卧式单面多轴钻孔组合机床液压系统的设计探讨

郭光 江西水利职业学院

通常，组合机床液压系统的生产率是垂直井的生产率的两到五倍。钻孔的距离取决于钻机的机械能力。钻机的扭矩，阻力和重量以及钻机可以处理的套管重量决定了钻孔的时间。另外，储层厚度还将决定钻孔的长度。

1. 液压系统组件

液压技术是科学的一个分支，它涉及运动中液体的实际应用（如能量传递或流动效应）。液压理论基础的很大一部分源于流体力学，即力和能量对液体和气体的影响的研究。大多数液压系统由以下部件组成：流体；储液器；泵；执行器；阀门。根据液压系统的应用，所有这些部件可能具有不同的设计和复杂性。

1.1 流体

液压流体（或更准确地说，“液体”）是用于通过液压系统承载压力的介质，该液压系统转换成机械力和运动。液压油有多种选择，每种都有特定的特性以匹配特定的应用。

“理想”液压油的一些基本特征包括：热稳定性；水解稳定性（在水存在下能够抵抗化学分解）；低化学腐蚀性；高抗磨损特性；使用寿命长；成本低。

为满足这些要求，经常使用油基液压油。这些流体可以设计成提供所需的粘度，抗磨损和抗腐蚀性能，几乎没有操作、安全或维护问题。但是，某些应用中应避免使用油基液体。液压油暴露在高温和/或火焰中可能会导致严重的火灾危险。因此，卧式单面多轴钻孔组合机床专用液压油属于耐火液压油（FRHF）类别。

1.2 储液器

水箱只是液压油的储水箱。根据应用，储存器具有不同的形状和尺寸。它们设计用于为额定数量的操作工具提供足够的流体容量，同时还保持储备。此外，当不使用工具时，储存器必须足够大以保持液压系统的流体体积。在许多情况下，储液器安装在液压泵附近。

1.3 泵

液压泵是产生液体运动或流动的装置。泵不会产生压力。在液体中，压力是流动阻力的函数。泵的作用是产生流量。液压系统中使用的大多数泵都是正排量。对于泵送元件的每个循环，正排量泵移动（或移动）相同量的液体。由于泵送元件和泵壳之间的紧密公差，可以实现精确和一致的液体输送。容积泵包括往复式和旋转式。往复泵是一些最基本的正排量泵。它们包含入口和出口以及气缸和活塞。旋转泵包括齿轮泵（外部和内部），叶片泵和活塞泵。

1.4 执行器

液压油、泵和动力源产生流量和压力。该压力需要转换回力和位移。 这是执行器的工作。 执行器可分为两种类型：（1）线性（液压缸），将压力和流量转换为线性力和位移；（2）旋转（液压马达），将压力和流量转换为扭矩和角位移液压马达用于各种事物。液压缸控制空中设备上的许多液压工具的伸展和升高。

2. 卧式单面多轴钻孔组合机床液压系统元件选择

2.1 千斤顶

瓶式千斤顶是单作用液压缸，由简单的往复泵和释放阀控制。泵上的手柄提供了以相对低的输入力获得大输出力所需的杠杆作用。瓶口可以是单活塞，也可以包含伸缩活塞。许多瓶式千斤顶在活塞顶部具有螺纹柱，其可在延伸活塞之前延伸以获得额外的高度。瓶式千斤顶设计用于轴向加载。任何侧面或偏心负载都可能导致千斤顶不稳定或液压缸损坏。

瓶式千斤顶的容量范围从1吨到50吨不等。一些瓶塞配有小型气动马达，可用于代替手动泵。这些被称为“液压空气”瓶口。

落地千斤顶是另一种单作用气缸，带有手动往复泵和释放阀。液压缸连接到一个在提升时枢转的臂，形成一个3级杠杆。地板千斤顶上的提升点称为鞍座。当液压活塞伸出时，提升臂枢转抬起鞍座。然而，提升臂的旋转也使得鞍座水平移动以及垂直移动。为了补偿这种水平运动，地板千斤顶安装在轮子上。落地千斤顶的容量通常为1.5吨至20吨。

2.2 便携式液压套件

手动操作的便携式液压套件通常被称为便携式动力套件。它们由单作用往复式手动泵和液压软管组成。泵可以连接到展开工具或压头。闸板可以配备延伸部和各种端部附件。这些较小的液压工具在狭窄区域非常有用。便携式电源套件的容量从4吨到20吨不等。

2.3 辅助技术液压支柱

另一种液压工具是由液压支柱。这些支柱是用于稳定的标准支柱和液压油缸的组合。液压融合支柱由单独的手动液压泵提供动力，安全系数为2 : 1。三种不同尺寸的液压融合支柱提供4、10和16米的提升/伸展距离。

3. 卧式单面多轴钻孔组合机床液压系统的应用

大多数卧式单面多轴钻孔组合机床液压救援系统都包含两级泵（Holmatro使用三级轴流泵）。液压工具将根据液压流体压力和流量的差异执行不同的操作。压力越高，工具的输出力越大。更高的流体流动导致更快的活塞运动和工具操作，但两者都无法同时实现。

液压流体压力的增加意味着流速的降低。同样，流体流速的增加导致压力降低。当操作未负载的工具（例如打开切割刀片）时，液压工具用户需要最大速度。为此，液压泵在低压/高流量阶段（通常称为阶段1）运行。

一旦工具遇到阻力，液压泵就会自动切换到高压/低流量级（第2级），为工具提供最大工作压力。液压工具操作员有时会注意到这种切换表现为工具操作中的短暂停顿，当它遇到阻力然后移动以完成展开/切割时。一些制造商现在将“涡轮”或“增压”模式结合到他们的泵设计中。这种设计背后的意图是，允许用户将提供给单个工具的流体量加倍。在两个泵级期间，流体的增加将增加连接工具的操作速度。大多数液压救援工具使用控制阀。该阀门设计用于在操作员松开手柄后恢复到空档位置。这可以防止工具在不使用时意外移动。其中还包括止回阀，以防止在流体流动中断时工具中的压力损失（例如液压管路或泵失效）。这允许工具保持负载直到可以恢复流体流动。

吊具使用一组连接到活塞杆的臂，以在每个臂的尖端施加向外的力。它们可用于撬动和传播以及提升。吊具有不同的尺寸和不同的臂长。较长的臂在完全打开时提供更大的扩展距离。然而，这通常导致最大扩展力的降低。吊具使用双作用油缸，因此当它们打开和关闭时，力施加到臂上。该闭合力可用于拉动和夹紧物体。需要注意的一点是闭合力将小于开启力。这是因为活塞的表面积在两侧不相等。

切割机充当液压剪刀切割各种金属。与扩张器臂类似，切割器包含两个连接到活塞杆的枢转切割刀片。切割刀片的设计决定了可切割材料的尺寸、形状和强度。虽然切割机也使用双作用气缸，但它们并非设计用于两个方向。当切割尽可能靠近刀片枢轴点（通常称为“凹口”）时，实现最大的切割能力。另外，为避免损坏，切割刀片应与待切割物体成90°角。

组合工具是吊具和切割机的混合动力。它们被设计成具有扩散和切割功能的多功能工具。 组合工具可能无法提供作业专用工具（如吊具或切割机）的最佳性能，但它们在一体化包装中提供灵活性和解救选项。 与吊具和切割机一样，组合工具配备有各种尺寸和设计的刀片。 要符合NFPA标准，组合工具必须作为吊具和刀具进行测试。

4. 结语

液压技术是科学的一个分支，它涉及运动中液体的实际应用（如能量传递或流动效应）。卧式单面多轴钻孔组合机床液压系统是液压系统的一种类型，具有高效、稳定的特点。在该系统的设计过程中，需要根据液压技术的特点合理选择系统组件，综合考虑系统负载和运行效果，并对系统性能进行检验，从而确保系统稳定运行。