150T煤层气车载钻机给进装置研究及液压驱动系统设计

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作者凡东
来源长安大学
出版年2017
摘要
近年来我国引进国外先进的车载钻机用于地面煤层气抽采井施工,但受价格、配套和服务等因素限制,难以大规模推广。国内部分钻机厂商研制出国产车载钻机,满足市场需求并初具规模,但在整机的可靠性、部分执行机构的设计等方面与国外钻机还存在一定的差距。这些钻机存在工艺适应性、钻进能力等局限,尤其是对给进装置的能力、效率和结构刚性不能满足穿越采空区施工的需要。针对上述问题,本文在归纳国内外主要机型的特点,分析给进装置的工作原理和负载特性的基础上,设计出了双油缸伸缩桅杆式、三油缸伸缩桅杆式、油缸绞车复合式三种给进装置;从钻机起拔速度、给进装置重量等方面对三种结构进行了方案对比分析,确定了油缸绞车复合式作为优选方案;然后采用有限元分析方法对优选方案进行了强度校核,提出了其结构设计的要点。设计了给进装置的液压控制回路,对系统主要参数进行了计算,并对系统主要元件进行了选型及参数校核;研究了钻机给进液压系统与柴油机动力系统匹配特性,设计了功率控制回路,通过对多个泵设定阶梯式切断压力来控制液压系统的输出功率,达到充分利用柴油机功率的目的;运用AMEsim仿真软件建立了给进装置液压驱动系统模型,对比分析了减压钻进工艺与溢流阀参数之间的关系,通过多参数对比分析,得出减压钻进溢流阀选型要求,为溢流阀的选型提供了依据。

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