全液压钻机主要由三大核心部分构成,分别是为整机提供动力的原动机、负责传递能量与实施控制的传动装置,以及完成具体作业动作的工作机构。传动装置设置在原动机与工作机构之间,其类型依据所采用的机件或工作介质差异,可分为机械传动、电力传动、气压传动和液体传动。
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液体传动是以液体作为工作介质来传递能量和实现控制的传动方式,按照工作原理的不同,又可细分为液力传动和液压传动。液力传动主要借助液体的动能传递能量,常见的如液力耦合器和液力变矩器;液压传动则主要利用液体的压力能来传递能量与进行控制,也被称作静压传动或容积式液体传动,本文所探讨的内容均围绕液压传动展开。
以立轴给进液压系统为例,液压泵通过滤油器从油箱吸油后,经换向阀将油压入液压缸。换向阀用于控制进入液压缸或流回油箱的液流方向,它设有四个工作位置,可分别使立轴处于上升、中立(停止)、下降、称重四种工作状态。流量阀能够控制液压缸排出的流量,以此调节立轴的移动速度;溢流阀则起到调节压力和超载安全保护的作用。
从立轴给进液压系统的工作原理能够看出,一个完整的、可实现能量传递的液压系统,主要由以下四个部分组成:
1.动力元件:核心为液压泵,其功能是将原动机输出的机械能转化为液压能,并为液压系统提供压力油。
2.控制元件:包含压力控制阀、流量控制阀和方向控制阀等,作用是对液压系统的压力、流量和液流方向进行调控,确保执行元件获得所需的作用力、运动速度和运动方向。
3.执行元件:主要有液压缸和液压马达(统称液动机),能够将液压能转化为机械能,并传递给工作机构。
4.辅助元件:涵盖油箱、管道、管接头、蓄能器、滤油器以及各类仪表等,是保障液压系统正常运行的重要组成部分。
液压传动的特点
与电力、机械等传动方式相比,液压传动具备以下优势:
1.可在较大范围内便捷地实现无级调速,调速范围(速比)可达 1000,单位重量的输出功率大,易于获取较大力矩;同时因重量轻、惯性小,动作响应的快速性良好。
2.能够简化机器的整体结构,便于实现各类复杂的运动形式,尤其容易实现直线运动;液压元件的排列布置也具备高度的灵活性。
3.操作方式简便,与机械、电力、气压传动配合使用时,易于实现远距离操纵和自动化控制;此外,液压元件也便于实现标准化、系列化生产,降低了设计与制造的难度。
液压传动也存在一些不足之处:
1.液压系统存在泄漏问题,会影响传动的精准度(如液压机的速比、位移和锁紧精度等),再加上阻力损失,使得传动效率相对较低。
2.油液中若渗入空气,容易引发振动、噪声以及爬行等现象,影响设备运行稳定性。
3.当温度发生变化时,油液的黏性会随之改变,进而导致设备的运动特性出现波动。
4.对油液的污染较为敏感,需要配备良好的过滤设备;液压元件的制造精度要求较高,对设备的使用与维护技术水平也提出了更高的要求。
不同的传动方式各有其独特的优势与适用场景,当前行业的发展趋势是采用多种传动方式相结合的复合传动模式。例如,多数钻机的回转和提升机构采用机械传动,而给进与各类操纵机构则采用液压传动;坑探装运机的行走部分采用机械传动(或液压 - 机械传动),工作机构和转向机构则运用液压传动,通过不同传动方式的组合,充分发挥各自的优势,提升设备的整体性能。
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