水平井井下工具模擬試驗(yàn)裝置液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案分析

楊 宇，王 佳

（1.齊重?cái)?shù)控裝備股份有限公司，黑龍江 齊齊哈爾 161005）（2.吉林鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院汽車(chē)工程系，吉林 吉林 132002）

1 液壓系統(tǒng)組成

水平井井下工具模擬試驗(yàn)液壓系統(tǒng)主要原件組成：液壓泵站（油泵電機(jī)組、油箱、濾油器，溢流閥、蓄能器、液控單向閥等），主液壓缸組（液壓缸、同步閥、電磁換向閥等），升降液壓缸組（升降液壓缸、減壓閥、同步閥、電磁換向閥等），定位液壓缸組（定位液壓缸、同步閥、電磁換向閥等），以及輔助原件組成。

2 液壓系統(tǒng)控制原理

設(shè)計(jì)水平井井下工具模擬試驗(yàn)裝置液壓系統(tǒng)原理圖如圖1所示。

在本設(shè)計(jì)中采用的是調(diào)速閥的同步回路。兩個(gè)液壓缸是并聯(lián)的，在他們的進(jìn)（回）油路上，分別串接一個(gè)調(diào)速閥，仔細(xì)調(diào)節(jié)兩個(gè)調(diào)速閥的開(kāi)口大小，便可控制或調(diào)節(jié)進(jìn)入或自?xún)蓚€(gè)液壓缸流出的流量，使兩個(gè)液壓缸在一個(gè)運(yùn)動(dòng)方向上實(shí)現(xiàn)同步，即單項(xiàng)同步。這種同步回路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但是兩個(gè)調(diào)速閥的調(diào)節(jié)比較麻煩，而且還受油溫、泄露等的影響，顧同步精度不高，不宜用在偏載或負(fù)載變化頻繁的場(chǎng)合。

通過(guò)液壓系統(tǒng)的原理圖可知當(dāng)傳輸線(xiàn)將油管送到預(yù)定位置后，升降液壓缸電磁換向閥動(dòng)作，驅(qū)動(dòng)舉升臂上升，將四根油管舉升到與密封腔同軸的位置。卡緊缸電磁換向閥動(dòng)作，卡緊缸驅(qū)動(dòng)卡緊機(jī)構(gòu)將油管卡緊。主液壓缸電磁閥動(dòng)作，在同步閥的作用下主液壓缸同時(shí)推動(dòng)四根油管進(jìn)入密封腔內(nèi)。這里的溢流閥的作用是保證油管長(zhǎng)短不齊時(shí)，液壓缸伸出到位。油管到位后撞動(dòng)行程開(kāi)關(guān)或通過(guò)壓力繼電器，使主液壓缸停止運(yùn)動(dòng)，換向閥保持中立。然后固定端密封液壓缸開(kāi)始動(dòng)作，將該端油管密封。等油管灌滿(mǎn)水后活動(dòng)端密封液壓缸在密封保壓。油管是壓結(jié)束后，各液壓缸按相反的順序動(dòng)作，將油管放回到傳輸線(xiàn)上。

減壓回路的功能是使系統(tǒng)中的某一部分油路具有比主回路較低的穩(wěn)定壓力。最常見(jiàn)的減壓回路采用定值減壓閥與主油路相接，減壓回路也可以采用二級(jí)減壓方式。本設(shè)計(jì)中采用的就是二級(jí)減壓方式。為了使減壓回路工作可靠，負(fù)載在減壓閥出口處所產(chǎn)生的壓力應(yīng)不低于減壓閥的調(diào)定壓力，否則，減壓閥將不起 減壓作用，減壓回路也可以采用比例減壓閥來(lái)實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)減壓。

電液換向閥控制的起升液壓缸裝置。兩個(gè)長(zhǎng)沖程液壓缸活塞桿剛性連接為一體，保證上行和下行時(shí)能夠同步。上升油路中安裝一個(gè)液控單向閥，主要作用是實(shí)現(xiàn)液壓缸下行時(shí)的平衡，防止下行失控。

3 液壓系統(tǒng)方案比較

3.1 方案一

方案一如圖3-1所示，此方案的特點(diǎn)：

（1）優(yōu)點(diǎn)。占地面積小，應(yīng)用的管線(xiàn)少，結(jié)構(gòu)清晰，安裝簡(jiǎn)單，應(yīng)用了集成塊，用于連接所用的液壓閥，設(shè)計(jì)新穎。

（2）缺點(diǎn)。油箱的強(qiáng)度要大大的提高，正式應(yīng)用了集成塊，設(shè)計(jì)復(fù)雜了。如果液壓閥應(yīng)用較多的話(huà)，那集成塊的通路會(huì)混亂的。

3.2 方案二

方案二如圖3-2所示，此方案的特點(diǎn)：

（1）優(yōu)點(diǎn)。占地面積少，泵和電機(jī)的連接簡(jiǎn)單。與進(jìn)油口連接方便，應(yīng)用的管線(xiàn)較少。

（2）缺點(diǎn)。由于元件都放在油箱的下面，使得的泵站的規(guī)模不能太大，并且由于將油箱架空使整個(gè)泵站安裝極不穩(wěn)定。

3.3 方案三

方案二如圖3-3所示，此方案的特點(diǎn)：

（1）優(yōu)點(diǎn)。由于所有的元件都放在地面上，使泵站的穩(wěn)定性大大提高。連接簡(jiǎn)單，對(duì)油箱的強(qiáng)度要求不高，避免了加工上的麻煩，易安裝。

（2）缺點(diǎn)。占地面積大，所需材料多。

4 方案確定

通過(guò)方案比較選擇與方案二相似的泵站結(jié)構(gòu)，方案二采用的是上置臥式液壓泵站。在液壓站中液壓泵組布置在油箱之上稱(chēng)為上置式液壓動(dòng)力源，當(dāng)電動(dòng)機(jī)臥式安裝，液壓泵置于油箱上部時(shí)，稱(chēng)為上置臥式液壓動(dòng)力源，采用上置臥式液壓動(dòng)力源的液壓站稱(chēng)為上置臥式液壓站。

5 結(jié)語(yǔ)

上置臥式液壓站占地面積小，結(jié)構(gòu)緊湊，且便于收集漏油。但由于液壓泵站置于油箱上部，必須注意油泵吸油高度，以防油泵吸空或氣穴現(xiàn)象，這種結(jié)構(gòu)在變量葉片泵或變量柱塞泵液壓站中被廣泛采用，便于調(diào)節(jié)流量及壓力。將吸油口改在缸蓋上，將液壓閥集成塊盡量設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，閥與閥之間采用管式連接。

[1]陳奎生.液壓與氣壓傳動(dòng)[M].武漢：武漢理工大學(xué)出版社，2001.

[2]徐灝.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].機(jī)械工業(yè)出版社，1992.

[3]張宇.液壓泵的選擇、安裝及調(diào)試[J].化學(xué)工程師，2002.