（一）执行元件

根据执行元件的负载和系统的压力，可以计算液压缸的直径和液压马达排量。

1.计算执行元件的有效工作压力

液压缸的有效工作压力p1（Pa），由图9-12知：

液压动力头岩心钻机设计与使用

液压马达的有效工作压力p1为:

液压动力头岩心钻机设计与使用

式中：p为液压系统压力（或pp为液压泵压力）。Pa；Δp为进油管路的压力损失。初步

估算时，对简单的液压系统，取Δp＝（2～5）×105Pa；对较复杂的液压系统，取Δp＝（2～15）×105Pa；p0为系统的背压（包括回油路的压力损失），对回油路上有节流阀的调速系统，取p0＝（2～5）×105Pa；对回油路上有背压阀或调速阀的调速系统，取p0＝（5～15）×105Pa；回油路较短且直通油箱，取p0＝0；A1、A2分别为液压缸的无杆腔和有杆腔有效工作面积，m2；

图9-12 液压缸系统图

2.计算液压缸面积和液压马达排量

液压缸面积A（m2）为：

液压动力头岩心钻机设计与使用

式中：Fmax为液压缸最大负载，N；p1为液压缸有效工作压力，Pa；ηm为液压缸机械效率，取＝0.9～0.98。液压马达排量q（m3/r）为：

液压动力头岩心钻机设计与使用

式中：Tmax为液压马达最大负载转矩，Nm；p1为液压马达有效工作压力，Pa；ηm为液压马达机械效率，不同类型马达机械效率不同，ηm可参考液压传动设计手册和液压马达产品样本取值。

3.计算执行元件所需流量

液压缸所需流量Qmax（m3/s）：

液压动力头岩心钻机设计与使用

式中：A为液压缸工作面积，m2；vmax为液压缸活塞移动最大速度，m/s。

液压马达所需流量Qmax（m3/s）：

液压动力头岩心钻机设计与使用

式中：q为液压马达排量，m3/s；nmax为液压马达最大转速，r/s。

4.液压马达的选择

液压马达可分高速和低速两大类。轴向柱塞液压马达，外啮合齿轮液压马达等属高速液压马达。高速液压马达输出转矩不大，需要齿轮减速后驱动工作机构。高速马达主要特点是转速高，转动惯量小，便于启动和制动，调节灵敏度高。径向柱塞液压马达、摆线齿轮液压马达等属低速液压马达。低速马达主要特点是排量大、体积大、转速低，可直接驱动工作机构。

根据压力、排量、转速等要求来选择液压马达类型。

（1）轴向柱塞液压马达：此类液压马达有斜轴式和斜盘式两种型式。其特点是转速高、压力高（32MPa）、体积小，主要用于岩心钻机回转和升降机构。

（2）摆线齿轮液压马达：此种液压马达有轴配流式和端面配流式两种型式。后者由于采用端面配流，磨损可自动补偿，另外采用镶柱式定子、转子设计，使液压马达具有效率高、工作压力高、启动压力低和运转平稳等特点，在低速大转矩液压马达中体积最小。2K、6K系列的摆线齿轮液压马达就是这类马达的代表产品。选用时参考产品样本，确定压力和流量，使液压马达的工作特点在连续工作区域内，以获得最佳工作效率和寿命。

（3）径向柱塞液压马达：此类液压马达有曲轴连杆式、内曲线多作用式和静力平衡式三种型式。径向柱塞液压马达具有压力高、效率高、低速稳定性好等特点。由国外引进并经过设计改进的曲轴连杆式液压马达在钻机回转升降机构、泥浆泵传动中均有应用。特别是壳转式马达更适用钻机行走机构。

（二）液压泵

首先根据液压系统对液压泵的性能要求确定液压泵的类型，然后计算泵的工作压力和流量，选择泵的具体规格型号，并计算其所需输入功率。

1.选择液压泵类型

钻机回转机构为有级调速或功率较小的钻机，一般选用高压齿轮泵。高压齿轮泵具有压力高、结构简单和工作可靠等特点。三联齿轮泵可简化液压泵传动机构，被广泛采用。

若钻机回转、升降机构要求无级调速，或功率大的钻机可选用轴向柱塞泵。轴向柱塞泵有斜轴式和斜盘式两种型式。其特点是压力高和效率高，并有多种变量机构可供选用。斜盘式轴向柱塞泵如同齿轮泵，也可将两个或三个液压泵串接在一起，简化液压泵传动。在现代液压动力头岩心钻机上，给进机构采用恒压轴向柱塞泵，回转和升降机构采用负载敏感轴向柱塞变量泵是最优选择和发展趋势。

2.计算液压泵流量

液压泵的流量Qp（m3/s）：

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式中：k为系统泄漏系数，一般取k＝1.1～1.3；（Q）max为各元件同时动作的最大总流量，m3/s。

当系统采用储能器时，泵的流量根据系统在一个工作循环周期中的平均流量选取，即：

液压动力头岩心钻机设计与使用

式中：T为工作周期，s；Qi为各执行元件在工作周期中所需流量，m3/s；n为执行元件的数目。

3.选择液压泵规格

参照液压传动设计手册或产品样本，选择泵的规格型号。所选泵的流量应与计算流量相当，不要超过太多。泵的额定压力可以比系统工作压力高25％或更高些。这是因液压系统工作过程中存在动态压力，使泵有一定压力储备。

4.计算液压泵的驱动功率

液压泵的驱动功率按下式计算P（kW）：

液压动力头岩心钻机设计与使用

式中：pp为液压泵最大工作压力，Pa；Qp为液压泵输出流量，m3/s；η为液压泵总效率。液压泵总效率可在产品样本中查到，大致估取齿轮泵为0.7～0.75，轴向柱塞泵取0.8～0.85。液压泵规格大取大的数值，规格小取小的数值；变量泵取小值，定量泵取大值。当液压泵的工作压力只有额定压力的10％～15％时，液压泵的总效率将显著下降，有时只达50％或更低；变量泵的流量为其额定流量的1/4或1/3以下时，容积效率和总效率都下降很多。

（三）选择液压控制阀

根据液压系统工作压力和通过阀的最大流量来选择液压控制阀。选择压力阀时需考虑其压力调节范围；选择流量阀时，要注意其最小稳定流量；选择换向阀时要注意其滑阀机能及操作控制方式。阀的额定流量必须与实际通过流量一致，实际流量不应大于额定流量的1.2倍。为便于油路连接，同一液压回路尽量选用相同通径的阀。

液压阀连接安装方式的选择。为了简化油路和便于集中操作，钻机均采用多路换向阀。多路换向阀以若干个单联换向阀为主体，配合溢流阀、单向阀及卸荷阀等组合而成。多路换向阀不能满足系统要求时，可选择单个阀加以补充。液压锁、平衡阀、调速阀、调压阀等都是钻机常用阀

负载敏感多路阀是一种手动或电液控制的比例多路阀。它由换向阀、减压阀、节流阀、梭阀和溢流阀等组成，具有换向、调速和多执行元件可同时工作功能。

由叠加阀组成的油路块，因叠加阀品种多，其性能可满足液压系统要求。叠加阀组装方便，且有利于油路的改进，在液压动力头岩心钻机的给进和辅助动作回路上常被采用。

（四）液压辅件

液压辅件包括油箱、管件、滤油器、储能器等。有关液压辅件的计算与选择可参考液压传动设计手册。

油管的内径是根据管内允许流速和通过的流量来确定。

油管内径d（m）：

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式中：Q为通过油管的流量，m3/s；v为油管中允许流速，m/s；吸油管路v＝0.5～2m/s；压力管路v＝2.5～6m/s，高压管路可取7m/s；回油管路v≤1.5～3m/s；泄油管路v≤1m/s。

不同类型液压泵，其自吸能力不同。齿轮泵的自吸能力强，轴向柱塞泵的自吸能力弱。在开式系统中，轴向柱塞泵的吸油管内径和长度应根据产品样本中的规定计算确定。