起升系統(tǒng)工作原理及設(shè)備

1、第五章第五章 起升系統(tǒng)工作原理與設(shè)備起升系統(tǒng)工作原理與設(shè)備第一節(jié)第一節(jié) 起升系統(tǒng)工作原理起升系統(tǒng)工作原理 一、起下鉆操作一、起下鉆操作 1.1.起鉆：起鉆：換鉆頭換鉆頭，取鉆柱取鉆柱。 2.2.下鉆：下鉆：鉆柱入井鉆柱入井。二、游系運(yùn)動(dòng)分析二、游系運(yùn)動(dòng)分析 大鉤速度；大鉤速度； 鋼繩速度；鋼繩速度； 天車輪的切向速度；天車輪的切向速度； 有效繩數(shù)（除快、死繩外的游繩數(shù)）；有效繩數(shù)（除快、死繩外的游繩數(shù)）； 滑輪直徑。滑輪直徑。 VV VZcD起升系統(tǒng)起升系統(tǒng)鉆機(jī)的核心鉆機(jī)的核心：絞車、游動(dòng)系統(tǒng)、井架絞車、游動(dòng)系統(tǒng)、井架。從從快繩側(cè)快繩側(cè)死繩側(cè)死繩側(cè)鋼繩速度鋼繩速度為為 大鉤升高大鉤升高H H,

2、 , 快繩拉下繩長為快繩拉下繩長為Z ZXH H 。天車輪天車輪切向速度切向速度 和和轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速 為為可見可見：快繩一側(cè)的快繩一側(cè)的滑輪轉(zhuǎn)速大于滑輪轉(zhuǎn)速大于死繩一側(cè)死繩一側(cè)的的滑輪轉(zhuǎn)速滑輪轉(zhuǎn)速?！緳z修天、游車應(yīng)將滑輪及軸承倒換，使壽命均衡。檢修天、游車應(yīng)將滑輪及軸承倒換，使壽命均衡?？炖K側(cè)鋼繩彎曲次數(shù)大于死繩側(cè)，會(huì)提前疲勞斷絲?？炖K側(cè)鋼繩彎曲次數(shù)大于死繩側(cè)，會(huì)提前疲勞斷絲。 】061dZnVVVZVVVV Vn00604 41 1nVDZVnZVVc，)60602nDnrrVc快繩快繩死死繩繩絞車絞車三、游動(dòng)系統(tǒng)載荷三、游動(dòng)系統(tǒng)載荷 設(shè)設(shè) 、 為游系起升重量和效率，為游系起升重量和效率， 、 為

3、下為下鉆游系起重量和效率，鉆游系起重量和效率， 、 為快繩和死繩拉力，為快繩和死繩拉力， 為游繩的拉力。為游繩的拉力。1.1.大鉤靜載荷大鉤靜載荷 游上Q游游下Q游快P死PZPP1LqQ柱靜10kNL L井深，井深，kmkm； 單位長度鉆柱質(zhì)量，單位長度鉆柱質(zhì)量，kg/mkg/m。 柱q2. 2. 游系靜載荷游系靜載荷 游靜游GQQ10kN 游動(dòng)系統(tǒng)固定質(zhì)量游動(dòng)系統(tǒng)固定質(zhì)量tftf（游車、（游車、大鉤、吊環(huán)、鋼繩）大鉤、吊環(huán)、鋼繩） 游G3. 3. 天車臺載荷天車臺載荷（天車梁所受的載荷天車梁所受的載荷） ）（游靜車ZGQQ2110kN( , 不考慮傾斜。不考慮傾斜。)死快游車PPQQPPP2

4、死快4.4.當(dāng)大鉤靜止懸重時(shí)，當(dāng)大鉤靜止懸重時(shí)，各段游繩拉力相等。各段游繩拉力相等。 死死快快PPPPZ1ZQP游快 【 】 游靜游GQQ105 5當(dāng)起升時(shí)，各繩拉力。當(dāng)起升時(shí)，各繩拉力。由于由于軸承的軸承的摩擦阻力摩擦阻力和和鋼繩鋼繩過滑輪的過滑輪的彎曲阻力彎曲阻力有有： ZZPPPPP121快上 為單為單輪繩效率輪繩效率 ，則，則（ ； ； ； ） 1PP快上21PPZZPP1ZZPPPP221上快因因 【 】， 所以所以 ZPPPQ21游上ZiiPQ1游上)(2ZPQ快上游上等比級數(shù)和等比級數(shù)和 【 】 ZPZPPPPPPPPZ 21221快上快上快上可寫為：可寫為： 起升時(shí)快繩拉力起升

5、時(shí)快繩拉力： （代入上式）起升游系效率起升游系效率： 時(shí)和公式等比級數(shù)比為快上游上)1 ()1 (ZPQ游游游游上上快快上上1ZQP 6當(dāng)下鉆時(shí)，各繩拉力當(dāng)下鉆時(shí)，各繩拉力?！九c起鉆時(shí)相反與起鉆時(shí)相反，阻力幫助阻力幫助 】 【 】快PZZPPPPP121快下1PP快下 )111(221等比級數(shù)和快下游下ZZPPPPQ)1 ()1 (ZZ游 時(shí)和公式等比級數(shù)比為快下游下1)1 (1ZZPQ由于由于 （代入上式）下放時(shí)游系效率下放時(shí)游系效率： 結(jié)論結(jié)論：起、下鉆時(shí)各游繩的拉力不同起、下鉆時(shí)各游繩的拉力不同， 。 游游下快下ZQPZZZ1)1 (游快上P快下P 與與 表達(dá)式不同，其值相近，可認(rèn)為表達(dá)

6、式不同，其值相近，可認(rèn)為 ，可以用于起或下鉆游系的總效率可以用于起或下鉆游系的總效率， 單輪效率單輪效率。 游游游游游1Z游游12Z游21Z游)1 ()1 (ZZ游起升游起升游系效率系效率四、滾筒纏繩層數(shù)確定四、滾筒纏繩層數(shù)確定滾筒外經(jīng)滾筒外經(jīng) ；繩徑繩徑d d。纏一層繩纏一層繩，中徑中徑 ，第一層纏繩不工作，利于排繩第一層纏繩不工作，利于排繩。纏繩：纏繩：一左旋，一右旋一左旋，一右旋。每圈有每圈有3/43/4圈于槽中圈于槽中，則，則（ ）；1/4圈圈跳向另一槽跳向另一槽，直徑重疊直徑重疊， ；每圈每圈半徑增量半徑增量：0DdDD01dhdh866. 0866. 030cosdh 9 . 01

7、41866. 043從第二層到最后一層從第二層到最后一層纏繩直徑變化纏繩直徑變化。 滾筒滾筒原始原始直徑直徑： 第一層第一層直徑直徑： （以鋼繩中徑計(jì)算（以鋼繩中徑計(jì)算） 第二層第二層直徑直徑： （在在 基礎(chǔ)增加基礎(chǔ)增加 ） 任意層任意層直徑直徑：第末層第末層直徑直徑： 0DdDD01ddDD2021Dh2didDDi) 1(20dedDDe) 1(20第二第末層，平均直徑為第二第末層，平均直徑為： 總層數(shù)總層數(shù)； 半徑增量系數(shù)半徑增量系數(shù) , 0.9 mDdeDDDDem) 1(202edhdh纏繩總層數(shù)纏繩總層數(shù) 取決于立根長和有效繩數(shù)取決于立根長和有效繩數(shù) ，纏到第二纏到第二第第e e層

8、上層上，按按 平均直徑計(jì)算平均直徑計(jì)算 。 從從 （不考慮第一層不考慮第一層， 每層的排數(shù)每層的排數(shù)）代入代入 得得： 式中式中 立根長度立根長度 每層的排數(shù)每層的排數(shù)， ；L L滾筒長滾筒長，mm；排繩間隙排繩間隙，取取1 11.5mm1.5mm。解二次方程得解二次方程得 。 eZ2DeDmD) 1( enDZlmnmD0)1 (002dnZldDeddDelndLne第二節(jié)第二節(jié) 鉆井絞車鉆井絞車 一、一、 絞車的作用絞車的作用 絞車是鉆機(jī)的核心、關(guān)鍵設(shè)備。絞車是鉆機(jī)的核心、關(guān)鍵設(shè)備。 （鉆機(jī)（鉆機(jī)三大機(jī)組三大機(jī)組：絞車絞車、轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)盤、鉆井泵鉆井泵）。）。 1.1. 起下鉆，下套管起下鉆，

9、下套管 提出鉆具提出鉆具，再放下去再放下去，叫，叫起下鉆作業(yè)。起下鉆作業(yè)。由絞車完成。由絞車完成。 下套管，也用絞車完成。下套管，也用絞車完成。 2.2. 控制鉆壓（扶剎把，加鉆壓）控制鉆壓（扶剎把，加鉆壓） 鉆頭鉆頭旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)破巖破巖，由鉆鋌重提供鉆壓由鉆鋌重提供鉆壓，壓力大小由壓力大小由剎車剎車調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)。 剎車松開，鉆壓過大；鉆柱提起，鉆壓為零；要適當(dāng)控制剎剎車松開，鉆壓過大；鉆柱提起，鉆壓為零；要適當(dāng)控制剎車調(diào)節(jié)鉆壓。車調(diào)節(jié)鉆壓。 3. 3. 上卸扣（上卸扣（拉貓頭，上卸扣拉貓頭，上卸扣） 借助貓頭拉大鉗借助貓頭拉大鉗手柄，完成鉆桿手柄，完成鉆桿上卸扣上卸扣。（現(xiàn)用液壓大鉗現(xiàn)用液壓大鉗）

10、4.4. 起升井架，吊重物起升井架，吊重物 A A形，形，K K形（形（形）井架絞車整體起升。形）井架絞車整體起升。 5.5. 作為轉(zhuǎn)盤的傳動(dòng)中間裝置作為轉(zhuǎn)盤的傳動(dòng)中間裝置 轉(zhuǎn)盤的離合器在絞車?yán)?。轉(zhuǎn)盤的離合器在絞車?yán)铩?二、絞車的使用要求二、絞車的使用要求 1 1要能傳遞足夠大的功率要能傳遞足夠大的功率 鉆柱很重，起升功率很大。鉆柱很重，起升功率很大。 2 2 滾筒要有足夠大纏繩容量滾筒要有足夠大纏繩容量 起升一立根起升一立根（28m28m）纏繩長纏繩長, ,余量行程余量行程2 23m3m，游，游繩數(shù)繩數(shù)1010根根，纏繩，纏繩300300 多多米米。 3. 3. 要有適當(dāng)?shù)臋n數(shù)要有適當(dāng)?shù)臋n數(shù)

11、鉤載鉤載是是變化變化的，的，N=QVN=QV，保證，保證N=N=常數(shù)，常數(shù)，Q,VQ,V。國標(biāo)國標(biāo)規(guī)定規(guī)定六個(gè)檔六個(gè)檔。多檔功率利用率越充分多檔功率利用率越充分。 4. 4. 剎車機(jī)構(gòu)靈敏可靠剎車機(jī)構(gòu)靈敏可靠鉆壓靠剎車調(diào)節(jié)，鉆具的起升下放的停止、鉆柱懸持鉆壓靠剎車調(diào)節(jié)，鉆具的起升下放的停止、鉆柱懸持也靠剎車。也靠剎車。5. 5. 貓頭要有足夠的拉力貓頭要有足夠的拉力貓頭的作用是上卸扣，貓頭的作用是上卸扣，崩扣力矩很大崩扣力矩很大，貓頭要有很大，貓頭要有很大的拉力。的拉力。目前用液壓大鉗，吊鉗備用目前用液壓大鉗，吊鉗備用。三、絞車的結(jié)構(gòu)類型三、絞車的結(jié)構(gòu)類型按軸分：按軸分：有單軸、雙軸、三軸及多

12、軸絞車有單軸、雙軸、三軸及多軸絞車；按筒分：按筒分：有有單單滾筒滾筒和和多多滾筒滾筒絞車絞車。主滾筒起下鉆具，撈砂筒提撈作業(yè)；主滾筒起下鉆具，撈砂筒提撈作業(yè)；按速分：按速分：有有2 2速、速、3 3速、速、4 4速、速、6 6速絞車速絞車 1.1.單軸絞車單軸絞車C-1500C-1500絞車絞車（P114P114圖圖3-473-47所示，打井深所示，打井深1200m1200m）特點(diǎn)：特點(diǎn)： 貓頭裝在滾筒軸兩端，滾筒活裝在軸上；貓頭裝在滾筒軸兩端，滾筒活裝在軸上； 絞車絞車外變速外變速, ,另有變速箱。另有變速箱。單軸單軸交流交流變頻變頻電驅(qū)電驅(qū)動(dòng)動(dòng)絞車絞車2.2.雙軸絞車雙軸絞車ZJ15DZJ

13、15D雙軸絞車如圖雙軸絞車如圖5-75-7所示。所示。 由由滾筒軸外加一貓頭軸滾筒軸外加一貓頭軸組成。組成。絞車絞車外變速。外變速。3. 3. 三軸絞車三軸絞車 圖圖5-85-8是是ZJ130-1ZJ130-1三軸絞車。三軸絞車。特點(diǎn)：特點(diǎn)：三軸：三軸：輸入、貓頭（變輸入、貓頭（變速）、滾筒軸速）、滾筒軸；鏈條變速，兼顧轉(zhuǎn)盤鏈條變速，兼顧轉(zhuǎn)盤。優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：變速方便，高檔變速方便，高檔獨(dú)立。獨(dú)立。缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：開式，潤滑不好開式，潤滑不好；重達(dá)重達(dá)20t20t，安裝運(yùn)輸困難，安裝運(yùn)輸困難；4. 4. 檔偏低檔偏低（國標(biāo)（國標(biāo)6 6檔）。檔）。 5 .141JC4.4.多軸絞車多軸絞車四軸以上四軸以

14、上為多軸絞車。為多軸絞車。 JC45JC45絞車特點(diǎn)：絞車特點(diǎn)： （圖（圖5-95-9）四軸：四軸：輸入、中間（變速）輸入、中間（變速）、貓頭、滾筒軸、貓頭、滾筒軸。內(nèi)鏈條變速，內(nèi)齒輪倒車內(nèi)鏈條變速，內(nèi)齒輪倒車；密封式，潤滑良好密封式，潤滑良好；六檔六檔，總重達(dá)，總重達(dá)30t30t（分塊搬（分塊搬運(yùn)）。運(yùn)）。5.5.獨(dú)立貓頭軸獨(dú)立貓頭軸多軸絞車多軸絞車 貓頭軸貓頭軸獨(dú)立獨(dú)立上鉆臺上鉆臺，絞車在鉆臺下絞車在鉆臺下。如圖。如圖5-105-10所示。所示?！版溳嗘溳?333接貓頭軸接貓頭軸” 6.6.電驅(qū)動(dòng)絞車電驅(qū)動(dòng)絞車ZJ60DZJ60D絞車絞車：雙直流馬達(dá)雙直流馬達(dá)驅(qū)動(dòng)；驅(qū)動(dòng)；四軸四軸絞車；絞車

15、；四四個(gè)機(jī)械個(gè)機(jī)械檔檔。如圖如圖5-115-11所示。所示。 四、典型絞車結(jié)構(gòu)（四、典型絞車結(jié)構(gòu)（JC45JC45絞車）絞車）圖圖5-95-9為為JC-45JC-45絞車，用于絞車，用于ZJ45ZJ45、ZJ45JZJ45J鉆機(jī)。鉆機(jī)。1. 1. 基本參數(shù)基本參數(shù)N N絞絞1500HP1500HP；鏈條正檔；鏈條正檔2 2倒檔；倒檔；P P快快MAXMAX=31.7T=31.7T；總重總重30.1T30.1T，分兩塊運(yùn)輸。，分兩塊運(yùn)輸。2. 2. 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)四軸，箱體支撐密封絞車，內(nèi)部齒輪倒檔，手動(dòng)離四軸，箱體支撐密封絞車，內(nèi)部齒輪倒檔，手動(dòng)離合器換檔。合器換檔。 （1 1） 輸入軸總稱

16、輸入軸總稱 有三個(gè)變速鏈輪，一個(gè)有三個(gè)變速鏈輪，一個(gè)倒檔齒輪，一個(gè)輸入鏈輪。倒檔齒輪，一個(gè)輸入鏈輪。（2 2）貓頭軸總稱貓頭軸總稱 拉大鉗，上卸扣。拉大鉗，上卸扣。【死死貓頭左右各一，摩擦貓頭左貓頭左右各一，摩擦貓頭左右各一，不參與變速。右各一，不參與變速?！浚? 3） 中間軸中間軸 或變速軸或變速軸 有三個(gè)變速鏈輪，一個(gè)倒有三個(gè)變速鏈輪，一個(gè)倒檔齒輪，高低速鏈輪各一，檔齒輪，高低速鏈輪各一，齒式離合器（掛檔）。齒式離合器（掛檔）。（4 4）絞車滾筒軸總成絞車滾筒軸總成 如圖如圖5-125-12所示。所示。 滾筒軸滾筒軸 合金鋼鍛造合金鋼鍛造；調(diào)質(zhì)處理；材料：；調(diào)質(zhì)處理；材料：35CrMo35

17、CrMo；長：；長：3.7m3.7m；重；重980kg980kg。滾筒軸滾筒軸滾筒滾筒剎車鼓剎車鼓絞車的滾筒體絞車的滾筒體 如圖如圖5-135-13所示。所示。鑄、焊組合結(jié)構(gòu)鑄、焊組合結(jié)構(gòu)，可配帶槽滾筒，也配光滾筒。，可配帶槽滾筒，也配光滾筒。滾筒滾筒軸，靜配合鍵，烘裝（傳遞扭矩大）。軸，靜配合鍵，烘裝（傳遞扭矩大）。剎車鼓剎車鼓在滾筒兩側(cè)，在滾筒兩側(cè)，耐熱合金耐熱合金材料，剎車時(shí)表溫材料，剎車時(shí)表溫800,800,易易“龜裂龜裂”，打，打3200m3200m的井磨的井磨4mm4mm。滾筒滾筒剎車鼓剎車鼓其它部件其它部件低、高速氣胎離合器；齒套離合器；低、高速氣胎離合器；齒套離合器；鏈輪、輔助

18、剎車、牙嵌離合器。鏈輪、輔助剎車、牙嵌離合器。 (5)(5)箱體箱體JC45JC45絞車：為箱體絞車：為箱體閉式閉式結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)，鏈條鏈條噴射壓力潤滑噴射壓力潤滑。JC14.5JC14.5絞車：非箱體絞車：非箱體開式結(jié)構(gòu)開式結(jié)構(gòu)，鏈條，鏈條滴油潤滑滴油潤滑。 五、絞車的技術(shù)規(guī)范五、絞車的技術(shù)規(guī)范絞車的主參數(shù)用名義井深表示。絞車的主參數(shù)用名義井深表示。標(biāo)準(zhǔn)絞車型號標(biāo)準(zhǔn)絞車型號:JC-:JC- JC JC絞車；絞車；表示表示100m100m單位的單位的名義鉆深上限名義鉆深上限； 型式型式, ,機(jī)驅(qū)無代號，電驅(qū)為機(jī)驅(qū)無代號，電驅(qū)為D D。 1996-19971996-1997DRECO DRECO 和

19、和IRIIRI推出推出交流變頻絞車交流變頻絞車四個(gè)機(jī)械四個(gè)機(jī)械檔檔，鏈條，鏈條傳動(dòng)，三臺電機(jī)驅(qū)傳動(dòng)，三臺電機(jī)驅(qū)動(dòng)。動(dòng)。五、國外大型五、國外大型 絞車的發(fā)展絞車的發(fā)展鏈傳動(dòng)，緊湊的鏈傳動(dòng)，緊湊的兩檔兩檔變速，變速，交流變頻電驅(qū)動(dòng)絞車交流變頻電驅(qū)動(dòng)絞車交交流流電電機(jī)機(jī)氣胎離合器氣胎離合器氣胎離合器氣胎離合器剎車鉗剎車鉗剎車鉗剎車鉗1996-19971996-1997德國德國WIRTHWIRTH公司推出齒輪傳動(dòng)絞車公司推出齒輪傳動(dòng)絞車直流、交流變頻、液壓驅(qū)動(dòng)方式任選直流、交流變頻、液壓驅(qū)動(dòng)方式任選齒輪傳動(dòng)齒輪傳動(dòng)動(dòng)力動(dòng)力齒輪箱齒輪箱電磁電磁剎車剎車液壓盤液壓盤式剎車式剎車2000年國民油井公司推出國

20、民油井公司推出交、直流驅(qū)動(dòng)方式任選交、直流驅(qū)動(dòng)方式任選的的齒輪絞車齒輪絞車單軸絞車單軸絞車齒輪箱齒輪箱齒輪箱齒輪箱VARCOVARCO公司推出了公司推出了ADSADS自動(dòng)絞車系統(tǒng)自動(dòng)絞車系統(tǒng)四臺電機(jī)，兩組剎車，兩個(gè)齒輪箱四臺電機(jī)，兩組剎車，兩個(gè)齒輪箱電電機(jī)機(jī)氣胎離合器氣胎離合器氣胎離合器氣胎離合器齒輪箱齒輪箱六、國外大型絞車的主要特點(diǎn)六、國外大型絞車的主要特點(diǎn)1.1.單一起升功能單一起升功能，不帶貓頭和撈砂滾筒，不帶貓頭和撈砂滾筒齒輪箱齒輪箱2. 2. 既可直流驅(qū)動(dòng)、也可交流變頻驅(qū)動(dòng)既可直流驅(qū)動(dòng)、也可交流變頻驅(qū)動(dòng)3. 3. 發(fā)展趨勢是交流變頻和發(fā)展趨勢是交流變頻和單速齒輪傳動(dòng)單速齒輪傳動(dòng)齒輪箱

21、齒輪箱SSGD-750 絞車絞車齒輪箱齒輪箱滾筒滾筒液壓盤式剎液壓盤式剎車剎車鉗車剎車鉗4.4.盤式剎車盤式剎車AHDAHD絞車采用氣絞車采用氣動(dòng)鉗盤式盤剎動(dòng)鉗盤式盤剎應(yīng)急剎車應(yīng)急剎車鉗鉗主剎車鉗主剎車鉗5. 5. 帶自動(dòng)送鉆裝置帶自動(dòng)送鉆裝置 動(dòng)力自動(dòng)送鉆動(dòng)力自動(dòng)送鉆 離合器電機(jī)齒輪箱齒輪箱兩臺交流變兩臺交流變頻電機(jī)頻電機(jī)滾筒滾筒齒輪箱齒輪箱遼河石油勘探局裝備工程公司遼河石油勘探局裝備工程公司生產(chǎn)的單軸交流變頻電動(dòng)絞車生產(chǎn)的單軸交流變頻電動(dòng)絞車七、國內(nèi)單軸絞車絞車七、國內(nèi)單軸絞車絞車0707年年4 4月北京石油月北京石油裝備博覽會(huì)參展裝備博覽會(huì)參展產(chǎn)品產(chǎn)品自動(dòng)送自動(dòng)送鉆電機(jī)鉆電機(jī)電磁渦流電磁

22、渦流輔助剎車輔助剎車液壓盤石液壓盤石式主剎車式主剎車滾筒滾筒齒輪箱齒輪箱第五章第五章 起升系統(tǒng)工作原理與設(shè)備起升系統(tǒng)工作原理與設(shè)備第三節(jié)第三節(jié) 剎車機(jī)構(gòu)特性剎車機(jī)構(gòu)特性 絞車有絞車有主、輔剎車主、輔剎車。 一、剎車功用與使用要求一、剎車功用與使用要求 1. 1. 功用功用剎慢剎慢或或剎住剎住滾筒滾筒，控制放速控制放速，懸持鉆具懸持鉆具；調(diào)節(jié)鉆壓，送進(jìn)鉆具調(diào)節(jié)鉆壓，送進(jìn)鉆具。 2. 2. 要求：要求：安全安全，省力省力，壽命長。，壽命長。 二、結(jié)構(gòu)與原理二、結(jié)構(gòu)與原理 1. 1. 結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)以單杠桿剎車機(jī)構(gòu)為例。以單杠桿剎車機(jī)構(gòu)為例。由剎把由剎把4 4；傳動(dòng)杠桿（或稱剎車曲軸；傳動(dòng)杠桿（或稱剎車曲

23、軸3 3）；剎帶）；剎帶1 1；剎鼓；剎鼓2 2；平衡梁平衡梁6 6和調(diào)整螺釘和調(diào)整螺釘7 7；氣剎車等組成。；氣剎車等組成。 2.2.作用原理作用原理 剎車時(shí)，操作剎剎車時(shí)，操作剎把把4 4轉(zhuǎn)動(dòng)傳動(dòng)杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)傳動(dòng)杠桿3 3，通過曲拐拉拽剎帶通過曲拐拉拽剎帶1 1活動(dòng)端抱住剎車鼓?；顒?dòng)端抱住剎車鼓。 扭動(dòng)剎把手柄可扭動(dòng)剎把手柄可控制司鉆閥控制司鉆閥5 5啟動(dòng)氣啟動(dòng)氣剎車。氣剎車起省剎車。氣剎車起省力作用。力作用。 平衡梁：平衡梁：均衡均衡左、右剎帶左、右剎帶受力受力。當(dāng)剎塊磨損時(shí)，用螺釘當(dāng)剎塊磨損時(shí)，用螺釘7 7調(diào)整間隙。調(diào)整間隙。剎帶剎帶1 1不工作時(shí)，用彈簧拉起；不工作時(shí)，用彈簧拉起；剎車塊

24、則鉚在鋼帶上。剎車塊則鉚在鋼帶上。 3. 3. 氣剎車與防碰天車氣剎車與防碰天車氣剎車：氣剎車：減輕司鉆的負(fù)載減輕司鉆的負(fù)載（旋轉(zhuǎn)剎把氣缸拉剎帶活端）。（旋轉(zhuǎn)剎把氣缸拉剎帶活端）。防碰天車：防碰天車：游車超高使氣缸剎車。游車超高使氣缸剎車。 防碰天車防碰天車控制鋼繩控制鋼繩重垂重垂三、剎帶兩端的拉力三、剎帶兩端的拉力 剎帶包角為剎帶包角為 ，摩擦摩擦系數(shù)為系數(shù)為 ，剎帶死端拉剎帶死端拉力力 ，活端拉力活端拉力力按歐拉公式計(jì)算力按歐拉公式計(jì)算: 制動(dòng)力制動(dòng)力 ： 設(shè)設(shè) 為剎車鼓半徑，為剎車鼓半徑， 制動(dòng)力矩制動(dòng)力矩： 根據(jù)下鉆鉤載算出根據(jù)下鉆鉤載算出 ， 和和 作為剎車機(jī)構(gòu)作為剎車機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)依據(jù)

25、。的設(shè)計(jì)依據(jù)。 TtteT bF) 1(ettTFbbRbbbbRetRFM) 1(maxbFtT壓力分布壓力分布規(guī)律曲線規(guī)律曲線切向力平切向力平衡方程衡方程死端死端活端活端 四、剎車杠桿工作分析四、剎車杠桿工作分析1.1.單杠桿剎車機(jī)構(gòu)單杠桿剎車機(jī)構(gòu)活端拉力活端拉力t t，剎把長，剎把長 , ,曲拐臂長曲拐臂長r r，傳動(dòng)效率傳動(dòng)效率 ： 剎把力剎把力： 增力倍數(shù)增力倍數(shù)： 或或 的大小取決于的大小取決于 與與r r的比值。的比值。 與與 也隨也隨 變化，變化， 和和 是定值是定值。 剎把的最佳傾角剎把的最佳傾角 45453030。單杠桿用于輕、中型鉆機(jī)上。單杠桿用于輕、中型鉆機(jī)上。雙杠桿用

26、于重、超重型鉆機(jī)上。雙杠桿用于重、超重型鉆機(jī)上。 lPrtlP)sin(coscos)sin(lrtP)sin(cosrlPtiPlii單杠桿剎車機(jī)構(gòu)圖單杠桿剎車機(jī)構(gòu)圖 t t活端力活端力剎把角剎把角結(jié)構(gòu)角結(jié)構(gòu)角 2 2雙杠桿剎車機(jī)構(gòu)雙杠桿剎車機(jī)構(gòu)兩套單杠桿組成。兩套單杠桿組成。設(shè)設(shè) 為剎把力為剎把力， 為剎帶活端拉力，為剎帶活端拉力， 為連桿上的拉力，為連桿上的拉力， 、 分別為二軸至連桿的垂直距離（虛線所示）。分別為二軸至連桿的垂直距離（虛線所示）。力矩關(guān)系：力矩關(guān)系：（P P力對軸力對軸1 1的矩）的矩） （F F中間連桿對軸中間連桿對軸1 1的矩）的矩） （t t 力對軸力對軸2 2的

27、矩）（的矩）（F F對軸對軸2 2的矩）的矩）增力倍數(shù)：增力倍數(shù)： PtFmnFmlPcosFnRt3coscoscos3mnRlPti雙杠桿車機(jī)構(gòu)圖雙杠桿車機(jī)構(gòu)圖增力倍數(shù)：單杠桿增力倍數(shù)：單杠桿 ；雙杠桿雙杠桿 8080。確保確保 45453030時(shí)，時(shí)， =40=4025kgf25kgf，剎車就，剎車就比較省力。比較省力。 3. 3. 帶剎的優(yōu)點(diǎn)帶剎的優(yōu)點(diǎn)（1 1）制動(dòng)力矩隨）制動(dòng)力矩隨 增大，能滿足重載需要。增大，能滿足重載需要。（2 2）雙杠桿省力、安全。）雙杠桿省力、安全。（3 3）簡單，方便。）簡單，方便。4. 4. 帶剎缺點(diǎn)帶剎缺點(diǎn)（1 1）滾筒軸受一彎曲力滾筒軸受一彎曲力，值為

28、，值為 、 的向量的向量和。和。（2 2）只能單向制動(dòng)。只能單向制動(dòng)。（3 3）活端和死端的剎塊磨損不一致。）活端和死端的剎塊磨損不一致。 Tt48iiP 五、盤式剎車五、盤式剎車 19851985年美國年美國GHGH、NSCONSCO、EMSCOEMSCO三家公司開始將盤三家公司開始將盤式剎車用于鉆機(jī)絞車。式剎車用于鉆機(jī)絞車。我國我國9090年開始在修井機(jī)年開始在修井機(jī)上改裝盤式剎車，上改裝盤式剎車，9595年年勝利機(jī)械廠生產(chǎn)的鉆機(jī)勝利機(jī)械廠生產(chǎn)的鉆機(jī)已采用盤式剎車。已采用盤式剎車。1. 1. 結(jié)構(gòu)組成結(jié)構(gòu)組成包括：包括：剎車盤剎車盤（滾筒兩滾筒兩側(cè)側(cè)）、）、剎車液缸剎車液缸、剎車剎車鉗鉗（

29、或剎車杠桿）、（或剎車杠桿）、剎剎車塊車塊、液控系統(tǒng)液控系統(tǒng)等。等。剎車液缸剎車液缸液壓盤式剎車機(jī)構(gòu)液壓盤式剎車機(jī)構(gòu)主要包括：工作鉗、安全鉗、剎車盤和鉗架，根據(jù)用戶需要，主要包括：工作鉗、安全鉗、剎車盤和鉗架，根據(jù)用戶需要，執(zhí)行機(jī)構(gòu)可以布置在絞車滾筒的一端或兩端。執(zhí)行機(jī)構(gòu)可以布置在絞車滾筒的一端或兩端。 通過工作鉗和安全鉗不同型號和不同數(shù)量的配置，如通過工作鉗和安全鉗不同型號和不同數(shù)量的配置，如1+11+1；2+12+1；2+22+2；3+13+1等，可以適用于等，可以適用于ZJ70, ZJ50, ZJ40ZJ70, ZJ50, ZJ40等不同型號、不同等不同型號、不同類型的鉆機(jī)、修井機(jī)及通井

30、機(jī)。類型的鉆機(jī)、修井機(jī)及通井機(jī)。 液壓盤式液壓盤式剎車機(jī)構(gòu)剎車機(jī)構(gòu)主剎車鉗主剎車鉗應(yīng)急剎車鉗應(yīng)急剎車鉗 2. 2. 剎車鉗類型剎車鉗類型全套剎車包括：全套剎車包括：工作鉗工作鉗（下鉆及鉆進(jìn)用）；下鉆及鉆進(jìn)用）；應(yīng)急鉗應(yīng)急鉗（安全鉗安全鉗）。）。 杠桿鉗杠桿鉗。液缸在剎車。液缸在剎車盤外緣，雙活塞反向動(dòng)作。盤外緣，雙活塞反向動(dòng)作。 固定鉗固定鉗。兩個(gè)液缸對。兩個(gè)液缸對置于剎車盤外側(cè)，活塞直置于剎車盤外側(cè)，活塞直接對剎塊加壓。接對剎塊加壓。3.3.工作方式工作方式常開式：常開式：液壓加壓剎車液壓加壓剎車；常閉式常閉式：用彈簧加壓剎車用彈簧加壓剎車，用液壓松剎用液壓松剎。常閉式常閉式常開式常開式杠桿

31、鉗杠桿鉗固定鉗固定鉗 工作鉗工作鉗 工作鉗采用工作鉗采用常開式常開式單作用油缸給油單作用油缸給油剎車、杠桿原理傳力、彈簧復(fù)位的工剎車、杠桿原理傳力、彈簧復(fù)位的工作原理。工作鉗的壓力通過司鉆操作作原理。工作鉗的壓力通過司鉆操作剎把進(jìn)行無級調(diào)節(jié)，以剎住不同的鉤剎把進(jìn)行無級調(diào)節(jié)，以剎住不同的鉤載。載。 工作鉗參與工作制動(dòng)和緊急制動(dòng)。工作鉗參與工作制動(dòng)和緊急制動(dòng)。 安全鉗安全鉗 安全鉗采用常閉式單作用油缸給油安全鉗采用常閉式單作用油缸給油松剎、杠桿原理傳力的工作原理，與松剎、杠桿原理傳力的工作原理，與工作鉗形成安全互鎖。工作鉗形成安全互鎖。 安全鉗參與駐車制動(dòng)和緊急制動(dòng)。安全鉗參與駐車制動(dòng)和緊急制動(dòng)。

32、 剎車盤剎車盤 剎車盤是剎車系統(tǒng)的核心部剎車盤是剎車系統(tǒng)的核心部件之一，與剎車塊組成剎車副。件之一，與剎車塊組成剎車副。按結(jié)構(gòu)形式分為：水冷式、風(fēng)按結(jié)構(gòu)形式分為：水冷式、風(fēng)冷式和實(shí)心剎車盤三種。冷式和實(shí)心剎車盤三種。 剎車塊剎車塊無石棉設(shè)計(jì)，硬度低，磨損小無石棉設(shè)計(jì)，硬度低，磨損小，摩擦系數(shù)穩(wěn)定，不刮傷剎車盤，摩擦系數(shù)穩(wěn)定，不刮傷剎車盤 用非金屬底板替代傳統(tǒng)的金屬用非金屬底板替代傳統(tǒng)的金屬底板底板, ,底板與摩擦材料結(jié)合為一底板與摩擦材料結(jié)合為一體，很好地解決了易斷裂、質(zhì)量體，很好地解決了易斷裂、質(zhì)量重的缺點(diǎn)。重的缺點(diǎn)。 勝利鉆機(jī)機(jī)械廠生產(chǎn)勝利鉆機(jī)機(jī)械廠生產(chǎn)的的 型鉆機(jī)型鉆機(jī)上，上，JC32J

33、C32絞車為盤式絞車為盤式剎車（圖剎車（圖6-376-37）。）。該剎車鉗該剎車鉗屬于常閉式屬于常閉式。132SLZJ用于安全鉗用于安全鉗4. 4. 單鉗制動(dòng)力矩單鉗制動(dòng)力矩式中式中 塊的正壓力塊的正壓力， ； 有效摩擦半徑有效摩擦半徑， ； 摩擦系數(shù)摩擦系數(shù)。 設(shè)設(shè) 為單塊單位壓力為單塊單位壓力，則單塊摩擦力矩則單塊摩擦力矩: 單鉗的制動(dòng)力矩單鉗的制動(dòng)力矩:edNRM2NNeRmpdrdpRRMr222112 edNRRRRRRRNM2212sin3222122121 為微弧長為微弧長； 為微面積為微面積。dr drdr5. 5. 優(yōu)點(diǎn)（盤式剎車與帶式剎車相比）優(yōu)點(diǎn)（盤式剎車與帶式剎車相比）

34、 剎車盤剎車盤散熱性好散熱性好【有有1/10 1/10 盤面摩擦發(fā)熱盤面摩擦發(fā)熱】； 剎車塊的剎車塊的吃水穩(wěn)定性好吃水穩(wěn)定性好（由于比壓大和離心作用不易存水和油污物）；（由于比壓大和離心作用不易存水和油污物）； 比壓分布均勻比壓分布均勻，摩擦副的壽命較長；，摩擦副的壽命較長； 雙向制動(dòng)雙向制動(dòng)（帶式單向）；（帶式單向）； 操作操作省力省力； 有應(yīng)急鉗，剎車有應(yīng)急鉗，剎車可靠可靠； 6.6.盤剎缺點(diǎn)：盤剎缺點(diǎn)： 比壓比帶式大二倍，摩擦表面溫度高，對剎塊材料要求比壓比帶式大二倍，摩擦表面溫度高，對剎塊材料要求高。高。汽車盤式剎車汽車盤式剎車第四節(jié)第四節(jié) 輔助剎車輔助剎車 與滾筒軸相聯(lián)，下鉆與滾筒軸

35、相聯(lián)，下鉆時(shí)起作用。時(shí)起作用。一一、水剎車、水剎車 1.1. 作用作用下鉆時(shí)下鉆時(shí)剎慢滾筒剎慢滾筒，保持，保持鉆具鉆具均速下放均速下放。2.2. 結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)定子、轉(zhuǎn)子定子、轉(zhuǎn)子、各自之上、各自之上有有葉片葉片，結(jié)構(gòu)圖參看，結(jié)構(gòu)圖參看P29P29。定子定子定子定子轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子葉片葉片 3.3. 作用原理作用原理 下鉆時(shí)，滾筒帶下鉆時(shí)，滾筒帶水剎車轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，水剎車轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，運(yùn)動(dòng)中傾斜的葉片運(yùn)動(dòng)中傾斜的葉片，迎面去切割水渦，迎面去切割水渦流，形成阻力矩。流，形成阻力矩。4 制動(dòng)力矩制動(dòng)力矩 ，當(dāng)當(dāng) 低時(shí)低時(shí) 很小很小。水室充滿度反映了剎車能力水室充滿度反映了剎車能力。5. 5. 制動(dòng)功率制動(dòng)功率 式中式中

36、 力矩和功率系數(shù)力矩和功率系數(shù)； 滾筒轉(zhuǎn)速，滾筒轉(zhuǎn)速，r/minr/min； 水室外徑，水室外徑，m m； 水室水環(huán)內(nèi)徑，當(dāng)水室充水室水環(huán)內(nèi)徑，當(dāng)水室充滿時(shí)即水室內(nèi)徑，滿時(shí)即水室內(nèi)徑，m m。)(52512DDnMMb2nMbnbM)(52513DDnNNbNM,n1D2D轉(zhuǎn)速與制動(dòng)力矩關(guān)系曲線轉(zhuǎn)速與制動(dòng)力矩關(guān)系曲線1.1.結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)主要由左、右定子和轉(zhuǎn)子組成主要由左、右定子和轉(zhuǎn)子組成，定子中固嵌線圈定子中固嵌線圈。 二、電磁渦流剎車二、電磁渦流剎車新型輔助剎車。新型輔助剎車。利用電磁感應(yīng)原理利用電磁感應(yīng)原理實(shí)現(xiàn)制動(dòng)。實(shí)現(xiàn)制動(dòng)。無損制動(dòng)，性能好無損制動(dòng)，性能好，廣泛應(yīng)用，廣泛應(yīng)用。2.2.原理原

37、理定子定子通直流通直流，產(chǎn)生產(chǎn)生固定磁場固定磁場。當(dāng)滾筒帶動(dòng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)當(dāng)滾筒帶動(dòng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)子產(chǎn)生渦轉(zhuǎn)子產(chǎn)生渦電流。電流。渦流形成旋轉(zhuǎn)磁場渦流形成旋轉(zhuǎn)磁場，與固定磁場作用與固定磁場作用產(chǎn)生制動(dòng)力矩產(chǎn)生制動(dòng)力矩。3 3特性特性 （M-nM-n曲線曲線） 調(diào)節(jié)線圈的電流調(diào)節(jié)線圈的電流可可改變改變M-nM-n曲線曲線。當(dāng)轉(zhuǎn)速低時(shí)，仍有當(dāng)轉(zhuǎn)速低時(shí)，仍有較大制動(dòng)力矩。較大制動(dòng)力矩。 滾筒滾筒轉(zhuǎn)速較低時(shí)，轉(zhuǎn)速較低時(shí)，M M隨隨n n增加迅速增大增加迅速增大，中、中、高速段力矩幾乎不變。高速段力矩幾乎不變。圖圖5-25 DS5-25 DS電磁渦流剎車的電磁渦流剎車的M-nM-n特性特性第五節(jié)第五節(jié) 井架

38、井架 一、功用、組成與要求一、功用、組成與要求 1 1功用功用（1 1） 安安放放天車天車，懸掛懸掛游車、大鉤及游車、大鉤及工具工具。（2 2） 起下鉆、下套管起下鉆、下套管。（3 3）存放立根存放立根。 2 2結(jié)構(gòu)組成結(jié)構(gòu)組成 圖圖5-265-26所示井架組成。所示井架組成。 （1 1）主體為空間桁架主體為空間桁架； （2 2）天車臺天車臺，裝天車和天車架；，裝天車和天車架； （3 3）天車架天車架，安裝、維修天車之，安裝、維修天車之用；用； （4 4）二層臺二層臺，包括井架工操作的，包括井架工操作的臺和存靠立根的指梁；臺和存靠立根的指梁； （5 5）立管平臺立管平臺，水龍帶操作臺；，水龍帶

39、操作臺； （6 6）工作梯工作梯。 3 3鉆井工藝對井架的基本要求鉆井工藝對井架的基本要求 （1 1）足夠的承載能力。）足夠的承載能力。 （2 2）足夠的工作高度、空間、鉆臺面積。）足夠的工作高度、空間、鉆臺面積。 （3 3）拆裝、移運(yùn)方便。）拆裝、移運(yùn)方便。 二、整體結(jié)構(gòu)類型二、整體結(jié)構(gòu)類型1. 1. 塔架塔架塔架是四棱錐，截面為正方塔架是四棱錐，截面為正方形。形。分四扇，每扇分若干桁架。分四扇，每扇分若干桁架。主要特征：主要特征：（1 1）封閉結(jié)構(gòu)，）封閉結(jié)構(gòu)，整體穩(wěn)定整體穩(wěn)定好，承載能力大好，承載能力大。（2 2）單單構(gòu)構(gòu)件連接件連接。（3 3）井架）井架內(nèi)空間大內(nèi)空間大。（4 4）單件

40、）單件拆裝拆裝工作工作量大量大，高空作業(yè)，不安全。高空作業(yè)，不安全。國外用國外用四柱腿式塔架四柱腿式塔架。 塔型井架塔型井架塔型井架塔型井架2. 2. 前開口井架前開口井架又稱又稱形形或或K K形形架，架，主要特征：主要特征：（1 1）地面組裝，整體起放地面組裝，整體起放，分段運(yùn)輸（，分段運(yùn)輸（4 45 5段）段）。（2 2）前扇敞開、截面為前扇敞開、截面為形。形。（3 3）結(jié)構(gòu)不封閉，兩側(cè)結(jié)）結(jié)構(gòu)不封閉，兩側(cè)結(jié)構(gòu)相同。構(gòu)相同。 型井架型井架整體起升井架整體起升井架 3 3A A形井架形井架 主要特征：主要特征： （1 1） 兩大腿兩大腿通通過過天車臺、二層臺連天車臺、二層臺連成成“A A”字

41、形。字形。 在大腿的前方在大腿的前方或后方有撐桿支承，或后方有撐桿支承，或后方有或后方有人字架支承人字架支承。 （2 2） 地面組裝，地面組裝，整體起放，分段運(yùn)輸整體起放，分段運(yùn)輸4 45 5段。段。 （3 3）整體穩(wěn)定性整體穩(wěn)定性不理想不理想。 4 4桅形井架桅形井架 （1 1）有整體式和伸縮）有整體式和伸縮式兩種。桅架是用液缸式兩種。桅架是用液缸或絞車整體起放?；蚪g車整體起放。 （2 2）桅架向井口方向）桅架向井口方向傾斜，靠繃?yán)K穩(wěn)定傾斜，靠繃?yán)K穩(wěn)定。 （3 3）桅架簡單、輕便）桅架簡單、輕便、但承載能力小，、但承載能力小，用于用于車裝輕便鉆機(jī)和修井機(jī)車裝輕便鉆機(jī)和修井機(jī)。 桅形井架桅形井

42、架繃?yán)K繃?yán)K三、井架基本載荷三、井架基本載荷 1 1恒載恒載 井架的恒載：井架井架的恒載：井架自自重、設(shè)備、工具重。重、設(shè)備、工具重。 2 2最大靜載最大靜載 即最大鉤載即最大鉤載。 3 3工作繩拉力工作繩拉力快繩和死繩合力快繩和死繩合力。近似計(jì)算作用力近似計(jì)算作用力ZGQPPs)10(22max游式中 工作繩拉力，工作繩拉力，kNkN； 游繩拉力，游繩拉力，kNkN； 最大鉤載，最大鉤載，kNkN； 游系重量（包括大鉤游系重量（包括大鉤、游車、鋼繩），、游車、鋼繩），kNkN； 有效繩數(shù)有效繩數(shù)。 sPPmaxQ游GZ 4 4風(fēng)載風(fēng)載 風(fēng)是空氣的運(yùn)動(dòng)，由動(dòng)能變?yōu)閴毫δ茱L(fēng)是空氣的運(yùn)動(dòng)，由動(dòng)能變?yōu)閴毫δ堋?風(fēng)壓取決于風(fēng)速、空氣的密度及結(jié)構(gòu)形狀、風(fēng)壓取決于風(fēng)速、空氣的密度及結(jié)構(gòu)形狀、風(fēng)向和面積。風(fēng)向和面積。 風(fēng)載計(jì)算式風(fēng)載計(jì)算式： 式中式中 風(fēng)載，風(fēng)載，N N； 承風(fēng)面，即垂直于風(fēng)向的井架外廓面承風(fēng)面，即垂直于風(fēng)向的井架外廓面積積， 計(jì)算風(fēng)壓計(jì)算風(fēng)壓，PaPa。 WfPWWPf