降低大功率液压泵启动扭矩的方法研究

　　0　引言

　　目前钻机日益朝着大功率大扭矩的方向发展,然而由于钻机作业环境的限制,大部分采用柴油机驱动泵,这样就存在一个启动扭矩的问题,特别是在低温高寒的作业环境下,大扭矩使得柴油机很难启动,或者导致启动马达易烧坏,因此降低柴油机驱动泵时的启动扭矩成为一个有待解决的问题。

　　1　负荷传感技术在大功率液压泵低扭矩启动时的运用

　　负荷传感是目前液压行业积极推广应用的一种节能技术。它可以使得液压泵启动或空载时以接近零排量和零压力输出。负荷传感泵可以根据工作负载的要求,自动调节泵的输出。当柴油机启动泵时,外负载对泵的压力和流量没有要求,泵的输出自动转为最小的扭矩要求,这时柴油机启动马达提供的扭矩就能使柴油机顺利启动。

　　下面列举2种目前运用比较广泛的负荷传感技术,一种是林德公司在LSC同步控制系统中运用的负荷传感技术。其液压原理如图1所示。

　　从液压原理图可以看出,各执行器的工作负载通过VW阀中的单向阀,选出最高工作压力作为负荷传感压力pLS,通过负荷传感控制油路反馈到负荷传感变量泵。当泵启动时,各路执行器不工作,负荷传感压力pLS接近零,负荷传感变量泵根据pLS自动调整其输出,使其输出的排量和压力都接近零。

　　另一种是力士乐公司的M4-15手动多路阀组成的负荷传感系统,操作手柄处于中位时,泵的输出压力和流量都很小,从而只需要原动机很小的启动扭矩。液压原理如图2所示。

　　由于各路外负载可以通过负荷传感手动多路阀的LS口直接反馈到恒功率负荷传感泵的LS口,故泵就可以根据工作负载的情况自动改变它的输出,在启动或者负载全部空载时,使得驱动泵所需的扭矩和消耗的功率达到最小。

　　虽然前面所述的2种负荷传感技术可以很好地实现泵的低扭矩启动,但要看到,这种具有负荷传感技术的液压系统,其结构复杂,对油液的清洁程度敏感,且成本高,维护也比较困难。

　　2　新型的大功率液压泵低扭矩启动的实现方法

　　新型的大功率液压泵低扭矩启动采用电比例泵和普通手动换向阀,改进后的钻机主回路液压原理如图3所示。

　　泵的启动扭矩

　　式中Δp———液压泵进出油口之间的压差值,MPa;

　　V———液压泵的实际输出排量,cm³;

　　ηm———液压泵的机械效率,一般取ηm=0.98;

　　ηV———液压泵的容积效率,一般ηV=0.93~0·97。

　　从扭矩的计算公式可知,由于ηm、ηV已经很难再提高了,要减小启动扭矩最行之有效的方法是降低液压泵进出油口之间的压差Δp和减小实际输出排量V了。