石油工程机装备第五章起升系统工作原理与设备

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1、第五章起升系统工作原理与设备第三节   刹车机构特性绞车有主、辅刹车。一、刹车功用与使用要求1.功用①刹慢或刹住滚筒，控制放速，悬持钻具；②调节钻压，送进钻具。2.要求：安全，省力，寿命长。二、结构与原理1.结构以单杠杆刹车机构为例。由刹把4；传动杠杆（或称刹车曲轴3）；刹带1；刹鼓2；平衡梁6和调整螺钉7；气刹车等组成。2.作用原理刹车时，操作刹把4转动传动杠杆3，通过曲拐拉拽刹带1活动端抱住刹车鼓。扭动刹把手柄可控制司钻阀5启动气刹车。气刹车起省力作用。平衡梁：均衡左、右刹带受力。当刹块磨损时，用螺钉7调整间隙。刹带1不

2、工作时，用弹簧拉起；刹车块则铆在钢带上。3.气刹车与防碰天车气刹车：减轻司钻的负载（旋转刹把气缸拉刹带活端）。防碰天车：游车超高使气缸刹车。防碰天车控制钢绳重垂三、刹带两端的拉力刹带包角为，摩擦系数为，刹带死端拉力，活端拉力力按欧拉公式计算:制动力：设为刹车鼓半径，制动力矩：根据下钻钩载算出，和作为刹车机构的设计依据。压力分布规律曲线切向力平衡方程死端活端四、刹车杠杆工作分析1.单杠杆刹车机构活端拉力t，刹把长,曲拐臂长r，传动效率：刹把力↓：增力倍数：或的大小取决于与r的比值。与也随变化，和是定值。刹把的最佳倾角＝45～3

3、0°。单杠杆用于轻、中型钻机上。双杠杆用于重、超重型钻机上。单杠杆刹车机构图t活端力刹把角结构角2．双杠杆刹车机构两套单杠杆组成。设为刹把力↓，为刹带活端拉力，为连杆上的拉力，、分别为二轴至连杆的垂直距离（虚线所示）。力矩关系：（P力对轴1的矩）（F中间连杆对轴1的矩）（t力对轴2的矩）（F对轴2的矩）增力倍数：双杠杆车机构图增力倍数：单杠杆；双杠杆≈80。确保＝45～30°时，=40～25kgf，刹车就比较省力。3.带刹的优点（1）制动力矩随增大，能满足重载需要。（2）双杠杆省力、安全。（3）简单，方便。4.带刹缺点（1）

4、滚筒轴受一弯曲力，值为、的向量和。（2）只能单向制动。（3）活端和死端的刹块磨损不一致。五、盘式刹车1985年美国GH、NSCO、EMSCO三家公司开始将盘式刹车用于钻机绞车。我国90年开始在修井机上改装盘式刹车，95年胜利机械厂生产的钻机已采用盘式刹车。1.结构组成包括：刹车盘（滚筒两侧）、刹车液缸、刹车钳（或刹车杠杆）、刹车块、液控系统等。刹车液缸液压盘式刹车机构主要包括：工作钳、安全钳、刹车盘和钳架，根据用户需要，执行机构可以布置在绞车滚筒的一端或两端。通过工作钳和安全钳不同型号和不同数量的配置，如1+1；2+1；2

5、+2；3+1等，可以适用于ZJ70,ZJ50,ZJ40等不同型号、不同类型的钻机、修井机及通井机。液压盘式刹车机构主刹车钳应急刹车钳2.刹车钳类型全套刹车包括：工作钳（下钻及钻进用）；应急钳（安全钳）。①杠杆钳。液缸在刹车盘外缘，双活塞反向动作。②固定钳。两个液缸对置于刹车盘外侧，活塞直接对刹块加压。3.工作方式常开式：液压加压刹车；常闭式：用弹簧加压刹车，用液压松刹。常闭式常开式杠杆钳固定钳工作钳工作钳采用常开式单作用油缸给油刹车、杠杆原理传力、弹簧复位的工作原理。工作钳的压力通过司钻操作刹把进行无级调节，以刹住不同的钩载

6、。工作钳参与工作制动和紧急制动。安全钳安全钳采用常闭式单作用油缸给油松刹、杠杆原理传力的工作原理，与工作钳形成安全互锁。安全钳参与驻车制动和紧急制动。刹车盘刹车盘是刹车系统的核心部件之一，与刹车块组成刹车副。按结构形式分为：水冷式、风冷式和实心刹车盘三种。刹车块无石棉设计，硬度低，磨损小，摩擦系数稳定，不刮伤刹车盘用非金属底板替代传统的金属底板,底板与摩擦材料结合为一体，很好地解决了易断裂、质量重的缺点。胜利钻机机械厂生产的型钻机上，JC32绞车为盘式刹车（图6-37）。该刹车钳属于常闭式。用于安全钳4.单钳制动力矩式中

7、—块的正压力，；—有效摩擦半径，；—摩擦系数。设为单块单位压力，则单块摩擦力矩:单钳的制动力矩:为微弧长；为微面积。5.优点（盘式刹车与带式刹车相比）①刹车盘散热性好【有1/10盘面摩擦发热】；②刹车块的吃水稳定性好（由于比压大和离心作用不易存水和油污物）；③比压分布均匀，摩擦副的寿命较长；④双向制动（带式单向）；⑤操作省力；⑥有应急钳，刹车可靠；6.盘刹缺点：比压比带式大二倍，摩擦表面温度高，对刹块材料要求高。汽车盘式刹车第四节辅助刹车与滚筒轴相联，下钻时起作用。一、水刹车1.作用下钻时刹慢滚筒，保持钻具均速下放。2.结构

8、定子、转子、各自之上有叶片，结构图参看P29。定子定子转子叶片3.作用原理下钻时，滚筒带水刹车转子旋转，运动中倾斜的叶片，迎面去切割水涡流，形成阻力矩。4．制动力矩①，当低时很小。②水室充满度反映了刹车能力。5.制动功率式中—力矩和功率系数；—滚筒转速，r/min；—水室外径，m；—水室水