对钻机加载液压系统的设计与应用

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1、２０１６年４月机床与液压Ａｐｒ?２０１６第４４卷第８期ＭＡＣＨＩＮＥＴＯＯＬ＆ＨＹＤＲＡＵＬＩＣＳＶｏｌ?４４Ｎｏ?８ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ?ｉｓｓｎ?１００１－３８８１?２０１６?０８?０３６钻机加载液压系统的设计与应用１，２李贞杰（１?中煤科工集团重庆研究院有限公司，重庆４０００３９；２?瓦斯灾害监控与应急技术国家重点实验室，重庆４０００３９）摘要：在钻机投入实际使用之前，应该先测试负载对钻机系统可能带来的影响，发现设计上的不足或验证钻机的工作能力。设计钻机加载液压控制系统，利用液压油缸和液压马达（泵）对钻机输出给进力和转矩加载，可模拟钻机实际工作中钻进

2、或退钻的负载状态，实现钻机试验室模拟负载测试。试验结果证明：液压加载系统满足钻机负载测试的需求，具有负载控制准确、维护成本低等优点。关键词：钻机；检测；加载液压系统中图分类号：ＴＨ１３７文献标志码：Ｂ文章编号：１００１－３８８１（２０１６）０８－１１０－３ＤｅｓｉｇｎａｎｄＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｔｈｅＨｙｄｒａｕｌｉｃＳｙｓｔｅｍｏｆＤｒｉｌｌＲｉｇＴｅｓｔ１，２ＬＩＺｈｅｎｊｉｅ（１?ＣｈｉｎａＣｏａｌＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＧｒｏｕｐＣｈｏｎｇｑｉｎｇＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ４０００３９，Ｃｈｉｎａ；２?Ｎ

3、ａｔｉｏｎａｌＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＧａｓＤｉｓａｓｔｅｒＤｅｔｅｃｔｉｎｇ，ＰｒｅｖｅｎｔｉｎｇａｎｄＥｍｅｒｇｅｎｃｙＣｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇ，Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ４０００３９，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂｅｆｏｒｅｄｒｉｌｌｉｎｇｉｎｔｏｐｒａｃｔｉｃａｌｕｓｅ，ｐｏｓｓｉｂｌｅｌｏａｄｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｎｒｉｇｓｙｓｔｅｍｓｈｏｕｌｄｂｅｔｅｓｔｅｄｆｉｒｓｔ，ｔｏｆｉｎｄｔｈｅｄｅｓｉｇｎｄｅｆｉ⁃ｃｉｅｎｃｙｏｒｖｅｒｉｆｙｔｈｅｗｏｒｋａｂｉｌｉｔｙ．Ｉｎｔｈｅｄｅｓｉｇｎｅｄｄｒｉｌｌｉｎｇｈｙｄｒａｕｌｉｃｌｏａｄｉｎｇｃｏｎｔｒｏｌ

4、ｓｙｓｔｅｍ，ｔｈｅｈｙｄｒａｕｌｉｃｃｙｌｉｎｄｅｒａｎｄｈｙｄｒａｕｌｉｃｍｏｔｏｒ（ｐｕｍｐ）ｗｅｒｅｕｓｅｄｔｏｅｘｐｏｒｔｆｅｅｄｉｎｇｆｏｒｃｅａｎｄｔｏｒｑｕｅ，ｔｏｓｉｍｕｌａｔｅｔｈｅａｃｔｕａｌｗｏｒｋｉｎｇｌｏａｄｓｔａｔｅｏｆｄｒｉｌｌｉｎｇｒｉｇａｎｄｔｏｒｅａｌｉｚｅｄｒｉｌｌｉｎｇｒｉｇｌａｂｏｒａｔｏｒｙｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｌｏａｄｔｅｓｔ．Ｔｅｓｔｓｐｒｏｖｅｔｈａｔｔｈｅｈｙｄｒａｕｌｉｃｌｏａｄｉｎｇｓｙｓｔｅｍｍｅｅｔｓｔｈｅｄｅｍａｎｄｏｆｒｉｇｌｏａｄｔｅｓｔ，ｌｏａｄｃｏｎｔｒｏｌｉｓａｃｃｕｒａｔｅａｎｄｍａｉｎｔ

5、ｅｎａｎｃｅｃｏｓｔｉｓｌｏｗ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｄｒｉｌｌｒｉｇ；Ｔｅｓｔ；Ｈｙｄｒａｕｌｉｃｌｏａｄｉｎｇｓｙｓｔｅｍ钻机是煤矿井下瓦斯治理的重要装备。通常，可利用电力测功机和液压油缸对钻机回转器和给进机构加载，测试转矩和给进力。但是，电力和液压两套不相容的控制机构组成的负载系统，结构比较复杂。因此，设计一套可兼容回转器和给进机构同时加载的液［１］压系统，可简化测试系统的结构，降低系统的制造和维护成本。图１液压钻机回转器和给进机构１液压钻机工作原理钻机回转器和给进机构是钻机最主要的工作机［２］构，检测负载对钻机可能带来的影响，主要对钻机回液压钻机回转器采用液

6、压马达配合传动箱的［３］转器和给进机构进行加载测试，对回转器施加转矩负结构输出转矩和转速，并依靠卡盘夹紧钻杆、带动［４］载，对给进机构施加轴向力负载。钻头做旋转切削动作；给进机构输出给进力，牵动回转器前后运动，钻机输出轴向给进力；给进机构向前２负载控制原理运动、回转器回转动作，实现钻进作业；给进机构给２?１转矩负载控制进至极限位置后，夹持器夹紧钻杆，回转器卡盘松开如图２所示，钻机系统通过液压马达及变速传动钻杆，给进机构带动回转器后退到极限位置后，再次箱（图２中忽略）输出转矩，钻机输出端通过联轴夹紧钻杆，重复钻进作业。见图１。器与加载泵连接，在泵输出油路中串联可变

7、节流阀或收稿日期：２０１５－０３－１３基金项目：“十二五”国家科技重大专项资助项目（２０１１ＺＸ０５０４１－００２）作者简介：李贞杰（１９８１—），硕士，工程师，主要从事煤矿安全装备及其测试技术的研究。Ｅ－ｍａｉｌ：ｌｅｅｚｈｅｎｊ＠１２６?ｃｏｍ。第８期李贞杰：钻机加载液压系统的设计与应用·１１１·溢流阀，以改变油路阻力，使压力改变，达到改变加３?２元件的功能作用载泵负载状态的目的，从而实现对钻机输出转矩的控（１）加载马达为钻机输出转矩加载执行元件；制。使溢流阀调节按一定的规律变化，即可实现各种（２）液压整流器。钻机回转输出有正反旋向，［５］规律变化的负载模拟

8、。液压油经过加载溢流阀后