水平井井下工具模拟试验装置液压系统设计方案分析

杨 宇，王 佳

（1.齐重数控装备股份有限公司，黑龙江 齐齐哈尔 161005）（2.吉林铁道职业技术学院汽车工程系，吉林 吉林 132002）

1 液压系统组成

水平井井下工具模拟试验液压系统主要原件组成：液压泵站（油泵电机组、油箱、滤油器，溢流阀、蓄能器、液控单向阀等），主液压缸组（液压缸、同步阀、电磁换向阀等），升降液压缸组（升降液压缸、减压阀、同步阀、电磁换向阀等），定位液压缸组（定位液压缸、同步阀、电磁换向阀等），以及辅助原件组成。

2 液压系统控制原理

设计水平井井下工具模拟试验装置液压系统原理图如图1所示。

在本设计中采用的是调速阀的同步回路。两个液压缸是并联的，在他们的进（回）油路上，分别串接一个调速阀，仔细调节两个调速阀的开口大小，便可控制或调节进入或自两个液压缸流出的流量，使两个液压缸在一个运动方向上实现同步，即单项同步。这种同步回路结构简单，但是两个调速阀的调节比较麻烦，而且还受油温、泄露等的影响，顾同步精度不高，不宜用在偏载或负载变化频繁的场合。

通过液压系统的原理图可知当传输线将油管送到预定位置后，升降液压缸电磁换向阀动作，驱动举升臂上升，将四根油管举升到与密封腔同轴的位置。卡紧缸电磁换向阀动作，卡紧缸驱动卡紧机构将油管卡紧。主液压缸电磁阀动作，在同步阀的作用下主液压缸同时推动四根油管进入密封腔内。这里的溢流阀的作用是保证油管长短不齐时，液压缸伸出到位。油管到位后撞动行程开关或通过压力继电器，使主液压缸停止运动，换向阀保持中立。然后固定端密封液压缸开始动作，将该端油管密封。等油管灌满水后活动端密封液压缸在密封保压。油管是压结束后，各液压缸按相反的顺序动作，将油管放回到传输线上。

减压回路的功能是使系统中的某一部分油路具有比主回路较低的稳定压力。最常见的减压回路采用定值减压阀与主油路相接，减压回路也可以采用二级减压方式。本设计中采用的就是二级减压方式。为了使减压回路工作可靠，负载在减压阀出口处所产生的压力应不低于减压阀的调定压力，否则，减压阀将不起 减压作用，减压回路也可以采用比例减压阀来实现无级减压。

电液换向阀控制的起升液压缸装置。两个长冲程液压缸活塞杆刚性连接为一体，保证上行和下行时能够同步。上升油路中安装一个液控单向阀，主要作用是实现液压缸下行时的平衡，防止下行失控。

3 液压系统方案比较

3.1 方案一

方案一如图3-1所示，此方案的特点：

（1）优点。占地面积小，应用的管线少，结构清晰，安装简单，应用了集成块，用于连接所用的液压阀，设计新颖。

（2）缺点。油箱的强度要大大的提高，正式应用了集成块，设计复杂了。如果液压阀应用较多的话，那集成块的通路会混乱的。

3.2 方案二

方案二如图3-2所示，此方案的特点：

（1）优点。占地面积少，泵和电机的连接简单。与进油口连接方便，应用的管线较少。

（2）缺点。由于元件都放在油箱的下面，使得的泵站的规模不能太大，并且由于将油箱架空使整个泵站安装极不稳定。

3.3 方案三

方案二如图3-3所示，此方案的特点：

（1）优点。由于所有的元件都放在地面上，使泵站的稳定性大大提高。连接简单，对油箱的强度要求不高，避免了加工上的麻烦，易安装。

（2）缺点。占地面积大，所需材料多。

4 方案确定

通过方案比较选择与方案二相似的泵站结构，方案二采用的是上置卧式液压泵站。在液压站中液压泵组布置在油箱之上称为上置式液压动力源，当电动机卧式安装，液压泵置于油箱上部时，称为上置卧式液压动力源，采用上置卧式液压动力源的液压站称为上置卧式液压站。

5 结语

上置卧式液压站占地面积小，结构紧凑，且便于收集漏油。但由于液压泵站置于油箱上部，必须注意油泵吸油高度，以防油泵吸空或气穴现象，这种结构在变量叶片泵或变量柱塞泵液压站中被广泛采用，便于调节流量及压力。将吸油口改在缸盖上，将液压阀集成块尽量设计简单，阀与阀之间采用管式连接。

[1]陈奎生.液压与气压传动[M].武汉：武汉理工大学出版社，2001.

[2]徐灏.机械设计手册[M].机械工业出版社，1992.

[3]张宇.液压泵的选择、安装及调试[J].化学工程师，2002.