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LTJ-10型轮式通井机转向系统的改进 |
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作者：兰州石油机械研究所 赵国相 |
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摘要 介绍了原LTJ-10型轮式通井机转向系统的组成、原理及存在的问题，并提出了改进方法。改进后的转向系统更安全、省力。此改进方法对现用的工程机械，例如，ZL50型装载机等同样有效，应加以推广。
叙词 通井机 旋转 系统 问题 改进
由兰州石油机械研究所设计的LTJ-10型轮式通井机经多年现场试验，现已在各大油田投入使用。由于该机采用“车机合一”、“4×4”铰接式自走底盘等新结构，较现场使用的履带式通井机有移运性好、结构简单及综合性能先进等优点，是一种高效稳定的新型修井设备。
随着钻采机械化水平的提高，我们的设计关键是采用新技术，朝着自动化、机械化方向发展，从适应性、可靠性入手，消除一些不安全因素。现文就LTJ-10型轮式通井机转向系统提出一些看法。
1 原LTJ-10型轮式通井机转向系统的组成及原理
原LTJ-10型轮式通井机转向系统（如图1）由安装在液力变矩器上的齿轮泵、油箱、方向盘、全液压转向器及左、右转向液缸等组成。全液压转向器通过方向盘的转动，控制高压油进入左、右转向液缸，从而实现铰接式车架的前车架转动（如图2）。当前车架左、右转动各26°时，通过绞车架（中车架）上的限位块强行限位，阻止前车架的转动。转向系统的额定压力为10 Mpa，左、右转向液缸缸径为φ90 mm，在极限位置若不及时换向，液缸产生的推力无疑是巨大的，该力通过液缸前后联接座作用于前后车架上，进而作用在铰接销处，使得此处受力状况不好，增加了事故隐患。
1—油箱；2—齿轮泵；3—全液压转向器；4—右转向液缸；5—左转向液缸；6—方向盘
图1 原转向系统示意
1—绞车架；2—限位块；3—铰接销；4—右转向液缸；5—左转向液缸；6—前车架
图2 车架示意
2 改进后的LTJ-10型轮式通井机转
向系统的组成及原理改进后的LTJ-10型轮式通井机转向系统是在原转向系统的基础上，增加了左限位阀、右限位阀和流量放大器，其转向系统如图3。
1—油箱；2—流量放大器；3—右转向液缸；4—左转向液缸；5—右限位阀；6—方向盘；7—全液压转向器；8—左限位阀；9—齿轮泵
图3 改进后的转向系统示意
本转向系统可分为两大部分：先导系统和转向系统。先导系统由全液压转向器、左限位阀和右限位阀组成。先导系统通过全液压转向器控制流量放大器内的滑阀，从而使较大流量的高压油进入转向液缸，实现控制小流量（先导流量，输出大流量)。其具体过程如下：
齿轮泵产生的高压油经流量放大器的入口I和出口O进入全液压转向器的进油口，若方向盘不动，则高压油经全液压转向器出口直接回油箱；当转动方向盘时，高压油经全液压转向器的左或右出油口流入其中的某个限位阀，若车辆转向未到达左、右转向极限位置，则先导油通过限位阀流向流量放大器内滑阀的某一端（A或B），迫使滑阀移动。此时，通过流量放大器内腔体较大流量的高压油经A1或B1进入左、右转向液缸，从而实现转向；当车辆转向到达极限位置，则前车架上的撞块将碰撞位于绞车架前端限位阀的顶杆，此弹簧复位的二位三通限位阀切断进入流向流量放大器内滑阀端（A或B）油路，滑阀复位，无油流入左、右转向液缸，从而停止转向，起到安全保护作用。
3 计算比较
对车辆的转向系统而言，转向液缸的选择主要依据转向阻力，全液压转向器排量的选择取决于转向液缸的活塞杆由一个极端到另一个极端方向盘的转数I，一般取I=3～8r，方向盘转速一般取n=60 r/min。
原转向系统有关元件参数如下：全液压转向器BZZB1-800型（排量q=800mL/r）；左、右转向液缸行程S=340mm，液缸内径D=φ90mm，活塞杆直径d=φ32mm。
车辆转向时从左（右）极限位置到达右（左）极限位置，对交叉连接的油缸的进油量Q为，
Q=［πD2S＋π（D2－d2）］S／4×10－3= 4050，mL。
由I=Q／q=4050／800=5.1 r，I在3～8 r范围内。可见，对原转向系统转向器的选择是合理的。
改进后的转向系统有关元件参数如下：流量放大器4T1100型，其额定先导压力为p1=5.1 Mpa，额定先导 流 量 为Q1=11.4L/min，额定输出流量为Q2=102 L/min。严格地说， 改进后的转向器只作控制器用，它通过控制先导流量（滑阀的移动），从而控制输出流量，转向器的排量与流入液缸的流量非正比关系。
由排量q＝Q1／n=190 mL/r，即应选排量q=190 mL/r的转向器。查有关转向器的型号，选定的转向器为BZZB1-200型。
由计算可见，由于流量放大器的作用，改进后的转向系统转向器的排量较原转向器的排量减少了，因而转动方向盘更省力。
4 结束语
流量放大器是近几年来国外工程机械上广泛采用的一种液压元件,其与限位阀的组合使用，不但使得该机存在的转向隐患得到彻底解决，而且由于流量放大器的使用，使流量较小的先导油流控制了大流量的液压油进入转向油缸，从而使原排量较大的全液压转向器可以用较小排量的转向器代替，所以转动方向盘更省力。
目前，许多采用铰接式车架的工程机械，如ZL50型装载机，均存在类似问题，而且由于其工作特点，转向系统应用更频繁，建议推广使用。
(end)
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(7/14/2004) |
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