螺杆钻具拆装架液压系统设计
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( 2 (. )一(. 82 D 一d 00 2 00 ) = 子 ) 2 7 2 ( 05 0 2) ‘ = D - 2 i
166 .4 4
20年 6 01 月
曹 钧等: 螺杆钻具拆装架液压系统设计
原腔 要 求压力为:原 p / 实际 p = 增i
径, 得 D =丫4xA/ 二=0 13 ( .2 3m)
F=A p 719( ) p} m=1910N 此数小于技术参数规定的 20N, 0k 但因短期或
瞬时工作时其最大卸扣力产生的最大卸扣扭矩能够 达到设计要求的 15N 故可允许。 8k m, 在实际工作中, 当连接丝扣被卸开的同时, 系统 压力迅速下降, 这时由双泵供油, 液压缸速度加快。 因施加扭矩液压缸内径远小于水平油缸内径, 且不 同时工作, 这里液压缸流量计算从略。 234 增压液压缸 .. 液压缸原压腔工作压力为:
3 m/o 5 s
A =二D 2 4 . 1- m) 2 d =31 x 3 2 , (I ) 一 / 4 0 (
式中: 1 D 原压腔内 m; : 径 D 增压腔内径, d原压 m;
腔导向 活塞杆内 径m A 原压腔有效面 ; , 积时;Z . A
增压腔有效面积 m . 2
则得: m =143 03时/) 6O / Q x a .1 x 一( s 二6. 1 L
20 7 mm
6 mm 0
9 一2 4 8 4 mm
40 0
15 2 KNm
15 8 KNm 2N Wa 8 4 KN 9 4 KN 9 30 KN 9 15 .m
1M a P 6
图 1 拆装架结构原理图
22 拟定液压系统图 . 该拆装架为具有多个液动执行元件工作的液压 系统, 按液动执行元件功能和要求不同分为三个独
mi n,
根据标准值选取 D 7m d 8 m, 1 m, 2m 活塞 = 0 =
行程为8m 0 mo
实际增压比为 :
2. . 33
施加扭矩液压缸
液压缸有效工作压力:
取 p 3M aO l 04 P, 03 P , = 2 P, = . ap = . a则 p M o M
由于 A 为液压缸有杆腔有效工作面积, 则可 得: 油缸内径 D与活塞杆直径d平方差为:
D一 = x 子 子护 iD
D 一 2 A 二=00 1 . 6澎 2 d =4 / 3
根据标准值取液压缸内径为 02 活塞杆直径 . m, 为00m, . 活塞行程为 15 . 9 . m 实际拉力为:
立系统: 即预紧、 增压夹紧( 或放松) 和节流对 中系 统; 紧卸扣系统; 水平液压缸系统。三个系统均采用 并联开式回路。拆装架液压系统如图3 所示。 23 系统液压元件的计算与选择 . 231 夹紧液压缸 ..
1 滑动夹盘;一 一 ; 连接螺纹;一 2 3 扭矩液压缸; 4 旋转夹盘 ; 一 一 5 底座 图 2 拆装架工作原理图
尸 . ‘ ̄气 一
供的扭矩通过旋转夹盘() 4传导到工件的螺纹连接 () 2上。反向扭矩由可轴向滑动的夹盘() 1提供 , 通
过横梁() 5传递到另一端的两个液压缸() 3上。完整 的扭矩系统无横向力和其它外力, 故不需要支撑点。 2 液压系统设计 21 原始设计参数 . 在设计该设备时, 参考国内螺杆钻具厂家推荐 的一些参数, 结合同类产品的一些调研资料, 同时结 合我部实际提出如下的原始设计参数( 10 见表 )
根据泵的总流量 1 + = Lmn和系统工 0 0 0 / i 6 7 作压力( 夹紧油缸 4MP , 5 a水平油缸 1MP , 6 a施加扭 矩油缸 3. a以及动作要求、 15 ) MP 工作性能等来选
2. 5 3.
235 液压泵 .. 2351 高压泵 ...
选择控制阀
选取流量 高 = 0/ i Q B 1Lmn ,
根 M apa 3. P 和Q B 据p 2 P, 二 15 a A = 二8 m , M
1Lmn选择 1M Y 4 B型轴向柱塞定量泵, O/ i, O C 1-1
液压缸有效面积按液压缸卸扣时计算, 根据公
式加 A = F p7, F, F, 扣 = ./, 取 m 2 , . } .= r 卸 , , 20 0 , 09 0 0N 耘= ., 0 得A= . 7( 00 1 0 时)
液压缸内径 D为:
D =丫4 / =005( ) A 7 . m C 91 根据标准值取油缸内径为 9m 活塞杆直径 0 m,
定的4MP, 5 a 但实际进行螺杆钻具维修时, 该值也
远远满足我们的要求, 同时短期工作时, 其最大压力 可超过 4MP, 0 a故可允许。
如电动机转速为 14r i 则流量为: o = 40/ n m , Q m 108 0 3 3s即6. mn . X m /, 05 / i 0 1一 L a 驱动低压泵功率为:
根据标准值选取液压缸内径 D 2m 活塞 =15 m; 杆直径 d 0 m, = 7m 行程大小由结构决定。
232 水平液压缸 .. 油缸有效工作压力为:
根据 i p 华原则得 p = 增 i /. =增 , 原 p /= 16 4 5 = 2. 5 P, 81 M a 2 式中:为增压比:增增压腔液压力, i p
引言 在石油探矿工程技术领域, 螺杆钻具得到广泛 应用。由于螺杆钻具造价高, 使用环境比较恶劣, 因 此, 螺杆钻具的及时维修保养十分重要。螺杆钻具 拆装架是其维修保养车间的重要设备, 主要用于各 类螺杆钻具及其它种类螺纹连接管件的拧卸与装配 等。通过大量的技术调研与合作, 研制了一套全液 压螺杆钻具拆装架, 该设备设计合理, 机械化程度 高, 使用安全。本文对同类型系统的设计有一定的 参考价值。 1 螺杆钻具拆装架工作原理 该设备的结构原理如图 1 。主要由固定夹紧液 压缸组、 旋转夹紧液压缸组、 施加扭矩液压缸组以及 水平推拉液压缸组等组成。
万方数据
压 (/2 液 缸 机 效 取'= . 力 Nm) 压 的 械 率, / U 0 ; r J } m 9
有效工作压力:i p 却 一 o A P= 一 P凡/ , 式中: p系统压力, 在本系统即增压液压缸输出压
液 压 气 动 与 密 封
20 年第 3 01 期
得:t p o , P二 2 04一 . = 1 M a p= 一 p一 o 3一 . 03 3. P 4 3 3
=4 / .4 4 7 3 MP =2 . a 5 16 6 3
低 压泵流量 Q B . 一Q B 6 0 O> Q A = 一1= 6
5 L/ n 6 mi
原腔 有 积:1 3 3 - 效面 A = . x 3 实际 2 1 衬。 0
由于原压腔实际要求压力低于初选定高压泵额 定压力( 2MP)考虑到高压系统的危险性大, 为 8 a, 我们在增压 系统增压缸增压工况进油路设置
A =7 圣 =1 65 - 讨) . 2 x 5 2 r/ D4 9 1 ( 0
原腔有效面积:
液压缸流量按 。 AX Q = V 二计算 推 式中: .液压缸流量 LmnA无杆控液压缸有 Q /i ; 效面积m ; 3V液压缸推出时的最大速度, V= . 取 O
液 缸 效面 A二 .11 积: F p 计算。 压 有 } m 式中:
F. ,液压缸的最大负载( )p 液压缸的有效工作 N ; ;
该设备工作原理如图 2 所示。扭矩由两个相反 方向布置的轴向液压缸() 3提供, 以相同旋转方向动
作。卸扣扭矩大于上扣扭矩。由两个轴向液压缸提
图 3 拆装架液压系统图
为 5m 活塞行程为 30 mo 5 m, 5m 实际卸扣时油缸推力为:
力, /2; ( m) N O p进油管路系统的 压力损失, O 取 p = . ap 系统的背压( 1 M ; 2P o 包括回油路的压力损
失)取 p =1 aA, 2 , o MP; A 液压缸进油腔和回油腔 , 的有效工作面积, 2. ( ) m 取 p 4M ap = 12 10 2 MP, P, 4 一 .一 .= 8 a =5 , 5 4. 则A . 1 时 , = 19 由A二 D为液压缸的内 00 4 , 4 / 2 D [ 7
(/ 。 N m)
取 p 1M a却 = . ap = . a P, I 04 P, 03 P, =6 M o M 则 得:i p 却 1 P = 6 04 一 .= 53 P p = 一 一 o 1一 . 03 1. a 4 M
液压缸有效面积为: 按液压缸最大拉力时计算, 根据公式 A =
增压液压缸原压腔及增压腔有效面积计算:
很 据 i= — 下 一 一, 得 万 一 则
选取增压腔活塞直径 D = m, 2 m 那么有 5 0 __ , ( 子 2 _, D 一d) ‘ . _
口丁
F a p 取I= ., mx 1 / ' ' 09 7 l m 则A= . 8 0 23 0 时
第 3 总第 8 期) 期( 7 20 年6 01 月
液 压 气 动 与 密 封 H dPem &Sa . es y. nu l
N . ea N . o3 r l 8 ) ( i o 7 S
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螺杆钻具拆装架液压系统设计
曹 钧 王宝贵 顾爱中
摘 要 本文叙述了一种用于各类螺杆钻具及其它种类螺纹连接管件拧卸与装配设备的液压系统设计, 主要 阐述了该系统的设计原理和设计计算。 关键词 液压系统 设计 计算
P P B :7W .( ) 一 B 一 4k Q
1 U专 '
增压液压缸流量同施加扭矩液压缸相似, 计算
从略。
根据上面的技术参数, 选取配套的电动机。 们选择 Y 3M-45 1 12 BV 型电动机, 其技术参数为 P a=75W; 40/ i . n k 额“14r n m .