1 概述
目前，隨著非開挖施工技術(shù)的日益成熟，作為非開挖施工主要設(shè)備的水平定向鉆機(jī)也得到了突飛猛進(jìn)的發(fā)展。液壓系統(tǒng)以它體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊、動(dòng)力便于傳遞、力量大等特點(diǎn)，在水平定向鉆機(jī)中得到了廣泛的應(yīng)用。鉆機(jī)液壓系統(tǒng)的液壓元件以及各回路的性能對鉆機(jī)的整體性能起著決定性的作用。
2 鉆機(jī)液壓系統(tǒng)
在大噸位的鉆機(jī)中，采用液壓系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)顯示出了巨大的優(yōu)越性，它使產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)變得簡單，體積大大縮小。全液壓水平定向鉆機(jī)的液壓系統(tǒng)包括：動(dòng)力頭回轉(zhuǎn)液壓系統(tǒng)、動(dòng)力頭推進(jìn)或回拖液壓系統(tǒng)、夾持卸扣器液壓系統(tǒng)、履帶行走液壓系統(tǒng)、鉆臂升降液壓系統(tǒng)、鉆機(jī)支腿液壓系統(tǒng)、駕駛室平移液壓系統(tǒng)、吊車液壓系統(tǒng)、泥漿泵馬達(dá)液壓系統(tǒng)。在設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)時(shí)，以滿足性能和使用要求而又沒有多余元件為最佳。下邊我們就分別探討一下鉆機(jī)各部分液壓系統(tǒng)的工作原理。
2.1 動(dòng)力頭回轉(zhuǎn)液壓系統(tǒng)
動(dòng)力頭回轉(zhuǎn)液壓系統(tǒng)，一般由一對規(guī)格相同但轉(zhuǎn)向正好相反的低速大扭矩液壓馬達(dá)組成，液壓馬達(dá)帶有減速機(jī)以便增大扭矩力，兩液壓馬達(dá)之間設(shè)有一塊可使兩馬達(dá)實(shí)現(xiàn)串、并聯(lián)作用的電液動(dòng)換向閥。液壓系統(tǒng)圖見圖一。
圖一 動(dòng)力頭回轉(zhuǎn)液壓系統(tǒng)
首先，從液壓泵站來的液壓油的壓力和流量要和各液壓元件相匹配，液壓系統(tǒng)的壓力不能超過任何一個(gè)液壓元件的額定工作壓力，否則要用減壓閥進(jìn)行減壓。選擇換向閥時(shí)要注意，換向閥的通徑要滿足液壓馬達(dá)到達(dá)最大設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速時(shí)對液壓油流量的需要。
當(dāng)電液換向閥4的左邊電磁鐵帶點(diǎn)且換向閥3不帶電時(shí)，電磁鐵將閥4的左邊閥芯位置推到中間，來自系統(tǒng)的液壓油經(jīng)過閥4到達(dá)馬達(dá)1的左邊，另一路則經(jīng)過換向閥3到達(dá)馬達(dá)2的右邊，推動(dòng)馬達(dá)1、2作方向相反的轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)主軸正轉(zhuǎn)。馬達(dá)1的回油經(jīng)過換向閥3與馬達(dá)2的回油會(huì)合，經(jīng)換向閥4流回油箱。這時(shí)兩馬達(dá)并聯(lián)，轉(zhuǎn)速低，但扭矩最大。
當(dāng)電液換向閥4的左邊電磁鐵和換向閥3同時(shí)帶電時(shí)，閥3的右邊閥芯被推到左邊位置接通，液壓油經(jīng)過馬達(dá)1、閥3到達(dá)馬達(dá)2的右邊，推動(dòng)兩馬達(dá)轉(zhuǎn)動(dòng)，主軸正轉(zhuǎn)。這時(shí)兩馬達(dá)串聯(lián)，馬達(dá)轉(zhuǎn)速比并聯(lián)時(shí)高一倍，但扭矩是并聯(lián)時(shí)的二分之一，回油則經(jīng)過閥4流回油箱。
當(dāng)電液換向閥4的右邊電磁鐵帶點(diǎn)且換向閥3不帶電時(shí)，電磁鐵將閥4的右邊閥芯位置推到中間，液壓油經(jīng)過閥4到達(dá)馬達(dá)2的左邊，另一路則經(jīng)過換向閥3到達(dá)馬達(dá)1的右邊，推動(dòng)馬達(dá)1、2作方向相反的轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)主軸反轉(zhuǎn)。馬達(dá)2的回油經(jīng)過換向閥3與馬達(dá)1的回油會(huì)合，經(jīng)換向閥4流回油箱。這時(shí)兩馬達(dá)并聯(lián)，轉(zhuǎn)速低，扭矩大。
當(dāng)電液換向閥4的右邊電磁鐵和換向閥3同時(shí)帶電時(shí)，電磁鐵將閥4的右邊閥芯位置推到中間，同時(shí)閥3的右邊閥芯被推到左邊位置接通，液壓油經(jīng)過閥4到達(dá)馬達(dá)2的左邊，出來后流經(jīng)換向閥3到達(dá)馬達(dá)1的右邊，推動(dòng)馬達(dá)1、2作方向相反的轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)主軸反轉(zhuǎn)。這時(shí)兩馬達(dá)串聯(lián)，馬達(dá)轉(zhuǎn)速比并聯(lián)時(shí)高一倍，但扭矩是并聯(lián)時(shí)的二分之一，回油則經(jīng)過閥4流回油箱。
以上是開式液壓系統(tǒng)時(shí)的情況，如果液壓系統(tǒng)為閉式系統(tǒng)，而且液壓泵采用雙向變量泵，則可省去電液換向閥4，因?yàn)楸米陨砟軐?shí)現(xiàn)換向。此外，兩液壓馬達(dá)的泄油管路一定要連接在一起單獨(dú)引回油箱，泄油管路中不允許有背壓元件存在。為了獲得多種轉(zhuǎn)速，可將換向閥4改用電液比例換向閥。
2.2 動(dòng)力頭推進(jìn)或回拖液壓系統(tǒng)
動(dòng)力頭推進(jìn)或回拖液壓系統(tǒng)一般由兩對規(guī)格相同轉(zhuǎn)向相反的低速大扭矩液壓馬達(dá)組成，液壓馬達(dá)都帶有減速機(jī)以便為鉆機(jī)提供較大的推進(jìn)或回拖力。液壓系統(tǒng)的組成形式與動(dòng)力頭回轉(zhuǎn)液壓系統(tǒng)相同，只是增加了一組，液壓系統(tǒng)圖見圖二。
圖二 動(dòng)力頭推進(jìn)或回拖液壓系統(tǒng)
首先，選擇液壓馬達(dá)和換向閥的額定工作壓力不能低于液壓系統(tǒng)的最高工作壓力，電液換向閥7的通徑要滿足1、2、4、5四臺(tái)馬達(dá)在最高設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速時(shí)對流量的需要。
當(dāng)電液換向閥7的左邊電磁鐵帶點(diǎn)，換向閥3、6不帶電時(shí)，電磁鐵將閥7的左邊閥芯位置推到中間，液壓油經(jīng)過閥7到達(dá)馬達(dá)4和馬達(dá)1的左邊，另外一部分液壓油分別經(jīng)過閥3到達(dá)馬達(dá)2的右邊，經(jīng)過閥6到達(dá)馬達(dá)5的右邊，推動(dòng)馬達(dá)1、2和4、5轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)動(dòng)力頭向前推進(jìn)。此時(shí)，四臺(tái)馬達(dá)并聯(lián)，推進(jìn)力最大。
當(dāng)電液換向閥7的左邊電磁鐵帶點(diǎn)，換向閥3、6也帶電時(shí)，電磁鐵將閥7的左邊閥芯位置推到中間，電液換向閥3和6的右邊閥芯位置被推到左邊接通，液壓油經(jīng)過閥7后，一路油經(jīng)過馬達(dá)1、換向閥3，通過馬達(dá)2，再經(jīng)換向閥7流回油箱。另外一路液壓油經(jīng)過馬達(dá)4、換向閥6，通過馬達(dá)5，再經(jīng)換向閥7流回油箱。從而推動(dòng)馬達(dá)1、2和4、5轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)動(dòng)力頭向前推進(jìn)。此時(shí)，馬達(dá)1、2串聯(lián)，4、5串聯(lián)，而馬達(dá)1、2和馬達(dá)4、5兩組之間并聯(lián)，動(dòng)力頭的推進(jìn)力比全并聯(lián)時(shí)小了一半，但動(dòng)力頭的推進(jìn)速度比全并聯(lián)時(shí)高了一倍。
當(dāng)電液換向閥7的右邊電磁鐵帶點(diǎn)，換向閥3、6不帶電時(shí)，四臺(tái)馬達(dá)實(shí)現(xiàn)反向旋轉(zhuǎn)，動(dòng)力頭實(shí)現(xiàn)回拖。此時(shí)四臺(tái)馬達(dá)并聯(lián)，回拖力最大。
當(dāng)電液換向閥7的右邊電磁鐵帶點(diǎn)，換向閥3、6也帶電時(shí)，馬達(dá)1、2串聯(lián)，4、5串聯(lián)，而馬達(dá)1、2和馬達(dá)4、5兩組之間并聯(lián)，動(dòng)力頭的回拖速度最大，但回拖力比全并聯(lián)時(shí)小了一半。為了獲得多種行走速度也可將換向閥7改換成電液比例換向閥。
2.3 夾持卸扣器液壓系統(tǒng)
夾持卸扣器液壓系統(tǒng)由夾持器夾持、卸扣器夾持、卸扣、夾持卸扣器分離、夾持卸扣器游動(dòng)馬達(dá)等幾部分液壓系統(tǒng)組成。液壓系統(tǒng)圖見圖三。
圖三 夾持卸扣器液壓系統(tǒng)
當(dāng)電磁換向閥1左邊電磁鐵帶電時(shí)，夾持器夾持油缸夾緊；當(dāng)電磁換向閥1右邊電磁鐵帶電時(shí)，夾持器夾持油缸松開。當(dāng)換向閥1從夾緊狀態(tài)回到中位時(shí)，液壓缸保持夾緊狀態(tài)；當(dāng)換向閥1從松開狀態(tài)回到中位時(shí)，液壓缸保持松開狀態(tài)。一般需要保持夾緊力的液壓系統(tǒng)會(huì)設(shè)計(jì)成液控單向閥和蓄能器合用，換向閥中位機(jī)能選擇“Y”型的液壓鎖緊回路。但本系統(tǒng)考慮到保持夾緊力的時(shí)間很短，故省去了液控單向閥，以降低成本，換向閥中位機(jī)能則選用“O”型。
卸扣器夾持液壓系統(tǒng)和夾持器夾持液壓系統(tǒng)相同。
在卸扣回路中，當(dāng)換向閥3左邊電磁鐵帶電時(shí)，卸扣油缸伸出卸扣；當(dāng)換向閥3右邊電磁鐵帶電時(shí)，卸扣油缸返回。
在分離系統(tǒng)中，當(dāng)電磁換向閥4左邊電磁鐵帶電時(shí)，分離油缸伸出，夾持器和卸扣器分離，此時(shí)卸扣器的夾緊油缸再次夾緊已經(jīng)卸開的鉆桿一端時(shí)，可實(shí)現(xiàn)動(dòng)力頭一端的鉆桿卸扣。當(dāng)電磁換向閥4右邊電磁鐵帶電時(shí)，分離油缸縮回，夾持器和卸扣器恢復(fù)原始狀態(tài)。
當(dāng)電磁換向閥5的閥芯換向時(shí)，可實(shí)現(xiàn)夾持卸扣器在桅桿上的全程前后游動(dòng)，利用節(jié)流閥6可調(diào)節(jié)夾持卸扣器的游動(dòng)速度。
為了減少液壓管路，換向閥1.、2、3、4、5可選用組合在一起的既可手動(dòng)又可電動(dòng)的多路換向閥，并安裝在夾持卸扣器旁邊。如果需要對各組油缸的速度進(jìn)行調(diào)整，可在各系統(tǒng)中分別增加節(jié)流閥來實(shí)現(xiàn)，也可直接選用組合在一起的電液比例多路換向閥來實(shí)現(xiàn)，如選用比例換向閥控制，節(jié)流閥6可省去。
2.4 履帶行走液壓系統(tǒng)
鉆機(jī)行走部件一般選用市場上的挖掘機(jī)底盤，經(jīng)過改裝后作為鉆機(jī)的行走底盤，左右兩個(gè)行走液壓馬達(dá)1、2由兩個(gè)電液比例換向閥3、4分別控制，而電液比例換向閥的遠(yuǎn)程控制手柄則安裝在鉆機(jī)的駕駛室內(nèi)。這樣鉆機(jī)的駕駛?cè)藛T通過操縱遠(yuǎn)程控制手柄，就可以實(shí)現(xiàn)鉆機(jī)的前進(jìn)、后退和轉(zhuǎn)向，以及行進(jìn)速度快慢的調(diào)整。液壓系統(tǒng)圖見圖四。
徐州炎黃是一家集液壓油缸的專業(yè)生產(chǎn)廠家。經(jīng)過多年的發(fā)展，不斷的開發(fā)新產(chǎn)品來配合客戶需求,使產(chǎn)品的各項(xiàng)優(yōu)越性得到快速提升,專注于液壓油缸的生產(chǎn)廠家，竭誠為工程機(jī)械、建筑機(jī)械、物流設(shè)備、水利機(jī)械、冶金設(shè)備等工業(yè)領(lǐng)域服務(wù)！
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