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全液压钻机作为一种性能优越的钻井设备,用途十分广泛,随着我国经济建设的进一步发展,全液压钻机的研制也在快速发展,但是由于国内全液压钻机设计水平和工艺水平的落后,与国外一些生产商的技术水平还有一定的差距,所以对全液压钻机的研究依然十分重要。在总结和学习国外先进设计理念的基础上,设计了钻机液压系统,并在全液压钻机的样机上进行试验验证。 分析了给进液压系统和回转液压系统的负载特性,对给进系统压力控制的方法进行了讨论,为液压系统的设计计算提供依据。 设计了全液压钻机液压系统,重点设计了压力控制阀组,用以控制加压给进压力和限制马达最大转矩;设计了给进系统悬重控制阀组,提高了钻具的提升和下放的稳定性,并且能够实现减压钻进控制;提出了给进系统钻进压力控制方法,设计了马达的多档控制以及冷却风扇速度控制方案。通过对原理的分析和元件参数的计算,给出了液压系统的主要元件型号。 建立给进液压系统数学模型和传递函数框图,重点分析了压力补偿器环节各参数对整个系统的影响。对给进系统加压控制回路、减压控制回路以及下放钻具时平衡阀的控制性能进行了动态仿真分析,验证其正确性,设计了PID双压力闭环钻进压力控制方法。对马达回转系统进行仿真,通过仿真分析验证多档控制调速和转矩限制方案的可行性。 对全液压钻机样机进行调试,对给进系统和回转系统试验数据和试验现象进行分析,结果表明,样机能够实现所要达到的所有功能和要求,验证了系统设计的正确性,以及仿真模型的合理性,另外针对试验现象,解决了一些现场问题。