高转速顶驱液压系统组成及原理分析

刘丽娜，于萍

(1.内蒙古民族大学机械工程学院，内蒙古通辽028000;2.吉林大学机械学院，吉林长春 130000)

在大陆钻探过程常遇到坚硬的结晶岩，如使用牙轮取心钻，要求回转速度不小于280 r/min，目前，国内头，其钻进效率低，岩心采取率低，故常选用孕镶金刚石钻头。而孕镶金刚石钻头要求其钻头圆周线速度为1.5～3.0 m/s，φ152 mm的钻头的交流变频电动顶驱装置的回转速度为0～220 r/min。现有DQ40Y型液压顶驱装置其转速为0～190 r/min，它们的最大扭矩为50 kN·m，只能满足4 000 m以下钻机。故这些顶驱装置的回转速度都不能完全满足更深地层回转钻进的需要，所以需要设计转速高、扭矩大的液压顶驱。顶驱装置将由液压马达驱动，这就需要选择高压大排量的液压马达。

1 系统的组成

液压顶驱系统主要由液压马达、减速器、主轴等组成，作用是驱动减速器驱动钻杆旋转钻进。液压马达驱动系统是为钻井液压顶驱马达提供动力，其主要能源部件采用恒功率变量泵与变量液压马达配合，液压附件由蓄能器组、油箱、热交换器、滤油器、阀组管件等组成［1－2］。液压马达驱动分为单液压马达型和多液压马达型，马达输出轴与减速器齿轮轴相连接，通过齿轮传动驱动主轴旋转从而进行钻进。采用液压马达驱动取代交流变频电机驱动，使得整机结构更加紧凑，空间尺寸整体缩小。

2 顶驱液压系统原理设计及参数分析

液压顶驱装置总图如图1所示。

图1 高转速液压顶驱系统结构原理图

该装置主要由液压马达1、减速器2、大通径水龙头3、内防喷器机构4、钻杆上缷扣背钳5等5个部分组成。……