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摘 要：就目前国内外生产的煤矿用钻车现状来看，液压传动动力头式钻车是当前煤矿用钻车发展的主要趋势。本文就全液压传动动力头式煤矿用钻车的全液压系统进行了设计分析。
关键词：钻车；液压传动；多路换向阀；四联泵
1引言
本文所设计的钻车是一台小型钻车，该型钻车适合在工作条件较差，地形复杂的局部地区进行水文钻探。设计中采用了全液压传动系统，即履带驱动、回转动力头驱动、进给液压缸、卷扬机组驱动、泥浆泵驱动等都采用液动件。本钻车最大钻深200m。要求动力头转速：0～150r/min，扭矩345kg.m。进给系统中提升力为65kN，钻进轴压为40KN。
2.拟定液压系统
在明确基本要求的基础上，进行工况分析负载计算，拟定总体工作原理图，再对各回路执行元件进行计算及选型。初选本系统压力为20MPa。此系统是向多台液动机供油且要求机械尺寸较大的场合故宜选用开式系统。根据工作需要，选用一四联油泵供油，其功能：第一联泵用于驱动回转马达快速回转和进给液压缸快速运动及行走马达回转，第二联泵用于驱动回转马达钻进转动，第三联泵用于驱动液压缸工作运动，第四联泵用于起落油缸、液压扳手、千斤顶、副卷扬马达、泡沫泵马达的驱动。各液动件的控制通过四联阀M2和七联阀M4以及两个三位四通阀来完成。根据总体设计思路该全液压钻车液压系统结构示意图如图所示：
3方向控制阀的选择
1）方向阀M2采用四联多路换向阀。第一联泵出油口通过该阀。由于第一联泵驱动动力头马达和两个行走马达回转及进给液压缸运动，故需要多回路换向阀为并联组合。可单独控制其中一个元件也可同时控制多个元件。该阀当所有阀杆处于中位时，液压油通过常通油道返回油箱。2）换向阀1采用三位四通阀，第二联泵出油口通过该阀，控制动力头马达工作回转也可与四联阀中的控制油路合流来实现动力头马达快速回转。阀杆处于中位时进出油口连通，油泵卸荷。3）换向阀3采用三位四通阀，第三联泵出油口通过该阀，其控制进给液压缸工作伸缩，也可与四联阀中的控制油路合流实现进给液压缸快速伸缩。同时也可通过控制进给液压缸来实现主卷扬运动。阀杆处于中位进出油口连通，油泵卸荷。4）换向阀M4采用七联并路换向阀，第四联泵出油口通過该阀，控制前后四个千斤顶，升降油缸，副卷扬马达，液压扳手油缸和泡沫泵马达的运行。
4主要元件的设计计算及选择
4.1回转液压马达选型
初步确定系统压力后，选型时还应从满足最大外负载方面要求来考虑。本钻车液压系统所需工作压力为20MPa，动力机构中选用一级减速器由双回转马达带动钻杆运动。钻杆所受最大负载力矩3450N.m.减速器传动比i=3.56每个马达所需力矩484.6N.m。故选用伊顿齿轮马达2750型号：额定转速464r/min额定扭矩510N.m排量160ml/r
4.2进给液压缸设计
进给液压缸是通过推动或拉动动滑轮组牵引动力头在导轨上滑动来实现推进钻杆钻入或提升钻杆的运动。当和动滑轮组相连接的活塞杆行程为s时，动力头的行程为2s。活塞杆伸长时，动力头向上运动拔起钻杆，无杆腔进油；当活塞杆缩短时，动力头向下运动推进钻杆有杆腔进油。当进给液压缸快速进给时，由第一、二联泵同时供油。液压缸慢速工作运动由第三联泵供油。
下面对缸体参数进行设计，缸体外径D可按下列公式初步计算：
液压缸长度由最大行程决定液压缸的长度 L=2000mm。液压缸的壁厚：按中等壁厚计算缸筒壁厚，取值10mm。
4.3 四联泵的选择
四联泵第一联泵给液压马达、行走马达、进给液压缸供油，由于三个液动件不同时动作，即使同时动作也不需要达到最大流量，所以第一联泵额定流量以液压马达和行走马达中的最大流量来确定即可。行走马达选用GM04VA型液压马达其额定流量：104L/min，回转马达工作时所需最大流量经计为：148L/min。故需按液压马达的流量来选型，在此所选四联泵型为；CB-KpT 80/80/63/10，第一、二、三联泵额定压力：20MPa 第四联泵额定压力为16MPa， 排量分别为：80ml/r、80ml/r、63ml/r ，10ml/r ；额定转速：2000r/min 容积效率取0.96，其额定流量：153.6 L/min所以额定流量大于液压马达的所需流量，第一联泵能够满足要求。
动力头马达，进给液压缸工作时需要稳定的动力为了不相互干扰故分别采取了独立的供油泵即四联泵的第二、三联泵，经检验泵的流量满足各液动件工作条件要求。四联泵第四联泵，经检验也能满足使用要求。
5结束语
该液压系统在设计中各参数设定及液压元件选型合理，选用多路换向阀提高了原动机的能量利用率。全液压系统能自行收放钻架，驱动整机移动，提高了其灵活性，便于局部区域连续作业，降低了成本。
参考文献
[1] 丁又青，周小鹏.液压传动与控制[M].重庆：重庆大学出版社.
[2] 严国英.多功能全液压钻车液压系统设计.液压传动.2005年第8期.
[3] 沈锋，张立新. 全液压旋挖钻车液压系统设计与分析. 建筑机械2005.04.
关键词：钻车；液压传动；多路换向阀；四联泵
1引言
本文所设计的钻车是一台小型钻车，该型钻车适合在工作条件较差，地形复杂的局部地区进行水文钻探。设计中采用了全液压传动系统，即履带驱动、回转动力头驱动、进给液压缸、卷扬机组驱动、泥浆泵驱动等都采用液动件。本钻车最大钻深200m。要求动力头转速：0～150r/min，扭矩345kg.m。进给系统中提升力为65kN，钻进轴压为40KN。
2.拟定液压系统
在明确基本要求的基础上，进行工况分析负载计算，拟定总体工作原理图，再对各回路执行元件进行计算及选型。初选本系统压力为20MPa。此系统是向多台液动机供油且要求机械尺寸较大的场合故宜选用开式系统。根据工作需要，选用一四联油泵供油，其功能：第一联泵用于驱动回转马达快速回转和进给液压缸快速运动及行走马达回转，第二联泵用于驱动回转马达钻进转动，第三联泵用于驱动液压缸工作运动，第四联泵用于起落油缸、液压扳手、千斤顶、副卷扬马达、泡沫泵马达的驱动。各液动件的控制通过四联阀M2和七联阀M4以及两个三位四通阀来完成。根据总体设计思路该全液压钻车液压系统结构示意图如图所示：
3方向控制阀的选择
1）方向阀M2采用四联多路换向阀。第一联泵出油口通过该阀。由于第一联泵驱动动力头马达和两个行走马达回转及进给液压缸运动，故需要多回路换向阀为并联组合。可单独控制其中一个元件也可同时控制多个元件。该阀当所有阀杆处于中位时，液压油通过常通油道返回油箱。2）换向阀1采用三位四通阀，第二联泵出油口通过该阀，控制动力头马达工作回转也可与四联阀中的控制油路合流来实现动力头马达快速回转。阀杆处于中位时进出油口连通，油泵卸荷。3）换向阀3采用三位四通阀，第三联泵出油口通过该阀，其控制进给液压缸工作伸缩，也可与四联阀中的控制油路合流实现进给液压缸快速伸缩。同时也可通过控制进给液压缸来实现主卷扬运动。阀杆处于中位进出油口连通，油泵卸荷。4）换向阀M4采用七联并路换向阀，第四联泵出油口通過该阀，控制前后四个千斤顶，升降油缸，副卷扬马达，液压扳手油缸和泡沫泵马达的运行。
4主要元件的设计计算及选择
4.1回转液压马达选型
初步确定系统压力后，选型时还应从满足最大外负载方面要求来考虑。本钻车液压系统所需工作压力为20MPa，动力机构中选用一级减速器由双回转马达带动钻杆运动。钻杆所受最大负载力矩3450N.m.减速器传动比i=3.56每个马达所需力矩484.6N.m。故选用伊顿齿轮马达2750型号：额定转速464r/min额定扭矩510N.m排量160ml/r
4.2进给液压缸设计
进给液压缸是通过推动或拉动动滑轮组牵引动力头在导轨上滑动来实现推进钻杆钻入或提升钻杆的运动。当和动滑轮组相连接的活塞杆行程为s时，动力头的行程为2s。活塞杆伸长时，动力头向上运动拔起钻杆，无杆腔进油；当活塞杆缩短时，动力头向下运动推进钻杆有杆腔进油。当进给液压缸快速进给时，由第一、二联泵同时供油。液压缸慢速工作运动由第三联泵供油。
下面对缸体参数进行设计，缸体外径D可按下列公式初步计算：
液压缸长度由最大行程决定液压缸的长度 L=2000mm。液压缸的壁厚：按中等壁厚计算缸筒壁厚，取值10mm。
4.3 四联泵的选择
四联泵第一联泵给液压马达、行走马达、进给液压缸供油，由于三个液动件不同时动作，即使同时动作也不需要达到最大流量，所以第一联泵额定流量以液压马达和行走马达中的最大流量来确定即可。行走马达选用GM04VA型液压马达其额定流量：104L/min，回转马达工作时所需最大流量经计为：148L/min。故需按液压马达的流量来选型，在此所选四联泵型为；CB-KpT 80/80/63/10，第一、二、三联泵额定压力：20MPa 第四联泵额定压力为16MPa， 排量分别为：80ml/r、80ml/r、63ml/r ，10ml/r ；额定转速：2000r/min 容积效率取0.96，其额定流量：153.6 L/min所以额定流量大于液压马达的所需流量，第一联泵能够满足要求。
动力头马达，进给液压缸工作时需要稳定的动力为了不相互干扰故分别采取了独立的供油泵即四联泵的第二、三联泵，经检验泵的流量满足各液动件工作条件要求。四联泵第四联泵，经检验也能满足使用要求。
5结束语
该液压系统在设计中各参数设定及液压元件选型合理，选用多路换向阀提高了原动机的能量利用率。全液压系统能自行收放钻架，驱动整机移动，提高了其灵活性，便于局部区域连续作业，降低了成本。
参考文献
[1] 丁又青，周小鹏.液压传动与控制[M].重庆：重庆大学出版社.
[2] 严国英.多功能全液压钻车液压系统设计.液压传动.2005年第8期.
[3] 沈锋，张立新. 全液压旋挖钻车液压系统设计与分析. 建筑机械2005.04.