這樣能夠保證油箱與液壓油缸的兩腔聯(lián)通。為了能夠使得回油腔在工作中平衡一部分鉆機的自重，通常調(diào)整多路換向閥的位置，使其能夠產(chǎn)生一定的背壓，以此來達到減壓鉆

26、進的功能。這種回路的特點是能耗小，發(fā)熱少，能夠保證系統(tǒng)的功率需要和動作穩(wěn)定可靠的運行，不但操作方便，也能夠較為容易的對其進行調(diào)整和實時監(jiān)控。加壓鉆機的時候，應(yīng)該將進給油缸的回油回路打開，使得其能夠釋放一部分的背壓，于是鉆機工作的進給壓力恒定于一個穩(wěn)定的區(qū)間。減壓的調(diào)節(jié)依然是通過對油缸中油的體積大小進行調(diào)節(jié)而改變。 圖2-8 背壓平衡回路 將一個可調(diào)節(jié)的節(jié)流閥串在油缸的線路中，便組成了回油節(jié)流調(diào)壓線路，如圖2-9所示。在實際中，這種回路比較常用，但在減壓鉆進工況中，這種回路依然存在許多缺點。首先節(jié)流調(diào)速控制回路中，很難準確控制壓力的大小，并且很難調(diào)整壓力的準確值。相對于背壓的回路，這

27、種回路的性價比不高，鉆進速度過慢。當液壓系統(tǒng)發(fā)生內(nèi)泄的時候，系統(tǒng)中的節(jié)流閥也會發(fā)生失效。 圖2-9 回油節(jié)流調(diào)壓原理圖 采用將調(diào)速閥串聯(lián)在給進油缸的回油路上上的方法，即可得到利用調(diào)速閥控制減壓鉆進的油路，如圖2-10所示, 在功率輸出相同的條件下，液壓系統(tǒng)具有操作簡單，維修方便且液壓元件易于運輸?shù)葍?yōu)點。在進行液壓系統(tǒng)的安裝和運輸過程中，都較其他的系統(tǒng)有較大優(yōu)勢，能夠適應(yīng)多工況的要求。調(diào)速閥和節(jié)流閥在這種回路中，有較大的差別。調(diào)速閥能夠保證系統(tǒng)的進給油缸流量不隨系統(tǒng)負載的變化而改變，而節(jié)流閥則不具有這一優(yōu)點。只要閥口的開口量改變，那么其流量很容易受到系統(tǒng)負載的影響。 圖2-10

28、 調(diào)速閥控制減壓回路 1.5.6 速度控制回路 速度與流量是成正比的，被控制的對象雖然是流量，但反映出的效果則是執(zhí)行機構(gòu)的速度變因此一般常把流量控制稱為速度控制。按被控制執(zhí)行元件的運動狀態(tài)、運動方式以及調(diào)節(jié)方法,速度控制回路有調(diào)速、制動、限速和同步回路等。主要為差動回路、雙泵合流調(diào)速等。 差動回路是從無桿腔進油，使有桿腔的油回到無桿腔。在同一壓強下，利用無桿腔和有桿腔的面積差，產(chǎn)生壓力差，從而驅(qū)動液壓缸伸出。因為有桿腔的油回到了無桿腔，所以液壓缸能以較快速度動作，實現(xiàn)小流量高速度。盡管此回路速度有限，但是能夠比較經(jīng)濟的，不增加泵量的前提下，實現(xiàn)快速動作。 雙泵調(diào)速回路中，雙泵為一大一小

29、，在進行鉆井工作時，大泵提供旋轉(zhuǎn)的能量，小泵提供給進系統(tǒng)工作的能量，雙泵共同合作，在鉆進時慢速給進，結(jié)束時可以進行鉆具的快速起下。 以上的設(shè)計即考慮到液壓鉆機給進時對給進機構(gòu)工作速度的要求，也考慮到起下鉆時對給進機構(gòu)工作速度的要求，可在保證給進壓力滿足設(shè)計要求的同時，還大大增加了鉆機的工作效率，減少成本。 1.5.7 輔助液壓回路 在鉆機的輔助液壓回路中，其主要功能是實現(xiàn)鉆機機身的調(diào)整，以滿足多種傾角的鉆孔要求或者實現(xiàn)卡夾機構(gòu)的夾持和松開等動作，以滿足鉆進在鉆進過程中，對于鉆桿的控制等。因此在鉆機中的輔助液壓回路主要可分為機身起落的液壓回路，壓控液壓回路和卡夾機構(gòu)液壓回路。 1

30、.5.8 控制機身起落的液壓回路 控制機身起落的液壓回路，主要是由溢流閥來調(diào)整其所需的狀態(tài)壓力，因為其由油缸下的節(jié)流閥來進行工作速度的調(diào)節(jié)，所以此回路與給進回路有許多共同的地方。在油缸的進油口，串上一個液壓鎖，便可實現(xiàn)機身的鎖緊功能。由于機身的起落動作，僅僅是在鉆機工作前后需要完成的調(diào)整動作，需要很短的時間，對于鉆進的過程也沒有什么大的影響，因此在大部分的鉆機設(shè)計過程中，沒有對這種液壓回路進行專門的設(shè)計，而將此回路附帶在其他的液壓回路上，在工作的過程中需要用到起落功能的時候，再將此回路引入到工作中，實現(xiàn)機身的起落。但是在引入的過程中，也許會發(fā)生油液的泄漏，所以為了更方便的操作，需要用到自封式

31、快速接頭來對油管進行連接。 1.5.9 控制卡夾機構(gòu)的液壓回路 卡夾的主要部分為卡盤和夾持器。在很多情況下，要使鉆機正常運行，就需要卡盤之間的配合，比如鉆進、升降鉆具等。除此之外，卡夾之間的配合還能使鉆機的動作更為靈活，單獨一個元件和回路無法完成的。因此為了能夠使得這些動作能夠完成的更協(xié)調(diào)，需要將卡夾機構(gòu)進行精確控制和調(diào)整。通常情況下，對于卡夾機構(gòu)的速度和力度等都有精確的要求?？▕A的形式多種多樣，需要根據(jù)實際的工作狀況來進行選用，通常分為常開式、常閉式和全液壓松緊式等。當前市場上通用的卡夾機構(gòu)主要是全液壓控制的。這樣的設(shè)計主要適用于一些大型的鉆進機構(gòu)。近些年來，部分礦用瓦斯抽采鉆機也采用了

32、以上的設(shè)計, 如圖2-11的強力順煤層全液壓鉆機液壓系統(tǒng)所示，卡盤夾緊采用了蓄能器儲存的壓力油作用，這在液壓系統(tǒng)的設(shè)計中都比之甚少。 圖2-11強力順煤層全液壓鉆機液壓系統(tǒng)原理圖 1.6 傳統(tǒng)鉆機液壓回路的特點 傳統(tǒng)的液壓鉆機有很多的缺點，我們知道為了能夠使得鉆機操作方便，并且具有很強的可操作性，我們將鉆機的液壓系統(tǒng)設(shè)計的很簡單，主要由定量泵和手動泵控制，這種系統(tǒng)簡單，但是自動化程度不高，且容易受環(huán)境影響，不容易在多變量的環(huán)境中進行長時間的工作。即使在工作的時候，這類鉆機工作性比較好，并且不容易出故障，但其對環(huán)境的適應(yīng)能力偏低，在工作的時候會產(chǎn)生大量的能量損耗，鉆井的效率偏低，容易受

33、外界的影響，所以其有許多地方需要加強。 鉆機液壓系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計 傳統(tǒng)的鉆機液壓系統(tǒng)存在控制性能不穩(wěn)定、能耗大且鉆進效率低下等缺點，因此本文試著對傳統(tǒng)鉆機的液壓系統(tǒng)進行優(yōu)化設(shè)計，使其能夠在繼承傳統(tǒng)鉆機液壓系統(tǒng)優(yōu)點的基礎(chǔ)上，改進傳統(tǒng)鉆機液壓系統(tǒng)的缺點，在實際的工作應(yīng)用中，能夠提升鉆進的效率，降低能耗。 1.7 鉆頭回轉(zhuǎn)液壓回路優(yōu)化設(shè)計 現(xiàn)在我國大部分的鉆機工作在地形情況復雜多變的地帶，這些地方地層情況多變，且負載變化頻繁，這對于傳統(tǒng)的液壓系統(tǒng)而言，無疑是無法克服的。由于負載的突變，使得鉆頭的回轉(zhuǎn)速度也發(fā)生相應(yīng)的改變，這種變化不僅影響鉆進的效率，更會引起鉆機本身的振動。因此要求鉆機在正常工

34、作的時候，能夠保持其鉆頭的回轉(zhuǎn)速度在某個合適的數(shù)值范圍內(nèi)保持不變，并且能夠?qū)崿F(xiàn)回轉(zhuǎn)速度的調(diào)節(jié)。傳統(tǒng)的節(jié)流閥調(diào)速回路中，可以保證在負載不變前提下，保持鉆頭的穩(wěn)定速度輸出，但是一旦速度發(fā)生改變，則無法調(diào)整其速度。因此本文提出閥孔負載敏感系統(tǒng)設(shè)計，其目的是在負載變化時，也能保證節(jié)流閥口前后的壓力差不變或者變化極小。如圖3-1所示。 圖3-1 閥控負載敏感系統(tǒng) 從根本上來看，閥控負載敏感系統(tǒng)和泵控負載敏感系統(tǒng)有著相當大的區(qū)別。閥控敏感系統(tǒng)中，LS信號會從溢流閥流出，這樣使得在溢流閥處存在著溢流損失。而泵控負載敏感系統(tǒng)是將負載信號直接反饋至負載敏感泵,因此泵控負載敏感系統(tǒng)相比閥控負載敏感系統(tǒng)沒有

35、溢流損失，將全部能量都傳遞至下一元件，降低了系統(tǒng)的能耗，而且泵控負載敏感系統(tǒng)能夠適應(yīng)多種負載的要求，當負載發(fā)生變化時，系統(tǒng)中的流量不會發(fā)生較大變化，保證了系統(tǒng)穩(wěn)定的運行，執(zhí)行元件便不會被外界的條件所影響，并且維持自身的穩(wěn)定運轉(zhuǎn)。在單泵多回路系統(tǒng)中，LS負載敏感系統(tǒng)并不是完美無瑕的。因為在系統(tǒng)的流量沒有達到飽和的時候，這個系統(tǒng)便會失去平衡。這么看來，LS負載敏感系統(tǒng)，就只采用于單泵單系統(tǒng)。因此大部分的鉆機，在其系統(tǒng)中所裝配的是雙泵獨立控制系統(tǒng)。這樣，鉆機在回轉(zhuǎn)與給進的時候，其流量的分配就會比較平衡，該多的時候就會多，少的時候就少。負載敏感系統(tǒng)，對鉆機的設(shè)計有著很大的便捷性。比如在巖心鉆機中，其在

36、工作的過程中有一個部分就是加壓鉆進，但是要實現(xiàn)加壓鉆進，就需要為系統(tǒng)增加一個獨立的泵，對鉆機的容量進行一個增加，這樣鉆機的成本就會比較偏高。而加壓鉆進所占工程時間的比例相對甚少，所以在鉆機的設(shè)計中加入負載敏感系統(tǒng)，能夠有效的使得鉆機在加壓鉆進過程中的適應(yīng)性。如圖3-2所示。 圖3-2 動力鉆頭回轉(zhuǎn)回路 1.8 動力鉆頭給進回路優(yōu)化設(shè)計 隨著時代的發(fā)展，在保證鉆機能夠正常運行的同時，工程設(shè)計師們便開始對鉆機進行優(yōu)化，簡化其結(jié)構(gòu)，減少其重量，使其更為方便快捷。所以鉆機的給進設(shè)計通常為單液壓缸控制的動力頭給進。由于地球的巖石眾多，不同的巖層有著不同的結(jié)構(gòu)，所以鉆機的鉆頭需要產(chǎn)生不同的作用力

37、去適應(yīng)不同的巖層。又由于在鉆機的給進系統(tǒng)中，其鉆頭的速度是由流量來進行控制，為防止流量速度與鉆進速度的突變，因此鉆機的速度需要維持穩(wěn)定。在一些特殊的工作環(huán)境中，為防止負載超過安全范圍，所以需要在回路中設(shè)有安全控制閥。 如圖3-3所示，此為優(yōu)化過的鉆機給進系統(tǒng)液壓原理，加壓鉆進時，三個換向閥同時進行工作，二調(diào)到中位。六調(diào)至左位。三調(diào)到右位。 圖3-3 鉆機給進系統(tǒng)液壓原理圖 通過減壓閥4控制給進的壓力。減壓給進時，為了抵消鉆機的部分自重，通常將二位二通換向閥調(diào)整至左位，二位三通換向閥移到右位，同時溢流閥開啟，為給進油缸的無桿腔產(chǎn)生一個背壓。閥3為減壓控制吸油控制閥，作用在給進油缸。閥7

38、為動力頭浮動控制閥，主要控制動力鉆頭的浮動。 1.9 行走及卷場控制回路 鉆機的工作環(huán)境一般是較為復雜和較難行進的野外地區(qū)。因此為了保證鉆機能夠在這樣復雜的地帶行進，必須保證其履帶行進速度的恒定性，如果一會快，一會慢，對于復雜路況來說，將對鉆機的壽命和元件造成損壞。為了使鉆機適應(yīng)較差路面，還要求鉆機的兩個履帶速度保持一致，并且動作保持統(tǒng)一。以防止兩個履帶的不同步，造成鉆機的突然改變行進方向等事故，同時鉆機的工作環(huán)境一般空間較小，設(shè)計鉆機時，應(yīng)該能夠保證其原地的轉(zhuǎn)向，鉆機在進行爬坡動作時，還應(yīng)該有自鎖功能保證其不會因為動力不足而滑下山坡。如下圖3-4所示，手動液控比例先導閥和閥前補償負載敏

39、感閥相互配合，作用于兩片履帶使其運動。在履帶進行山坡上坡時，為防止履帶進行回轉(zhuǎn)，因此在軌道回路中進行了自鎖設(shè)計，多路換向閥選用M4-15閥。為防止鉆機工作時突發(fā)的誤操作，需要由一個兩位三通的換向閥進行控制液壓回路的工作壓力。 圖3-4 履帶行走回路液壓原理 1.10 泥漿泵液壓回路優(yōu)化設(shè)計 泥漿泵在鉆機過程中主要有兩方面的作用，一方面是將鉆進過程中產(chǎn)生的大量巖屑，經(jīng)過鉆井冷卻液帶出鉆孔外。另一方面是通過泥漿的循環(huán)，冷卻鉆頭，潤滑鉆進過程中鉆頭和巖壁，減小其摩擦作用，降低功耗，增大鉆進的效率。 鉆機在較松軟的地層中鉆進時，由于鉆進相對比較容易，鉆進速度快，因此產(chǎn)生的巖屑較多，此時就需

40、要采用大泵量將巖屑帶出孔外。如圖3-5所示，為泥漿泵液壓原理圖。 圖3-5 泥漿泵液壓原理 通過以上分析可以看出，驅(qū)動泥漿泵的液壓回路系統(tǒng)具有很多優(yōu)點，首先是這個液壓系統(tǒng)具有自我保護功能，當系統(tǒng)的壓力超過了系統(tǒng)所需的最大壓力時，系統(tǒng)自動停止工作，這樣就能有效的保護鉆機其他元器件的穩(wěn)定。最后這樣的液壓系統(tǒng)去驅(qū)動的液壓馬達具有極強的適應(yīng)環(huán)境能力，不但能夠保證動力和動作的準確，還能夠?qū)崿F(xiàn)速度等參數(shù)的實時調(diào)節(jié)。 泥漿泵液壓原理3-5中所示，泥漿泵馬達轉(zhuǎn)速通過容積調(diào)速回路進行控制，容積調(diào)速回路主要是以變量泵進行遠程控制的，其中通過減壓閥1來調(diào)節(jié)蓄能器4的壓力，蓄能器4可以保證系統(tǒng)壓力的穩(wěn)定為3

41、.5MPa，變量泵作為整個液壓系統(tǒng)的動力源，受到遠控閥3的調(diào)控。以保證其壓力適應(yīng)系統(tǒng)需要。系統(tǒng)的流量和極限壓力分別由閥1.1和1.2控制。泵的排量與系統(tǒng)的壓力相關(guān)，當其增大時，系統(tǒng)的背壓增大。 圖3-6 坑道鉆機液壓原理圖 如圖 3-6所示，閥39是控制切換閥，其主要功能就是對鉆機的立臥狀態(tài)進行切換。由于鉆機工作環(huán)境的不確定性，這種設(shè)計能夠大大的提高鉆機對復雜工作環(huán)境的適應(yīng)性。在兩種不同的工作狀態(tài)下，鉆機有其不同的操作方式，其各自的操作說明如下。 鉆機處于立式工作狀態(tài)時，首先應(yīng)該控制液壓回路，切斷夾持器和液壓卡盤的聯(lián)系，然后調(diào)整多路換向閥39至上位，然后調(diào)整多路換向閥8，控制油缸1

42、5以使雙桿移動，這樣就可以調(diào)整動力鉆頭的橫向位置。當鉆頭的橫向位置確定后，再調(diào)整多路換向閥39，使其置于下位。這樣鉆機就完成了工作狀態(tài)的轉(zhuǎn)變，在立式狀態(tài)下，先啟動電動機1，這樣液壓泵就會開始工作，液壓油由于壓力的增大開始向多路轉(zhuǎn)向閥8流動。換向閥8的位置通過控制液壓馬達的轉(zhuǎn)動方向來影響著液壓缸的狀態(tài)，當換向閥8沒有處在中間位置的時候，液壓缸會停止鎖緊，只有在換向閥8處于中間位置的時候，液壓缸才會處于鎖緊的狀態(tài)。 ZDY3200S型煤礦用全液壓坑道鉆機實例研究 1.11 適用范圍 ZDY3200S型鉆機為全液壓動力頭鉆機，其適用性強，在各類工程的應(yīng)用都較為廣泛。由于其轉(zhuǎn)速廣，扭矩大，對于各

43、類形式的鉆孔都實用，具有成孔速度快、鉆孔質(zhì)量高的優(yōu)點，在鐵路和公路橋梁、煤礦通風井、港口碼頭及高層建筑等大型基礎(chǔ)工程中的應(yīng)用都比較理想。 1.12 型號含義 1.13 主要技術(shù)參數(shù) a. 回轉(zhuǎn)裝置： 額定轉(zhuǎn)矩 N.m 3200 額定轉(zhuǎn)速 r/min 220 油馬達型號 A6V160MA

44、 油馬達排量 ml/r 46～160 鉆桿直徑 mm 73 主軸通孔直徑 mm 75 b. 給進裝置： 主軸傾角 0～±90° 最大給進力 kN 112 給進速度

45、m/s 0～0.22 最大起拔力 kN 77 起拔速度 m/s 0～0.32 給進/起拔行程 mm 600 c. 泵站： 電動機型號 YBK2-225S-4 額定功率 kW

46、 37 額定電壓 V 380/660 額定轉(zhuǎn)速 r/min 1480 主油泵型號 A7V78MA（限量63ml/r） 額定壓力 MPa 35 主油泵排量 ml/r

47、 0～63 主油泵流量 l/min 0～89 副油泵型號 10SCY14-1B 額定壓力 MPa 31.5 副油泵排量 ml/r 0～10 副油泵流量 l/min

48、 0～13 液壓系統(tǒng)額定壓力 MPa 主油泵 22 副油泵 22 油箱有效容積 L 180 d. 整機： 適用鉆孔深度 m 350/100 終孔直徑 mm

49、 150/200 主機外形尺寸（長×寬×高）mm 2300×1100×1560 鉆機質(zhì)量 kg 　　　 2040 1.14 鉆機結(jié)構(gòu)簡介 此鉆機屬于組裝型設(shè)備，主要由主機、泵站、操縱臺三大組件組成，每個組件之間可進行快速連接，其便于拆分與組裝，攜帶方便，可適用于不同的工作情景，靈活性較強。主機主要由回轉(zhuǎn)器、夾持器等部分組成，組裝快速便捷，當工作環(huán)境較為惡劣，不便于運輸時，其還可以進行再分解。 1.回轉(zhuǎn)器 2.給進裝置 3.機架 4.夾持器 圖4-1 主機 1.14

50、.1 回轉(zhuǎn)器 回轉(zhuǎn)器是由多個部件組成的，其主要組成部件包括齒輪減速器和膠筒式液壓卡盤，除此之外，它的重要組成部件還有斜軸式變量馬達。馬達是整個回轉(zhuǎn)器的動力來源，而液壓卡盤主要實現(xiàn)的是鉆具的回轉(zhuǎn)，在這之間就需要齒輪減速器對馬達輸出動力進行減速。要想改變回轉(zhuǎn)器的速度，可以對馬達的排量進行調(diào)節(jié)。為了實現(xiàn)鉆具的給進，可以將其安裝在拖板上，這樣就可以實現(xiàn)往復運動。 液壓卡盤的功能非常的多，不僅可以使鉆具上下升降，其對于鉆具的鉆入也有著很大的幫助，除此之外，液壓卡盤還可以與鉆桿一起使用來進行卡瓦的更換。在進行更換的時候，不可以采用普通的工具來對卡瓦實現(xiàn)壓縮然后放到膠筒中，需要使用專用工具來完成。

51、 1.14.2 夾持器 夾持器采用的結(jié)構(gòu)是常閉類型的，其加緊采用的是蝶形彈簧。其安放位置為卡瓦座，可以與回轉(zhuǎn)器進行協(xié)調(diào)合作來完成鉆桿的拆卸。另外，還可以將其安放在給進裝置前端，這樣就可以完成鉆具的夾持工作。當其安放在卡瓦座上的時候，卡瓦的進出就受到了銷桿的限制，不能夠自由退出。當把銷桿撤走的時候，卡瓦就可以自由退出。 1.14.3 給進裝置 油缸和機身連接在一起，其活塞桿與拖板固定，這就構(gòu)成了給進裝置，因為油缸的活塞桿一直做伸縮運動，因為其與拖板已經(jīng)連接在了一起，這就使得拖板連帶著回轉(zhuǎn)器作往復運動。 拖板采用翻箱式結(jié)構(gòu)與回轉(zhuǎn)器進行連接，兩邊分別采用銷軸與螺栓來完成連接，前者主要是將

52、兩者穿連在一起，后者主要是把回轉(zhuǎn)器壓在拖板上。如果想讓開孔口，可以把螺栓擰送，然后讓回轉(zhuǎn)器繞著銷軸轉(zhuǎn)動到另一邊來完成。給進機身通過鎖緊卡瓦固定在機架的立柱及支撐桿的橫梁上。 1.14.4 機架 機架的主要作用是不讓鉆機的位置發(fā)生變動，不僅如此，在機架上還可以安放給進裝置。機架包括立柱自己支撐桿，除此之外，其還包括爬履式底座以及支撐油缸等。給進裝置的位置可以調(diào)換，其角度也可以隨意調(diào)整，用來調(diào)整角度的機構(gòu)為支撐油缸，進而能夠鉆出各種角度的孔。對于支撐桿的使用，根據(jù)需要配合使用。利用爬履式底座以常規(guī)方法可將鉆機安裝在基臺木上。

53、 圖4-2 操縱臺 1.15 操縱臺 操縱臺是鉆機的控制裝置。由各種控制閥、壓力表及管件組成?？刂崎y之間的不同組合，可以實現(xiàn)鉆機的不同功能，比如，回轉(zhuǎn)、給進、卡夾的聯(lián)動等。 在操縱臺上一共有6個功能轉(zhuǎn)換手把，一個用來控制馬達的回轉(zhuǎn)，一個用來控制起下鉆功能，另外一個用來控制夾持，其余三個分別用來控制支撐油缸、副油泵以及給進起拔功能。這六個手把上還有專門的標牌來指明如何操作。除了這六個手把以外，還有五塊壓力表。在這五塊壓力表上對重要部位的壓力進行了顯示，不僅顯示了主油泵的壓力，還顯示了副油泵和起拔壓力。除此之外，給進以及回油壓力也在壓力表上進行了顯示。 1.

54、16 泵站 泵站是鉆機的動力源。主要由電動機、雙聯(lián)齒輪泵、油箱、粗過濾器、精過濾器、冷卻器、溢流閥、空氣濾清器及底座等組成。電動機通過彈性柱銷聯(lián)軸器帶動油泵工作，油泵從油箱吸油并輸出壓力油，進而再輸出至操作臺進行后后續(xù)操作。 油箱是液壓系統(tǒng)中儲存液壓油或液壓液的專用容器，通常位于油泵上端。在油箱上設(shè)有多種保護裝置。如：吸油濾油器、回油濾油器等。 圖4-3 泵站 綜上所述該鉆機有以下特點： a. 鉆機由三大件組成、即主機、泵站、操縱臺。其便于拆分與組裝，攜帶方便，可適用于不同的工作情景，靈活性較強。 b. 機械自動擰卸鉆具，夾持器卡瓦容易取出，自動化的操作，降低了工人的勞動強度。

55、通孔直徑的增大，對粗徑鉆具的裝卸更為輕松。 c. 單油缸直接給進與起拔鉆具，結(jié)構(gòu)簡單，安全可靠，給進、起拔能力大，提高了鉆機處理事故的能力。 d. 采用雙泵系統(tǒng)，通過兩個獨立的泵進行不同的參數(shù)調(diào)節(jié)，使其互不干擾，系統(tǒng)的運行更為穩(wěn)定。變量油泵和變量馬達共同調(diào)速，擴大轉(zhuǎn)速和扭矩的可調(diào)范圍，加強其對環(huán)境的適應(yīng)能力。 e. 回轉(zhuǎn)器通孔直徑大，更換不同直徑的卡瓦，可用于組裝不同直徑的鉆桿，便于鉆桿的切換，同時，鉆桿的長度不受裝置本身的限制。 f. 用支撐油缸調(diào)整機身傾角方便省力，安全可靠。 g. 通過操縱臺進行集中操作，使用者和鉆機施工現(xiàn)場保持在安全距離內(nèi)，保障了使用者的人身安全。

56、 h. 液壓系統(tǒng)保護裝置完備，加強了鉆機裝置的安全性，讓其工作更為穩(wěn)定。系統(tǒng)所采用的液壓元件，均為我國較為先進的產(chǎn)品，因此其通用性較強。 1.17 液壓系統(tǒng)工作原理 鉆機采用回轉(zhuǎn)和給進分別供油的雙泵開式循環(huán)液壓系統(tǒng)。液壓系統(tǒng)圖如圖4所示，工作原理如下： 　　當電動機（1）開始運轉(zhuǎn)以后，低壓油流過截止閥（4），之后再流過濾油器（3），最終被吸進主油泵（2），主油泵對其壓力進行提升，輸出高壓油，輸出的油進入換向閥（8）。與此同時，低壓油流過截止閥（30），之后再流過濾油器（29），最終被吸進副油泵（31），副油泵對其壓力進行提升，輸出高壓油，也進入換向閥（8）。多路換向閥是一個三聯(lián)閥

57、，左邊，右邊，中間分別控制馬達的轉(zhuǎn)動，支撐油缸的上升和下降，給進油缸的運動。從副油泵中出來的高壓油可以進去給進回路來對給進壓力進行控制。除此之外，從副油泵中輸出的高壓油還可以通過卡盤來使鉆桿鎖緊不動，亦或者流過減壓閥來進入給進回路，進而對其壓力進行控制。當閥F1處于中位時，操作閥F2或F3，主、副油泵油液合流，實現(xiàn)快速提升。 主油泵中的油要想流回油箱需要經(jīng)過冷卻器（6）經(jīng)過回油濾油器（5），回油的壓力可以看壓力表來獲取。不僅如此，還可以通過壓力表得知濾油器中的干凈程度。副油泵回油可進入主油泵回油路，也可以經(jīng)油路板上的泄油路直接回到油箱。 圖4-4 液壓系統(tǒng)圖 總結(jié)與展望 1

58、.18 總結(jié) 論文根據(jù)國內(nèi)外鉆機的發(fā)展現(xiàn)狀，首先分析了目前傳統(tǒng)鉆機的液壓系統(tǒng)，其次介紹了目前國內(nèi)研究比較多的煤礦坑道鉆機的液壓設(shè)計原理和全液壓鉆機的液壓設(shè)計原理，最后通過傳統(tǒng)鉆機和全液壓鉆機的液壓原理的對比，可得到全液壓鉆機在液壓控制方面的優(yōu)勢，并通過仿真分析，對于改進的液壓系統(tǒng)進行了驗證，對鉆機未來發(fā)展的趨勢的指導。本文以全液壓鉆機為研究對象,在查閱了國內(nèi)外鉆機液壓系統(tǒng)相關(guān)的文獻和資料,并且根據(jù)自己實際的所學，向相關(guān)的老師進行咨詢等，對鉆機的液壓系統(tǒng)進行了相關(guān)的研究。 論文的成果主要體現(xiàn)在以下幾個方面： （1）分析了國內(nèi)外鉆機液壓系統(tǒng)的發(fā)展情況，通過對比國內(nèi)外最新的鉆機發(fā)展情況，對于把

59、握當前鉆機液壓系統(tǒng)的最新發(fā)展方向有很大幫助。 （2）分析了傳統(tǒng)鉆機中的液壓系統(tǒng)和液壓回路，并且對其工作原理和液壓原理圖進行了分析研究，對于以后鉆機液壓系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計奠定了基礎(chǔ)。 （3）通過分析傳統(tǒng)鉆機中的液壓系統(tǒng)和液壓回路，對坑道鉆機中的一些液壓回路進行了優(yōu)化設(shè)計，通過優(yōu)化設(shè)計，使得新的鉆機能夠在保證工作效率的前提下，降低工作能耗，使鉆機適應(yīng)變負載的工作環(huán)境。 1.19 展望 由于時間、資料等各方面的原因,筆者在學位論文撰寫中仍有不足的地方。在今后的工作過程中，結(jié)合鉆機液壓系統(tǒng)研究以及學位論文撰寫過程中的一些問題,將進一步從下面幾個方面開展相應(yīng)工作: （1）創(chuàng)新型的卡盤和夾持器作為新

60、型的液壓系統(tǒng)中的創(chuàng)新，應(yīng)該對其在實際應(yīng)用的情況進行仿真。 （2）由于作者能力有限，因此在本文中只是對進給回路和回轉(zhuǎn)回路進行運動仿真。因此在今后的研究中，應(yīng)該對整個系統(tǒng)的液壓系統(tǒng)進行仿真。 （3）當創(chuàng)新型的液壓系統(tǒng)完成設(shè)計后，應(yīng)該對其進行可靠性試驗驗證。以保證新型的液壓系統(tǒng)能夠正常工作。尤其是針對夾持器的性能的研究，因為夾持器是鉆機機構(gòu)中最為重要的機構(gòu)。 （4）當坑道鉆機的液壓系統(tǒng)創(chuàng)新設(shè)計完成后，應(yīng)該對其性能進行動態(tài)測試和監(jiān)測，主要有兩方面工作要做。一方面是對液壓系統(tǒng)進行動態(tài)測試，將不同鉆進工藝條件下的液壓系統(tǒng)狀態(tài)進行實時跟蹤記錄，如果發(fā)現(xiàn)有不完善的地方，應(yīng)該進行繼續(xù)改進和實驗驗證；兩一方面是對液壓系統(tǒng)進行實驗驗證，并將實驗的結(jié)果與動態(tài)仿真的結(jié)果進行比較，結(jié)合鉆機的鉆進表現(xiàn)，選擇最優(yōu)的液壓元件，以此來發(fā)揮液壓系統(tǒng)的最大作用。