对于全液压钻机顶驱回转机构同步系统分析与仿真

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1、2013年2月机床与液压Feb．2013第41卷第3期MACHINETO0L&HYDRAULICSVo1．4lNo．3DOI：10．3969／j．issn．1001—3881．2013．03．031全液压钻机顶驱回转机构同步系统分析与仿真刘丽娜(内蒙古民族大学机械工程学院，内蒙古通辽028000)摘要：为保证深部大陆科学钻探钻用钻机具有较高的转速，需采用高转速的液压顶驱系统。此系统采用多个马达作为执行元件，虽然多个马达在机械上能同步，但这种强制同步既耗能，同时也加剧元件的磨损，缩短了使用寿命。为了保证各马达长时间的同步精度，采用负载独立流量分配(LUDV)控制系统。分析LUDV控制系统的原理

2、，采用阀后压力补偿，利用AMESim软件建立控制系统模型，对马达同步系统进行仿真。仿真结果表明：采用阀后压力补偿，在负载不相同的情况下，实现了马达同步。关键词：液压顶驱；回转机构；马达同步；LUDV控制系统中图分类号：TP271+．31文献标识码：A文章编号：1001—3881(2013)3—110—3AnalysisandSimulatiOIlSofGyrationDeviceSynchronizationSysteminFul1．hydraulicDrillingRigTopDriveSystemLIULina(CollegeofMechanicalEngineering，InnerMo

3、ngoliaUniversityfortheNationalities，TongliaoInnerMongolia028000，China)Abstract：Itisneededtoadopthydraulictopdrivesysteminordertoobtainhighrotationalspeedforthedrillingrigofdeepconti·nentalscientificdrilling．Inthissystem，severalmotorsaretakenasexecutivecomponent．Maybethesemotorsaresynchronousinmachi

4、nery，butthissynchronismisenergyintensive．Atthesametime，frictionofunitsisincreasedandtheservicelifeissho~ened．Toensurelong—termhighsynchronizationaccuracy，LUDVsystemwasadopted．TheprincipleofLUDVsystemwasanalyzed，andthemodelwasbuihbyusingAMESim．Thesimulationresultsshowthat：adoptingpressurecompensatio

5、naftervalve，themotorsaresyn—chronousunderdifferentloads．Keywords：Full-hydraulicdrillingrigtopdrivesystem；Gyrationdevice；Motorssynchronization；LUDVsystem目前各国的液压钻机大部分都采用顶部驱动钻井集中控制，采用的型号为力士乐M4、M7等集成阀装置，简称顶驱。该系统不但可以节省20％～25％组。工作时，4个马达驱动减速器，减速器再带动主的钻井时间，而且也可有效防止卡钻事故，特别适用轴旋转口]。为了保证4个马达的同步转动，采用了负于斜井、高难度的定

6、向井的钻探。顶驱装置将由液压载独立流量分配系统(LUDV)。马达驱动，这就需要高压大排量的液压马达。顶驱回转机构采用结构形式、尺寸、精度尤其是排量相同、容积效率较高且相等的4个轴向柱塞液压马达作为执行元件，马达以并联工况为主。当钻机长时间工作l一油箱后，会发现齿轮的磨损严重，减速箱因受力不均易产2一液压泵生振动从而影响钻进性能。出现这种情况的原因在3一溢流阀4一单向阀于：系统由4台液压马达提供驱动力，然后再经减速5一快速接头器的1对减速齿轮将动力传给主轴，在传递过程中，6__M4多路阀扭矩难免会有差异；另外，4个马达在尺寸、制造精7、8、9、1o--液压马达度等各方面也不可能完全相同，这就造

7、成了钻进过程l1一冷却器12一过滤器中4个马达的同步精度降低⋯。1LUDV控制系统简介如图1所示，4个马达为并联连接，多路换向阀是手动控制换向阀门的组合，以进行多个工作机构的图1顶驱回转机构液压原理图收稿日期：2011—12—31作者简介：刘丽娜(1982一)，女，讲师，研究方向为机械流体传动。E—mail：liulina0805@163．com。第3期刘丽娜：全液压钻机顶驱回转机构同步系统分析与仿真·111