节能型抽油机刹车系统设计本科毕业论文设计.doc

毕毕 业业 论论 文文 课课 题题 名名 称称节能型抽油机刹车系统设计节能型抽油机刹车系统设计 分分 院专院专 业业 机械工程学院机械制造与自动化机械工程学院机械制造与自动化 班班 级级 学学 号号 学学 生生 姓姓 名名赵达睿赵达睿 摘摘 要要 本说明书主要介绍了抽油机刹车机构的设计探索 先绍了抽油机制动系统的设计意义 研本说明书主要介绍了抽油机刹车机构的设计探索 先绍了抽油机制动系统的设计意义 研 究现状以及设计目标 然后对制动系统进行方案论证分析与选择 主要包括制动器形式方案分究现状以及设计目标 然后对制动系统进行方案论证分析与选择 主要包括制动器形式方案分 析 制动驱动机构的机构形式选择 抽油机刹车过程中出现的问题 通过对刹车装置的计算分析 制动驱动机构的机构形式选择 抽油机刹车过程中出现的问题 通过对刹车装置的计算分 析 找出故障原因和能有效解决问题的方法 从而对刹车操纵装置传动部分进行改进 达到满析 找出故障原因和能有效解决问题的方法 从而对刹车操纵装置传动部分进行改进 达到满 意的刹车制动效果 最后确定方案采用内胀式刹车机构系统 内胀式刹车结构系统具有良好的意的刹车制动效果 最后确定方案采用内胀式刹车机构系统 内胀式刹车结构系统具有良好的 刹车制动性能 其具有的自刹车性能 可以很好的保证抽油机的正常生产以及操作人员的人生刹车制动性能 其具有的自刹车性能 可以很好的保证抽油机的正常生产以及操作人员的人生 安全 安全 除此之外 还根据已知的抽油机相关参数 通过计算得到了制动器主要参数 制动力矩除此之外 还根据已知的抽油机相关参数 通过计算得到了制动器主要参数 制动力矩 和制动力等相关参数和制动力等相关参数 以及对关键的零部件进行设计和校核 最后对制动性能进行了详细分析 以及对关键的零部件进行设计和校核 最后对制动性能进行了详细分析 关键字关键字 制动制动 内胀式制动器内胀式制动器 故障分析故障分析 刹车装置刹车装置 安全生产安全生产 Abstract This paper mainly introduces the design of braking system of the pumping units First of all introducing the braking system s design significance current research and design goals Then the program analysis and selection of the braking systems is in progress which includes the form of the braking system the selection of the braking driving mechanism Through finding the problems in the pumping process it aims at solving problems of difficulty with adjustment of draw bar type brake gear on pumping unit the source of trouble was analysis and the effective solution was obtained The improvement was made on the operation device of brake gear in order to satisfy the braking requirement At last the plan adopting the within the expansion brake system with it s good self braking performance which can ensure normal production and the safety of the workers Besides this paper also introduces the designing process of front brake and rear break braking cylinder parameter s choice of main components braking and channel settings as well as to check the key parts and the analysis of brake performance Key words braking braking disc fault analysis brake gear production safety 目录目录 第第 1 1 章章 绪论绪论 1 1 1 11 1 制动系统设计的意义制动系统设计的意义 1 1 1 21 2 制动系统研究现状制动系统研究现状 1 1 1 2 11 2 1 电控刹车系统电控刹车系统 2 2 1 2 21 2 2 气控刹车系统气控刹车系统 3 3 1 2 31 2 3 液压盘式刹车系统液压盘式刹车系统 3 3 1 31 3 本次制动系统设计应达到的目标本次制动系统设计应达到的目标 4 4 1 41 4 本次抽油机刹车系统设计任务本次抽油机刹车系统设计任务 4 4 第第 2 2 章章 刹车系统方案论证分析与选择刹车系统方案论证分析与选择 5 5 2 12 1 LZCBLZCB 型链条抽油机的工作原理型链条抽油机的工作原理 5 5 2 22 2 鼓式制动器鼓式制动器 5 5 2 32 3 盘式制动器盘式制动器 8 8 2 42 4 带式制动器带式制动器 8 8 2 52 5 结论结论 9 9 第第 3 3 章章 刹车结构的设计刹车结构的设计 10 10 3 13 1 电动机的选择电动机的选择 10 10 3 1 13 1 1 起升功率的计算起升功率的计算 10 10 3 1 23 1 2 传动装置的总功率传动装置的总功率 10 10 3 1 33 1 3 确定电动机转速确定电动机转速 11 11 3 23 2 传动参数的计算传动参数的计算 12 12 3 2 13 2 1 计算总传动比计算总传动比 12 12 3 2 23 2 2 分配减速器的各级传动比分配减速器的各级传动比 12 12 3 33 3 刹车制动系统的设计刹车制动系统的设计 15 15 3 3 13 3 1 刹车轮及其附件的设计刹车轮及其附件的设计 15 15 3 3 23 3 2 传动机构的设计传动机构的设计 17 17 3 3 33 3 3 搬杆座的加工设计搬杆座的加工设计 19 19 3 3 43 3 4 曲柄的设计与改进方案曲柄的设计与改进方案 20 20 3 3 53 3 5 操纵杆的设计操纵杆的设计 22 22 3 3 63 3 6 刹车摩擦材料得分析刹车摩擦材料得分析 22 22 第第 4 4 章章 抽油机刹车操作规范抽油机刹车操作规范 25 25 4 14 1 调整抽油机刹车行程调整抽油机刹车行程 25 25 4 1 14 1 1 抽油机停油抽油机停油 25 25 4 1 24 1 2 调整刹车行程调整刹车行程 25 25 4 24 2 抽油机刹车不灵或自行溜车的故障及处理方法抽油机刹车不灵或自行溜车的故障及处理方法 2525 结论结论 27 27 参考文献参考文献 28 28 致谢致谢 29 29 第第 1 1 章章 绪论绪论 1 11 1 制动系统设计的意义制动系统设计的意义 在现代工业中 抽油机的大量应用已经大大加快了经济的发展 一般我们所看到的是带有在现代工业中 抽油机的大量应用已经大大加快了经济的发展 一般我们所看到的是带有 一个很大的扇形铁块来回运动的抽油机 我们形象的称之为一个很大的扇形铁块来回运动的抽油机 我们形象的称之为 磕头机磕头机 近年来 随着抽油机技 近年来 随着抽油机技 术的发展 出现了各种类型的抽油机 如国内出现的长冲程式抽油机 游梁式抽油机 这包括术的发展 出现了各种类型的抽油机 如国内出现的长冲程式抽油机 游梁式抽油机 这包括 干扰平衡游梁式抽油机 偏轮游梁式抽油机 常规游梁式抽油机等 节能型抽油机 干扰平衡游梁式抽油机 偏轮游梁式抽油机 常规游梁式抽油机等 节能型抽油机 作为抽油机的核心部件之一的刹车系统 其在抽油机中起着非常重要的作用 刹车系统的作为抽油机的核心部件之一的刹车系统 其在抽油机中起着非常重要的作用 刹车系统的 安全可靠性不仅关系到油田的正常生产能否顺利进行 而且还涉及到操作人员的人身安全问题 安全可靠性不仅关系到油田的正常生产能否顺利进行 而且还涉及到操作人员的人身安全问题 抽油机刹车机构是抽油机的制动装置抽油机刹车机构是抽油机的制动装置 为了保证抽油机各项操作的顺利进行 抽油机刹车必须灵为了保证抽油机各项操作的顺利进行 抽油机刹车必须灵 活可靠 由于长时间使用 抽油机刹车片与刹车轮之间会造成间隙过大 因此 应经常检查和活可靠 由于长时间使用 抽油机刹车片与刹车轮之间会造成间隙过大 因此 应经常检查和 调整抽油机刹片 保证其灵活好用 本次毕业设计课题为节能型抽油机刹车系统的设计探索 调整抽油机刹片 保证其灵活好用 本次毕业设计课题为节能型抽油机刹车系统的设计探索 1 21 2 制动系统研究现状制动系统研究现状 抽油机在工作过程中要频繁进行制动操作 由于制动性能的好坏直接关系到油田的正常生抽油机在工作过程中要频繁进行制动操作 由于制动性能的好坏直接关系到油田的正常生 产和操作人员的人身安全 因此制动性能是抽油机非常重要的性能之一 改善抽油机的刹车性产和操作人员的人身安全 因此制动性能是抽油机非常重要的性能之一 改善抽油机的刹车性 能始终是抽油机设计制造和改进的重要任务 当抽油机需要停机或进行相关停机作业时 作用能始终是抽油机设计制造和改进的重要任务 当抽油机需要停机或进行相关停机作业时 作用 力在杠杆作用下传递到刹车蹄片 使其对刹车毂进行抱紧动作 此时 刹车蹄片与刹车毂之间力在杠杆作用下传递到刹车蹄片 使其对刹车毂进行抱紧动作 此时 刹车蹄片与刹车毂之间 产生静摩擦力 从而对刹车毂及与刹车毂相连接的减速箱输入轴产生静扭矩 从而达到工作制产生静摩擦力 从而对刹车毂及与刹车毂相连接的减速箱输入轴产生静扭矩 从而达到工作制 动 因此制动过程受力情况分析是抽油机试验和设计的基础 由于这一过程较为复杂 因此一动 因此制动过程受力情况分析是抽油机试验和设计的基础 由于这一过程较为复杂 因此一 般在实际中只能建立简化模型分析 通常人们从三个方面来对制动系统进行分析和评价 般在实际中只能建立简化模型分析 通常人们从三个方面来对制动系统进行分析和评价 1 1 制动效能 即制动减速度 制动效能 即制动减速度 2 2 制动效能的恒定性 即热衰退性 制动效能的恒定性 即热衰退性 3 3 制动时抽油机的稳定性 制动时抽油机的稳定性 正是基于刹车系统对于抽油机的重要性 在国内外出现了不同类型的刹车系统 它们的刹正是基于刹车系统对于抽油机的重要性 在国内外出现了不同类型的刹车系统 它们的刹 车工作原理及操作方法不同 但其主要目的是为了更好的保证生产 提高劳动效率及保障操作车工作原理及操作方法不同 但其主要目的是为了更好的保证生产 提高劳动效率及保障操作 人员的人身安全 以下将作一一介绍 人员的人身安全 以下将作一一介绍 1 2 11 2 1 电控刹车系统电控刹车系统 随着科学技术的进步 石油机械正逐步迈向远程网络电脑自动控制阶段 国外部分油田的随着科学技术的进步 石油机械正逐步迈向远程网络电脑自动控制阶段 国外部分油田的 抽油机也实现了电脑联网 远程数据采集 工作运行全程自动控制 目前 国内油田使用的抽抽油机也实现了电脑联网 远程数据采集 工作运行全程自动控制 目前 国内油田使用的抽 油机都是采用机械式手刹车装置 虽然具有简单可靠等特点 但是不能与电脑自动控制系统接油机都是采用机械式手刹车装置 虽然具有简单可靠等特点 但是不能与电脑自动控制系统接 轨 特别是在抽油机无人现场值守或运行的抽油机分布较广等情况下 都会发生不能及时刹车轨 特别是在抽油机无人现场值守或运行的抽油机分布较广等情况下 都会发生不能及时刹车 断电等问题 给安全运行带来隐患 断电等问题 给安全运行带来隐患 如图如图 1 11 1 所示是一种电控刹车装置 该刹车装置主要包括电磁转换部分 传动部分和固定所示是一种电控刹车装置 该刹车装置主要包括电磁转换部分 传动部分和固定 支撑部分 电磁转换部分包括电磁铁和衔铁 传动部分包括固定架 复位弹簧 拉杆和自锁装支撑部分 电磁转换部分包括电磁铁和衔铁 传动部分包括固定架 复位弹簧 拉杆和自锁装 置 固定部分包括底座和支架 其工作原理是 当电磁转换部分接收到刹车信号后电磁铁吸合 置 固定部分包括底座和支架 其工作原理是 当电磁转换部分接收到刹车信号后电磁铁吸合 通过传动部分将刹车片锁紧 起到电控刹车作用 该装置适用于油田全程电脑自动化控制 抽通过传动部分将刹车片锁紧 起到电控刹车作用 该装置适用于油田全程电脑自动化控制 抽 油机停机后可向其发出刹车指令 实现远程自动电控刹车 油机停机后可向其发出刹车指令 实现远程自动电控刹车 图图 1 11 1 电控刹车装置电控刹车装置 1 1 一底座 一底座 2 2 一电磁铁 一电磁铁 3 3 一安装架 一安装架 4 4 一衔铁 一衔铁 5 5 一支架一支架 6 6 一复位弹簧 一复位弹簧 7 7 一拉杆 一拉杆 8 8 一自锁装置一自锁装置 1 2 21 2 2 气控刹车系统气控刹车系统 气控刹车系统是根据改造后钻机工况要求及考虑司钻的工作环境开发的一项新的刹车系统 气控刹车系统是根据改造后钻机工况要求及考虑司钻的工作环境开发的一项新的刹车系统 目前已在国内应用 该系统使得司钻由原来的露天操作大刹把改为司钻控制房内操作气控阀来目前已在国内应用 该系统使得司钻由原来的露天操作大刹把改为司钻控制房内操作气控阀来 完成整个钻井任务 这不但改变了司钻的工作环境 减少了劳动强度 保证人身安全 而且提完成整个钻井任务 这不但改变了司钻的工作环境 减少了劳动强度 保证人身安全 而且提 高了整个钻机的自动化控制水平 高了整个钻机的自动化控制水平 气控刹车装置由司钻控制房 刹车装置 监视通讯系统 模拟高度指示仪气控刹车装置由司钻控制房 刹车装置 监视通讯系统 模拟高度指示仪 4 4 部分组成 在部分组成 在 不改变原绞车结构的情况下 取掉原来的大刹把 在装刹把的位置装一联轴器与气控刹车装置不改变原绞车结构的情况下 取掉原来的大刹把 在装刹把的位置装一联轴器与气控刹车装置 连接就可 气控刹车系统工作原理如图连接就可 气控刹车系统工作原理如图 1 21 2 所示 所示 图图 1 21 2 气控刹车装置工作原理图气控刹车装置工作原理图 1 2 31 2 3 液压盘式刹车系统液压盘式刹车系统 中国石油勘探开发研究院采油采气装备所于中国石油勘探开发研究院采油采气装备所于 19971997 年研制成功了年研制成功了 PST25PST25 型杠杆可调节浮动油型杠杆可调节浮动油 缸常闭式盘式刹车 并在缸常闭式盘式刹车 并在 19981998 年将液压盘式刹车装置设计进一步优化 行成了以制动执行机构 年将液压盘式刹车装置设计进一步优化 行成了以制动执行机构 液压站和操作台三部分的制动组成部分 目前 该装置经过改进 已广泛应用于国外大型开采液压站和操作台三部分的制动组成部分 目前 该装置经过改进 已广泛应用于国外大型开采 公司 如图公司 如图 1 31 3 所示为液压盘式刹车系统的制动执行机构 所示为液压盘式刹车系统的制动执行机构 图图 1 31 3 液压盘式刹车系统的制动执行机构液压盘式刹车系统的制动执行机构 1 1 一滚筒 一滚筒 2 2 一刹车盘 一刹车盘 3 3 一工作钳 一工作钳 4 4 一钳架 一钳架 5 5 一安全钳 一安全钳 6 6 一过渡板一过渡板 1 31 3 本次制动系统设计应达到的目标本次制动系统设计应达到的目标 对抽油机刹车制动系统的设计 以改善和提高刹车工作制动的安全性 可靠性 牢固性和对抽油机刹车制动系统的设计 以改善和提高刹车工作制动的安全性 可靠性 牢固性和 可操作性 可操作性 1 1 具有良好的制动效能 具有良好的制动效能 2 2 具有良好的制动效能稳定性 具有良好的制动效能稳定性 3 3 制动时抽油机工作稳定性好 制动时抽油机工作稳定性好 4 4 制动效能的热稳定性好 制动效能的热稳定性好 1 41 4 本次抽油机刹车系统设计任务本次抽油机刹车系统设计任务 1 1 了解抽油机的组成部分及工作原理 了解抽油机的组成部分及工作原理 2 2 对比分析不同刹车系统的优劣 并根据实际情况选择满足工作要求的刹车结构 对比分析不同刹车系统的优劣 并根据实际情况选择满足工作要求的刹车结构 3 3 根据抽油机基本参数对刹车系统的主要部件进行设计计算 并选择合适的制动器部件 根据抽油机基本参数对刹车系统的主要部件进行设计计算 并选择合适的制动器部件 合理设计刹车系统 满足抽油机相关要求 合理设计刹车系统 满足抽油机相关要求 4 4 绘制刹车系统装配图及各零件图 绘制刹车系统装配图及各零件图 5 5 将方案论证的结果及设计计算的结果整理 完成毕业论文 将方案论证的结果及设计计算的结果整理 完成毕业论文 第第 2 2 章章 刹车系统方案论证分析与选择刹车系统方案论证分析与选择 2 12 1 LZCBLZCB 型链条抽油机的工作原理型链条抽油机的工作原理 电动机通过窄电动机通过窄 V V 带将其高速旋转的运动传递给减速器的输入轴 经中间轴后带动输出轴 带将其高速旋转的运动传递给减速器的输入轴 经中间轴后带动输出轴 输出轴驱动主动链轮旋转 输送链条在平行布置的主动链轮与从动链轮之间运转 链条上的特输出轴驱动主动链轮旋转 输送链条在平行布置的主动链轮与从动链轮之间运转 链条上的特 殊链节通过销轴和换向器连接 随着链条做循环往复运动 装有滑动轴承的特殊链节一端用链殊链节通过销轴和换向器连接 随着链条做循环往复运动 装有滑动轴承的特殊链节一端用链 条通过导轮与抽油杆连接 另一端用链条通过两个导轮与重力平衡箱连接 实现抽油杆的上下条通过导轮与抽油杆连接 另一端用链条通过两个导轮与重力平衡箱连接 实现抽油杆的上下 往复运动 根据井压变化情况 调整平衡箱内的铸铁配重块 以此满足抽油机的精确平衡 往复运动 根据井压变化情况 调整平衡箱内的铸铁配重块 以此满足抽油机的精确平衡 图图 2 12 1 LZCBLZCB 型链条抽油机型链条抽油机 LZCBLZCB 抽油机组成部分 抽油机组成部分 1 1 游梁部分 导轮 游梁 横梁 尾梁 连杆 平衡板 游梁部分 导轮 游梁 横梁 尾梁 连杆 平衡板 2 2 支架部分 中央轴承座 工作梯 护栏 机架 支架 支架部分 中央轴承座 工作梯 护栏 机架 支架 3 3 减速器部分 底座 减速器 曲柄 配重块 刹车机构等部件 减速器部分 底座 减速器 曲柄 配重块 刹车机构等部件 4 4 配件部分 电机座 电机 配电箱 配件部分 电机座 电机 配电箱 2 22 2 鼓式制动器鼓式制动器 鼓式制动器是最早形式运用与汽车制动器 当盘式制动器还没有出现前 它已经广泛应用鼓式制动器是最早形式运用与汽车制动器 当盘式制动器还没有出现前 它已经广泛应用 于各类汽车上 鼓式制动器又分为内胀式鼓式刹车制动器和外抱式刹车鼓式制动器两种结构型于各类汽车上 鼓式制动器又分为内胀式鼓式刹车制动器和外抱式刹车鼓式制动器两种结构型 式 内胀型鼓式制动器的摩擦元件是一对带有圆弧形摩擦蹄片的制动蹄 后者则安装在制动底式 内胀型鼓式制动器的摩擦元件是一对带有圆弧形摩擦蹄片的制动蹄 后者则安装在制动底 板上 而制动底板则紧固在前桥的前梁或后桥桥壳半轴套管的凸缘上 其旋转的摩擦元件作为板上 而制动底板则紧固在前桥的前梁或后桥桥壳半轴套管的凸缘上 其旋转的摩擦元件作为 制动鼓 制动时 利用制动鼓的圆柱制动鼓 制动时 利用制动鼓的圆柱 6 6 下降管 上升管 水冷壁 给水管等组成水循环回路 下降管 上升管 水冷壁 给水管等组成水循环回路 内表面与制动蹄摩擦蹄片的外表面作为一对摩擦表面在制动鼓上产生摩擦力矩 故又称为内表面与制动蹄摩擦蹄片的外表面作为一对摩擦表面在制动鼓上产生摩擦力矩 故又称为 蹄式制动器 目前 油田上使用的抽油机在生产过程中 刹车鼓轴键槽变形后会造成刹车系统蹄式制动器 目前 油田上使用的抽油机在生产过程中 刹车鼓轴键槽变形后会造成刹车系统 失灵 灵敏度降低 甚至失效 最终导致刹车鼓报废 从而增加了生产成本 降低了生产效率 失灵 灵敏度降低 甚至失效 最终导致刹车鼓报废 从而增加了生产成本 降低了生产效率 外抱型鼓式刹车制动器的固定摩擦元件是带有摩擦片且刚度较小的制动带 其旋转摩擦元件为外抱型鼓式刹车制动器的固定摩擦元件是带有摩擦片且刚度较小的制动带 其旋转摩擦元件为 制动鼓 并利用制动鼓的外圆柱表面与制动带摩擦片的内圆弧作为一对摩擦表面 产生摩擦力制动鼓 并利用制动鼓的外圆柱表面与制动带摩擦片的内圆弧作为一对摩擦表面 产生摩擦力 矩作用于制动鼓 故又称为带式制动器 通常所说的鼓式制动器就是指这种内胀型鼓式结构 矩作用于制动鼓 故又称为带式制动器 通常所说的鼓式制动器就是指这种内胀型鼓式结构 1 1 内胀式刹车制动器 内胀式刹车制动器 如图如图 2 22 2 所示刹车锁紧装置是由调节拉杆所示刹车锁紧装置是由调节拉杆 1 1 复位弹簧 复位弹簧 2 2 固定支座 固定支座 3 3 U U 型挡板型挡板 4 4 和锁紧和锁紧 螺母螺母 5 5 组成 其中 调节拉杆组成 其中 调节拉杆 1 1 与抽油机刹车机构中的刹车箍与抽油机刹车机构中的刹车箍 7 7 连接 复位弹簧连接 复位弹簧 2 2 和固定支座和固定支座 3 3 穿装在调节拉杆穿装在调节拉杆 1 1 上 固定支座上 固定支座 3 3 固定连接在抽油机减速箱上 用于固定调节拉杆固定连接在抽油机减速箱上 用于固定调节拉杆 1 1 及刹车箍及刹车箍 7 7 与刹车轮之间的相对位置 与刹车轮之间的相对位置 U U 型挡板型挡板 4 4 穿装在调节拉杆穿装在调节拉杆 1 1 上与刹车操纵连杆连接的一端 并与上与刹车操纵连杆连接的一端 并与 刹车箍刹车箍 7 7 的外侧相接触 锁紧螺母的外侧相接触 锁紧螺母 5 5 位于位于 U U 型挡板型挡板 4 4 的内侧 并与调节拉杆的内侧 并与调节拉杆 1 1 通过螺纹连接 通过螺纹连接 调节拉杆调节拉杆 1 1 一端的端部设有连接孔一端的端部设有连接孔 6 6 用于调节拉杆 用于调节拉杆 1 1 与抽油机刹车操纵连杆的铰连接 与抽油机刹车操纵连杆的铰连接 图图 2 22 2 内胀式刹车制动器内胀式刹车制动器 工作原理 当需要停止抽油机运行 进行设备保养 调整 更换油井作业时 可扳动刹把 工作原理 当需要停止抽油机运行 进行设备保养 调整 更换油井作业时 可扳动刹把 通过调节拉杆通过调节拉杆 1 1 固定支座 固定支座 3 3 和复位弹簧的作用 使刹车箍和复位弹簧的作用 使刹车箍 7 7 的开口端向中间合拢 将刹车轮抱的开口端向中间合拢 将刹车轮抱 紧 抽油机停止运行 此时 可转动锁紧螺母紧 抽油机停止运行 此时 可转动锁紧螺母 5 5 使其沿调节拉杆 使其沿调节拉杆 1 1 移至移至 U U 型挡板型挡板 4 4 中离刹车箍中离刹车箍 7 7 较近的一侧 并靠较近的一侧 并靠 U U 型挡板型挡板 4 4 的阻挡作用将刹车箍的阻挡作用将刹车箍 7 7 锁紧在刹车状态 即使出现误碰 误松刹锁紧在刹车状态 即使出现误碰 误松刹 把或刹车操纵机构中的棘齿 棘轮出现故障 刹车箍把或刹车操纵机构中的棘齿 棘轮出现故障 刹车箍 7 7 也不会出现松脱现象 由此避免了机械 也不会出现松脱现象 由此避免了机械 人身事故的发生 当设备保养 调整 更换油井作业完毕 需要启动抽油机运行时 只要用扳人身事故的发生 当设备保养 调整 更换油井作业完毕 需要启动抽油机运行时 只要用扳 手转动锁紧螺母手转动锁紧螺母 5 5 使其沿调节拉杆 使其沿调节拉杆 1 1 移移 至至 U U 型挡板型挡板 4 4 中离刹车箍中离刹车箍 7 7 较远的一侧 然后松开刹把 通过复位弹簧较远的一侧 然后松开刹把 通过复位弹簧 2 2 的推力 即可将的推力 即可将 刹车箍刹车箍 7 7 松开 启动抽油机运转 松开 启动抽油机运转 2 2 外抱式刹车制动器 外抱式刹车制动器 如内胀式刹车制动器一样 外抱式刹车制动器也是靠刹车片和车轮毂接触时发生摩擦而起如内胀式刹车制动器一样 外抱式刹车制动器也是靠刹车片和车轮毂接触时发生摩擦而起 到制动作用 到制动作用 图图 2 32 3 外抱式刹车制动器外抱式刹车制动器 如图如图 2 32 3 所示外抱式块式制动器 具有左右螺纹的螺杆所示外抱式块式制动器 具有左右螺纹的螺杆 5 5 绕线绕线 x xx x 转动 带动螺母转动 带动螺母 1 1 和和 4 4 相向移动而缩短距离 使摇杆相向移动而缩短距离 使摇杆 2 2 和和 6 6 分别沿顺时针和逆时针方向转动 从而带动左右两闸块分别沿顺时针和逆时针方向转动 从而带动左右两闸块 a a 制动轮制动轮 3 3 内胀式制动器与外抱式制动器的优劣比较 内胀式制动器与外抱式制动器的优劣比较 内胀式制动器优点 自刹作用 内胀式刹车具有良好的自刹作用 由于刹车来令片外张 内胀式制动器优点 自刹作用 内胀式刹车具有良好的自刹作用 由于刹车来令片外张 车轮旋转连带着外张的刹车鼓扭曲一个角度 当然不会大到让你很容易看的出来 车轮旋转连带着外张的刹车鼓扭曲一个角度 当然不会大到让你很容易看的出来 刹车来令片 刹车来令片 外张力 刹车制动力 越大 则情形就越明显 内胀式制动器结构紧凑 可用于安装空间受限外张力 刹车制动力 越大 则情形就越明显 内胀式制动器结构紧凑 可用于安装空间受限 制的场合 另外 内胀式制动器制造成本低 制的场合 另外 内胀式制动器制造成本低 内胀式制动器缺点 由于内胀式刹车来令片密封于刹车鼓内 造成刹车来令片磨损后的碎内胀式制动器缺点 由于内胀式刹车来令片密封于刹车鼓内 造成刹车来令片磨损后的碎 削无法散去 从而影响了刹车鼓与来令片的接触而影响刹车性能 削无法散去 从而影响了刹车鼓与来令片的接触而影响刹车性能 外抱式制动器优点 由于外抱式刹车制动器没有密封 因此刹车削不会沉积到刹车轮上 外抱式制动器优点 由于外抱式刹车制动器没有密封 因此刹车削不会沉积到刹车轮上 且随着刹车轮的离心力作用 可以将刹车削向外抛去 外抱式制动器简单可靠 散热性好 调且随着刹车轮的离心力作用 可以将刹车削向外抛去 外抱式制动器简单可靠 散热性好 调 整间隙方便 对于直形制动臂 制动转矩大小与转向无关 制动轮轴不受弯曲作用力 另外 整间隙方便 对于直形制动臂 制动转矩大小与转向无关 制动轮轴不受弯曲作用力 另外 因为其是独立的零件 故更容易维修 因为其是独立的零件 故更容易维修 外抱式制动器缺点 外抱式制动器包角和制动转矩小 制造比较复杂 杠杆系统复杂 制外抱式制动器缺点 外抱式制动器包角和制动转矩小 制造比较复杂 杠杆系统复杂 制 造成本较高 造成本较高 2 32 3 盘式制动器盘式制动器 盘式制动器是利用轴向压力使圆盘或圆锥形摩擦表面压紧 实现制动 制动轮轴不受弯曲 盘式制动器是利用轴向压力使圆盘或圆锥形摩擦表面压紧 实现制动 制动轮轴不受弯曲 构造紧凑 与带式制动器比较磨损均匀 制动转矩大小与旋转方向无关 制动封闭形式防尘防构造紧凑 与带式制动器比较磨损均匀 制动转矩大小与旋转方向无关 制动封闭形式防尘防 潮 摩擦面散热条件仅此于块式和带式 温度较高 可采用多组布置 又可控制液压 使制动潮 摩擦面散热条件仅此于块式和带式 温度较高 可采用多组布置 又可控制液压 使制动 转矩可调性好 适于应用在紧凑型要求高的场合 如车辆的车轮和电动葫芦中 大载荷自制盘转矩可调性好 适于应用在紧凑型要求高的场合 如车辆的车轮和电动葫芦中 大载荷自制盘 式制动器靠重物自重在机构中产生的内力制动 它能保证重物在升降过程中平稳下降和安全悬式制动器靠重物自重在机构中产生的内力制动 它能保证重物在升降过程中平稳下降和安全悬 吊 主要用于提升设备及起重机械的起升机构中 吊 主要用于提升设备及起重机械的起升机构中 盘式制动器按摩擦副中定位原件的结构不同可分为钳盘式和全盘式两大类 盘式制动器按摩擦副中定位原件的结构不同可分为钳盘式和全盘式两大类 1 1 钳盘式 钳盘式 钳盘式制动器按制动钳的结构形式不同可分为定钳盘式制动器 浮钳盘式制动器等 钳盘式制动器按制动钳的结构形式不同可分为定钳盘式制动器 浮钳盘式制动器等 定钳盘式制动器 这种制动器中的制动钳固定不动 制动盘与车轮相连并在制动钳体开定钳盘式制动器 这种制动器中的制动钳固定不动 制动盘与车轮相连并在制动钳体开 口槽中旋转 具有以下优点 除活塞和制动块外无其他滑动件 易于保证制动钳的刚度 结构口槽中旋转 具有以下优点 除活塞和制动块外无其他滑动件 易于保证制动钳的刚度 结构 及制造工艺与一般鼓式制动器相差不多 容易实现鼓式制动器到盘式制动器的改革 能很好地及制造工艺与一般鼓式制动器相差不多 容易实现鼓式制动器到盘式制动器的改革 能很好地 适应多回路制动系的要求 适应多回路制动系的要求 浮钳盘式制动器 这种制动器具有以下优点 仅在盘得内侧具有液压缸 故轴向尺寸小 浮钳盘式制动器 这种制动器具有以下优点 仅在盘得内侧具有液压缸 故轴向尺寸小 制动器能进一步靠近轮毂 没有跨越制动盘的油道或油管 液压缸冷却条件好 所以制动液汽制动器能进一步靠近轮毂 没有跨越制动盘的油道或油管 液压缸冷却条件好 所以制动液汽 化的可能性小 成本低 浮动盘的制动块可兼用驻车制动 化的可能性小 成本低 浮动盘的制动块可兼用驻车制动 2 2 全盘式 全盘式 在全盘制动器中 摩擦副的旋转元件及固定元件均为圆盘形 制动时各盘摩擦表面全部接在全盘制动器中 摩擦副的旋转元件及固定元件均为圆盘形 制动时各盘摩擦表面全部接 触 其作用原理与摩擦式离合器相同 由于这种制动器散热条件较差 其应用远远没有钳盘式触 其作用原理与摩擦式离合器相同 由于这种制动器散热条件较差 其应用远远没有钳盘式 制动器广泛 制动器广泛 2 42 4 带式制动器带式制动器 带式制动器构造简单紧凑 包角大 制动转矩大 制动轮轴受较大的弯曲作用力 制动带带式制动器构造简单紧凑 包角大 制动转矩大 制动轮轴受较大的弯曲作用力 制动带 的压强和磨损不均匀 且受摩擦因数变化的影响较大 散热差 简单和差动带式制动器的制动的压强和磨损不均匀 且受摩擦因数变化的影响较大 散热差 简单和差动带式制动器的制动 转矩大小均与旋转方向有关 限制了应用范围 适于要求结构紧凑的场合 如用于移动式起重转矩大小均与旋转方向有关 限制了应用范围 适于要求结构紧凑的场合 如用于移动式起重 机中 机中 带式制动器按带型可分为带式制动器按带型可分为 1 1 简单带式 简单带式 2 2 差动带式 差动带式 3 3 综合带式 综合带式 2 52 5 结论结论 综合以上制动器 考虑到抽油机工作的性质和条件 制动器合理的制动转矩及其重要性不综合以上制动器 考虑到抽油机工作的性质和条件 制动器合理的制动转矩及其重要性不 仅关系到油田的正常能否顺利生产 而且还涉及到操作人员的人身安全问题 决定在生产中选仅关系到油田的正常能否顺利生产 而且还涉及到操作人员的人身安全问题 决定在生产中选 用内胀式制动器刹车结构 正是考虑到其特有的自刹车作用 能够保证抽油机安全生产和操作用内胀式制动器刹车结构 正是考虑到其特有的自刹车作用 能够保证抽油机安全生产和操作 人员的人身安全问题 人员的人身安全问题 第第 3 3 章章 刹车结构的设计刹车结构的设计 由抽油机工作原理知 电动机将其高速旋转运动传递给减速箱的输入轴 经中间轴后带动由抽油机工作原理知 电动机将其高速旋转运动传递给减速箱的输入轴 经中间轴后带动 输出轴 刹车系统装置正是通过其将减速箱制动 从而达到刹车制动的目的 为此 要对刹车输出轴 刹车系统装置正是通过其将减速箱制动 从而达到刹车制动的目的 为此 要对刹车 系统进行设计 首先应计算出刹车系统的制动力矩 故而要知道输入轴的输入扭矩 所以 在系统进行设计 首先应计算出刹车系统的制动力矩 故而要知道输入轴的输入扭矩 所以 在 设计刹车系统之前 首先对减速器进行设计 其中包括 电动机的选择 传动参数的计算 设计刹车系统之前 首先对减速器进行设计 其中包括 电动机的选择 传动参数的计算 3 13 1 电动机的选择电动机的选择 3 1 13 1 1 起升功率的计算起升功率的计算 悬点载荷 悬点载荷 F Fmax max 91KN 91KN 起下速度 起下速度 V V 524524 1313 msms 则起升功率为 则起升功率为 P Pw w FmaxFmax V 91 V 91 524524 1313 Kw 19Kw 19 30 3 Kw30 3 Kw 即最大起升功率 即最大起升功率 P Pw w 30 3Kw 30 3Kw 3 1 23 1 2 传动装置的总功率传动装置的总功率 选择传动方案如下图选择传动方案如下图 3 13 1 所示 所示 传动装置运动简图 图图 3 13 1 传动装置运动简图传动装置运动简图 这一功率由电动机带动减速器来实现 则由电动机至传动链的传动总效率为这一功率由电动机带动减速器来实现 则由电动机至传动链的传动总效率为 即有 即有 a 3 13 1 42 12345a 其中其中分别为每一传动副的传动效率 分别为 分别为每一传动副的传动效率 分别为 12345 带传动 带传动 0 95 0 95 0 92 0 92 0 970 97 1 滚动轴承 滚动轴承 0 98 0 98 2 齿轮传动 齿轮传动 0 980 98 齿轮精度为 齿轮精度为 7 7 级 不包括轴承效率 级 不包括轴承效率 3 联轴器 联轴器 0 980 98 凸缘联轴器 凸缘联轴器 4 链传动 链传动 0 910 91 5 则有则有 42 12345a 42 0 95 0 980 980 99 0 910 758 所所 PdPd Pw aPw a 30 330 75830 330 758 39 974kw39 974kw 3 23 2 3 1 33 1 3 确定电动机转速确定电动机转速 根据所选链及链轮可确定主动齿轮轴的工作转速为 根据所选链及链轮可确定主动齿轮轴的工作转速为 3 33 3 10001000 20 23 159 min 17 50 8 V nr zp 按表推荐的传动比的合理范围 按表推荐的传动比的合理范围 取取 V V 带传动的传动比 带传动的传动比 1 24 i 二级圆柱齿轮减速器的传动比 二级圆柱齿轮减速器的传动比 2 840 i 则传动比的合理范围为 则传动比的合理范围为 16 160 a i 故电动机转速的可选范围为 故电动机转速的可选范围为 16 160 23 159 370 544 3705 44 min da ninr 由于动作过程中电动机需要经常改变方向 所以需要选择可以反转的电动机 根据容量和由于动作过程中电动机需要经常改变方向 所以需要选择可以反转的电动机 根据容量和 转速 选择转速 选择 YBD YBD 系列隔爆型三相异步电动机系列隔爆型三相异步电动机 设计中经常选用设计中经常选用 1500rmin1500rmin 或或 1000rmin1000rmin 的电动的电动 机 如无特殊要求 一般不选用机 如无特殊要求 一般不选用 3000rmin 7503000rmin 750 rminrmin 的电动机的电动机 其主要性能如表其主要性能如表 3 13 1 表表 3 13 1 电动机性能表电动机性能表 型号型号额定功率额定功率 KwKw 电压电压 V V 电流电流 A A 同步转速同步转速 rmin rmin 效率效率 功率因数功率因数 cos 最大转矩 额定转矩 YBD 280M 6YBD 280M 65555380380104 8104 81000100090900 870 87 2 2 0 0 3 23 2 传动参数的计算传动参数的计算 3 2 13 2 1 计算总传动比计算总传动比 YBD 280M 6YBD 280M 6 型电动机型电动机 总传动比 总传动比 3 3 0 1000 43 180 23 159 a n i n 4 4 分配传动装置传动比由公式分配传动装置传动比由公式 3 53 5 0a iii 式中式中 分别为带传动和减速器的传动比 为使分别为带传动和减速器的传动比 为使 V V 带传动的外廓尺寸不至于过大 故初取 带传动的外廓尺寸不至于过大 故初取 0 ii 3 0 3 0 0 i 则减速器传动比为则减速器传动比为 0 43 180 14 393 3 a i i i 3 2 23 2 2 分配减速器的各级传动比分配减速器的各级传动比 按展开式布置 考虑润滑条件 两极大齿轮应有近似的浸油深度按展开式布置 考虑润滑条件 两极大齿轮应有近似的浸油深度 即使两个大齿轮直径即使两个大齿轮直径 相近相近 可由 可由 机械设计课程指导书机械设计课程指导书 图图 1212 展开式曲线查得有展开式曲线查得有 4 555 4 555 1 i 则则 2 1 14 393 3 16 4 555 i i i 传动装置各轴的运动及运动参数 传动装置各轴的运动及运动参数 为进行传动件的设计计算 要推算出各轴的转速及转矩 或功率 为进行传动件的设计计算 要推算出各轴的转速及转矩 或功率 将传动装置各轴有高速 将传动装置各轴有高速 至低速依次定为 至低速依次定为 轴 轴 轴 轴 轴 轴 轴 轴 i i 为相邻轴间的传动比 为相邻轴间的传动比 为相邻两轴间的传动效率 为相邻两轴间的传动效率 为相邻的输入功率 为相邻的输入功率 kwkw P T T 为各轴的输入转矩 为各轴的输入转矩 NmNm n n 为各轴的转速 为各轴的转速 则可按电动机轴至工作机运动传递路线推算 得到个轴的运动和动力参数 则可按电动机轴至工作机运动传递路线推算 得到个轴的运动和动力参数 各轴转速各轴转速 1 1 电动机同步转速电动机同步转速 0 n 电动机至工作轴的传动比电动机至工作轴的传动比 0 i 1000 1000 rminrmin 0 n I I 轴 轴 0 1 0 1000 333 33min 3 n nr i 轴 轴 2 333 33 73 259min 4 55 n nr i 轴 轴 2 73 259 23 183 min 3 16 n nr i IVIV 轴轴 23 183 minnnr I V 各轴输入功率 各轴输入功率 39 974dPkw 轴轴 0139 974 0 9537 975dPPkw 轴 轴 2 1237 975 0 9836 47PPkw 轴 轴 2 2336 47 0 9835 03PPkw IVIV 轴轴 3435 03 0 9834 326PPkw 各轴输入转矩 各轴输入转矩 3 63 6 0 95509550 39 974 1000 dP n dT 381 75N m 轴轴 95509550 37 975 333 33 P n d T 1087 99N m 轴轴 95509550 36 47 73 529 P n d T 4736 75N m 轴轴 95509550 35 03 23 183 P n d T 14430 25N m IVIV 轴轴 95509550 34 326 23 183 P n d T 14140 25N m 数据归纳为下表数据归纳为下表 3 23 2 表表 3 23 2 传动装置各轴运动参数传动装置各轴运动参数 名称名称输入功率输入功率 P KW P KW 输入转矩输入转矩 T Nm T Nm 转速转速 N rmin N rmin 传动比传动比 i i效率效率 电动机电动机 39 97439 974381 75381 7510001000 3 03 00 950 95 轴轴 37 97537 9751087 991087 99333 33333 33 4 5554 5550 960 96 轴轴 36 4736 474736 754736 7573 25973 259 3 163 160 960 96 轴轴 35 0335 0314430 2514430 2523 15923 159 IVIV 轴轴 34 32634 32614140 2514140 2523 15923 1591 10 960 96 3 33 3 刹车制动系统的设计刹车制动系统的设计 目前油田上在用的抽油机大都经过了十几年的运转 且长期处在露天环境中工作 目前油田上在用的抽油机大都经过了十几年的运转 且长期处在露天环境中工作 存在着存在着 许多使用和设计上的安全隐患 一是刹车上的张紧弹簧经过长期使用 弹簧屈服系数降低许多使用和设计上的安全隐患 一是刹车上的张紧弹簧经过长期使用 弹簧屈服系数降低 两 两 弹簧张力不一致又不能得到及时的更换 造成刹车偏刹 二是刹车没有可更换的零部件 如内弹簧张力不一致又不能得到及时的更换 造成刹车偏刹 二是刹车没有可更换的零部件 如内 胀式刹车 一些抽油机可能从装机到现在从未更换过刹车蹄片 刹车装置容易造成突然刹车或胀式刹车 一些抽油机可能从装机到现在从未更换过刹车蹄片 刹车装置容易造成突然刹车或 刹车不能及时刹死等潜在的隐患 三是抽油机刹车装置的保险销设计存在着缺陷 常规抽油机刹车不能及时刹死等潜在的隐患 三是抽油机刹车装置的保险销设计存在着缺陷 常规抽油机 保险装置普遍采用的是保险装置普遍采用的是 4 4 个槽的保险销轮 锁紧范围为个槽的保险销轮 锁紧范围为 90 90 一个点 和一个点 和 6 6 个槽的保险销槽轮个槽的保险销槽轮 锁紧范围为 锁紧范围为 60 60 一个点 一个点 间距都较大 在调防冲距 调冲程时 抽油机需刹车时很难根据操 间距都较大 在调防冲距 调冲程时 抽油机需刹车时很难根据操 作需要使刹车的位置刚好处于保险销 当转到销子插入保险销槽时 可能已经发生事故了 四作需要使刹车的位置刚好处于保险销 当转到销子插入保险销槽时 可能已经发生事故了 四 是由于刹车和保险销无联动装置 容易造成刹车后未锁保险销而造成二次刹车失败 或松刹车是由于刹车和保险销无联动装置 容易造成刹车后未锁保险销而造成二次刹车失败 或松刹车 后未松保险销 则会造成憋电机事故的发生 加之员工安全意识淡薄 停机时未使用保险销 后未松保险销 则会造成憋电机事故的发生 加之员工安全意识淡薄 停机时未使用保险销 这也增加了事故隐患 这也增加了事故隐患 改进的方法 改进的方法 增加抽油机保险销槽轮开槽的密度增加抽油机保险销槽轮开槽的密度 针对抽油机内胀式刹车进行抽油机保险销槽轮改造 改造的目的是尽可能缩短移动距离而针