目錄前言31緒論錯誤未定義書簽。11課題選擇的意義錯誤未定義書簽。12液壓系統(tǒng)在工程中的應(yīng)用錯誤未定義書簽。13液壓傳動系統(tǒng)的優(yōu)缺點錯誤未定義書簽。131優(yōu)點錯誤未定義書簽。132缺點錯誤未定義書簽。21液壓系統(tǒng)的設(shè)計步驟錯誤未定義書簽。22設(shè)計要求錯誤未定義書簽。23鉆床對液壓系統(tǒng)的要求錯誤未定義書簽。3液壓系統(tǒng)方案設(shè)計錯誤未定義書簽。31制定調(diào)速方案錯誤未定義書簽。32制定壓力控制方案錯誤未定義書簽。33制定順序動作方案錯誤未定義書簽。34選擇液壓動力源錯誤未定義書簽。35繪制液壓系統(tǒng)圖錯誤未定義書簽。4液壓執(zhí)行元件的設(shè)計計算與選用錯誤未定義書簽。41確定液壓系統(tǒng)的主要參數(shù)錯誤未定義書簽。411鉆床機床控制液壓系統(tǒng)的主要設(shè)計參數(shù)錯誤未定義書簽。412初步估算系統(tǒng)工作壓力錯誤未定義書簽。413系統(tǒng)工作流量的選擇錯誤未定義書簽。42管道尺寸的確定錯誤未定義書簽。43各種閥類的選擇錯誤未定義書簽。431換向閥的選取錯誤未定義書簽。432單向閥的選擇錯誤未定義書簽。433減壓閥的選擇錯誤未定義書簽。434壓力繼電器的選擇錯誤未定義書簽。44液壓泵的選擇錯誤未定義書簽。45液壓泵驅(qū)動電機的選擇錯誤未定義書簽。46液壓馬達的選取錯誤未定義書簽。47確定油箱的有效容積錯誤未定義書簽。48液壓缸的載荷力計算錯誤未定義書簽。5系統(tǒng)性能驗算錯誤未定義書簽。51沿程壓力損失錯誤未定義書簽。52局部壓力損失錯誤未定義書簽。6系統(tǒng)發(fā)熱量的計算錯誤未定義書簽。61計算發(fā)熱功率錯誤未定義書簽。62計算散熱功率錯誤未定義書簽。7液壓系統(tǒng)安裝、調(diào)試、維護錯誤未定義書簽。71安裝前的技術(shù)準備工作錯誤未定義書簽。711液壓元件質(zhì)量檢查錯誤未定義書簽。712液壓輔件質(zhì)量檢查錯誤未定義書簽。713管子和接頭質(zhì)量檢查、管接頭壓力等級應(yīng)符合設(shè)計要求錯誤未定義書簽。72液壓管道的安裝要求錯誤未定義書簽。73液壓件安裝要求錯誤未定義書簽。731泵的安裝錯誤未定義書簽。732集成塊的安裝錯誤未定義書簽。74液壓系統(tǒng)清洗錯誤未定義書簽。75調(diào)試錯誤未定義書簽。76保養(yǎng)錯誤未定義書簽。8結(jié)論3參考文獻3致謝3附錄A13附錄A2錯誤未定義書簽。9附錄B1錯誤未定義書簽。2附錄B2錯誤未定義書簽。8前言液壓傳動相對于機械傳動來說，它是一門新學(xué)科，從17世紀中葉帕斯卡提出靜壓傳動原理，18世紀末英國制成第一臺水壓機算起，液壓傳動已有23百年的歷史，只是由于早期技術(shù)水平和生產(chǎn)需求的不足，液壓傳動技術(shù)沒有得到普遍地應(yīng)用。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，對傳動技術(shù)的要求越來越高，液壓傳動技術(shù)自身也在不斷發(fā)展。第二次世界大戰(zhàn)前后，成功地將液壓傳動裝置用于艦艇炮塔轉(zhuǎn)向器，其后出現(xiàn)了液壓六角車床和磨床，一些通用機床到本世紀30年代才用上了液壓傳動。第二次世界大戰(zhàn)期間，在兵器上采用了功率大、反應(yīng)快、動作準的液壓傳動和控制裝置，它大大提高了兵器的性能，也大大促進了液壓技術(shù)的發(fā)展。戰(zhàn)后，液壓技術(shù)迅速轉(zhuǎn)向民用，并隨著各種標(biāo)準的4為保證電磁閥正常工作，應(yīng)保持電壓穩(wěn)定，其波動值不應(yīng)超過額定電壓的510。5電氣柜、電氣盒、操作臺和指令控制箱等應(yīng)有蓋子或門，不得敞開使用。6當(dāng)系統(tǒng)某部位產(chǎn)生異常時，要及時分析原因進行處理，不要勉強運轉(zhuǎn)。7定期檢查冷卻器和加熱器工作性能。8經(jīng)常觀察蓄能器工作性能，若發(fā)現(xiàn)氣壓不足或油氣混合，要及時充氣和修理。9高壓軟管、密封件要定期更換。10主要液壓元件定期進行性能測定，實行定期更換維修制。11定期檢查潤滑管路是否完好，潤滑元件是否可用，潤滑油脂量是否達標(biāo)。12檢查所有液壓閥、液壓缸、管件是否有泄漏。13檢查液壓泵或馬達運轉(zhuǎn)是否有異常噪聲。14檢查液壓缸運動全行程是否正常平穩(wěn)。15檢查系統(tǒng)中各測壓點壓力是否在允許范圍內(nèi)，壓力是否穩(wěn)定。16檢查系統(tǒng)各部位有無高頻振動。17檢查換向閥工作是否靈敏。18檢查各限位裝置是否變動。8結(jié)論本液壓站是搖臂鉆床的控制系統(tǒng)它通過對液壓油的壓力及流量控制來完成對鉆床夾盤的加緊與松開，力的大小，鉆頭的轉(zhuǎn)動與停止，轉(zhuǎn)速的大小等相關(guān)控制。1系統(tǒng)采用了液壓缸來完成對夾盤的夾緊松開的動作，保證了慢進快退的性能要求，并使得系統(tǒng)占地空間小。2系統(tǒng)采用了電磁換向閥來實現(xiàn)換向動作，結(jié)構(gòu)緊湊，操縱方便，換向精度和換向平穩(wěn)性都較高。3系統(tǒng)設(shè)置了壓力繼電器，是系統(tǒng)工作時有著一定的保護和自動調(diào)節(jié)作用，有理由系統(tǒng)長時間的工作。4系統(tǒng)采用了進口節(jié)流調(diào)速回路，功率損失小，這對調(diào)速范圍不需很大，負載較小且基本恒定的鉆床來說是很合適的。此外，進口節(jié)流調(diào)速的形式在液壓缸回路中不易造成較大的背壓，工作臺運動平穩(wěn)，使質(zhì)量較小的鉆床工作是的加速制動，也有助于防止空氣的滲入。本系統(tǒng)的壓力及流量都比較小，所以對系統(tǒng)的控制較靈敏，不容易出現(xiàn)大的泄露。并且它的散熱是通過油箱來完成不但節(jié)省空間而且節(jié)省資金。它相對與以前的液壓控制系統(tǒng)來說更具有空間小，能耗低，無污染，無噪音。與電器相配合使得操縱、控制簡，方便，省力。是搖臂鉆床理想的控制元件。參考文獻1陳嘉上2006版實用液壓氣動技術(shù)手冊M北京中國知識出版社20062成大先機械設(shè)計手冊M北京化學(xué)工業(yè)出版社，20023周世昌液壓系統(tǒng)設(shè)計圖集M北京機械工業(yè)出版社,20044張偉液壓設(shè)備設(shè)計生產(chǎn)技術(shù)改進與故障診斷監(jiān)測及國內(nèi)外標(biāo)準規(guī)范實用手冊M北京北方工業(yè)出版社，20065章宏甲液壓與氣壓傳動M北京機械工業(yè)出版社，20066周涌明,等液壓傳動設(shè)計指導(dǎo)書M武漢華中工學(xué)院出版社，19877朱龍根簡單機械零件設(shè)計手冊M北京機械工業(yè)出版社，20038PATTOMWJMECHANICALPOWERTRANSMISSIONMNEWJERSEYPRINRICEHALL,19809MECHANICALDRIVEREFERENCEISSUEMMACHINEDESIGN,198010KUEHNELMRTOROIDALDRIVECINMINESCONCEPTSMPRODUCTENGINEERINGAUG,197911胡邦喜設(shè)備潤滑基礎(chǔ)M北京冶金工業(yè)出版社，200212隗金文，王慧液壓傳動M東北大學(xué)出版社，200113吳根茂，邱敏秀，王慶豐，魏建華新編實用電液比例技術(shù)M杭州浙江大學(xué)出版社，200614李壯云液壓元件與系統(tǒng)M北京機械工業(yè)出版社，200515那成烈軸向柱塞泵可壓縮流體配流原理M兵器工業(yè)出版社，200316路甬祥液壓氣動技術(shù)手冊M北京機械工業(yè)出版社，200217路甬祥，胡大纮電液比例控制技術(shù)M北京機械工業(yè)出版社，198818吳根茂，邱敏秀，王慶豐,等實用電液比例技術(shù)M杭州浙江大學(xué)出版社，199319上海立新液壓有限公司樣本20登勝液壓樣本致謝感謝我的導(dǎo)師王慧老師，他嚴謹細致、一絲不茍的作風(fēng)一直是我工作、學(xué)習(xí)中的榜樣；他循循善誘的教導(dǎo)和不拘一格的思路給予我無盡的啟迪。王老師一絲不茍的作風(fēng)，嚴謹求實的態(tài)度，踏踏實實的精神，不僅授我以文，而且教我做人，雖歷時四載，卻給以終生受益無窮之道。對王老師的感激之情是無法用言語表達的。感謝蒲志新老師、徐廣明老師等對我的教育培養(yǎng)。他們細心指導(dǎo)我的學(xué)習(xí)與研究，在此，我要向諸位老師深深地鞠上一躬。感謝我的校外輔導(dǎo)員段樹平工程師，這片論文的每個實驗細節(jié)和每個數(shù)據(jù)，都離不開你的細心指導(dǎo)。而你開朗的個性和寬容的態(tài)度，幫助我能夠很快的融入我們這個新的實驗室。感謝我的室友們，我們一起從校園來到這個遙遠而又陌生的城市里，是你們和我共同維系著彼此之間兄弟般的感情，維系著寢室那份家的融洽。感謝我的爸爸媽媽，焉得諼草，言樹之背，養(yǎng)育之恩，無以回報，你們永遠健康快樂是我最大的心愿。在論文即將完成之際，我的心情無法平靜，從開始進入課題到論文的順利完成，有多少可敬的師長、同學(xué)、朋友給了我無言的幫助，在這里請接受我誠摯的謝意附錄A1液力傳動鉆機驅(qū)動分析摘要液力傳動鉆機采用液力機械變速箱,傳動,以適應(yīng)變化的負載能力,可實現(xiàn)連續(xù)可變扭矩和反轉(zhuǎn)制動。現(xiàn)場試驗表明,鉆機功率利用率,高吊裝速度相反的制動性能,減少剎車帶負荷時刻變化的特點,加強事件處理能力。通過變矩器驅(qū)動鉆井泵可同時保護原動機和工作保持額定轉(zhuǎn)速柴油機的條件下,泵壓可以控制整個過程。熱反應(yīng),倒擋離合器和過濾器等方面暴露的問題提出了改進。使用了2000米深的鉆井液力傳動鉆機。臺鉆機部分由美國紐約內(nèi)燃發(fā)動機和英國石油廠研制的電源設(shè)備,傳輸設(shè)備和系統(tǒng)平臺。目前,已通過測試,并使用這種鉆機表現(xiàn)出了良好的性能,特別是在電力驅(qū)動時更加突出的特點,但也暴露出一些問題。據(jù)筆者驅(qū)動程式和現(xiàn)場試驗結(jié)果,分析了驅(qū)動鉆機的特點,并針對這些問題提出改進意見。驅(qū)動程序目前,使用中型鉆機可鉆深15002500用交流電動機或柴油機為原動機由一個單獨變速機械變速箱,而撥號驅(qū)動絞車。鉆井泵用的是單發(fā)動機直接驅(qū)動。鉆機液壓傳動普通機械變速箱設(shè)定變矩器，液壓機械傳動耦合于一體的液壓機械變速箱,鉆井泵是通過驅(qū)動的變矩器。巖芯組成的液壓變速箱,這是一個類似加拿大鉀650鉆機和美國威爾遜鉆機65B。對艾里遜變速箱,其結(jié)構(gòu)及工作原理如圖1。圖1液壓變速箱圖1激活液力變矩器2泵3,6泵4輸入軸5反向齒輪摩擦離合器7冷卻風(fēng)扇8塊高速耦合9輸出軸10,中速座液力偶合器液壓變速箱有3座水力機械及反向齒輪各檔的電力線如下?lián)踺斎胼SZ1Z2啟動液力變矩器Z6Z5輸出軸；擋輸入軸Z1Z2中速擋液力偶合器Z6Z5輸出軸；擋輸入軸Z1Z3高速擋液力偶合器Z7Z5輸出軸；倒擋輸入軸Z9Z10Z11倒擋摩擦離合器Z7Z5輸出軸。操作特征1泵及驅(qū)動特性如圖2所示,泵檔的操作特性,柴油和變矩器,其輸出特性的聯(lián)合工作渦輪軸力矩MW、泵輪軸力矩MB、變矩器效率與渦輪軸轉(zhuǎn)速NW的關(guān)系的內(nèi)容。其優(yōu)勢主要表現(xiàn)在三個方面第一,根據(jù)負載的變化,自動和無級變速扭矩。從主體開始鉆探,可提高功率效率從而提高鉆機的工效。第二,無論怎樣的負荷變化,柴油機在最佳的營運狀態(tài),這是規(guī)模較大的負荷變化泵I組表現(xiàn)更為突出。第三，是變矩器能力改變適應(yīng)機組負荷變化的能力大大加強,起重事故,并承載能力強。圖2柴油變矩器聯(lián)合工作的輸出特性2二檔和三檔的操作性圖3所示,在二檔和三檔驅(qū)動的特性,即柴油和耦合聯(lián)合工作輸出特性渦輪軸力矩MW、偶合器效率與渦輪軸轉(zhuǎn)速NW的關(guān)系。理論上,渦輪,可任意轉(zhuǎn)速運行,甚至停轉(zhuǎn),泵輪的速度取決于柴油發(fā)動機轉(zhuǎn)速允許范圍內(nèi)。但這個速度,以擴大有關(guān)的功率損耗為代價,為確保傳動效率高,一般不應(yīng)作為耦合限速裝置。圖3柴油耦合聯(lián)合工作輸出特性3鉆機的提升特性根據(jù)柴油機和柴油耦合的聯(lián)合工作特性曲線,以及鉆機的具體性能參數(shù)。可以得到液力傳動鉆機性能提升特性見圖4。整個提升曲線ABCDEF。理論上,擋、擋和擋的工作范圍分別為EF段、CDE段和ABC段。事實上,為了保證高耦合效率的工作,最佳工作狀態(tài),實際上，為了保證偶合器有較高的工作效率，最好讓擋工作在DEF段，擋工作在BCD段，擋工作在AB段。圖4鉆機性能提升特性4液力變矩器逆向制動性能在下鉆和套管過程中,鉆機掛合液力擋，此時變矩器處于反轉(zhuǎn)制動工況，柴油機帶動泵輪正轉(zhuǎn)，鉆具或套管柱帶動渦輪反轉(zhuǎn)。變矩器內(nèi)的液體作用于渦輪的力矩方向與渦輪轉(zhuǎn)向相反，這種力矩起阻止渦輪反轉(zhuǎn)的作用。這樣利用變矩器的反轉(zhuǎn)制動特性就起到了等同于鉆機輔助剎車（如水剎車）的作用，減小了帶剎車的載荷。反轉(zhuǎn)制動力的大小與充油量成正比，通過控制進入擋變矩器的充油量，可以控制制動力的大小。適當(dāng)提高柴油機的轉(zhuǎn)速，使泵輪的轉(zhuǎn)速提高，也可使反轉(zhuǎn)制動力增大。再輔以帶剎車，即可根據(jù)鉤載的大小，隨意調(diào)節(jié)制動力的大小，從而獲得滿意的下放速度。總之,液壓傳動的三個鉆機是全液壓傳動的電力傳輸,可以吸收和降低發(fā)動機和工作機的振動,沖擊,驅(qū)動等。提高柴油發(fā)動機,傳動部分機器的效率和壽命。現(xiàn)場試驗結(jié)果液力傳動鉆機現(xiàn)場試驗現(xiàn)場測試深度1950M試驗井?，F(xiàn)場試驗表明,鉆機液壓驅(qū)動鉆機有以下優(yōu)點。1起升一檔的無級變速特性,功率利用率將提高到90,確保更高的啟動速度比傳統(tǒng)的機械傳動鉆機時間減少在2023。2鉆頭變矩器用反向制動的特點,在鉆井中未經(jīng)任何處理的制動能充分實現(xiàn)速度控制,操作簡單,減少制動輪制動摩擦片的磨損。3作為一個大變矩器有著較大的變矩系數(shù),在處理鉆井事故電力設(shè)備有充足的電力,傳輸設(shè)備驅(qū)動力矩大。4消除貓頭,井口,以加強利用機械化設(shè)備,運行安全情況已經(jīng)有所改善。5變速傳動裝置的噪音,在一定程度上降低了,可以操作的過程中的轉(zhuǎn)向簡化換擋操作。鉆機在試驗過程中也暴露出以下幾個問題。1用一檔傳輸變矩器,液壓齒輪箱傳動油溫度上升較快,一般溫度迅速達到90,然后冷卻裝置,以保持恒溫這表明變矩器效率不高,部分動能變成熱能。2傳動油的散熱裝置設(shè)計不合理，造成液力傳動箱體積過于龐大，而且風(fēng)扇及電動機不便于現(xiàn)場維修更換。3機械式倒擋離合器不能滿足處理井下事故或復(fù)雜的工藝要求，摩擦片極易變形而失效。4變速器的過濾器的位置不太合理,尤其是泵和過濾器清洗拆裝現(xiàn)場是很難的。5液壓齒輪箱,齒輪反向運動之間的相互干擾的問題,也就是,他們座之間缺乏聯(lián)鎖裝置。2液壓泵測在整個鉆井過程中,通過變矩器泵機組進行了現(xiàn)場測試。鉆井深71836米,在發(fā)動機轉(zhuǎn)速一直穩(wěn)定在1200R/MIN,泵時間約為106分鐘1,隨著鉆井深度,泵5MPA的壓力逐漸上升,至12兆帕之后,以較低的發(fā)動機轉(zhuǎn)速,泵壓穩(wěn)定在10,20。在157小時連續(xù)運行,除在第一軸變矩器漏油,其他一切正常。測試結(jié)果顯示,液壓傳動泵集團,具有以下的優(yōu)點。1可有效保護原動機。與泵及變矩器配套使用的12V190柴油機，在通過調(diào)節(jié)充油閥給其加載時，其載荷是緩慢均勻地增加的，避免了柴油機突然增加或減去很大載荷。據(jù)現(xiàn)場觀察，在使用調(diào)壓閥調(diào)節(jié)泵壓時，柴油機的轉(zhuǎn)速、聲音及排煙情況均無明顯的變化。這樣可杜絕柴油機的“飛車”現(xiàn)象，延長柴油機的使用壽命。2建立有效的保障機制轉(zhuǎn)換后,輸出速度也逐漸增加,從零達到所需的速度泵壓,避免工作,為鉆井泵的轉(zhuǎn)速突然上升速度的原始動機轉(zhuǎn)速。3避免了氣胎兒離合器裝置,提高了水泵工作的可靠性。氣輪胎摩擦系數(shù),摩擦輪傳動皮帶和水泵工作是一個薄弱環(huán)節(jié),容易發(fā)生故障和損壞,特殊氣體或冬季結(jié)冰時氣球往往造成事故的影響,鉆井,生產(chǎn)連續(xù)性。采用液力變矩器來解決這個問題。據(jù)該變矩器傳動特性,我們可以擺脫膠帶輪采用直接傳輸,而且易于自動化。4速柴油機為了保持額定轉(zhuǎn)的條件下,泵壓可以控制整個過程,鉆井技術(shù),以滿足復(fù)雜的要求下。液壓泵驅(qū)動的使用中也暴露出以下幾個問題。1由于增加了變矩器，水泵和整體質(zhì)量的傳輸過程也相應(yīng)的增加了能耗。2在現(xiàn)場環(huán)境惡劣,水泵，柴油驅(qū)動的安裝調(diào)試更加困難,從而影響整個鉆機的使用。3推廣使用的鉆機,但配件供應(yīng)更加緊張。4變矩器的反轉(zhuǎn)制動特性在下鉆和下套管過程中，鉆機掛合液力擋，此時變矩器處于反轉(zhuǎn)制動工況，柴油機帶動泵輪正轉(zhuǎn)，鉆具或套管柱帶動渦輪反轉(zhuǎn)。變矩器內(nèi)的液體作用于渦輪的力矩方向與渦輪轉(zhuǎn)向相反，這種力矩起阻止渦輪反轉(zhuǎn)的作用。這樣利用變矩器的反轉(zhuǎn)制動特性就起到了等同于鉆機輔助剎車（如水剎車）的作用，減小了帶剎車的載荷。反轉(zhuǎn)制動力的大小與充油量成正比，通過控制進入擋變矩器的充油量，可以控制制動力的大小。適當(dāng)提高柴油機的轉(zhuǎn)速，使泵輪的轉(zhuǎn)速提高，也可使反轉(zhuǎn)制動力增大。再輔以帶剎車，即可根據(jù)鉤載的大小，隨意調(diào)節(jié)制動力的大小，從而獲得滿意的下放速度。綜上所述，液力傳動鉆機的3個正擋都以液力傳動方式傳遞動力，能吸收并減小來自發(fā)動機和工作機的振動和沖擊，使傳動系統(tǒng)傳動柔和，提高了柴油機、傳動零部件以及工作機的使用壽命?，F(xiàn)場試驗結(jié)果1液力傳動鉆機現(xiàn)場試驗試驗井井深1950M?，F(xiàn)場試驗表明，DQZJ20Y型液力傳動鉆機具有如下優(yōu)點。1起升擋的無級變速特性，將功率利用率提高到90左右，保證較高的起升速度，比傳統(tǒng)的機械傳動鉆機節(jié)省起升時間2030。2下鉆時利用液力變矩器的反轉(zhuǎn)制動特性，下鉆均勻，且不用剎把就可實現(xiàn)全程速度控制，操作簡單，減小了剎車轂和剎帶摩擦塊的磨損。3由于變矩器有較大的變矩系數(shù)，在處理鉆井事故時動力設(shè)備功率足，傳動設(shè)備傳動力矩大。4甩掉貓頭，強化井口機械化裝置的使用，使操作安全性得到提高。5變速和傳動裝置的噪音有一定程度的降低，且可以在運轉(zhuǎn)過程中換擋，簡化了換擋操作。該型鉆機在試驗過程中也暴露出如下問題。1使用擋變矩器傳動時,液力傳動箱的傳動油溫度上升較快，一般溫升很快達到90C，然后散熱裝置保持溫度基本恒定。這說明變矩器的使用效率不高，有部分動能轉(zhuǎn)化為熱能。2傳動油的散熱裝置設(shè)計不合理，造成液力傳動箱體積過于龐大，而且風(fēng)扇及電動機不便于現(xiàn)場維修更換。3機械式倒擋離合器不能滿足處理井下事故或復(fù)雜的工藝要求，摩擦片極易變形而失效。4傳動油過濾器位置