全液压冲击-回转钻机液压系统回路设计

　　1引 言

　　传统的大口径工程钻机，即单一功能的回转钻机或冲击钻机，难以胜任复杂地层的需要。具有复合功能的全液压冲击-回转钻机可以解决复杂地层施工难的问题，因该种钻机可在土层、砂土层、粘土层等软地层采用回转钻进，在砂砾、卵砾层、基岩层等硬地层采用冲击钻进，而且具有价格较低、操作简单、钻进效率高的特点[1]。

　　全液压冲击回转钻机主传动采用全液压式，钻机传动平稳、噪声低、功率消耗小、过载保护好、钻机质量轻和体积小并可实现自动冲击。冲击行程和冲击频率可无级调整，适应不同工况[2]。由于全液压钻机是指回转和进给均采用液压传动的方式，因此液压系统是钻机最重要的组成部分，液压系统的设计也就成为全液压钻机设计的关键所在。

　　2液压系统回路设计

　　2.1传动方式选择

　　按照液压油的循环方式，液压系统主要有开式循环系统和闭式循环系统两种型式。钻机液压系统中液动机数量多，并且大多数液动机都不适用于闭式循环系统。同时钻机的一个工作循环时间较长，液压系统发热量大。为减少液压泵的数量，简化系统结构，减少液压元件的维修量，降低系统温升，钻机的液压系统选用开式循环方式[3]。

　　2.2 回转机构液压回路

　　液压驱动动力头的动力装置通常是液压马达加机械变速箱。故回转器转速和转矩的调节，实质上是液压马达的输出转矩和转速的调节。回转器常用的基本回路有调压-限压回路、容积调速回路、换向回路和浮动回路等。

　　2.3 进给机构液压回路

　　根据钻进工艺对进给机构的要求，进给机构实现的功能主要有：

　　(1)进给力，给进速度和提升力，提升速度能无级调速;

　　(2)可以进行减压钻进和强力起拔钻具;

　　(3)能使动力头轴向浮动，在动力头不工作时，能停止在其导轨的任意位置上。进给液压回路必须包括压力控制回路、调速回路、制动回路、方向控制回路。

　　2.4 卡夹机构液压回路

　　根据钻机工作需要，卡夹机构液压回路设计，关键是压力控制回路和顺序动作回路。卡盘和夹持器的配合类型采用常开式卡盘-常闭式夹持器[2]。

　　2.5 夹持-制动机构的液压回路

　　为提高下钻效率，采用孔口夹持器与制动器配合投放式下放钻具。钻具下滑速度由钻杆制动器卡夹控制钻杆夹紧力的大小。夹持-制动机构液压回路主要是压力控制回路。夹持-制动机构的夹持器采用的是弹簧卡紧、液压松开的常闭式。制动器为液压卡紧，弹簧松开的常开式。松开夹持器所需的液压力为一定值，制动器制动时所需的液压力则随制动力的要求而改变。因此，夹持-制动机构的压力控制回路即为恒压回路和调压回路。