全液壓鉆機動力頭回轉扭矩的計算方法

李龍霄

摘要：本文主要以HYDX-5A型鉆機為例，介紹全液壓鉆機動力頭回轉扭矩、轉速的計算方法。

關鍵詞：回轉扭矩；轉速計算

1.概述

面對緊迫的形勢，全液壓鉆機以其優良的性能，逐漸取代傳統的立軸式巖心鉆機。現已HYDX-5A型鉆機為例，闡述動力頭扭矩、轉速的計算方法。

2.動力頭的設計計算方法

2.1液壓系統的計算

2.1.1 柴油機的型號及參數

HYDX-5A型鉆機采用康明斯6CTA8，.3-C195型柴油機，額定功率/轉速： 145KW/1900rpm，最大扭矩/轉速：820Nm/1500rpm。

2.1.2 液壓泵型號及參數

鉆機采用薩澳90L75型閉式泵，最大排量：Vg泵=75ml/r，系統最高壓力ΔP=320bar，泵輸入轉速 n泵=1500rpm。

2.1.3 液壓馬達型號及參數

鉆機采用薩澳51L80型馬達，最大排量：Vg馬達max=80.7ml/r，最大排量：Vg馬達max=，16.1ml/r。

2.1.4液壓系統的計算

假設液壓系統無泄漏的情況下，液壓泵的輸出流量等于液壓馬達的輸入流量。

Q泵=Qe馬達=Vg泵×n泵×1/1000=75ml/r×1500rpm×1/1000=112.5L/min

當Vg馬達max=80.7ml/r時，獲得最低輸出轉速nmin和最高輸出扭矩Memax

nmin=Qe×1000×?v/Vg馬達max=112.5L/min×1000×1/80.7ml/r=1394rpm

Memax=Vg馬達max×ΔP×?mh/20×3.14=80.7ml/r×320bar×1/62.8=411Nm

當Vg馬達min=16.1ml/r時，獲得最高輸出轉速nmax和最低輸出扭矩Memin

nmax=Qe×1000×?v/Vg馬達min=112.5L/min×1000×1/16.1ml/r=6988rpm

Memin=Vg馬達min×ΔP×?mh/20×3.14=16.1ml/r×320bar×1/62.8=82Nm

2.2 機械系統的計算

2.2.1 變速箱高速，主軸箱低速

N1主軸=n馬達輸出轉速× 齒輪1（?92mm）/齒輪2（?180mm）×齒輪3（?156mm）/齒輪4（?116mm）× 齒輪5（?80mm）/齒輪6（?235mm）×齒輪7（?174mm）/齒 輪8（?342mm）=0.119×n馬達輸出轉速

M1主軸=M馬達輸出扭矩× 齒輪2/齒輪1×齒輪4/齒輪3× 齒輪6/齒輪5×齒輪8/齒 輪7=8.4Me馬達輸出轉速

2.2.2 變速箱高速，主軸箱高速

N2主軸=n馬達輸出轉速× 齒輪1/齒輪2×齒輪3/齒輪4× 齒輪9（?165mm）/齒輪10（?150mm）×齒輪7/齒 輪8=0.385×n馬達輸出轉速

M2主軸=M馬達輸出扭矩× 齒輪2/齒輪1×齒輪4/齒輪3× 齒輪10齒輪9×齒輪8/齒 輪7=2.6Me馬達輸出轉速

2.2.3 變速箱低速，主軸箱低速

N3主軸=n馬達輸出轉速× 齒輪1/齒輪2×齒輪11/齒輪12× 齒輪5/齒輪6×齒輪7/齒 輪8=0.045×n馬達輸出轉速

M3主軸=M馬達輸出扭矩× 齒輪2/齒輪1×齒輪12/齒輪11× 齒輪6/齒輪5×齒輪8/齒 輪7=22Me馬達輸出轉速

2.2.4 變速箱低速，主軸箱高速

N4主軸=n馬達輸出轉速× 齒輪1/齒輪2×齒輪11（?92mm）/齒輪12（?180mm）× 齒輪9/齒輪10×齒輪7/齒 輪8=0.146×n馬達輸出轉速

M4主軸=M馬達輸出扭矩× 齒輪2/齒輪1×齒輪12/齒輪11× 齒輪10/齒輪9×齒輪8/齒 輪7=6.85Me馬達輸出轉速

2.3主軸理論輸出轉速、扭矩

2.3.1 當nmin=1394rpm Memax=411Nm 時

N1主軸=166rpm M1主軸=3452Nm N2主軸=537rpm M2主軸=1069Nm

N3主軸=62rpm M1主軸=9042Nm N2主軸=203pm M2主軸=2815Nm

2.3.2 當nmin=6988rpm Memax=82Nm 時

N1主軸=832pm M1主軸=688Nm N2主軸=2690rpm M2主軸=213Nm

N3主軸=315rpm M1主軸=1804Nm N2主軸=1020pm M2主軸=561Nm

3.結論及建議

通過對動力頭結構及計算方法的深入剖析和計算，加深了鉆機設計人員對鉆機設計理念的理解，同時也便于鉆機用戶在實際使用時，更好地掌握鉆機的操縱規律，創造出更好的鉆探效果。

參考文獻：

[1]成大先.機械設計手冊.北京.化學工業出版社 2002.

[2]陸望龍.液壓維修.北京.化學工業出版社 2011.