水平井井下工具模擬試驗裝置液壓系統(tǒng)設計方案分析

楊 宇，王 佳

（1.齊重數(shù)控裝備股份有限公司，黑龍江 齊齊哈爾 161005）（2.吉林鐵道職業(yè)技術學院汽車工程系，吉林 吉林 132002）

1 液壓系統(tǒng)組成

水平井井下工具模擬試驗液壓系統(tǒng)主要原件組成：液壓泵站（油泵電機組、油箱、濾油器，溢流閥、蓄能器、液控單向閥等），主液壓缸組（液壓缸、同步閥、電磁換向閥等），升降液壓缸組（升降液壓缸、減壓閥、同步閥、電磁換向閥等），定位液壓缸組（定位液壓缸、同步閥、電磁換向閥等），以及輔助原件組成。

2 液壓系統(tǒng)控制原理

設計水平井井下工具模擬試驗裝置液壓系統(tǒng)原理圖如圖1所示。

在本設計中采用的是調(diào)速閥的同步回路。兩個液壓缸是并聯(lián)的，在他們的進（回）油路上，分別串接一個調(diào)速閥，仔細調(diào)節(jié)兩個調(diào)速閥的開口大小，便可控制或調(diào)節(jié)進入或自兩個液壓缸流出的流量，使兩個液壓缸在一個運動方向上實現(xiàn)同步，即單項同步。這種同步回路結構簡單，但是兩個調(diào)速閥的調(diào)節(jié)比較麻煩，而且還受油溫、泄露等的影響，顧同步精度不高，不宜用在偏載或負載變化頻繁的場合。

通過液壓系統(tǒng)的原理圖可知當傳輸線將油管送到預定位置后，升降液壓缸電磁換向閥動作，驅動舉升臂上升，將四根油管舉升到與密封腔同軸的位置。卡緊缸電磁換向閥動作，卡緊缸驅動卡緊機構將油管卡緊。主液壓缸電磁閥動作，在同步閥的作用下主液壓缸同時推動四根油管進入密封腔內(nèi)。這里的溢流閥的作用是保證油管長短不齊時，液壓缸伸出到位。油管到位后撞動行程開關或通過壓力繼電器，使主液壓缸停止運動，換向閥保持中立。然后固定端密封液壓缸開始動作，將該端油管密封。等油管灌滿水后活動端密封液壓缸在密封保壓。油管是壓結束后，各液壓缸按相反的順序動作，將油管放回到傳輸線上。

減壓回路的功能是使系統(tǒng)中的某一部分油路具有比主回路較低的穩(wěn)定壓力。最常見的減壓回路采用定值減壓閥與主油路相接，減壓回路也可以采用二級減壓方式。本設計中采用的就是二級減壓方式。為了使減壓回路工作可靠，負載在減壓閥出口處所產(chǎn)生的壓力應不低于減壓閥的調(diào)定壓力，否則，減壓閥將不起 減壓作用，減壓回路也可以采用比例減壓閥來實現(xiàn)無級減壓。

電液換向閥控制的起升液壓缸裝置。兩個長沖程液壓缸活塞桿剛性連接為一體，保證上行和下行時能夠同步。上升油路中安裝一個液控單向閥，主要作用是實現(xiàn)液壓缸下行時的平衡，防止下行失控。

3 液壓系統(tǒng)方案比較

3.1 方案一

方案一如圖3-1所示，此方案的特點：

（1）優(yōu)點。占地面積小，應用的管線少，結構清晰，安裝簡單，應用了集成塊，用于連接所用的液壓閥，設計新穎。

（2）缺點。油箱的強度要大大的提高，正式應用了集成塊，設計復雜了。如果液壓閥應用較多的話，那集成塊的通路會混亂的。

3.2 方案二

方案二如圖3-2所示，此方案的特點：

（1）優(yōu)點。占地面積少，泵和電機的連接簡單。與進油口連接方便，應用的管線較少。

（2）缺點。由于元件都放在油箱的下面，使得的泵站的規(guī)模不能太大，并且由于將油箱架空使整個泵站安裝極不穩(wěn)定。

3.3 方案三

方案二如圖3-3所示，此方案的特點：

（1）優(yōu)點。由于所有的元件都放在地面上，使泵站的穩(wěn)定性大大提高。連接簡單，對油箱的強度要求不高，避免了加工上的麻煩，易安裝。

（2）缺點。占地面積大，所需材料多。

4 方案確定

通過方案比較選擇與方案二相似的泵站結構，方案二采用的是上置臥式液壓泵站。在液壓站中液壓泵組布置在油箱之上稱為上置式液壓動力源，當電動機臥式安裝，液壓泵置于油箱上部時，稱為上置臥式液壓動力源，采用上置臥式液壓動力源的液壓站稱為上置臥式液壓站。

5 結語

上置臥式液壓站占地面積小，結構緊湊，且便于收集漏油。但由于液壓泵站置于油箱上部，必須注意油泵吸油高度，以防油泵吸空或氣穴現(xiàn)象，這種結構在變量葉片泵或變量柱塞泵液壓站中被廣泛采用，便于調(diào)節(jié)流量及壓力。將吸油口改在缸蓋上，將液壓閥集成塊盡量設計簡單，閥與閥之間采用管式連接。

[1]陳奎生.液壓與氣壓傳動[M].武漢：武漢理工大學出版社，2001.

[2]徐灝.機械設計手冊[M].機械工業(yè)出版社，1992.

[3]張宇.液壓泵的選擇、安裝及調(diào)試[J].化學工程師，2002.