節(jié)能型抽油機(jī)剎車(chē)系統(tǒng)設(shè)計(jì)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)-說(shuō)明

1、.畢業(yè)論文主題名稱(chēng)節(jié)能型抽油機(jī)制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)分行/專(zhuān)業(yè)機(jī)械工程學(xué)院/機(jī)械制造與自動(dòng)化班級(jí)學(xué)生卡學(xué)生姓名摘要本手冊(cè)主要介紹了抽油機(jī)制動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與探索，首先介紹了抽油機(jī)制動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)意義、研究現(xiàn)狀和設(shè)計(jì)目標(biāo)。然后進(jìn)行了制動(dòng)系統(tǒng)的程序論證分析和選型，主要包括制動(dòng)形式程序的分析和制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的機(jī)構(gòu)形式的選擇。針對(duì)抽油機(jī)制動(dòng)過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題，通過(guò)對(duì)制動(dòng)裝置的計(jì)算分析，找出故障原因和能有效解決問(wèn)題的方法，從而提高制動(dòng)控制的傳動(dòng)部分裝置達(dá)到滿(mǎn)意的制動(dòng)效果。最后確定方案采用膨脹制動(dòng)機(jī)構(gòu)系統(tǒng)。膨脹制動(dòng)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)具有良好的制動(dòng)性能和自制動(dòng)性能，能很好地保證抽油機(jī)的正常生產(chǎn)和操作人員的生命安全。此外，根據(jù)已知的抽油機(jī)

2、參數(shù)，計(jì)算得到制動(dòng)器的主要參數(shù)、制動(dòng)力矩和制動(dòng)力，從而對(duì)關(guān)鍵部件進(jìn)行設(shè)計(jì)和校核。最后對(duì)制動(dòng)性能進(jìn)行了詳細(xì)分析。關(guān)鍵詞:剎車(chē) 膨脹 剎車(chē) 失效 分析 剎車(chē) 裝置 安全 生產(chǎn)摘 要本文主要介紹了抽油機(jī)制動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。首先介紹了制動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)意義、目前的研究和設(shè)計(jì)目標(biāo)。然后正在進(jìn)行制動(dòng)系統(tǒng)的方案分析和選型，包括制動(dòng)系統(tǒng)的形式、制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的選擇。通過(guò)發(fā)現(xiàn)針對(duì)抽油過(guò)程中存在的問(wèn)題，針對(duì)抽油機(jī)拉桿式制動(dòng)裝置調(diào)整困難的問(wèn)題，通過(guò)計(jì)算分析尋找問(wèn)題的根源，得到有效的解決方案。為滿(mǎn)足制動(dòng)要求，對(duì)制動(dòng)裝置的操作裝置進(jìn)行了改進(jìn)。最后，方案采用了內(nèi)脹式制動(dòng)系統(tǒng)，具有良好的自制動(dòng)性能，既能保證正常生產(chǎn)，又能保證工人的安

3、全。此外，還介紹了前后制動(dòng)、制動(dòng)缸的設(shè)計(jì)過(guò)程、主要部件制動(dòng)參數(shù)的選擇和通道設(shè)置，以及關(guān)鍵部件的檢查和制動(dòng)性能分析。關(guān)鍵詞：制動(dòng)；制動(dòng)盤(pán)；故障分析；剎車(chē)裝置；安全生產(chǎn)目錄第 1 章 簡(jiǎn)介 .11.1 制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的意義. 11.2 制動(dòng)系統(tǒng)研究現(xiàn)狀. 11.2.1電子控制制動(dòng)系統(tǒng). 21.2.2空氣制動(dòng)系統(tǒng). 31.2.3液壓盤(pán)式制動(dòng)系統(tǒng). 31.3 制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)要達(dá)到的目標(biāo). 41.4 抽油機(jī)制動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)任務(wù) . 4第二章制動(dòng)系統(tǒng)方案分析與選擇. 52.1 LZCB型鏈?zhǔn)匠橛蜋C(jī)的工作原理. 52.2 鼓式制動(dòng)器 . 52.3 盤(pán)式制動(dòng)器 . 82.4 帶式制動(dòng)器 . 82.5結(jié)論. 9第 3

4、 章 制動(dòng)器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì).103.1 電機(jī)的選擇. 103.1.1起重計(jì)算 .103.1.2變速箱總功率 . 103.1.3確定電機(jī)速度.113.2 驅(qū)動(dòng)參數(shù)的計(jì)算 .123.2.1計(jì)算總齒輪比 .123.2.2配電減速機(jī)各級(jí)傳動(dòng)比.123.3 制動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) . 153.3.1剎車(chē)輪及配件的設(shè)計(jì).153.3.2傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) .173.3.3桿架的加工設(shè)計(jì) .193.3.4曲柄設(shè)計(jì)及改進(jìn)方案.203.3.5操縱桿設(shè)計(jì) .223.3.6制動(dòng)摩擦材料分析.22第 4 章 抽油機(jī)制動(dòng)操作規(guī)程 . 254.1 調(diào)整抽油機(jī)的制動(dòng)行程 .254.1.1抽油機(jī)停機(jī) .254.1.2調(diào)整剎車(chē)行程 .254.2

5、抽油機(jī)剎車(chē)或自滑車(chē)故障及處理方法. 25結(jié)論. 27參考文獻(xiàn) .28至 . 29第一章 簡(jiǎn)介1.1制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的意義在現(xiàn)代工業(yè)中，抽油機(jī)的大規(guī)模應(yīng)用大大加快了經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。一般我們看到的是抽油機(jī)，里面有一個(gè)大扇形鐵塊來(lái)回移動(dòng)，我們形象地稱(chēng)之為“磕頭機(jī)”。近年來(lái)，隨著抽油機(jī)技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了各種類(lèi)型的抽油機(jī)。例如，我國(guó)出現(xiàn)了長(zhǎng)沖程抽油機(jī)和游梁式抽油機(jī)，包括干涉平衡游梁式抽油機(jī)、偏心游梁式抽油機(jī)、常規(guī)游梁式抽油機(jī)等，節(jié)能型抽油機(jī)油機(jī)。制動(dòng)系統(tǒng)作為抽油機(jī)的核心部件之一，在抽油機(jī)中起著非常重要的作用。制動(dòng)系統(tǒng)的安全性和可靠性不僅關(guān)系到油田的正常生產(chǎn)能否順利進(jìn)行，還關(guān)系到操作人員的人身安全。抽油機(jī)的制動(dòng)機(jī)

6、構(gòu)是抽油機(jī)的制動(dòng)裝置。為了保證抽油機(jī)的平穩(wěn)運(yùn)行，抽油機(jī)的制動(dòng)必須靈活可靠。由于長(zhǎng)期使用，抽油機(jī)剎車(chē)片與剎車(chē)輪之間的間隙會(huì)過(guò)大。因此，抽油機(jī)剎車(chē)片應(yīng)經(jīng)常檢查和調(diào)整，以保證其靈活、使用方便。本畢業(yè)設(shè)計(jì)課題為節(jié)能型抽油機(jī)制動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與探索。1.2制動(dòng)系統(tǒng)研究現(xiàn)狀在抽油機(jī)工作過(guò)程中，需要頻繁的制動(dòng)操作。由于制動(dòng)性能的好壞直接關(guān)系到油田的正常生產(chǎn)和操作人員的人身安全，因此制動(dòng)性能是抽油機(jī)非常重要的性能之一。提高抽油機(jī)的制動(dòng)性能一直是抽油機(jī)設(shè)計(jì)、制造和改進(jìn)中的一項(xiàng)重要工作。當(dāng)抽油機(jī)需要停機(jī)或進(jìn)行相關(guān)停機(jī)操作時(shí)，在杠桿作用下，將力傳遞給制動(dòng)蹄，使其能緊緊地抱住制動(dòng)輪轂。此時(shí)，制動(dòng)蹄與制動(dòng)輪轂之間產(chǎn)生靜摩擦

7、，從而在制動(dòng)輪轂和與制動(dòng)輪轂連接的減速箱的輸入軸上產(chǎn)生靜力矩，從而實(shí)現(xiàn)工作制動(dòng)。因此，制動(dòng)過(guò)程中的受力分析是抽油機(jī)試驗(yàn)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。由于這個(gè)過(guò)程比較復(fù)雜，在實(shí)踐中一般只能建立簡(jiǎn)化的模型分析。通常人們從三個(gè)方面來(lái)分析制動(dòng)系統(tǒng)。和評(píng)價(jià)：1 ）制動(dòng)效率：即制動(dòng)減速度；2 ）制動(dòng)效率的恒定性：即熱衰減；3 ）制動(dòng)時(shí)抽油機(jī)的穩(wěn)定性；正是基于制動(dòng)系統(tǒng)對(duì)抽油機(jī)的重要性，國(guó)外出現(xiàn)了不同類(lèi)型的制動(dòng)系統(tǒng)。它們的工作原理和操作方法各不相同，但它們的主要目的是為了更好地保證生產(chǎn)，提高勞動(dòng)效率，保護(hù)操作人員的人身安全。下面將一一介紹：1.2.1電子控制制動(dòng)系統(tǒng)隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，石油機(jī)械正逐步走向遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制階

8、段，國(guó)外一些油田的抽油機(jī)也實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)、遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集、工作全過(guò)程的自動(dòng)控制。目前，全國(guó)油田使用的抽油機(jī)均采用機(jī)械手剎。它們雖然簡(jiǎn)單可靠，但不能與計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)集成，特別是那些非值班或現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行的抽油機(jī)。在分布較廣等情況下，會(huì)出現(xiàn)不能同時(shí)剎車(chē)和斷電等問(wèn)題，給安全運(yùn)行帶來(lái)隱患。如圖1-1所示，它是一種電控制動(dòng)裝置。制動(dòng)裝置主要包括電磁轉(zhuǎn)換部分、傳動(dòng)部分和固定支撐部分。電磁轉(zhuǎn)換部分包括電磁鐵和銜鐵，傳動(dòng)部分包括固定架、復(fù)位彈簧、拉桿和自鎖裝置，固定部分包括底座和支架。其工作原理是：電磁轉(zhuǎn)換部分接收到制動(dòng)信號(hào)后，電磁鐵通過(guò)傳動(dòng)部分吸合并鎖定剎車(chē)片，起到電控制動(dòng)的作用。該裝置適用于油田全過(guò)程計(jì)算機(jī)

9、自動(dòng)控制。抽油機(jī)停機(jī)后，可向其致制動(dòng)指令，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程自動(dòng)電控制動(dòng)。圖 1-1 電子制動(dòng)裝置1個(gè)底座； 2個(gè)電磁鐵； 3一個(gè)安裝架； 4電樞； 5個(gè)支架6 回位彈簧； 7 一個(gè)杠桿； 8 自鎖裝置1.2.2空氣制動(dòng)系統(tǒng)氣動(dòng)制動(dòng)系統(tǒng)是根據(jù)改造后的鉆機(jī)工況，考慮司鉆工作環(huán)境而開(kāi)發(fā)的一種新型制動(dòng)系統(tǒng)，目前已在我國(guó)應(yīng)用。該系統(tǒng)使司鉆能夠完成從原來(lái)的制動(dòng)開(kāi)關(guān)露天操作到司鉆控制室空氣控制閥的操作的整個(gè)鉆井任務(wù)，不僅改變了司鉆的工作環(huán)境，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，保證了人身安全，也提高了整個(gè)鉆機(jī)的自動(dòng)化控制水平。氣動(dòng)制動(dòng)裝置由司鉆控制室、制動(dòng)裝置、監(jiān)控通訊系統(tǒng)、模擬高度儀四部分組成。在不改變?cè)g盤(pán)結(jié)構(gòu)的情況下，拆下原大剎

10、車(chē)桿，安裝在剎車(chē)桿安裝位置?？梢詫⒙?lián)軸器與氣動(dòng)制動(dòng)裝置連接?？諝庵苿?dòng)系統(tǒng)的工作原理如圖 1-2 所示。圖1-2 氣動(dòng)制動(dòng)裝置工作原理圖1.2.3中國(guó)石油勘探開(kāi)發(fā)研究院油氣生產(chǎn)裝備研究所于1997年研制成功PST25杠桿可調(diào)浮動(dòng)缸常閉盤(pán)式制動(dòng)器，1998年進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)計(jì)了液壓盤(pán)式制動(dòng)裝置。它是一種制動(dòng)部件由三部分組成：執(zhí)行器、液壓站和手術(shù)臺(tái)。目前，該裝置已得到改進(jìn)，已在國(guó)外大型礦山企業(yè)廣泛使用。圖 1-3 顯示了液壓盤(pán)式制動(dòng)系統(tǒng)的制動(dòng)執(zhí)行器。圖 1-3 液壓盤(pán)式制動(dòng)系統(tǒng)的制動(dòng)執(zhí)行器1個(gè)滾筒； 2個(gè)剎車(chē)盤(pán)； 3個(gè)工作卡尺； 4一個(gè)卡鉗架；5-安全裝備； 6過(guò)渡板1.3本制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)要達(dá)到的目標(biāo)抽油

11、機(jī)制動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提高和增強(qiáng)了制動(dòng)工作的安全性、可靠性、牢固性和可操作性。1 ）具有良好的制動(dòng)性能；2 ）具有良好的制動(dòng)效率和穩(wěn)定性；3 ）抽油機(jī)制動(dòng)時(shí)工作穩(wěn)定性好；4 ）制動(dòng)效率熱穩(wěn)定性好；1.4抽油機(jī)制動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)任務(wù)1 ）了解抽油機(jī)的組成和工作原理。2 ）比較分析不同制動(dòng)系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)，根據(jù)實(shí)際情況選擇符合工作要求的制動(dòng)結(jié)構(gòu)。3 ）根據(jù)抽油機(jī)的基本參數(shù)設(shè)計(jì)計(jì)算制動(dòng)系統(tǒng)的主要部件，選擇合適的制動(dòng)部件。合理設(shè)計(jì)制動(dòng)系統(tǒng)，滿(mǎn)足抽油機(jī)的相關(guān)要求。4) 繪制制動(dòng)系統(tǒng)總成圖和各零件圖。5) 整理程序論證結(jié)果和設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果，完成畢業(yè)論文。第二章制動(dòng)系統(tǒng)方案論證分析與選型2.1 LZCB型鏈?zhǔn)匠橛蜋C(jī)工作原理

12、電機(jī)將其高速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)通過(guò)窄V帶傳遞給減速機(jī)的輸入軸，經(jīng)過(guò)中間軸后驅(qū)動(dòng)輸出軸。輸出軸帶動(dòng)主動(dòng)鏈輪轉(zhuǎn)動(dòng)。運(yùn)行過(guò)程中，鏈條上的特殊鏈節(jié)通過(guò)銷(xiāo)和換向器連接，與鏈條往復(fù)運(yùn)動(dòng)。裝有滑動(dòng)軸承的專(zhuān)用鏈節(jié)一端通過(guò)導(dǎo)輪與抽油桿連接，另一端通過(guò)兩個(gè)導(dǎo)輪與重力平衡箱連接，實(shí)現(xiàn)上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)。抽油桿。根據(jù)井壓的變化，調(diào)整平衡箱的鑄鐵配重，以滿(mǎn)足抽油機(jī)的精確平衡。圖2-1 LZCB型鏈?zhǔn)匠橛蜋C(jī)LZCB抽油機(jī)組成：(1)橫梁部分：導(dǎo)輪、橫梁、橫梁、尾梁、連桿、平衡板。(2)支架部分：中央軸承座、工作梯、護(hù)欄、框架、支架。(3)減速機(jī)部分：底座、減速機(jī)、曲柄、配重、制動(dòng)機(jī)構(gòu)等部件。(4)配件配件：電機(jī)底座、電機(jī)、配電箱。2.

13、2 鼓式制動(dòng)器鼓式制動(dòng)器是最早的應(yīng)用形式和汽車(chē)制動(dòng)器。在盤(pán)式制動(dòng)器出現(xiàn)之前，它們已廣泛應(yīng)用于各種類(lèi)型的汽車(chē)。鼓式制動(dòng)器分為膨脹鼓式制動(dòng)器和外抱式鼓式制動(dòng)器兩種結(jié)構(gòu)類(lèi)型。脹鼓式制動(dòng)器的摩擦元件是一對(duì)帶弧形摩擦瓦的制動(dòng)蹄，后者安裝在制動(dòng)底板上，制動(dòng)底板固定在前橋或后橋的前梁上在軸殼的法蘭上，旋轉(zhuǎn)摩擦元件起到制動(dòng)鼓的作用。制動(dòng)時(shí)，使用制動(dòng)鼓的氣缸(6)下降管、上升管(水冷壁)、供水管等形成水循環(huán)回路。閘瓦的摩擦瓦的表面和外表面作為一對(duì)摩擦面在制動(dòng)鼓上產(chǎn)生摩擦力矩，所以也稱(chēng)為蹄式制動(dòng)器。目前，在油田使用的抽油機(jī)生產(chǎn)過(guò)程中，制動(dòng)鼓軸鍵槽變形會(huì)導(dǎo)致制動(dòng)系統(tǒng)失靈，降低靈敏度，甚至失靈，最終導(dǎo)致油缸報(bào)廢。制動(dòng)

14、鼓，從而增加了生產(chǎn)成本，降低了生產(chǎn)效率。外鼓式制動(dòng)器的固定摩擦元件是帶摩擦片的制動(dòng)帶，剛性低。圓弧作為一對(duì)摩擦面，產(chǎn)生作用在制動(dòng)鼓上的摩擦力矩，故又稱(chēng)帶式制動(dòng)器。鼓式制動(dòng)器通常被稱(chēng)為這種膨脹鼓結(jié)構(gòu)。1) 膨脹制動(dòng)器如圖2-2所示，制動(dòng)鎖緊裝置由調(diào)節(jié)桿1、復(fù)位彈簧2、固定支架3、U型擋板4和鎖緊螺母5組成。其中，調(diào)節(jié)桿1為與抽油機(jī)制動(dòng)機(jī)構(gòu)中的制動(dòng)箍7連接，復(fù)位彈簧2和固定支架3穿在調(diào)節(jié)桿1上，固定支架3與抽油機(jī)減速箱固定連接，用于固定調(diào)節(jié)桿1、制動(dòng)箍7和制動(dòng)輪之間的相對(duì)位置。 U形擋板4安裝在調(diào)節(jié)桿1與制動(dòng)控制桿連接的一端，與制動(dòng)箍7的外側(cè)接觸。鎖緊螺母5位于U型擋板4的一側(cè)，穿過(guò)調(diào)節(jié)桿1。螺紋

15、連接。調(diào)節(jié)桿1一端的端部設(shè)有連接孔6，用于調(diào)節(jié)桿1與抽油機(jī)制動(dòng)控制連桿的鉸接。圖 2-2 展開(kāi)制動(dòng)器工作原理：當(dāng)需要停止抽油機(jī)運(yùn)行進(jìn)行設(shè)備維修、調(diào)整和更換油井時(shí)，可拉動(dòng)制動(dòng)桿，使制動(dòng)箍7的開(kāi)口端靠近中間，握緊制動(dòng)輪，停止抽油機(jī)。此時(shí)，可轉(zhuǎn)動(dòng)鎖緊螺母5，使其沿調(diào)節(jié)桿1移動(dòng)到U型擋板4較靠近剎車(chē)箍7的一側(cè)，剎車(chē)箍7的阻擋作用被鎖定。 U形擋板4處于制動(dòng)狀態(tài)。即使不慎觸碰或誤松開(kāi)制動(dòng)桿，或制動(dòng)操作機(jī)構(gòu)中的棘齒和棘輪出現(xiàn)故障，制動(dòng)箍7也不會(huì)松動(dòng)。這避免了機(jī)械和人身事故的發(fā)生。當(dāng)油井設(shè)備維修、調(diào)整、更換完成，需要啟動(dòng)抽油機(jī)時(shí)，只需用扳手轉(zhuǎn)動(dòng)鎖緊螺母5，使其沿調(diào)節(jié)桿1移動(dòng)即可走到 U 型擋板 4 離剎車(chē)箍

16、 7 較遠(yuǎn)的一側(cè)，然后松開(kāi)剎車(chē)手柄。通過(guò)復(fù)位彈簧2的推力，可以釋放制動(dòng)環(huán)7，并且可以啟動(dòng)抽油機(jī)。2) 外抱閘與膨脹式制動(dòng)器一樣，外嚙合式制動(dòng)器也依靠剎車(chē)片和輪轂之間的摩擦力來(lái)起到制動(dòng)器的作用。圖 2-3 外部抱閘如圖2-3所示，外抱式制動(dòng)塊，左右螺紋絲杠5繞線(xiàn)xx轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)螺母1、4相向運(yùn)動(dòng)，縮短距離，使搖臂2 和 6 分別順時(shí)針和逆時(shí)針移動(dòng)。轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)左右制動(dòng)塊a對(duì)車(chē)輪3進(jìn)行制動(dòng)。膨脹制動(dòng)器和外保持制動(dòng)器的優(yōu)缺點(diǎn)比較：膨脹制動(dòng)器的優(yōu)點(diǎn)：自制動(dòng)效果，膨脹制動(dòng)器具有良好的自制動(dòng)效果，因?yàn)閯x車(chē)到外面，車(chē)輪轉(zhuǎn)動(dòng)，外制動(dòng)鼓扭一個(gè)角度（當(dāng)然不是大到你很容易看到)，剎車(chē)的外力（剎車(chē)制動(dòng)力）越大，情況越

17、明顯；膨脹制動(dòng)器結(jié)構(gòu)緊湊，可用于安裝空間有限的場(chǎng)合；另外，膨脹制動(dòng)器的制造成本低。膨脹剎車(chē)的缺點(diǎn)：由于膨脹剎車(chē)片是密封在剎車(chē)鼓上的，剎車(chē)片磨損后的切屑無(wú)法散去，影響剎車(chē)鼓與剎車(chē)片的接觸，影響制動(dòng)性能。外剎車(chē)的優(yōu)點(diǎn)：由于外剎車(chē)不是密封的，剎車(chē)片不會(huì)沉積在剎車(chē)輪上，借助剎車(chē)輪的離心力，剎車(chē)片可以向外甩出；外置剎車(chē)簡(jiǎn)單可靠，散熱好；間隙調(diào)節(jié)方便，對(duì)于直式制動(dòng)臂，制動(dòng)力矩與轉(zhuǎn)向無(wú)關(guān)，制動(dòng)軸不受彎曲力；另外，因?yàn)槭仟?dú)立的部分，所以更容易維護(hù)。外抱式制動(dòng)器的缺點(diǎn)：外抱式制動(dòng)器的包角和制動(dòng)力矩小，制造相對(duì)復(fù)雜，杠桿系統(tǒng)復(fù)雜，制造成本高。2. 3盤(pán)式制動(dòng)器盤(pán)式制動(dòng)器利用軸向壓力壓縮盤(pán)或錐形摩擦面來(lái)實(shí)現(xiàn)制動(dòng)。制

18、動(dòng)軸沒(méi)有彎曲。結(jié)構(gòu)緊湊。與帶式制動(dòng)器相比，磨損均勻。制動(dòng)力矩與旋轉(zhuǎn)方向無(wú)關(guān)，制動(dòng)器關(guān)閉，防止灰塵和濕氣。摩擦面的散熱條件只有塊式和帶式，溫度較高?？刹捎枚嘟M布置，并可控制液壓，從而很好地調(diào)節(jié)制動(dòng)力矩。適用于對(duì)緊湊性要求較高的應(yīng)用，如車(chē)輪、電動(dòng)葫蘆等。大載荷自制盤(pán)式制動(dòng)器依靠重物自重產(chǎn)生的力在機(jī)構(gòu)中進(jìn)行制動(dòng)，可保證重物在起升過(guò)程中平穩(wěn)下降和安全懸掛。主要用于起重設(shè)備和起重機(jī)械的起升機(jī)構(gòu)。盤(pán)式制動(dòng)器按摩擦副中定位元件的結(jié)構(gòu)可分為卡鉗盤(pán)式和全盤(pán)式兩大類(lèi)。1 ) 夾盤(pán)式卡鉗盤(pán)式制動(dòng)器按卡鉗的結(jié)構(gòu)可分為固定鉗盤(pán)式制動(dòng)器和浮動(dòng)鉗盤(pán)式制動(dòng)器。固定鉗盤(pán)式制動(dòng)器：在這種制動(dòng)器中，鉗是固定的，制動(dòng)盤(pán)與車(chē)輪相連，在

19、鉗體的開(kāi)口槽中轉(zhuǎn)動(dòng)。它具有以下優(yōu)點(diǎn)：除活塞和制動(dòng)塊外，沒(méi)有其他滑動(dòng)部件，易于保證制動(dòng)鉗的剛性；結(jié)構(gòu)和制造工藝與一般鼓式制動(dòng)器相似，很容易實(shí)現(xiàn)從鼓式制動(dòng)器到盤(pán)式制動(dòng)器的改造，可以非常方便。很好地適應(yīng)了多回路制動(dòng)系統(tǒng)的要求。浮動(dòng)鉗盤(pán)式制動(dòng)器：這種制動(dòng)器具有以下優(yōu)點(diǎn)：盤(pán)側(cè)只有一個(gè)液壓缸，因此軸向尺寸小，制動(dòng)器可以更靠近輪轂；制動(dòng)盤(pán)上無(wú)油道或油管，液壓缸冷卻條件好，制動(dòng)液汽化的可能性??；成本低；浮動(dòng)盤(pán)的剎車(chē)片可用作駐車(chē)制動(dòng)器。2 ）全盤(pán)在全盤(pán)式制動(dòng)器中，摩擦副的轉(zhuǎn)動(dòng)元件和固定元件均為盤(pán)形，制動(dòng)時(shí)各盤(pán)的摩擦面相互接觸，工作原理與制動(dòng)盤(pán)相同。摩擦離合器。由于這種制動(dòng)器的散熱條件較差，其應(yīng)用遠(yuǎn)不如鉗盤(pán)式制動(dòng)

20、器廣泛。2. 4 帶式制動(dòng)器帶式制動(dòng)器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊。包角大，制動(dòng)力矩大。制動(dòng)軸承受較大的彎曲力，制動(dòng)帶受壓磨損不均，受摩擦因數(shù)變化影響較大，散熱較差。簡(jiǎn)單和差動(dòng)帶式制動(dòng)器的制動(dòng)力矩大小都與旋轉(zhuǎn)方向有關(guān)，這限制了應(yīng)用范圍。適用于要求結(jié)構(gòu)緊湊的場(chǎng)合，如移動(dòng)式起重機(jī)。帶式制動(dòng)器可分為： （1）簡(jiǎn)易帶式(2) 差速帶式(3) 一體帶式2.5結(jié)論綜合以上剎車(chē)，考慮到抽油機(jī)的性質(zhì)和條件，剎車(chē)的合理制動(dòng)力矩及其重要性，不僅關(guān)系到油田的正常順利生產(chǎn)，也關(guān)系到抽油機(jī)的人身安全。運(yùn)營(yíng)商。生產(chǎn)中使用膨脹閘制動(dòng)結(jié)構(gòu)正是由于其獨(dú)特的自制動(dòng)作用，可以保證抽油機(jī)的安全生產(chǎn)和操作人員的人身安全。第三章制動(dòng)器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)根據(jù)抽油機(jī)

21、的工作原理，電動(dòng)機(jī)將其高速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)傳遞給減速箱的輸入軸，再通過(guò)中間軸帶動(dòng)輸出軸。制動(dòng)系統(tǒng)裝置通過(guò)它對(duì)變速箱進(jìn)行制動(dòng)，從而達(dá)到制動(dòng)的目的。因此，在設(shè)計(jì)制動(dòng)系統(tǒng)時(shí)，首先要計(jì)算制動(dòng)系統(tǒng)的制動(dòng)力矩，因此要知道輸入軸的輸入力矩。因此，在設(shè)計(jì)制動(dòng)系統(tǒng)之前，首先要設(shè)計(jì)減速機(jī)，包括：電機(jī)的選型；傳輸參數(shù)的計(jì)算。3.1 電機(jī)的選擇3.1.1懸點(diǎn)載荷：F max =91KN起升速度：V=(5/24 1/3) m/s則起升功率為：P w = Fmax V=91(5/24 1/3 )Kw=(19 30.3)Kw即最大提升功率：P w =30.3Kw3.1.2選擇傳輸方案如下圖3-1所示：圖 3-1 變速器運(yùn)動(dòng)示意圖這

22、個(gè)動(dòng)力是由電機(jī)驅(qū)動(dòng)減速機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，那么從電機(jī)到傳動(dòng)鏈的總傳動(dòng)效率為：(3-1)其中是每個(gè)傳輸對(duì)的傳輸效率，分別為：皮帶傳動(dòng)： =0.95 (0.92 0.97 )滾動(dòng)軸承： =0.98齒輪： = 0.98（7級(jí)齒輪精度，不包括軸承效率）聯(lián)軸器： = 0.98（法蘭聯(lián)軸器）鏈傳動(dòng)： = 0.91然后有所以 Pd = Pw/a = 30.33/0.758 = 39.974kw (3-2)3.1.3確定電機(jī)轉(zhuǎn)速根據(jù)選用的鏈條和鏈輪，驅(qū)動(dòng)齒輪軸的工作轉(zhuǎn)速可確定為：(3-3)表中推薦的傳動(dòng)比合理范圍。取V帶傳動(dòng)的傳動(dòng)比：二級(jí)圓柱齒輪減速器的傳動(dòng)比：傳動(dòng)比的合理范圍為：因此，電機(jī)轉(zhuǎn)速的可選范圍為：由于電機(jī)

23、在動(dòng)作過(guò)程中需要頻繁變換方向，因此需要選擇可反轉(zhuǎn)的電機(jī)，根據(jù)容量和轉(zhuǎn)速選擇“ YBD系列隔爆型三相異步電動(dòng)機(jī)”。 （設(shè)計(jì)時(shí)常選用1500r/min或1000r/min的電機(jī)，如無(wú)特殊要求一般不選用3000r/min和750r/min的電機(jī)）其主要性能如表3-1所示：表 3-1 電機(jī)性能表模型額定功率(千瓦)電壓(五)當(dāng)前的（一個(gè)）同步速度（轉(zhuǎn)/分鐘）效率(%)功率因數(shù)YBD- -280M655380104.81000900.872.03.2傳輸參數(shù)的計(jì)算3.2.1YBD -280M-6電機(jī)總齒輪比： （3-4）分配齒輪比由公式（ 3-5 ）給出式中，分別為皮帶傳動(dòng)和減速機(jī)的傳動(dòng)比。為了不讓三角

24、帶傳動(dòng)的外形尺寸過(guò)大，初始選擇為： =3.0那么減速機(jī)的傳動(dòng)比為3.2.2根據(jù)展開(kāi)布置，考慮潤(rùn)滑條件，兩個(gè)大齒輪應(yīng)具有近似的油浸深度（即使兩個(gè)大齒輪的直徑相近），這可以從機(jī)械設(shè)計(jì)圖12的展開(kāi)曲線(xiàn)中找到課程指南” = 4.555但傳動(dòng)各軸運(yùn)動(dòng)及運(yùn)動(dòng)參數(shù)：為了進(jìn)行傳動(dòng)部件的設(shè)計(jì)計(jì)算，需要計(jì)算各軸的轉(zhuǎn)速和扭矩（或功率），確定傳動(dòng)裝置各軸的高速到低速為：I軸， II 軸，III 軸，IV 軸。i 為相鄰軸之間的傳動(dòng)比；是兩個(gè)相鄰軸之間的傳動(dòng)效率；是相鄰輸入功率（kw）；T為各軸的輸入扭矩（Nm）；n 是每個(gè)軸的旋轉(zhuǎn)速度。然后可以根據(jù)電機(jī)軸到工作機(jī)的運(yùn)動(dòng)傳遞路徑進(jìn)行計(jì)算，得到各軸的運(yùn)動(dòng)和功率參數(shù)：各軸速

25、度- 電機(jī)同步轉(zhuǎn)速-電機(jī)與工作軸的傳動(dòng)比=1000r/minI軸：軸：軸：四軸：各軸輸入功率：軸：軸：軸：四軸：各軸輸入扭矩：(3-6)我軸軸軸IV 軸數(shù)據(jù)匯總于下表 3-2：表3-2傳動(dòng)各軸運(yùn)動(dòng)參數(shù)姓名輸入功率P(KW)輸入扭矩T(Nm)轉(zhuǎn)速N(r/min)傳動(dòng)比 i效率電動(dòng)馬達(dá)39.974381.7510003.00.95我軸37.9751087.99333.334.5550.96軸36.474736.7573.2593.160.96軸35.0314430.2523.15910.96IV 軸34.32614140.2523.1593.3制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)目前，油田使用的抽油機(jī)大多已運(yùn)行十年以上，

26、且長(zhǎng)期露天工作，因此在使用和設(shè)計(jì)上存在諸多安全隱患。一是制動(dòng)器上的緊彈簧長(zhǎng)期使用后，彈簧的屈服系數(shù)降低，兩彈簧力不一致，不能及時(shí)更換，造成制動(dòng)器偏位；油泵可能自安裝以來(lái)從未更換過(guò)剎車(chē)蹄，剎車(chē)裝置很可能造成突然剎車(chē)或同時(shí)剎車(chē)失靈等潛在隱患。油機(jī)安全裝置一般采用4槽安全銷(xiāo)輪（90點(diǎn)鎖定）和6槽安全銷(xiāo)輪（60點(diǎn)鎖定），間距較大。在調(diào)整防撞距離和行程時(shí)，當(dāng)抽油機(jī)需要制動(dòng)時(shí)，很難根據(jù)作業(yè)需要使制動(dòng)位置剛好在安全銷(xiāo)上。當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)銷(xiāo)插入安全銷(xiāo)槽時(shí)，可能發(fā)生事故；與安全銷(xiāo)無(wú)聯(lián)動(dòng)裝置，容易因制動(dòng)后安全銷(xiāo)未鎖緊，或松開(kāi)制動(dòng)器后安全銷(xiāo)未松脫而造成二次剎車(chē)失靈，會(huì)導(dǎo)致發(fā)生機(jī)動(dòng)車(chē)窒息事故；此外，員工安全意識(shí)薄弱，停車(chē)時(shí)不使

27、用。保險(xiǎn)別針，這也增加了事故的風(fēng)險(xiǎn)。改進(jìn)方法：增加抽油機(jī)安全銷(xiāo)滑輪凹槽的密度改造的目的是盡可能縮短移動(dòng)距離，以便安全銷(xiāo)能夠插入。方法是將安全銷(xiāo)繩輪現(xiàn)有的4個(gè)槽改為8個(gè)槽，使45一個(gè)點(diǎn)，距離變小，方便操作，保證制動(dòng)器的準(zhǔn)確定位。如果要在任何位置停止抽油機(jī)，則需要進(jìn)一步改進(jìn)。圖 3-2 是安全銷(xiāo)滑輪的設(shè)計(jì)示意圖。它只內(nèi)容車(chē)輪沿一個(gè)方向旋轉(zhuǎn)。當(dāng)它向相反方向旋轉(zhuǎn)時(shí)，它可以立即鎖定。因此，安全銷(xiāo)可以在任何位置上緊。圖 3-2 安全銷(xiāo)滑輪設(shè)計(jì)思路3.1、制動(dòng)力矩的計(jì)算從上面看，作用在減速機(jī)輸入軸上的扭矩為1087.99 Nm。為使制動(dòng)機(jī)構(gòu)制動(dòng)穩(wěn)定，計(jì)算得到的制動(dòng)力矩為，式中，n為制動(dòng)安全系數(shù)，取1.5。參

28、考YWZ 100-800電動(dòng)液壓塊式制動(dòng)器（/ZQ 4388-1997），選擇制動(dòng)器型號(hào)YWZ400/90那么剎車(chē)輪的直徑就是D=400mm, B=170mm, D1=370mm, D2=275mm, d1=175mm, d2=70mm,=12mm，d=80mm，L=172mm。制動(dòng)力矩為 1600 Nm 。閘瓦額定正壓（3-7）這里，L1代表制動(dòng)蹄上部的距離，根據(jù)制動(dòng)輪的半徑，這里L(fēng)1=200mm，代表摩擦副之間的摩擦系數(shù)，取=0.35，b=0.5xB+0.5 xD,B取60mm，計(jì)算b=230mm彈簧鞋杠桿比(3-8)來(lái)，拿。然后2、彈簧的計(jì)算制動(dòng)蹄額定工作力（3-9）代表從彈簧到閘瓦的機(jī)

29、械效率，取值在0.9-0.95之間，這里取0.95。然后。1）。這里，因?yàn)閺椈墒怯脕?lái)壓縮的，所以選用壓縮彈簧。根據(jù)表16-2選擇C級(jí)碳素彈簧鋼絲。2）。根據(jù)表16-5（普通圓柱螺旋彈簧尺寸系列），選擇彈簧的中徑為，取彈簧線(xiàn)徑為，暫從表16-3中選擇，根據(jù)表 16-2 可知，3）。從表 16-2中取，現(xiàn)在選擇繞組比 C=6，然后根據(jù)公式 16-9 計(jì)算彈簧剛度為(3-10)安裝長(zhǎng)度(3-11)這里，L0代表彈簧的自由長(zhǎng)度，取L0=240mm但彈簧安裝力彈簧的最大工作力3、剎車(chē)蹄的計(jì)算剎車(chē)片摩擦面的壓力(3-12)這里，B2=60mm，B2是剎車(chē)蹄的寬度，是剎車(chē)片的包角，rad一般取=70或88，

30、這里取85。=1.93Pp，Pp查表5-4-5得到Pp=5，所以條件成立。剎車(chē)蹄銷(xiāo)孔壓力(3-13)表示銷(xiāo)軸孔的長(zhǎng)度，取= 50mm，表示銷(xiāo)軸直徑，取= 20mm，K表示動(dòng)載荷系數(shù)，取K=1.25。則=11.395MPaPsp，Psp為內(nèi)容靜壓，對(duì)于Q235，Psp=12-16MPa。所以條件都滿(mǎn)足了。4、剎車(chē)軸設(shè)計(jì)根據(jù)工況，主軸材質(zhì)為45鋼，經(jīng)調(diào)質(zhì)處理，硬度為217-255HBS。最小直徑估計(jì)是根據(jù)抗扭強(qiáng)度法進(jìn)行的，即。在軸徑的初始計(jì)算中，如果在最小軸截面處有鍵槽，還應(yīng)考慮鍵槽對(duì)軸強(qiáng)度的影響。對(duì)于直徑d100mm的軸，當(dāng)有一個(gè)鍵槽時(shí)，軸徑增加3%；當(dāng)有兩個(gè)鍵槽時(shí)，應(yīng)增加 7%。對(duì)于直徑d10

31、0mm的軸，當(dāng)有1個(gè)鍵槽時(shí)，軸徑應(yīng)增加5%-7%；當(dāng)有兩個(gè)鍵槽時(shí)，應(yīng)增加10%-15%。查機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）表15-3，A0=120，P1=37.975kW，n=333.33r/min，由公式（3-14）可以得到，因?yàn)樵谳S的末端有一個(gè)銷(xiāo)，所以有一個(gè)鍵槽，但又因?yàn)橛袕椈?，所以?70mm因?yàn)橐拗浦苿?dòng)蹄的運(yùn)動(dòng)，所以輪轂長(zhǎng)度L=20mm，輪轂直徑D=100mm由于銷(xiāo)在凸輪的作用下在鍵槽內(nèi)來(lái)回移動(dòng)，其長(zhǎng)度設(shè)計(jì)為100mm左右。3.傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的思路如圖3-3所示圖 3-3 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)從制動(dòng)裝置的工作原理可知，通過(guò)手動(dòng)杠桿施加操作力，帶動(dòng)曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)，曲軸的另一端與傳動(dòng)桿連接，進(jìn)而帶動(dòng)拉桿凸輪通過(guò)傳動(dòng)桿的向下運(yùn)

32、動(dòng)，利用凸輪的往復(fù)運(yùn)動(dòng)來(lái)驅(qū)動(dòng)凸輪。帶動(dòng)滑軸將制動(dòng)蹄擠壓在一起，從而鎖住制動(dòng)輪進(jìn)行制動(dòng)。一、剎車(chē)連桿設(shè)計(jì)：制動(dòng)系統(tǒng)主要是通過(guò)調(diào)節(jié)制動(dòng)行程時(shí)調(diào)節(jié)制動(dòng)連桿的長(zhǎng)度來(lái)實(shí)現(xiàn)的，制動(dòng)連桿的連接采用螺紋連接。這里設(shè)計(jì)螺紋規(guī)格d=M16，螺絲長(zhǎng)度L1=100mm，剎車(chē)螺栓總長(zhǎng)L=800mm，左右各有一個(gè)相同規(guī)格的拉桿螺栓。材料由45鋼制成，并經(jīng)過(guò)調(diào)質(zhì)處理。由上可知，作用在轉(zhuǎn)臂上的力Femax=F1=Fe=8604.81 N，制動(dòng)連桿的彎矩為：(3-15)(3-16)查機(jī)械設(shè)計(jì)表15-1，可知45鋼的許用彎曲應(yīng)力 =60 ，所以，所以是安全的。1制動(dòng)蹄2制動(dòng)輪3滑動(dòng)軸4調(diào)節(jié)螺母5彈簧6轉(zhuǎn)臂7拉桿8 - 操縱桿 9

33、 - 桿座 10 - 曲軸 圖 3-4 制動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)如圖，N=Fe=8604.81 N。設(shè)置拉桿凸輪的長(zhǎng)度為L(zhǎng)=500mm，=15。然后由公式，這里，C取45mm，所以=796.44N (3-17)這里的F1為最小下拉力，實(shí)際作用在拉桿凸輪上的下拉力應(yīng)大于F1，即最小不小于796.44N。橫拉桿凸輪與傳動(dòng)桿之間采用銷(xiāo)軸連接。根據(jù)表5-78螺紋圓柱銷(xiāo)，使用M12螺紋圓柱銷(xiāo)連接長(zhǎng)度L=30mm，然后根據(jù)公式= (3-18)銷(xiāo)釘材質(zhì)為35或45鋼。查閱表6-2可知=80MPa，則滿(mǎn)足條件。2. 軸設(shè)計(jì)根據(jù)工況，主軸材質(zhì)為45鋼，經(jīng)調(diào)質(zhì)處理，硬度為217-255HBS。按軸的抗扭強(qiáng)度情況： (3-19

34、)其中：扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力， ；T 軸上的扭矩， ;軸的扭轉(zhuǎn)截面系數(shù)， ;內(nèi)容的扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力， 。根據(jù)材料的性質(zhì)，查機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）表15-3可知45鋼是25-45 ，這里取30 ，從上面得到。因此，可以由上式得到眾所周知，當(dāng)軸上有鍵槽時(shí)，最小軸徑應(yīng)增加10%至15 % 。然后依次設(shè)計(jì)軸徑為30mm-40mm-50mm-40mm-35mm。查閱機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，鍵長(zhǎng)為L(zhǎng)=40mm，使用圓頭普通平鍵A型。軸徑30mm的鍵的尺寸是，軸徑35mm的鍵的尺寸是。套筒長(zhǎng)度為60mm，根據(jù)工作情況選用滑動(dòng)軸承。右端用螺栓軸向定位，左端用彈性擋圈固定。3.如圖所示為抽油機(jī)制動(dòng)機(jī)構(gòu)的連桿支架，由兩塊側(cè)板焊接而成。側(cè)板材質(zhì)

35、為鑄鋼（Q235）。根據(jù)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)分析，加工方法不止一種。但是，以最簡(jiǎn)單、最方便的加工工藝來(lái)制定達(dá)到產(chǎn)品性能要求的工藝是基本原則。圖 3-5 桿架設(shè)計(jì)1 第一個(gè)過(guò)程原工藝如下：加工6-6定位孔和40軸孔以及焊接的兩個(gè)側(cè)板；立式銑床加工R200圓弧面；臥式萬(wàn)能銑床加工6022齒形；拉 38.310 鍵槽。在大批量生產(chǎn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，該工藝生產(chǎn)效率低，勞動(dòng)強(qiáng)度大，存在以下缺點(diǎn)。(1)立式銑床加工R100圓弧面時(shí)，裝卡不方便，刀具磨損大，消耗高。（2）臥式萬(wàn)能銑床加轉(zhuǎn)盤(pán)加工齒形，由于提升行程的限制，一次只能加工一組，重約1000公斤的工作臺(tái)需要每次升降22次，效率極低；另外加工時(shí)工作臺(tái)上不能安裝擋水板，冷

36、卻液飛濺，升降滾珠絲杠不能得到充分潤(rùn)滑，導(dǎo)致絲杠磨損大，降低絲杠使用壽命，增加產(chǎn)量成本。 .2 第二道工序（1）用車(chē)床加工R200圓弧面：將45鋼車(chē)削成35作為芯軸，用三爪卡盤(pán)夾住35芯軸，一次裝夾加工45組側(cè)板，用車(chē)床加工R200圓弧，大大提高工作效率，降低消耗。(2) 設(shè)計(jì)工裝。在臥式萬(wàn)能銑床上用分度頭加工6022齒形。將分度頭法蘭與工裝法蘭連接，可在35芯軸上一次安裝4組側(cè)板，工作臺(tái)由橫向進(jìn)給絲杠帶動(dòng)沿X坐標(biāo)方向往復(fù)運(yùn)動(dòng)。裝卸方便，工作效率高，能更好地控制冷卻液的飛濺，減輕起重滾珠絲杠的負(fù)荷，最大限度地減少起重滾珠絲杠的磨損，提高其使用壽命。改進(jìn)后的工藝為：加工4-12定位孔和35軸孔及

37、兩側(cè)板進(jìn)行焊接；車(chē)床加工R200圓弧面；臥式萬(wàn)能銑床用專(zhuān)用刀具加工6022齒形；拉 38.310 鍵槽。采用上述改進(jìn)工藝加工側(cè)板，大大提高了生產(chǎn)效率，平均每片加工量提高2倍以上。在工藝改進(jìn)之前，由于制動(dòng)側(cè)板的大量加工，臥式銑床升降滾珠絲杠每年都必須更換。改進(jìn)工藝后，提升滾珠絲杠的使用壽命延長(zhǎng)，生產(chǎn)成本也降低，生產(chǎn)組織更加簡(jiǎn)潔流暢。動(dòng)桿座座板設(shè)計(jì)加工：座板采用Q235材料，座板厚度12mm，螺栓根據(jù)工況選用M16。設(shè)計(jì)方案如圖3-7所示：圖 3-6 動(dòng)桿座底板3.如上圖3-5所示，取搖桿長(zhǎng)度L=755mm，曲柄長(zhǎng)度R=250mm，K=128mm（K代表R水平方向的投影）然后可以計(jì)算作用在操縱桿上

38、的力F2(3-20)對(duì)于抽油機(jī)的整個(gè)制動(dòng)裝置，手動(dòng)作用在操縱桿上的拉力應(yīng)小于或等于150N。從計(jì)算結(jié)果看，實(shí)際作用在操縱桿上的力為135.03 N，可以保證制動(dòng)可靠。拉桿凸輪各轉(zhuǎn)角時(shí)剎車(chē)片的位移曲線(xiàn)如圖3-8所示（拉桿凸輪水平位置為零度，順時(shí)針?lè)较驗(yàn)檎较??？v坐標(biāo)表示位移（mm）；橫坐標(biāo)代表拉桿凸輪與水平線(xiàn)之間的夾角 /()圖 3-7 位移S隨拉桿凸輪角的變化曲線(xiàn)從圖 3-7 可以看出，在 030 區(qū)間內(nèi)，曲線(xiàn)的斜率最大，即位移增長(zhǎng)速度 s 越快。下面的計(jì)算以15的中間值作為理論制動(dòng)點(diǎn)進(jìn)行分析。搖桿設(shè)計(jì)理論可操作角度為53。在抽油機(jī)的設(shè)計(jì)過(guò)程中，規(guī)定制動(dòng)器在前2/3的角行程內(nèi)能可靠制動(dòng)。因此，

39、在實(shí)際操作中，手柄只需35即可操作。它可以有效地制動(dòng)。按35行程計(jì)算，通過(guò)曲軸傳遞到剎車(chē)桿的位移約為69mm，角度為12。從圖3-7可以看出，在12的變化范圍內(nèi)，剎車(chē)片的最大位移S只有8 5 mm.可見(jiàn)剎車(chē)不易調(diào)節(jié)的真正原因是剎車(chē)瓦的位移太小。 8. 5 mm 的位移不考慮彈簧和定位板精度造成的誤差。從制動(dòng)控制力的計(jì)算和分析來(lái)看，制動(dòng)過(guò)程的不均勻可以通過(guò)兩種方式解決。a) 提高整個(gè)制動(dòng)系統(tǒng)的制造精度，減少各傳動(dòng)環(huán)節(jié)的位移損失，特別是彈簧的性能和中心板的位置精度直接影響制動(dòng)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。b) 增大制動(dòng)蹄的位移S，避免制造精度造成的位移S不足。通過(guò)對(duì)兩種方法的分析比較，提高制造精度可以解決問(wèn)題，但制

40、造難度和成本較高。第二種方法是改變結(jié)構(gòu)以增加S的大小。從制動(dòng)操作力的計(jì)算可以看出，與最大內(nèi)容操作力150N有15N的力余量，不需要增加操作力來(lái)增加操作行程空間。大而難把握。因此，如何在不增加制動(dòng)操作力大小的情況下，增加制動(dòng)操作全過(guò)程中制動(dòng)蹄的位移量是解決問(wèn)題的關(guān)鍵。從計(jì)算過(guò)程中可以看出，直接減小拉桿凸輪的長(zhǎng)度L來(lái)增加制動(dòng)蹄的位移S也會(huì)增加制動(dòng)器的操作力，不便于使用。另一種方法可以增加凸輪的變化率來(lái)改變凸輪曲線(xiàn)，以達(dá)到增加剎車(chē)蹄位移的目的，但會(huì)增加C值，增加剎車(chē)的操作力，所以并不容易使用。一個(gè)好的解決方案是利用曲軸半徑R在水平方向上的投影K可以隨旋轉(zhuǎn)角度變化的事實(shí)。從圖3-5可以看出，K的值直接

41、影響制動(dòng)力的大小，而K的值與曲軸半徑R和曲軸與水平線(xiàn)的夾角有關(guān)。當(dāng)曲軸半徑 R 隨 變化時(shí)，計(jì)算 K 值的公式為K = R x COS。事實(shí)上，曲軸擺角約為 35。根據(jù)上述計(jì)算公式，在不增加制動(dòng)操作力F2的情況下，需要保證K值接近128mm。同時(shí)，曲軸在 35 擺角處的垂直位移變化滿(mǎn)足(3-21)結(jié)合以上兩個(gè)方程，我們得到從而得到曲軸垂直位移H隨值增加的變化曲線(xiàn)，如圖3-8所示?？v坐標(biāo)表示位移（mm）；橫坐標(biāo)表示曲軸與水平線(xiàn)之間的角度 ()圖 3-8 曲軸垂直位移H隨值變化曲線(xiàn)從圖中可以看出，隨著值的增加，H也相應(yīng)增加。理論上H值越大越好，但從圖3-10不難看出，保持K值不變，值不易過(guò)大。 R

42、值急劇增加，因此選擇了45的角度。經(jīng)計(jì)算，H最大值為97 mm，R=250 mm，傳遞到拉桿凸輪制動(dòng)桿的角度變量約為19。從圖 3-7 可以看出，制動(dòng)蹄的位移 S 在 19 圓內(nèi)最大可以達(dá)到 15mm。與原來(lái)的8.5毫米相比，增加了近2倍，從根本上解決了剎車(chē)故障。這里，最根本的就是加大曲軸半徑R，調(diào)整曲軸角度，在不改變制動(dòng)操作力大小的情況下增加制動(dòng)行程。圖 3-9 改進(jìn)的前后剎車(chē)3.根據(jù)動(dòng)力源的不同，制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)可分為簡(jiǎn)單制動(dòng)、動(dòng)態(tài)制動(dòng)和伺服制動(dòng)三種。力的傳遞方式分為機(jī)械式、液壓式、氣動(dòng)式和氣液式。簡(jiǎn)單的制動(dòng)系統(tǒng)是人力制動(dòng)系統(tǒng)，它依靠作用在操縱桿手柄上的力作為制動(dòng)力源。傳力方式有機(jī)械式和液壓式

43、兩種。機(jī)械力傳遞方式是依靠桿系、鋼絲繩或拉簧來(lái)傳遞力，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造假成本低，工作可靠，操作方便。液壓簡(jiǎn)單制動(dòng)系統(tǒng)通常稱(chēng)為液壓制動(dòng)系統(tǒng)，用于行車(chē)制動(dòng)。其優(yōu)點(diǎn)是動(dòng)作滯后時(shí)間短（ 0.1-0.3s ），工作壓力大（可達(dá)10MPa-12MPa） ，缸徑小。可作為閘瓦的開(kāi)啟機(jī)構(gòu)或制動(dòng)塊的壓緊機(jī)構(gòu)安裝在制動(dòng)部分。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊、質(zhì)量小、成本低。根據(jù)抽油機(jī)的工作特點(diǎn)，這里我們選擇手動(dòng)制動(dòng)機(jī)構(gòu)。操縱桿主要由動(dòng)桿、剎車(chē)手柄、活動(dòng)手柄和安裝在動(dòng)桿上的鋼絲繩組成。當(dāng)油泵需要制動(dòng)時(shí)，通過(guò)手制動(dòng)器的作用將鋼絲繩或拉簧拉緊，從而帶動(dòng)制動(dòng)塊將制動(dòng)力矩傳遞給制動(dòng)輪，使制動(dòng)輪鎖定，達(dá)到目的的制動(dòng)。這里，動(dòng)桿的作用主要是支撐和固

44、定剎車(chē)手柄和活動(dòng)手柄。動(dòng)桿一端通過(guò)墊圈和銷(xiāo)與動(dòng)手柄連接，另一端通過(guò)曲柄與動(dòng)桿座連接，可根據(jù)制動(dòng)力矩的大小繞動(dòng)桿座轉(zhuǎn)動(dòng).3.3制動(dòng)系統(tǒng)中使用的摩擦材料，通常在非常高的剪切和溫度條件下工作。這就要求這些材料能夠吸收動(dòng)能并將動(dòng)能轉(zhuǎn)化為熱量并散發(fā)到空氣中。其工作溫度和升溫速度是影響性能的主要因素。制動(dòng)系統(tǒng)工作時(shí)，吸收的能量越大，制動(dòng)時(shí)間越短，溫升越高。當(dāng)摩擦材料的工作溫度超過(guò)其內(nèi)容工作溫度時(shí)，摩擦材料的性能會(huì)顯著劣化。因此，對(duì)摩擦材料的基本要求如下：摩擦系數(shù)高且穩(wěn)定，恢復(fù)性能好；良好的耐磨性，內(nèi)容強(qiáng)大的壓力而不損壞雙重材料；具有一定的耐油、耐濕、耐腐蝕和抗膠水性能；它具有一定的機(jī)械強(qiáng)度和良好的制造工藝

45、。如果制動(dòng)器溫度過(guò)高，制動(dòng)力矩會(huì)降低，熱應(yīng)力增加，會(huì)加劇摩擦片的磨損，甚至導(dǎo)致摩擦片斷裂。因此，在計(jì)算摩擦片的強(qiáng)度時(shí)，必須考慮溫度的影響。力學(xué)模型的建立：由于實(shí)際剎車(chē)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，受力不均勻，很難將其簡(jiǎn)化為平面問(wèn)題或軸對(duì)稱(chēng)問(wèn)題，必須根據(jù)空間問(wèn)題來(lái)解決。對(duì)于制動(dòng)器提出的空間問(wèn)題，經(jīng)典彈性力學(xué)無(wú)能為力。過(guò)去，它主要依靠模型測(cè)試?，F(xiàn)在，這些問(wèn)題可以通過(guò)應(yīng)用有限元方法來(lái)解決。這里使用了一個(gè)八節(jié)點(diǎn)的六面體單元，總共有 1 2 2 1 個(gè)節(jié)點(diǎn)和 3 66 3 個(gè)自由度。在鉚釘鉚接時(shí)，位移處理為零。1 力場(chǎng)和溫度場(chǎng)作用下空間問(wèn)題的有限元分析1.1 力場(chǎng)作用下空間問(wèn)題的有限元分析對(duì)于有8個(gè)節(jié)點(diǎn)的六面體單元，空間問(wèn)

46、題中有24個(gè)節(jié)點(diǎn)位移ui,vi,wi (i=1,8)。當(dāng)使用位移法時(shí)，這些位移是結(jié)構(gòu)的基本未知數(shù)。如果它代表元素上任意一點(diǎn)的位移，但是(3-22)其中單形函數(shù)矩陣一元素位移矩陣那么單元的應(yīng)變可以通過(guò)其節(jié)點(diǎn)位移表示為：(3-23)在公式從 3D 問(wèn)題的物理方程，可以從應(yīng)變獲得單元上的應(yīng)力：(3-24)在公式單元?jiǎng)偠染仃嚍椋?3-25)置換節(jié)點(diǎn)上的單元載荷，然后：然后，將單元?jiǎng)偠染仃嚱M整合到總剛度矩陣K中，將單元荷載陣列組整合到總節(jié)點(diǎn)荷載陣列R中，得到線(xiàn)性代數(shù)方程K = ，然后應(yīng)力 。1.2 溫度場(chǎng)作用下空間問(wèn)題的有限元分析當(dāng)彈性體的溫度發(fā)生變化時(shí)，彈性體會(huì)產(chǎn)生正應(yīng)變aT（a為熱膨脹系數(shù)，T為溫度

47、變化）。當(dāng)外部約束存在時(shí)，溫度變化引起的變形不能隨意發(fā)生，會(huì)產(chǎn)生熱應(yīng)力。此時(shí)，彈性體因溫度而產(chǎn)生的應(yīng)變量為：(3-26)但建立了元件裝配的節(jié)點(diǎn)平衡方程，當(dāng)只考慮熱應(yīng)力問(wèn)題時(shí)，平衡方程為：如果彈性體既有溫度變化又有實(shí)際載荷，可以根據(jù)力學(xué)中的疊加原理求解：(3-27)由此得到的節(jié)點(diǎn)位移就是外力和溫度共同作用下的位移。根據(jù)以上摩擦片應(yīng)力分析，可以通過(guò)以下措施改善摩擦片的應(yīng)力分布。(l)增加摩擦片鉚接點(diǎn)周?chē)膹?qiáng)度極限，特別是增加摩擦片約1/3處鉚接點(diǎn)周?chē)膹?qiáng)度極限。(2)改變摩擦片本身的材料配方，適當(dāng)降低摩擦片的摩擦系數(shù)，提高其彈性模量和強(qiáng)度極限。較大的摩擦系數(shù)雖然可以增加制動(dòng)力矩，提高制動(dòng)性能，但摩

48、擦片容易損壞，因此摩擦系數(shù)應(yīng)有一個(gè)合適的范圍。(3)盡量減少溫度變化對(duì)摩擦片的影響。可以通過(guò)降低摩擦襯片材料的熱膨脹系數(shù)來(lái)降低熱應(yīng)力。快速加熱后，應(yīng)避免突然冷卻，以減少熱沖擊和表面裂紋。此外，在連續(xù)加熱和冷卻循環(huán)過(guò)程中發(fā)生的熱疲勞也會(huì)導(dǎo)致表面損壞，在實(shí)踐中應(yīng)避免這種情況。第 4 章 抽油機(jī)制動(dòng)操作規(guī)程4.1 調(diào)整抽油機(jī)的制動(dòng)行程4.抽油機(jī)必須配備制動(dòng)系統(tǒng)。并應(yīng)具有自鎖功能，以保證抽油機(jī)安全可靠運(yùn)行。1 ）戴上絕緣手套，用測(cè)試筆檢查配電箱是否帶電。2 ）打開(kāi)電控箱門(mén)，按下停止按鈕，在曲柄接近下死點(diǎn)時(shí)提前拉剎車(chē)，并踩緊剎車(chē)。3 ) 拉下開(kāi)關(guān)，切斷電源。4 ) 在上述系列操作過(guò)程中側(cè)身工作。5 ）此

49、外，應(yīng)檢查棘輪上制動(dòng)棘爪的位置。4.確定調(diào)整方案：制動(dòng)行程過(guò)大，應(yīng)縮短拉桿長(zhǎng)度；如果制動(dòng)行程太小，應(yīng)將拉桿的長(zhǎng)度松開(kāi)。松開(kāi)制動(dòng)器，松開(kāi)水平拉桿調(diào)節(jié)螺栓的上下鎖緊螺母。根據(jù)需要調(diào)整調(diào)節(jié)螺栓，使拉桿加長(zhǎng)或縮短。測(cè)試剎車(chē)并觀察剎車(chē)棘爪的位置。如果位置不合適，調(diào)整調(diào)整螺栓，直到?jīng)]有調(diào)整的余地。然后松開(kāi)縱桿調(diào)節(jié)螺栓上的鎖緊螺母，根據(jù)需要調(diào)節(jié)縱桿調(diào)節(jié)螺栓，使桿加長(zhǎng)或縮短。在全行程的1/32/3之間調(diào)整制動(dòng)行程。進(jìn)行上述操作時(shí)應(yīng)注意： (1) 調(diào)整螺栓和鎖緊螺母應(yīng)擰緊； (2)螺栓的擰緊方向要正確； (3)螺桿應(yīng)涂油防腐。抽油機(jī)剎車(chē)失靈或自動(dòng)打滑的故障及解決方法抽油機(jī)剎車(chē)不靈活或自動(dòng)打滑的故障及解決方法：一

50、、故障現(xiàn)象（1）剎車(chē)時(shí)不能停在預(yù)定位置，拉剎車(chē)時(shí)感覺(jué)很輕。 (2) 松開(kāi)剎車(chē)時(shí)不能推動(dòng)剎車(chē)手柄。二、故障原因（1）剎車(chē)行程調(diào)整不當(dāng)行程過(guò)大，剎車(chē)片只有拉到最后才起作用。 (2)剎車(chē)片磨損嚴(yán)重。 (3)剎車(chē)片被潤(rùn)滑油弄臟（臟），不能起到制動(dòng)作用。 (4)剎車(chē)中間座潤(rùn)滑不良或大小搖臂之一卡死，拉到位后剎車(chē)仍不工作。三、處理方法（1）在1/31/2之間調(diào)整剎車(chē)行程，調(diào)整剎車(chē)凸輪的位置，保證剎車(chē)時(shí)能同時(shí)打開(kāi)剎車(chē)蹄。 (2)更換磨損嚴(yán)重的剎車(chē)片，拆下舊剎車(chē)片，重新裝上新剎車(chē)片。 （3）清潔制動(dòng)輪轂內(nèi)的油污，確保制動(dòng)鼓與制動(dòng)蹄之間無(wú)污物或油污。如果制動(dòng)輪轂一側(cè)的油封漏油，則應(yīng)更換油封。 (4)拆卸剎車(chē)中間座，因?yàn)槔锩娴你~套需要潤(rùn)滑。拆卸后，清洗油道，加黃油。兩個(gè)搖臂的位置要調(diào)整好，不能有劃痕。綜上所述制動(dòng)系統(tǒng)裝置是抽油機(jī)的主要部件之一。它的性能不僅關(guān)系到抽油機(jī)的正常生產(chǎn)，而且關(guān)系到操作者的人身安全。因此，其設(shè)計(jì)是抽油機(jī)設(shè)計(jì)的主要任務(wù)之一。 .本畢業(yè)設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是完成節(jié)能型抽油機(jī)制動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)部分包括：傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、制動(dòng)輪、拉桿等主要