工程钻探：钻机液压系统分析

MD-50钻机为多泵多负载的开式循环系统，其液压系统工作原理如图3-24所示。液压系统由执行元件、操纵控制元件、动力元件及辅助元件组成，执行元件、控制操纵元件、动力元件之间用快速接头相连，他们分别装在主机、操作台、泵站上，通过快速接头可以很快地结合和分离。

图3-24　MD-50液压传动系统图

液压系统的执行机构包括动力头液压马达、给进油缸、支撑油缸和滑移油缸。动力机构由电动机带动的三联齿轮泵构成，钻进时，由两个大泵为液压马达提供压力油，通过两个泵的组合，可为回转动力头提供3种转速，再与动力头机械变速相配可使动力头获得6种转速；由小泵为给进机构提供慢速压力油，钻进时给进系统移动较慢，需要压力高而流量小的压力油，这种结构可使得通过溢流阀的压力油较少，系统做无用功小，发热少。在提钻及下钻时，通过换向阀可使两个大泵及小泵均为给进油缸提供压力油，油量增大，给进机构提升速度加快，可减少辅助作业时间。

钻进回转及提升给进工作原理如下。

1）回转

钻机回转系统控制由控制阀A、C，安全阀H，压力调节阀L等组成，安全阀H出厂时就已经调好，不允许随便改动，旋转控制调压阀L的手轮，可调节控制系统压力，进而控制回转器的最大输出扭矩，手动操作阀C用来控制两个大油泵的组合。阀C上位：只有小泵量油泵将液压油通过单向阀为回转马达供油，大泵量泵所泵出的压力油通过冷却器、过滤器直接回油箱，回转器以低速旋转。阀C下位：大泵量的油泵将液压油通过单向阀为回转马达供油，小泵量泵所泵出的压力油通过冷却器、过滤器直接回油箱，回转器以中速旋转。阀C中位：两个泵的泵量联合起来为液压马达供油，马达以高转速旋转，这是因为马达的转速与输入流量成正比，泵量大，马达转速高。手动操作阀A控制液压马达的正转、反转和停车浮动位。这种系统的特点是转速调整不会影响回转扭矩输出，且采用定量泵和定量马达，造价较低。缺点是在大扭矩、慢速回转时，其中一个泵的泵量要通过调压阀流回油箱，做无用功，同变量泵-定（变）量马达系统相比，系统发热较大。

提升系统控制由手动操纵阀B、C、D，安全阀M，调压阀J，调速阀等组成。给进油缸根据不同钻进工序需要，可用2种给进速度工作。(www.xing528.com)

2）提升及给进

（1）在钻机进行钻进时，通过右边的回路系统可获得慢给进速度，给进压力可通过调节调压阀J调整其大小，给进速度可通过调速阀进行控制。其提升和下降转换可通过手动换向阀D操作获得，阀D中间位为卸荷位。

（2）当提下钻需要回转器快速提升和下降时，阀C中位，3个泵可同时为提升油缸供油，给进油缸通过拖板快速带动回转器提升或下降，以减少辅助操纵时间。由阀B可控制油缸的上、下、卸荷和浮动位，钻杆拧卸时，给进油缸必须有一定的自由浮动量，以满足上下钻杆之间螺纹卸开时的相对位移量。这时如回转马达不需要旋转，手动阀A可操纵到中位（浮动位）。

3）起塔油缸和给进机构滑移油缸的控制

起塔及滑移油缸伸缩分别通过阀E、F来控制。在滑移油缸和起塔油缸回路中均装有液压锁，以防止油缸液压油泄漏造成给进机架的移动和旋转。