千米定向钻机液压系统在井下钻探中的性能分析

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1、第18卷煤矿开采V0L182013年第5期CoalminingTechnology2013No．5千米定向钻机液压系统在井下钻探中的性能分析赵玲亚(廊坊职业技术学院，河北廊坊065000)[摘要]随着煤矿开采深度的增加，地质条件和煤层赋予情况非常复杂，给千米钻孔工作带来了一定的困难。本文以rYR一800型千米定向钻机为例，重点研究了该钻机液压系统的负载敏感和恒压变量性能，并通过试验和应用验证了该系统的稳定可靠性。本文研究为深层煤炭开采设备的研发提供了可靠依据。[关键词]煤矿开采；千米定向钻机；机械性能引言缸，刚体活塞移动带动回转器一起完成钻杆的起拔在煤矿井下钻孔中，千米定向钻机是水平钻孑L

2、的和给进。为了适应深层煤炭开采的地质变化，钻孔主要设备。随着煤矿开采深度的增加，千米定向钻机过程中的千米定向钻机需要有更小范围的波动和回要兼备应对复杂地质煤层条件和超千米钻孔能力。转调速，所以，钻机液压系统必须要提供适应负载变和千米定向钻孔方式相比，煤矿传统的分体式钻机化的回转压力和更加稳定的给进力输出。该液压系需要手动定量泵或定量泵作为钻探动力源。这种动统的负载敏感单元具有流量恒定、调速方便、负载适力系统是由液压阀控制整个系统的方向、流量和压应力强等特点，在钻头给进过程中，恒压变量泵能够力，存在着发热严重、功耗损失大等等问题，不能满输出持续稳定的压力，当发生钻头过载现象时，敏感足日益加深

3、的钻孔需求。同时，传统的分体式钻机是单元能够迅速降低给进压力和流量，以达到保护钻在系统功能上集中了液压系统设计，没有考虑到外探工具的目的。因此，恒压变量和负载敏感单元是负载变化对钻机响应速度和稳定性等性能的影响。该液压系统性能分析重点。如图1所示。1千米定向钻机液压控制系统2千米定向钻机液压控制性能分析双作给进装置和回转装置是千米定向钻机的执行动(1)负载敏感单元性能作机构。片盘、主轴、斜齿轮减速机构、行星轮减速机建立回路回转仿真模型，采用可控节流口对负构以及液压动力马达组成了整个钻机的回转装置。载敏感阀进行模拟，当钻到一定深度遇到钻头压力二级减速机构将变量马达的动力传输给钻机主轴，的突然

4、变化后，进入限压阀和负载敏感阀的液压油被片盘夹紧的钻杆和钻机主轴同时转动。采用双液会排人斜盘油缸和变量油缸，从而调整了液压泵的压缸结构构成的给进装置具有固定活塞杆的液压输出压力。油箱(b】液压翁进同路图1千米定向钻机液压系统[f乍者简介]赵玲亚(1976一)，女，河北邯郸人，讲师，本科，研究方向：机械制造。97第l8卷煤矿开采V0L182013年第5期CoalminingTechnology2O13Nn5在回路回转仿真模型中施加负载变化的阻力图5所示，图6为该过程中液压泵口流量、泵口压力以矩，如图2所示，得到了如图3所示的马达和泵口的压及液压缸位移的曲线变化。力变化曲线。由此看出，负载阻力

5、矩、马达口压力以上述图中可以看出，在钻杆给进的前15秒，出现言．为—l，矗及液压泵口压力变化是一致的。了最大泵口流量，此时液压泵输出压力恒定，液压缸施加负载敏感单元阻力矩后钻杆的速度变化如缸筒移动速度稳定；当液压缸缸筒运动到最大位移图4所示。由此看出，在系统刚刚启动瞬间，带有负载时，液压泵口流量变为0，同时整个恒压变量单元达的钻杆会出现较短时间内的转速波动，随着动力系到最大额定压力。通过分析可知，该单元在给进过程统输出的稳定转速趋于稳定。由此仿真研究可以看中回路保护稳定的给进压力，当出现过载或给进到出，千米定向钻机的负载敏感单元性能显著，在带有头时，为了减少有效能量的损耗，恒压变量单元迅速

6、负载情况下的钻机启动，钻杆的回转速度变化较小，将供压状态转变为内泄状态。说明该液压系统的刚性良好。3试验分析应用(2)恒压变量性能分析恒压变量供油泵提供给进回路的动力，利用该(1)井下坑道钻机性能试验单元的减压阀将供油泵压力输出阀门调整，从而达本文采用专业的井下坑道钻机性能测试平台进到减压、加压钻孔。通过建立的恒压变量单元模型，行试验。平台组成为三部分：计算机综合测试系统、参数设定为：350根钻杆，每根钻杆的质量均为29kg。测试加载系统、钻机固定平台。其中计算机综合测试仿真模拟的初始阶段将换向阀设定为最左端，也就系统对试验得到的所有钻机性能数据进行自动采是说采用采用左控双缸进油给进，保持

7、活塞不动的集、分析、存储、报表打印及变化曲线绘制，是整个试情况下，向右移动缸体。该过程中钻杆的负载变化如(下转208页)3025童：时同，s图2阻力矩变化曲线图3马达口和泵口压力变化曲线100gO量60杂疑402005lOl52l0时闻／B时间，篁图4钻杆速度随阻力矩的变化曲线图5负载变化曲线：／一‘●(8．793，0．55183)崮．／●O5lD1520时问内图6变化曲线98第l8卷煤矿开采V0L182013年第5期C