CN108223467B - 用于全液压履带式反循环工程钻机的液压系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于全液压履带式反循环工程钻机的液压系统，其包括动力头进给液压系统、动力头回转液压系统、真空泵与泥浆泵复合液压系统、整机行走液压系统、整机回转液压系统、卷扬提升液压系统、机架起落液压系统、支腿伸缩液压系统、支腿升降液压系统、液压油冷却系统以及液压泵，其特征是：动力头进给液压系统、动力头回转液压系统、真空泵与泥浆泵复合液压系统、整机行走液压系统与主液压泵并联，构成动力头旋转、动力头进给、抽真空和泥浆、整机行走的控制回路；本发明实现了充分发挥了全液压履带式反循环工程钻机在恶劣工况下的作业优势，满足市场对于工程钻机的特殊作业工况的要求。

Description

用于全液压履带式反循环工程钻机的液压系统

技术领域

本发明涉及用于全液压履带式反循环工程钻机的液压系统。

背景技术

目前，随着我国城镇化建设工程、高速公路工程、高速铁路工程、城市轻轨工程以及农田水利工程等建设工程投入不断加大，全液压履带式反循环工程钻机应用越来越广泛，对全液压履带式反循环工程钻机钻探技术提出了更高的要求。目前市场上传统的反循环工程钻机结构复杂，成本较高，作业效率低，机动性差。因反循环工程钻机的液压系统的缺点未有效解决，严重制约全液压履带式反循环工程钻机的大范围推广使用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题总的来说是提供一种用于全液压履带式反循环工程钻机的液压系统；详细解决的技术问题以及取得有益效果在后述内容以及结合具体实施方式中内容具体描述。

为解决上述问题，本发明所采取的技术方案是：

一种用于全液压履带式反循环工程钻机的液压系统，其安装在全液压履带式反循环工程钻机上，所述液压系统包括液压站，其包括油箱、主动力元件和/或副动力元件；其中，主动力元件包括主进口设置在油箱中且由电机驱动的主液压泵组、旁接在主液压泵组出口与油箱之间的过载保护阀；副动力元件包括与进口设置在油箱中的副液压泵、旁接在副液压泵出口与油箱之间的安全阀；所述液压系统还包括以及以下一种以上的液压系统，动力头进给液压系统，其包括动力头进给油缸、以及动力头进给控制多路阀；其中，动力头进给控制多路阀一进口与主液压泵组出口连通，动力头进给控制多路阀另一进口与油箱通过回油管路连通；动力头进给控制多路阀一出口与动力头进给油缸的无杆腔连通，在动力头进给控制多路阀另一出口与动力头进给油缸的有杆腔之间设置有分流集流阀；动力头回转液压系统，其包括动力头回转马达、以及动力头回转控制多路阀，其中，动力头回转控制多路阀一进口与主液压泵组出口连通，动力头回转控制多路阀另一进口与油箱通过回油管路连通；动力头回转控制多路阀一出口与动力头回转马达的一端口连通，在动力头回转控制多路阀另一出口与动力头回转马达的另一端口之间设置有调速阀；真空泵与泥浆泵复合液压系统，其包括并联设置的真空泵液压系统与泥浆泵液压系统；其中，真空泵液压系统包括真空泵控制多路阀、真空泵马达、以及单向阀；真空泵控制多路阀一进口与主液压泵组出口连通，真空泵控制多路阀另一进口与油箱通过回油管路连通；真空泵控制多路阀的出口分两路，一路通过截止阀与真空泵马达的进口连通，另一路通过单向阀与油箱通过回油管路连通，真空泵马达的出口通过单向阀与油箱通过回油管路连通；泥浆泵液压系统包括泥浆泵控制多路换向阀、泥浆泵马达、截止阀、以及背压阀；泥浆泵控制多路换向阀一进口与主液压泵组出口连通，泥浆泵控制多路换向阀另一进口与油箱通过回油管路连通；真空泵控制多路阀的出口通过截止阀与泥浆泵马达的进口连通，泥浆泵马达的出口通过背压阀与油箱通过回油管路连通；整机行走液压系统，其包括并联设置的左行走液压系统与右行走液压系统；其中左行走液压系统包括右行走控制多路阀、以及右行走马达；右行走控制多路阀一进口与主液压泵组出口连通，右行走控制多路阀另一进口与油箱通过回油管路连通；右行走控制多路阀一出口与右行走马达的一端口连通；右行走控制多路阀另一出口与右行走马达的另一端口连通；右行走液压系统包括左行走马达、以及左行走控制多路阀；左行走控制多路阀一进口与主液压泵组出口连通，左行走控制多路阀另一进口与油箱通过回油管路连通；左行走控制多路阀一出口与左行走马达的一端口连通；左行走控制多路阀另一出口与左行走马达的另一端口连通；卷扬提升液压系统，其包括左卷扬提升液压系统、以及左卷扬提升液压系统连接结构相同的右卷扬提升液压系统；左卷扬提升液压系统包括卷扬马达、以及左卷扬控制多路阀；左卷扬控制多路阀一进口与副液压泵出口连通，左卷扬控制多路阀另一进口与油箱通过回油管路连通；左卷扬控制多路阀一出口通过管路L与卷扬马达的一端口连通；左卷扬控制多路阀另一出口通过管路l与卷扬马达的另一端口连通；整机回转液压系统，其包括整车回转马达、以及整车回转控制多路阀；整车回转控制多路阀一进口与副液压泵出口连通，整车回转控制多路阀另一进口与油箱通过回油管路连通；整车回转控制多路阀一出口与整车回转马达的一端口连通；整车回转控制多路阀另一出口与整车回转马达的另一端口连通；在整车回转控制多路阀与整车回转马达之间的一条管路上设置有截止阀；支腿伸缩液压系统，其包括支腿伸缩油缸、以及支腿伸缩控制多路阀；支腿伸缩控制多路阀一进口与副液压泵出口连通，支腿伸缩控制多路阀另一进口与油箱通过回油管路连通；支腿伸缩控制多路阀一出口与支腿伸缩油缸无杆腔连通，支腿伸缩控制多路阀另一出口与支腿伸缩油缸有杆腔连通；支腿升降液压系统，其包括液压锁、支腿升降油缸、以及支腿升降控制多路阀；副液压泵与支腿升降控制多路阀的一进口连通，油箱与支腿升降控制多路阀的一进口连通，液压锁设置在支腿升降控制多路阀的出口与支腿升降油缸之间；机架升降液压系统，其包括机架起落油缸、以及机架起落控制多路阀。

作为上述技术方案的进一步改进：

本液压系统还包括冷却液压系统，其包括其进口与油箱通过回油管路连通的冷却泵、与冷却泵出口连通的管路N、并联且旁接在管路N与油箱之间的溢流阀与两位两通多路阀、以及与管路N主出口连通的冷却机组。

液压站，其还包括分别设置在主液压泵组与油箱之间和/或副液压泵与油箱之间的蝶阀、设置在主液压泵组出口处和/或副液压泵出口处的液压油过滤器、设置在油箱回油管路上的回油集成块、设置在回油集成块与油箱之间的回油过滤器、安装在管路上的压力表。

动力头回转控制多路阀为三位六通液控阀，动力头回转控制多路阀中位卸荷；在动力头回转控制多路阀一进口与主液压泵组出口之间设置有单向阀；动力头进给控制多路阀为三位六通液控阀，动力头进给控制多路阀中位卸荷；在动力头进给控制多路阀一进口与主液压泵组出口之间设置有单向阀。

真空泵控制多路阀与泥浆泵控制多路换向阀为三位五通液控阀，真空泵控制多路阀与泥浆泵控制多路换向阀中位卸荷；在真空泵控制多路阀一进口与主液压泵组出口之间设置有单向阀；在泥浆泵控制多路换向阀一进口与主液压泵组出口之间设置有单向阀。

在管路L与管路l之间连接有与卷扬马达并联的梭阀；卷扬马达带有阻尼器；在管路L出口与卷扬马达的一端口之间连接有单向阀管路与顺序阀，顺序阀的控制口与管路l连通；右行走控制多路阀、左行走控制多路阀、左卷扬控制多路阀、支腿伸缩控制多路阀、整车回转控制多路阀、机架起落控制多路阀、以及支腿升降控制多路阀结构相同。

在右行走控制多路阀、左行走控制多路阀、左卷扬控制多路阀、支腿伸缩控制多路阀、整车回转控制多路阀、机架起落控制多路阀、以及支腿升降控制多路阀上分别设置有对应的先导阀。

本发明的有益效果不限于此描述，为了更好的便于理解，在具体实施方式部分进行了更加详细的描述。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明第一局部的结构示意图。

图3是本发明第二局部的结构示意图。

图4是本发明第三局部的结构示意图。

图5是本发明第四局部的结构示意图。

图6是本发明第五局部的结构示意图。

图7是本发明第六局部的结构示意图。

图8是本发明第七局部的结构示意图。

其中：1、回油过滤器；2、蝶阀；3、主液压泵组；4、电机；5、冷却机组；6、回油集成块；7、压力表；8、液压油过滤器；9、右行走控制多路阀；10、泥浆泵控制多路换向阀；11、真空泵控制多路阀；12、过载保护阀；13、单向阀；14、截止阀；15、背压阀；16、泥浆泵马达；17、真空泵马达；18、动力头回转马达；19、动力头进给油缸；20、分流集流阀；21、右行走马达；22、左行走马达；23、动力头回转控制多路阀；24、动力头进给控制多路阀；25、左行走控制多路阀；26、先导阀；27、溢流阀；28、两位两通多路阀；29、副液压泵；30、单向阀管路；31、左卷扬控制多路阀；32、梭阀；33、卷扬马达；34、顺序阀；35、整车回转马达；36、机架起落油缸；37、液压锁；38、支腿升降油缸；39、支腿伸缩油缸；40、支腿伸缩控制多路阀；41、支腿升降控制多路阀；42、机架起落控制多路阀；43、整车回转控制多路阀。

具体实施方式

如图1-8所示的一种用于全液压履带式反循环工程钻机的液压系统，其安装在全液压履带式反循环工程钻机上，其包括液压站，其包括油箱、主动力元件和/或副动力元件；其中，主动力元件包括主进口设置在油箱中且由电机4驱动的主液压泵组3、旁接在主液压泵组3出口与油箱之间的过载保护阀12；副动力元件包括与进口设置在油箱中的副液压泵29、旁接在副液压泵29出口与油箱之间的安全阀；

以及以下一种以上的液压系统，

动力头进给液压系统，其包括动力头进给油缸19、以及动力头进给控制多路阀24；其中，动力头进给控制多路阀24一进口与主液压泵组3出口连通，动力头进给控制多路阀24另一进口与油箱通过回油管路连通；动力头进给控制多路阀24一出口与动力头进给油缸19的无杆腔连通，在动力头进给控制多路阀24另一出口与动力头进给油缸19的有杆腔之间设置有分流集流阀20；

具体使用时，不工作时候，泵卸荷工作；当需要进给的时候，通过先导阀或电控动力头进给控制多路阀24，液压油进入动力头进给油缸19，油缸伸长，从而实现动力头进给，当退回时，通过动力头进给控制多路阀24换向，油缸缩回，从而实现动力头下降。通过单向阀保证液压油流动稳定流动，通过分流集流阀20保证动力头匀速稳定下降。

动力头回转液压系统，其包括动力头回转马达18、以及动力头回转控制多路阀23，其中，动力头回转控制多路阀23一进口与主液压泵组3出口连通，动力头回转控制多路阀23另一进口与油箱通过回油管路连通；动力头回转控制多路阀23一出口与动力头回转马达18的一端口连通，在动力头回转控制多路阀23另一出口与动力头回转马达18的另一端口之间设置有调速阀；

具体使用时，不工作时候，泵卸荷工作；当需要旋转工作时候，通过先导阀或电控动力头回转控制多路阀23，液压油进入动力头回转马达18，动力头旋转；当反向旋转时，通过动力头回转控制多路阀23换向，动力头反向旋转。通过单向阀保证液压油流动稳定流动。

真空泵与泥浆泵复合液压系统，其包括并联设置的真空泵液压系统与泥浆泵液压系统；

其中，真空泵液压系统包括真空泵控制多路阀11、真空泵马达17、以及单向阀13；真空泵控制多路阀11一进口与主液压泵组3出口连通，真空泵控制多路阀11另一进口与油箱通过回油管路连通；真空泵控制多路阀11的出口分两路，一路通过截止阀与真空泵马达17的进口连通，另一路通过单向阀13与油箱通过回油管路连通，真空泵马达17的出口通过单向阀与油箱通过回油管路连通；

泥浆泵液压系统包括泥浆泵控制多路换向阀10、泥浆泵马达16、截止阀14、以及背压阀15；泥浆泵控制多路换向阀10一进口与主液压泵组3出口连通，泥浆泵控制多路换向阀10另一进口与油箱通过回油管路连通；真空泵控制多路阀11的出口通过截止阀14与泥浆泵马达16的进口连通，泥浆泵马达16的出口通过背压阀15与油箱通过回油管路连通；

单向阀设置在真空泵与泥浆泵复合控制多路阀10和11与真空泵17和泥浆泵16之间，组成单向液压回路；背压阀15设置在真空泵17和泥浆泵16与油箱之间，组成背压回路；先导阀26设置在真空泵与泥浆泵复合控制多路阀10和11与真空泵17和泥浆泵16之间，组成抽泥浆和真空复合控制回路；其中，优选，单向阀13为十六组，截止阀14为六组，背压阀16为两组；具体工作时，泥浆泵控制多路换向阀/真空泵控制多路阀11实现中位与正反向控制。

整机行走液压系统，其包括并联设置的左行走液压系统与右行走液压系统；

其中左行走液压系统包括右行走控制多路阀9、以及右行走马达21；右行走控制多路阀9一进口与主液压泵组3出口连通，右行走控制多路阀9另一进口与油箱通过回油管路连通；右行走控制多路阀9一出口与右行走马达21的一端口连通；右行走控制多路阀9另一出口与右行走马达21的另一端口连通；

右行走液压系统包括左行走马达22、以及左行走控制多路阀25；左行走控制多路阀25一进口与主液压泵组3出口连通，左行走控制多路阀25另一进口与油箱通过回油管路连通；左行走控制多路阀25一出口与左行走马达22的一端口连通；左行走控制多路阀25另一出口与左行走马达22的另一端口连通；

先导阀26设置在行走控制多路阀9和25与行走马达21和22之间，组成整机行走控制回路；其中，行走马达为两组，通过行走控制多路阀控制行走马达的行走、转向等动作。

卷扬提升液压系统，其包括左卷扬提升液压系统、以及左卷扬提升液压系统连接结构相同的右卷扬提升液压系统；左卷扬提升液压系统包括卷扬马达33、以及左卷扬控制多路阀31；左卷扬控制多路阀31一进口与副液压泵29出口连通，左卷扬控制多路阀31另一进口与油箱通过回油管路连通；左卷扬控制多路阀31一出口通过管路L与卷扬马达33的一端口连通；左卷扬控制多路阀31另一出口通过管路l与卷扬马达33的另一端口连通；

整机回转液压系统，其包括整车回转马达35、以及整车回转控制多路阀43；整车回转控制多路阀43一进口与副液压泵29出口连通，整车回转控制多路阀43另一进口与油箱通过回油管路连通；整车回转控制多路阀43一出口与整车回转马达35的一端口连通；整车回转控制多路阀43另一出口与整车回转马达35的另一端口连通；在整车回转控制多路阀43与整车回转马达35之间的一条管路上设置有截止阀；

截止阀设置在整机回转马达35与整车回转控制多路阀43之间，组成快停回路，整车回转控制多路阀43实现整机回转马达35的正反转。

支腿伸缩液压系统，其包括支腿伸缩油缸39、以及支腿伸缩控制多路阀40；支腿伸缩控制多路阀40一进口与副液压泵29出口连通，支腿伸缩控制多路阀40另一进口与油箱通过回油管路连通；支腿伸缩控制多路阀40一出口与支腿伸缩油缸39无杆腔连通，支腿伸缩控制多路阀40另一出口与支腿伸缩油缸39有杆腔连通；

其中，支腿升降油缸39以及支腿升降油缸控制多路阀40均为四组，通过支腿伸缩控制多路阀40控制对应油缸的伸缩实现升降。

支腿升降液压系统，其包括液压锁37、支腿升降油缸38、以及支腿升降控制多路阀41；副液压泵29与支腿升降控制多路阀41的一进口连通，油箱与支腿升降控制多路阀41的一进口连通，液压锁37设置在支腿升降控制多路阀41的出口与支腿升降油缸38之间；

其中，液压锁37、支腿升降油缸38以及支腿升降油缸控制多路阀41均为四组，液压锁实现保压，通过阀组实现对应支腿的升降。

机架升降液压系统，其包括机架起落油缸36、以及机架起落控制多路阀42；

机架起落油缸36为两组，油箱通过机架起落控制多路阀42与机架起落油缸36连通。

冷却液压系统，其包括其进口与油箱通过回油管路连通的冷却泵、与冷却泵出口连通的管路N、并联且旁接在管路N与油箱之间的溢流阀27与两位两通多路阀28、与管路N主出口连通的冷却机组5、

液压站，其还包括分别设置在主液压泵组3与油箱之间和/或副液压泵29与油箱之间的蝶阀2、设置在主液压泵组3出口处和/或副液压泵29出口处的液压油过滤器8、设置在油箱回油管路上的回油集成块6、设置在回油集成块6与油箱之间的回油过滤器1、安装在管路上的压力表7。

动力头回转控制多路阀23为三位六通液控阀，动力头回转控制多路阀23中位卸荷；在动力头回转控制多路阀23一进口与主液压泵组3出口之间设置有单向阀；

动力头进给控制多路阀24为三位六通液控阀，动力头进给控制多路阀24中位卸荷；在动力头进给控制多路阀24一进口与主液压泵组3出口之间设置有单向阀；

动力头回转马达为两组；

真空泵控制多路阀11与泥浆泵控制多路换向阀10为三位五通液控阀，真空泵控制多路阀11与泥浆泵控制多

路换向阀10中位卸荷；在真空泵控制多路阀11一进口与主液压泵组3出口之间设置有单向阀；在泥浆泵控制多路换向阀10一进口与主液压泵组3出口之间设置有单向阀；

在管路L与管路l之间连接有与卷扬马达33并联的梭阀32；卷扬马达33带有阻尼器；

在管路L出口与卷扬马达33的一端口之间连接有单向阀管路30与顺序阀34，顺序阀34的控制口与管路l连通；

分流集流阀20设置在动力头进给油缸19与动力头进给控制多路阀24之间，组成液压均流回路；过载保护阀12防止过载引起的液压故障；梭阀32和顺序阀34设置在卷扬马达33与卷扬马达控制多路阀30和31之间，组成顺序动作回路，实现顺序动作控制；其中，梭阀32、卷扬马达33以及顺序阀34均为两组。

阻尼器实现减速控制。

先导阀26设置在动力头进给油缸19与动力头进给控制多路阀24之间，组成动力头进给控制回路；其中，动力头进给油缸19为两组，过载保护阀12为五组，先导阀26为三组。右行走控制多路阀9、左行走控制多路阀25、左卷扬控制多路阀31、支腿伸缩控制多路阀40、整车回转控制多路阀43、机架起落控制多路阀42、支腿升降控制多路阀41，结构相同。

在右行走控制多路阀9、左行走控制多路阀25、左卷扬控制多路阀31、支腿伸缩控制多路阀40、整车回转控制多路阀43、机架起落控制多路阀42、以及支腿升降控制多路阀41上分别设置有对应的先导阀26。

动力头进给液压系统、动力头回转液压系统、真空泵与泥浆泵复合液压系统、和/或整机行走液压系统并联后与主液压泵组3的出口连接；

其分别对应构成动力头进给、动力头旋转、抽真空和泥浆、整机行走的控制回路；

卷扬提升液压系统、整机回转液压系统、支腿伸缩液压系统、支腿伸缩液压系统、和/或机架升降液压系统并联后与副液压泵29的出口连接；

其分别对应构成卷扬提升、整机回转、支腿伸缩、支腿升降、机架升降的控制回路；

冷却液压系统与副液压泵29的出口连接；其构成给系统降温的冷却液压回路。

工作时，真空泵与泥浆泵工作液压系统中，真空泵马达17与泥浆泵马达16的供油由三联主液压泵组3中的一个变量泵供给，首先操纵回路中的控制真空泵马达16工作的多路阀10的先导阀26，起动真空泵工作，待真空泵产生真空后，约5-8秒，操纵控制泥浆泵马达17工作的多路阀控制11的先导阀26，起动泥浆泵工作，同时停止真空泵工作。动力头回转、进给工作液压系统中，动力头回转马达18和动力头进给油缸19的供油由三联主液压泵组3中的另一个变量泵供给，通过操纵控制多路阀23和24的先导阀26，使动力头回转工作，并实现浮动进给、加压进给、减压进给及动力头提升等工作过程。支腿、机架、回转、卷扬等机构各自的驱动油缸或马达的供油由两联副液压泵29供给，操纵回路中的多路换向阀的相应的操纵手柄，实现各个机构的工作过程。行走马达21和22的供油分别由三联主液压泵组3中的两个变量泵供给，操纵控行走泵马达21和22工作的多路阀9和25的先导阀26控制其工作，先导阀26的供油由三联主液压泵组中的定量泵供给，操纵先导阀26控制多路阀9和25向行走马达21和22的供油过程控制整机的行走工作，实现整机的前进、后退及转向工作过程。

本发明设计合理、成本低廉、结实耐用、安全可靠、操作简单、省时省力、节约资金、结构紧凑且使用方便。

具体地说，动力头回转液压回路主要由冷却器、双联柱塞泵、液动先导多路换向阀YW及对称布置的动力回转马达组成。泵为限压式变量双联柱塞泵，具有负载敏感特性，泵为动力头回转回路与进给回路所共用，于是在动力头回转回路与进给回路分别设计了液动先导多路换向阀YW，以避免各回路之间压力及流量的相互影响。泵、阀、单向阀和溢流阀组成一个泵控负载敏感系统从而减小了钻机负载变化对动力头转速的影响，提高了负载适应性，从而更加准确的控制动力头转速。钻机钻进工作时，为了减小动力头与钻杆之间在转矩、扭矩和弯矩共同作用时造成的损伤，设计了对称布置的双动力头马达，从而进一步提高对执行元件的控制精度，提供更大的动力，更高效节能，方便操作。通过液控先导手动阀来改变液动先导多路换向阀YW的位置，可以改变动力头马达转动方向，从而改变钻杆转动方向，实现正反转。

反循环工程钻机动力头回转液压回路运用了泵控负载敏感系统和钻机双泵+辅泵液压控制系统。

泵控负载敏感系统主要由主泵、单向阀、液动先导多路换向阀YW及溢流阀组成，主泵为限压式变量双联柱塞泵，具有负载敏感特性，泵为动力头回转回路与进给回路所共用，单泵多回路控制系统相比单泵单回路控制系统有负载自适应、节能、成本低、系统装机功率小等优点，在动力头回转回路与进给回路上分别设计了由液动先导多路换向阀YW、单向阀及溢流阀组成的具有负载独立流量分配及负载反馈功能的液控阀，可以避免两回路之间压力及流量的影响。在全液压车载反循环工程钻机液压系统中，应用泵控负载敏感技术，可以有效改善负载变化对动力头回转速度的干涉，从而提高了钻压的负载自适应性，这样便可以实现对执行机构速度的准确控制，提高钻机的机动性。

钻机双泵+辅泵液压控制系统主要由主两个主泵和一个辅泵组成，一般在全液压车载反循环工程钻机液压泵与柴油发动机分开，这样使得动力装置体积大、功率低，且增加了能量的消耗，为此，在设计全液压车载反循环工程钻机液压系统中，将柴油发动机与液压泵结合，即将油泵轴与柴油发动机驱动轴结合，形成一根传动主轴，从而形成合装的液压源。它提高了动力装置的功率密度，功率明显提高，节能效果明显。

动力头进给液压回路设计，传统的车载反循环工程钻机在桩基孔生产中，动力头钻进进给依靠自重，冲击钻进，对不同地质适应性差，特别是对较硬土质无法实现加压进给运动，从而限制了反循环钻机的应用范围。全液压车载反循环工程钻机液压系统进给回路采用了泵控负载敏感系统，从而动力头进给速度和进给压力能够实时调控，进给回路液压系统原理如图所示。

动力头进给液压回路主要由泵、液动先导多路换向阀YW3和对称布置的双动力液压油缸、自调式集流分流阀组成。双动力液压油缸对称布置可减小加压给进时对钻杆的弯矩，提高成孔质量，更加高效节能。泵、液动先导多路换向阀YW3、自调式集流分流阀、单向阀和溢流阀组成一个泵控负载敏感系统，从而动力头进给速度和进给压力能够实现实时调控。

全液压车载反循环工程钻机液压系统进给回路和回转回路共用主泵，单泵系统结构简单、成本低、操作维修简便，但在靠节流阀人为改变进给压力时，会导致液压油升温发热，影响系统效率；进给回路的压力结合钻进工艺的需求，要求能够在大范围内调节，这样会形成大量的溢流损失，因此，在设计全液压车载反循环工程钻机液压系统时主泵选用限压式变量双联柱塞泵，减少溢流损失。

加压钻进时，控制液动先导多路换向阀YW3处于上位，此时主泵通过自调式集流分流阀分别向液压油缸供油，通过控制主泵和自调式集流分流阀，可实现进给压力的调节；减压钻进时，控制液动先导多路换向阀YW3处于下位，此时液压油经过自调式集流分流阀进到液压油缸的有杆腔，从而形成向上的力，抵消钻具一部分自重；浮动给进时，液动先导多路换向阀YW3处于中位，液压油缸处于卸荷状态，从而实现钻杆浮动钻进的运动；由单向阀组成的液压锁，用来保证钻杆的正常工作；通过液控先导手动阀来改变液动先导多路换向阀YW3的位置，从而改变钻杆钻进方向。

真空泵与泥浆泵液压回路设计，泥浆泵在动力头带动钻机钻进工作中的主要作用是通过泥浆在钻杆内循环流动，从而润滑钻杆，减小钻杆与孔壁的摩擦力，还可以冷却钻头；可以把钻进过程中产生的大量钻渣通过循环泥浆快速带出孔外。真空泵主要作用是在动力头带动钻杆开始钻进工作时，使钻杆内形成真空从而促进泥浆在钻杆内快速循环流动，与泥浆泵马达配合把钻进过程中产生的大量钻渣通过循环泥浆快速带出孔外，大大缩短了工作周期，提高了钻进效率。

泥浆泵与真空泵液压回路系统主要由主泵、阀、泥浆马达和真空马达组成。主泵为限压式变量双联柱塞泵，具有负载敏感特性，泵为真空马达和泥浆马达所共用；阀为液动先导多路换向阀OW，通过液控先导手动阀来改变液动先导多路换向阀OW的位置，可以分别实现真空泵和泥浆泵工作。主泵、液动先导多路换向阀OW2，单向阀、溢流阀、真空马达以及泥浆马达组成复合液压回路控制系统，从而能够实现泥浆泵送液压控制系统输出转速和转矩根据需要调节，满足各种钻进工况要求。

真空泵与泥浆泵液压回路运用了泵控负载敏感系统和真空泵与泥浆泵复合液压控制技术。考虑到真空泵工作时泥浆泵不工作，泥浆泵工作时真空泵不工作，所以在设计时真空泵回路和泥浆泵回路共用一个泵，这样能够提高动力装置的功率效率，减少溢流损失。阀为动先导多路换向阀OW，此处阀为真空泵和泥浆泵回路所共用，由于泥浆泵和真空泵不反转，所以采用三位六通阀控制真空泵和泥浆泵的启停，这样的液压系统设计具有没有溢流和节流损失、泵量无极可调、节能效果明显等优点。真空泵与泥浆泵液压回路中的泵控负载敏感系统与动力头回转液压回路相似，能够实现泥浆泵送液压控制系统输出转速和转矩根据需要调节，满足各种钻进工况要求。

全液压反循环车载工程钻机工作条件一般较恶劣，因此，必须具备移动搬迁方便、机动性强、支撑稳固能，能够适应各种条件的道路，现场安装工作等辅助时间短。履带行走液压回路设计必须满足:（1）能够直线行走，且直线行走时保持同步；（2）钻机要能够在狭窄的道路原地转向；（3）钻机能够在具有一定坡度的道路上稳定驻车。

在全液压反循环车载工程钻机液压系统中，履带的左右行走分别由一组液控先导手动阀控制液动先导多路换向阀OW2、3来实现，液控先导手动阀由三联泵中的一个辅泵供油，这样能够有效减少溢流损失，提高钻机的控制机动性。由于右行走回路与泥浆泵（或真空泵）回路不会同时工作，左行走回路与动力头回转（或给进）回路不会同时工作，因此，右行走回路与泥浆泵和真空泵回路共用一个泵，左行走回路与动力头回转（或给进）回路共用一个泵，这样的双油泵系统能够解决单油泵供双马达转动压力不协调和流量分配不均匀问题，并且选取了具有停车自动自锁、过载保护等回路的行走马达组成，有效解决了坡道驻车等问题。

工程钻机动力头进给与回转回路采用了具有负载独立流量分配的特点的LUDV阀后补偿负载敏感系统，然后分别确定了真空泵液压控制回路、泥浆泵液压控制回路、履带行走液压控制回路等。接着采用传统的设计方法，确定了工程钻机液压控制系统的参数，并对主要的液压元件进行了选型。该工程钻机液压控制系统设计合理、控制简便、高效节能，且具有良好的机动性。

Claims (5)

1.一种用于全液压履带式反循环工程钻机的液压系统，其安装在全液压履带式反循环工程钻机上，其特征在于：所述液压系统包括

液压站，其包括油箱、主动力元件和/或副动力元件；其中，主动力元件包括主进口设置在油箱中且由电机(4)驱动的主液压泵组(3)、旁接在主液压泵组(3)出口与油箱之间的过载保护阀(12)；副动力元件包括与进口设置在油箱中的副液压泵(29)、旁接在副液压泵(29)出口与油箱之间的安全阀；

所述液压系统还包括以及以下一种以上的液压系统，

动力头进给液压系统，其包括动力头进给油缸(19)、以及动力头进给控制多路阀(24)；其中，动力头进给控制多路阀(24)一进口与主液压泵组(3)出口连通，动力头进给控制多路阀(24)另一进口与油箱通过回油管路连通；动力头进给控制多路阀(24)一出口与动力头进给油缸(19)的无杆腔连通，在动力头进给控制多路阀(24)另一出口与动力头进给油缸(19)的有杆腔之间设置有分流集流阀(20)；

动力头回转液压系统，其包括动力头回转马达(18)、以及动力头回转控制多路阀(23)，其中，动力头回转控制多路阀(23)一进口与主液压泵组(3)出口连通，动力头回转控制多路阀(23)另一进口与油箱通过回油管路连通；动力头回转控制多路阀(23)一出口与动力头回转马达(18)的一端口连通，在动力头回转控制多路阀(23)另一出口与动力头回转马达(18)的另一端口之间设置有调速阀；

真空泵与泥浆泵复合液压系统，其包括并联设置的真空泵液压系统与泥浆泵液压系统；

其中，真空泵液压系统包括真空泵控制多路阀(11)、真空泵马达(17)、以及单向阀(13)；真空泵控制多路阀(11)一进口与主液压泵组(3)出口连通，真空泵控制多路阀(11)另一进口与油箱通过回油管路连通；真空泵控制多路阀(11)的出口分两路，一路通过截止阀与真空泵马达(17)的进口连通，另一路通过单向阀(13)与油箱通过回油管路连通，真空泵马达(17)的出口通过单向阀与油箱通过回油管路连通；

泥浆泵液压系统包括泥浆泵控制多路换向阀(10)、泥浆泵马达(16)、截止阀(14)、以及背压阀(15)；泥浆泵控制多路换向阀(10)一进口与主液压泵组(3)出口连通，泥浆泵控制多路换向阀(10)另一进口与油箱通过回油管路连通；真空泵控制多路阀(11)的出口通过截止阀(14)与泥浆泵马达(16)的进口连通，泥浆泵马达(16)的出口通过背压阀(15)与油箱通过回油管路连通；

整机行走液压系统，其包括并联设置的左行走液压系统与右行走液压系统；

其中左行走液压系统包括右行走控制多路阀(9)、以及右行走马达(21)；右行走控制多路阀(9)一进口与主液压泵组(3)出口连通，右行走控制多路阀(9)另一进口与油箱通过回油管路连通；右行走控制多路阀(9)一出口与右行走马达(21)的一端口连通；右行走控制多路阀(9)另一出口与右行走马达(21)的另一端口连通；

右行走液压系统包括左行走马达(22)、以及左行走控制多路阀(25)；左行走控制多路阀(25)一进口与主液压泵组(3)出口连通，左行走控制多路阀(25)另一进口与油箱通过回油管路连通；左行走控制多路阀(25)一出口与左行走马达(22)的一端口连通；左行走控制多路阀(25)另一出口与左行走马达(22)的另一端口连通；

卷扬提升液压系统，其包括左卷扬提升液压系统、以及左卷扬提升液压系统连接结构相同的右卷扬提升液压系统；左卷扬提升液压系统包括卷扬马达(33)、以及左卷扬控制多路阀(31)；左卷扬控制多路阀(31)一进口与副液压泵(29)出口连通，左卷扬控制多路阀(31)另一进口与油箱通过回油管路连通；左卷扬控制多路阀(31)一出口通过管路L与卷扬马达(33)的一端口连通；左卷扬控制多路阀(31)另一出口通过管路l与卷扬马达(33)的另一端口连通；

整机回转液压系统，其包括整车回转马达(35)、以及整车回转控制多路阀(43)；整车回转控制多路阀(43)一进口与副液压泵(29)出口连通，整车回转控制多路阀(43)另一进口与油箱通过回油管路连通；整车回转控制多路阀(43)一出口与整车回转马达(35)的一端口连通；整车回转控制多路阀(43)另一出口与整车回转马达(35)的另一端口连通；在整车回转控制多路阀(43)与整车回转马达(35)之间的一条管路上设置有截止阀；

支腿伸缩液压系统，其包括支腿伸缩油缸(39)、以及支腿伸缩控制多路阀(40)；支腿伸缩控制多路阀(40)一进口与副液压泵(29)出口连通，支腿伸缩控制多路阀(40)另一进口与油箱通过回油管路连通；支腿伸缩控制多路阀(40)一出口与支腿伸缩油缸(39)无杆腔连通，支腿伸缩控制多路阀(40)另一出口与支腿伸缩油缸(39)有杆腔连通；

支腿升降液压系统，其包括液压锁(37)、支腿升降油缸(38)、以及支腿升降控制多路阀(41)；副液压泵(29)与支腿升降控制多路阀(41)的一进口连通，油箱与支腿升降控制多路阀(41)的一进口连通，液压锁(37)设置在支腿升降控制多路阀(41)的出口与支腿升降油缸(38)之间；

机架升降液压系统，其包括机架起落油缸(36)、以及机架起落控制多路阀(42)；

本液压系统还包括冷却液压系统，其包括其进口与油箱通过回油管路连通的冷却泵、与冷却泵出口连通的管路N、并联且旁接在管路N与油箱之间的溢流阀(27)与两位两通多路阀(28)、以及与管路N主出口连通的冷却机组(5)；

液压站，其还包括分别设置在主液压泵组(3)与油箱之间和/或副液压泵(29)与油箱之间的蝶阀(2)、设置在主液压泵组(3)出口处和/或副液压泵(29)出口处的液压油过滤器(8)、设置在油箱回油管路上的回油集成块(6)、设置在回油集成块(6)与油箱之间的回油过滤器(1)、安装在管路上的压力表(7)。

2.根据权利要求1所述的用于全液压履带式反循环工程钻机的液压系统，其特征在于:动力头回转控制多路阀(23)为三位六通液控阀，动力头回转控制多路阀(23)中位卸荷；在动力头回转控制多路阀(23)一进口与主液压泵组(3)出口之间设置有单向阀；

动力头进给控制多路阀(24)为三位六通液控阀，动力头进给控制多路阀(24)中位卸荷；在动力头进给控制多路阀(24)一进口与主液压泵组(3)出口之间设置有单向阀。

3.根据权利要求1所述的用于全液压履带式反循环工程钻机的液压系统，其特征在于:真空泵控制多路阀(11)与泥浆泵控制多路换向阀(10)为三位五通液控阀，真空泵控制多路阀(11)与泥浆泵控制多路换向阀(10)中位卸荷；在真空泵控制多路阀(11)一进口与主液压泵组(3)出口之间设置有单向阀；在泥浆泵控制多路换向阀(10)一进口与主液压泵组(3)出口之间设置有单向阀。

4.根据权利要求1所述的用于全液压履带式反循环工程钻机的液压系统，其特征在于:在管路L与管路l之间连接有与卷扬马达(33)并联的梭阀(32)；卷扬马达(33)带有阻尼器；

在管路L出口与卷扬马达(33)的一端口之间连接有单向阀管路(30)与顺序阀(34)，顺序阀(34)的控制口与管路l连通；

右行走控制多路阀(9)、左行走控制多路阀(25)、左卷扬控制多路阀(31)、支腿伸缩控制多路阀(40)、整车回转控制多路阀（43）、机架起落控制多路阀(42)、以及支腿升降控制多路阀(41)结构相同。

5.根据权利要求1所述的用于全液压履带式反循环工程钻机的液压系统，其特征在于:在右行走控制多路阀(9)、左行走控制多路阀(25)、左卷扬控制多路阀(31)、支腿伸缩控制多路阀(40)、整车回转控制多路阀（43）、机架起落控制多路阀(42)、以及支腿升降控制多路阀(41)上分别设置有对应的先导阀(26)。

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