随着现代科学技术的快速发展，液压传动技术、计算机技术、测试技术和自动控制技术已被广泛的应用于钻探行业中，人类已迈入自动智能化钻探时代。浅层取样钻机是一种结构紧凑，性能可靠，维护方便，用途较为广泛的工程机械，但由于国内大多数厂家仍采用传统的液压驱动系统，使得钻机的自动化功能得不到实施;另一方面，传统的钻机液压驱动系统耗能严重，在积极倡导“低碳环保”的当今社会背景下，迫切需要对钻机液压系统的节能性进行研究。基于钻机的发展现状和发展趋势，本文以自动化钻机为切入点，以节能型钻机为着眼点，对钻机的液压系统进行了设计研究，对全液压全自动化式浅层取样钻机的发展与应用具有一定的理论指导意义和工程实用价值。　　 全液压全自动式浅层取样钻机是一个机电液一体化系统，采用液压传动与控制系统作为钻机的驱动系统，驱动钻机执行机构实现动作的执行;采用PLC可编程逻辑控制系统作为钻机的控制系统，通过输入信号和反馈信号联合控制钻机按给定的要求执行运动。本论文研究的主要内容包括钻机液压系统原理的设计、节能方案的设计与分析以及系统的理论建模和数字仿真分析。　　 首先，本文介绍了课题研究的目的和意义，综述了全液压式取样钻机实现自动化及其节能控制的意义，回顾了国内外钻机在这方面的发展历史和研究现状，同时对钻机的节能技术的发展前景进行了总结，并指出了本文的主要研究内容。　　 其次，根据浅层取样钻机总体方案和钻探工艺的要求合理地选择了液压传动与控制系统作为驱动系统，阐述了液压系统的技术规格。在总结前人工作经验和成果的基础上，结合现有的技术条件，设计了一套具有节能性的全自动化液压钻机系统。基于钻机液压系统的复杂性，将整机液压系统划分为钻机的供油系统，回转系统，给进系统，卡盘—夹持系统，循环系统，行走系统，钻架的调位系统，拧卸杆机械手，自动取芯机械手，自动取水机械手，把持机械手等几个部分，进行了相互独立而又相互关联的液压原理的设计工作，并对每个液压子系统原理进行了简单的说明。针对钻机工况的特点，对钻机主要执行机构液压系统的工作原理进行了系统性的分析，同时验证了系统的可行性。　　 第三，根据本设计的浅层取样钻机的技术规格参数和相关资料的数据分析，对钻机液压系统进行了系统化的计算，即分别对回转系统、给进系统、泥浆泵系统、卡盘—夹持系统、行走系统，钻架的调向系统，拧卸杆机械手，自动取芯机械手，自动取水机械手，把持机械手进行了相关结构设计和尺寸计算，并对液压系统的进行了热平衡计算。在完成液压钻机的方案设计和相关计算工作后，完成了液压系统液压元器件的选型工作，选用了国产华德液压元件。　　 第四，本文阐述了液压系统节能控制的设计原则和策略，论证了节能控制的优越性，分析了钻机液压系统的节能控制系统的设计与实施方案，并将负载敏感和压力补偿技术、电液比例技术和集成块的设计成功的运用到本设计中。同时，分析了负载敏感系统的基本工作原理以及负载敏感系统对给进系统和回转系统的适应能力;阐述了电液比例控制系统的工作原理及其技术优势，并分析了将电液比例控制系统运用于钻机液压系统工作情况，可以显著提高钻机的自动化程度，并达到节能的目的;分析了集成块运用于钻机液压系统的优势，可以减少泄漏点和降低液压能耗，并且使液压系统结构更紧凑。钻机液压系统通过负载敏感变量泵和电液比例阀双重控制，使之与负载所需压力和流量相适应，减少溢流损失，达到高效节能的目的。　　 最后，根据钻机液压系统的原理，使用AMESim软件对钻机给进系统和回转系统进行了模型搭建，并对给进系统和回转系统的工作过程进行模拟仿真分析，仿真结果验证了钻机负载敏感系统和电液比例控制系统的优越性，使系统的压力和流量能与负载的要求相匹配，能量利用率高，具有良好的节能效果，同时也表明了电液比例控制系统可以提高自动化水平。