探討液壓鉆機(jī)給進(jìn)油缸鉆壓損失問題

王艷丹 邵輝 宋禹

摘 要 液壓鉆機(jī)在礦物開采與基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中發(fā)揮著較大作用，本文主要內(nèi)容便是對液壓鉆機(jī)的探討。首先，通過液壓鉆機(jī)液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，介紹了液壓鉆機(jī)的工作模式，然后對給進(jìn)機(jī)構(gòu)展開了分析，探討給進(jìn)油缸鉆壓損失問題，最后提出了三點(diǎn)建議，對鉆機(jī)給進(jìn)機(jī)構(gòu)的性能展開優(yōu)化。

關(guān)鍵詞 液壓鉆機(jī);驅(qū)動(dòng)回路;鉆壓損失;優(yōu)化方案

引言

鉆機(jī)給進(jìn)機(jī)構(gòu)在整個(gè)液壓鉆機(jī)設(shè)計(jì)中，其重要性不言而喻。其在整個(gè)液壓系統(tǒng)中，為鉆機(jī)提供鉆壓，滿足鉆機(jī)工作的需要。在液壓鉆機(jī)內(nèi)部系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，能夠?qū)μ嵘w性能有著較大的幫助。

1液壓鉆機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.1 行走回路

行走回路在整個(gè)液壓系統(tǒng)中，其左右履帶是相互分離的。液壓鉆機(jī)其左右油路采用的是內(nèi)藏式液壓馬達(dá)，這種馬達(dá)具備轉(zhuǎn)矩大、體積小等特點(diǎn)，能夠在液壓鉆機(jī)工作中，為整個(gè)液壓鉆機(jī)的行走，提供動(dòng)力。在液壓鉆機(jī)運(yùn)行找那個(gè)，主油路的壓力油通過內(nèi)部機(jī)械機(jī)構(gòu)操作進(jìn)入行走馬達(dá)，為機(jī)械行走提供動(dòng)力。通過內(nèi)部控制系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)復(fù)雜的操作，為液壓鉆機(jī)提供行走的動(dòng)力，方便其實(shí)現(xiàn)自身功能。行走回路不僅為整個(gè)液壓鉆機(jī)的運(yùn)動(dòng)提供動(dòng)力，還在施工中確保整體機(jī)械的穩(wěn)定性，提高整體機(jī)械的安全性能。

1.2 鉆桿驅(qū)動(dòng)回路

液壓鉆機(jī)在運(yùn)行中，通過電液換向閥來帶動(dòng)液壓馬達(dá)轉(zhuǎn)動(dòng)，在馬達(dá)與鉆桿之間需要使用減速器來連接，在鉆機(jī)運(yùn)行中，需要通過減速器件力矩傳遞給鉆桿，實(shí)現(xiàn)鉆桿在工作中旋轉(zhuǎn)，完成鉆桿驅(qū)動(dòng)工作。目前，液壓鉆桿可以改變換向閥的位置，能夠?qū)φw線路的轉(zhuǎn)動(dòng)方向進(jìn)行調(diào)整，并且能夠?qū)︺@桿的正方轉(zhuǎn)進(jìn)行調(diào)整。在整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，還應(yīng)該及時(shí)將鉆桿轉(zhuǎn)動(dòng)所需要的流量及時(shí)反饋給主泵，來實(shí)現(xiàn)對主泵排量的調(diào)節(jié)[1]。

1.3 鉆桿鉆進(jìn)與運(yùn)輸回路

鉆桿的鉆進(jìn)量需要通過控制回路展開調(diào)整，通過液壓缸來實(shí)現(xiàn)鉆桿的鉆進(jìn)。在控制中，通過對主油路器械的調(diào)整，改變主油路方向。原先，主油路主要通過手動(dòng)換向閥、調(diào)速閥以及先導(dǎo)式順序閥，控制油缸進(jìn)行作用，從而實(shí)現(xiàn)鉆桿的旋轉(zhuǎn)與運(yùn)動(dòng)。在整個(gè)回路中，鉆桿的控制是可以通過手動(dòng)換向閥來實(shí)現(xiàn)的。其中不同設(shè)備在運(yùn)行中，可以發(fā)揮不同的作用。調(diào)速閥能夠調(diào)整鉆桿的后退與推進(jìn)速度。在鉆機(jī)設(shè)計(jì)中，通過單向閥的使用，在其內(nèi)部組成液壓鎖，來確保整體線路可以平穩(wěn)運(yùn)行。在鉆桿的鉆進(jìn)與運(yùn)輸回路中，需要調(diào)節(jié)鉆桿的運(yùn)行方向是雙向的，因此需要馬達(dá)的正反轉(zhuǎn)，來為鉆機(jī)提供動(dòng)力，改變鉆機(jī)的運(yùn)行方向。在整個(gè)油路中，運(yùn)輸回路的工作原理與鉆桿的鉆進(jìn)原理是相似的，應(yīng)該使用手動(dòng)換向閥來改變液壓馬達(dá)的工作方式，實(shí)現(xiàn)運(yùn)輸回路的作用。

1.4 平臺(tái)支撐與調(diào)斜回路

平臺(tái)支撐主要是為了方便鉆機(jī)工作，實(shí)現(xiàn)對鉆進(jìn)的固定，通過平臺(tái)支撐能夠?yàn)殂@機(jī)運(yùn)行提供可靠的環(huán)節(jié)。在實(shí)際操作中，單單依靠平臺(tái)支撐并不能提高整體鉆機(jī)的穩(wěn)定性，需要采用調(diào)斜回路，來緩解整個(gè)平臺(tái)的振動(dòng)。在鉆機(jī)內(nèi)部，主油路通過換向閥與平衡閥，來帶動(dòng)整個(gè)調(diào)斜油缸進(jìn)行工作。因此在設(shè)計(jì)調(diào)斜回路的時(shí)候，需要重視整個(gè)油缸的動(dòng)作，結(jié)合液壓鎖，提高平臺(tái)支撐與調(diào)斜回路的工作效率。在整個(gè)回路中，一旦鉆機(jī)發(fā)生移動(dòng)，需要使用單向閥來組成液壓鎖，提高鉆機(jī)的工作穩(wěn)定性。

2液壓鉆機(jī)給進(jìn)油缸鉆壓損失問題

2.1 問題的提出

現(xiàn)階段我國很多液壓鉆機(jī)是通過給進(jìn)機(jī)構(gòu)構(gòu)成的滑臺(tái)結(jié)構(gòu)，來實(shí)現(xiàn)鉆機(jī)的運(yùn)動(dòng)的。一般情況下，通過改進(jìn)油缸的供給壓力，來對整個(gè)鉆機(jī)鉆壓進(jìn)行調(diào)節(jié)。在日常工作中，油缸鉆壓存在損失問題。目前很多鉆機(jī)在操作中，通過對鉆機(jī)推動(dòng)力和起拔力進(jìn)行計(jì)算，直接計(jì)算得出油缸的推力與拉力，并且將其作為鉆機(jī)的給進(jìn)能力參數(shù)。這種方式是不對的，與實(shí)際操作存在較大的誤差。需要對其進(jìn)行研究，為改善液壓鉆機(jī)提供改進(jìn)方向[2]。

2.2 鉆壓損失的具體表現(xiàn)

在液壓鉆機(jī)整體數(shù)據(jù)計(jì)算中，通過對其結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，可以得出鉆機(jī)的給進(jìn)油缸的起拔力公式如下：

在對鉆機(jī)的起拔力計(jì)算中，參照鉆機(jī)的基本系數(shù)，可以得出起拔力為219.7kN。但是在實(shí)際測量中，卻發(fā)現(xiàn)其數(shù)據(jù)為217.6kN。可以發(fā)現(xiàn)使用現(xiàn)有的計(jì)算方法與實(shí)際值之間存在一定的誤差，雖然兩者數(shù)目在一定程度上可以等同。對兩者之間的差距展開分析時(shí)，可以發(fā)現(xiàn)其忽視了阻力，造成該數(shù)目較大。

對于鉆機(jī)推進(jìn)力的計(jì)算與起拔力類似，在這里不做再一次計(jì)算。

2.3 鉆機(jī)優(yōu)化方案

阻力是整個(gè)液壓鉆機(jī)運(yùn)行中，需要克服的力之一，通過液壓馬達(dá)做功，減少內(nèi)部阻力，能夠提高有用功比例，提高整體性能。在鉆機(jī)優(yōu)化中，對于摩擦阻力的減少，主要通過以下三種方式來處理。

第一種，改變材料。在鉆機(jī)運(yùn)行中，其內(nèi)部滑塊與導(dǎo)軌之間存在的摩擦力是制約有用功效率提升的因素之一，通過改變兩者材料，選擇合適的材料降低兩者之間的滑動(dòng)摩擦力，提高液壓鉆機(jī)的工作效率。

第二種方式便是通過精細(xì)加工，提高整體結(jié)構(gòu)性能，來降低滑動(dòng)摩擦力，提高整體液壓鉆機(jī)的性能。

第三種便是通過熱處理工藝，這種工藝的使用，能夠?qū)?nèi)部不同結(jié)構(gòu)之間的摩擦力有效減少，實(shí)現(xiàn)內(nèi)部結(jié)構(gòu)優(yōu)化，促進(jìn)液壓鉆機(jī)在工作中發(fā)揮更大的性能。

對于液壓鉆機(jī)的設(shè)計(jì)方案分析，一般情況下，減少給進(jìn)油缸與動(dòng)力軸之間的中心距，能夠提高整體鉆機(jī)工作效率。因此，在液壓鉆機(jī)設(shè)計(jì)中，將動(dòng)力頭輸出軸向給進(jìn)油缸靠近，減少兩者之間的中心距。這種從結(jié)構(gòu)上的優(yōu)化，在設(shè)計(jì)階段能夠提升液壓鉆機(jī)的工作性能。

在鉆機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，同樣可以增加動(dòng)力頭上托板的長度，提高滑塊與導(dǎo)軌之間的長度，通過這種改進(jìn)方式，能夠提高鉆機(jī)有用功的占比，提高液壓鉆機(jī)的工作效率。

因此，在設(shè)計(jì)鉆機(jī)的優(yōu)化方案時(shí)，需要結(jié)合鉆機(jī)整體設(shè)計(jì)流程，對不同回路展開有效設(shè)計(jì)，提高鉆機(jī)工作效率。鉆機(jī)給進(jìn)能力的提升，是提高鉆機(jī)工作效率的重要因素，以上三種方法能夠從不同角度，增加鉆機(jī)的給進(jìn)能力，減少鉆機(jī)給進(jìn)油缸的鉆壓損失。對鉆機(jī)的優(yōu)化方案，應(yīng)該在結(jié)構(gòu)尺寸允許的范圍之內(nèi)進(jìn)行改進(jìn)，從而避免鉆機(jī)結(jié)構(gòu)重新設(shè)計(jì)，對現(xiàn)有鉆機(jī)結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化。

3結(jié)束語

總而言之，對液壓鉆機(jī)自身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，能夠?yàn)橐簤恒@機(jī)更好工作提供參考依據(jù)，同時(shí)熟悉液壓鉆機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，可以提高工作效率，降低工作的危險(xiǎn)性。對鉆機(jī)給進(jìn)能力的優(yōu)化，能夠提高鉆機(jī)工作效率，降低內(nèi)部能耗。

參考文獻(xiàn)

[1] 王天龍，石璐，白穩(wěn)樂.煤礦用全液壓鉆機(jī)焊接件的設(shè)計(jì)與分析[J].煤礦機(jī)械，2019，40（7）：88-90.

[2] 高明帥，沈懷浦，何磊，等.XD系列全液壓鉆機(jī)液壓系統(tǒng)分析及冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].地質(zhì)裝備，2019，20（1）：18-20.