摘要：同步液壓絞車是通過對液壓絞車進行控制，從而達到液壓絞車和運動部件主動或者被動同步的一種液壓控制系統(tǒng)。同步液壓絞車是不壓井修井設(shè)備中提升下放油管的主要工具，在不壓井修井設(shè)備中要求液壓絞車能從地面將油管主動提升至工作臺面，然后油管連接至提升下放裝置。文章對同步液壓絞車進行了研究。

關(guān)鍵詞：不壓井修井設(shè)備；同步液壓絞車；同步運動；液壓原理；液壓控制系統(tǒng) 文獻標(biāo)識碼：A

中圖分類號：TH137 文章編號：1009-2374（2015）08- DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.

1 概述

在不壓井修井設(shè)備中，要求液壓絞車同時具備主動提升油管和被動跟隨提升下壓裝置同步運動。根據(jù)這種工況要求的需要設(shè)計出了同步液壓絞車。同步液壓絞車是一種能跟隨其他運動物體進行同步運動的液壓絞車，即同步液壓絞車的運動速度和其他運動物體的運動速度相同。同步液壓絞車既可以在運動負載的作用下運動同步運動，也能自主的提升重物。

2 結(jié)構(gòu)組成

同步液壓絞車由液壓馬達、聯(lián)軸器、鋼絲繩滾筒、鋼絲繩、支架等組成。

2.1 馬達

同步液壓絞車的液壓馬達根據(jù)扭矩、轉(zhuǎn)速的需要可選用葉片馬達、齒輪馬達、內(nèi)擺線馬達等多種結(jié)構(gòu)形式的液壓馬達。

2.2 聯(lián)軸器

聯(lián)軸器是連接液壓馬達和鋼絲繩滾筒的傳動件，根據(jù)同步液壓絞車的扭矩和轉(zhuǎn)速的要求選擇。

2.3 鋼絲繩

鋼絲繩一段固定在鋼絲繩滾筒上，另一端懸掛

重物。

2.4 支架

支架用于固定液壓馬達和鋼絲繩滾筒，并安裝在工作臺面上。

液壓馬達安裝在支架上，依靠液壓馬達的外圓在支架上定位；液壓馬達通過聯(lián)軸器和鋼絲繩滾筒連接在一起，鋼絲繩滾筒安裝在支架上；鋼絲繩一端固定在鋼絲繩滾筒上，另一端連接主動運動物體或者重物。

3 液壓控制系統(tǒng)原理

液壓控制系統(tǒng)由液壓源、安全閥、溢流閥、遠控溢流閥、單向閥、手動換向閥、單向節(jié)流閥等組成。

1.液壓源；2.安全閥；3.溢流閥；4.遠控溢流閥；5.單向閥；6.手動換向閥；7.單向節(jié)流閥

圖1 液壓控制系統(tǒng)原理

3.1 液壓源

液壓源為同步液壓絞車的液壓系統(tǒng)提供壓力油，驅(qū)動液壓馬達。

3.2 安全閥

安全閥調(diào)整整個同步液壓絞車的液壓控制系統(tǒng)的最高工作壓力。

3.3 溢流閥

溢流閥調(diào)整整個同步液壓絞車的液壓控制系統(tǒng)的工作壓力。

3.4 遠控溢流閥

遠控溢流閥遠程調(diào)整溢流閥的設(shè)定壓力。

3.5 單向閥

單向閥防止液壓馬達反轉(zhuǎn)時，液壓油進入溢流閥。

3.6 手動換向閥

手動換向閥控制液壓馬達的正反轉(zhuǎn)。

3.7 單向節(jié)流閥

單向節(jié)流閥調(diào)整液壓馬達的正轉(zhuǎn)速度。

液壓源通過安全閥調(diào)節(jié)整個液壓控制系統(tǒng)的最高工作壓力后進入手動換向閥；控制手動換向閥的手柄供給液壓馬達兩端液壓油；遠控溢流閥控制溢流閥的調(diào)節(jié)壓力，從而調(diào)節(jié)供給液壓馬達的液壓油的壓力；因此液壓馬達一端供給了有一定壓力的液壓油，而另一端連接液壓源的油箱，從而液壓馬達兩端產(chǎn)生了壓力差，迫使液壓馬達旋轉(zhuǎn)；而單向節(jié)流閥則調(diào)節(jié)供給液壓馬達的液壓油的流量，從而調(diào)節(jié)液壓馬達的轉(zhuǎn)動速度。

4 參數(shù)計算

根據(jù)經(jīng)濟性選擇同步液壓絞車的液壓控制系統(tǒng)的最大工作壓力。

P——同步液壓絞車的液壓控制系統(tǒng)的最大工作

壓力

同步液壓絞車的鋼絲繩滾筒和馬達的計算、選擇。

4.1 鋼絲繩滾筒

設(shè)計鋼絲繩滾筒時，根據(jù)同步液壓絞車的最大負載選擇合適的鋼絲繩；根據(jù)工作需要確定鋼絲繩滾筒的容繩量，容繩量的大小需大于重物的最高工作位置減去最高工作的距離；確定好鋼絲繩滾筒的容繩量后，根據(jù)安裝空間的要求確定鋼絲繩滾筒最小繞繩直徑和鋼絲繩滾筒長度。

G——同步液壓絞車的最大負載

d——鋼絲繩直徑

L——鋼絲繩滾筒的容繩量

D——鋼絲繩滾筒最小繞繩直徑

l——鋼絲繩滾筒的長度

a——鋼絲繩滾筒的纏繞層數(shù)

鋼絲繩滾筒的第一層容繩量：L1=πD*l/d

鋼絲繩滾筒的第二層容繩量：L2=π（D+d）*l/d

……

鋼絲繩滾筒的第n層容繩量：La=π[D+（a-1）d]*l/d

4.2 液壓馬達的計算和選擇

根據(jù)實際工作時負載的最大運動速度，再根據(jù)該速度計算液壓馬達轉(zhuǎn)速。

V——負載的最大運動速度

n——液壓馬達最大轉(zhuǎn)速

B——液壓馬達的扭矩

q——液壓馬達的排量

Q——液壓馬達的流量

ηmv——液壓馬達的容積效率

ηmm——液壓馬達的機械效率

ηm——液壓馬達的總效率

Tm——液壓馬達的扭矩

ηm=ηmv*ηmm

n=Qηv/q

Tmηmm

根據(jù)計算的到液壓馬達轉(zhuǎn)速和扭矩即可選擇合適的液壓馬達。

5 操作控制

同步液壓絞車有兩種功能：一個是主動提升重物，另一個是跟隨運動物體同步運動。

5.1 主動提升下放重物的工作原理

液壓絞車是用卷筒纏繞鋼絲繩提升或牽引重物的輕小型起重設(shè)備。

同步液壓絞車主動提升下放重物有三個工況。

液壓絞車提升工況：調(diào)節(jié)遠控溢流閥到最小，啟動液壓源，操縱換向閥，使換向閥的閥桿處于右端，液壓油進入液壓馬達，調(diào)節(jié)遠控溢流閥，使供給液壓馬達的液壓油的壓力增大，使液壓馬達兩端產(chǎn)生壓差。當(dāng)該壓差作用在液壓馬達上的扭矩大于重物產(chǎn)生的扭矩時，液壓馬達旋轉(zhuǎn)，重物上升；當(dāng)該壓差作用在液壓馬達上的扭矩小于重物產(chǎn)生的扭矩時，液壓馬達旋轉(zhuǎn)，重物自動下放；當(dāng)該壓差作用在液壓馬達上的扭矩等于重物產(chǎn)生的扭矩時，液壓馬達不旋轉(zhuǎn)，重物懸停。

液壓絞車下放工況：調(diào)節(jié)遠控溢流閥到最大，啟動液壓源，操縱換向閥，使換向閥處于左端，液壓油進入液壓馬達，調(diào)節(jié)遠控溢流閥，使控制供給液壓馬達的液壓油的壓力減小，使液壓馬達兩端產(chǎn)生壓差。直到液壓馬達兩端產(chǎn)生壓差產(chǎn)生的扭矩小于重產(chǎn)生的扭矩時，重物下落；逐漸壓油的壓力，重物下落速度加快，重物下落速度最快為自由落體時產(chǎn)生的速度。

剎車工況：操縱換向閥，使換向閥處于中位，切斷液壓馬達的供油，重物即停止運動。

5.2 在運動負載的作用下同步運動的工作原理。

運動負載拉動同步液壓絞車運動：調(diào)節(jié)遠控溢流閥到最小，啟動液壓源，控制運動物體向下運動時即可拉動液壓馬達轉(zhuǎn)動，從而使液壓馬達和運動物體同步

運動。

同步液壓絞車跟隨運動負載運動：調(diào)節(jié)遠控溢流閥到最小，啟動液壓源，控制運動物體向上運動，這時液壓馬達不運動；調(diào)節(jié)遠控溢流閥逐漸加大，直到同步液壓絞車運動速度等于運動負載的運動速度，這時同步液壓絞車跟隨運動負載同步運動。

6 結(jié)語

同步液壓絞車是通過對液壓絞車進行控制，從而達到液壓絞車和運動部件主動或者被動同步的一種液壓控制系統(tǒng)。同步液壓絞車是一種能跟隨其他運動部件進行同步運動的液壓絞車，即同步液壓絞車的運動速度和其他運動部件的運動速度相同，根據(jù)調(diào)節(jié)液壓系統(tǒng)壓力，使鋼絲繩保持適當(dāng)?shù)膹埦o力，進而保證液壓絞車正常工作。同步液壓絞車是一種在特殊工況下即可作為起重設(shè)備也可跟隨運動負載同步運動的起重設(shè)備。

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作者簡介：楊德強（1978-），男，中石化石油工程機械有限公司第四機械廠工程師，研究方向：石油鉆修設(shè)備液壓系統(tǒng)、氣壓系統(tǒng)設(shè)計。

（責(zé)任編輯：黃銀芳）