起升系统工作原理与设备

1、第五章第五章 起升系统工作原理与设备起升系统工作原理与设备第一节第一节 起升系统工作原理起升系统工作原理 一、起下钻操作一、起下钻操作 1.1.起钻：起钻：换钻头换钻头，取钻柱取钻柱。 2.2.下钻：下钻：钻柱入井钻柱入井。二、游系运动分析二、游系运动分析 大钩速度；大钩速度； 钢绳速度；钢绳速度； 天车轮的切向速度；天车轮的切向速度； 有效绳数（除快、死绳外的游绳数）；有效绳数（除快、死绳外的游绳数）； 滑轮直径。滑轮直径。 VV VZcD起升系统起升系统钻机的核心钻机的核心：绞车、游动系统、井架绞车、游动系统、井架。从从快绳侧快绳侧死绳侧死绳侧钢绳速度钢绳速度为为 大钩升高大钩升高H H,

2、 , 快绳拉下绳长为快绳拉下绳长为Z ZXH H 。天车轮天车轮切向速度切向速度 和和转速转速 为为可见可见：快绳一侧的快绳一侧的滑轮转速大于滑轮转速大于死绳一侧死绳一侧的的滑轮转速滑轮转速。【检修天、游车应将滑轮及轴承倒换，使寿命均衡。检修天、游车应将滑轮及轴承倒换，使寿命均衡。快绳侧钢绳弯曲次数大于死绳侧，会提前疲劳断丝。快绳侧钢绳弯曲次数大于死绳侧，会提前疲劳断丝。 】061dZnVVVZVVVV Vn00604 41 1nVDZVnZVVc，)60602nDnrrVc快绳快绳死死绳绳绞车绞车三、游动系统载荷三、游动系统载荷 设设 、 为游系起升重量和效率，为游系起升重量和效率， 、 为

3、下为下钻游系起重量和效率，钻游系起重量和效率， 、 为快绳和死绳拉力，为快绳和死绳拉力， 为游绳的拉力。为游绳的拉力。1.1.大钩静载荷大钩静载荷 游上Q游游下Q游快P死PZPP1LqQ柱静10kNL L井深，井深，kmkm； 单位长度钻柱质量，单位长度钻柱质量，kg/mkg/m。 柱q2. 2. 游系静载荷游系静载荷 游静游GQQ10kN 游动系统固定质量游动系统固定质量tftf（游车、（游车、大钩、吊环、钢绳）大钩、吊环、钢绳） 游G3. 3. 天车台载荷天车台载荷（天车梁所受的载荷天车梁所受的载荷） ）（游静车ZGQQ2110kN( , 不考虑倾斜。不考虑倾斜。)死快游车PPQQPPP2

4、死快4.4.当大钩静止悬重时，当大钩静止悬重时，各段游绳拉力相等。各段游绳拉力相等。 死死快快PPPPZ1ZQP游快 【 】 游静游GQQ105 5当起升时，各绳拉力。当起升时，各绳拉力。由于由于轴承的轴承的摩擦阻力摩擦阻力和和钢绳钢绳过滑轮的过滑轮的弯曲阻力弯曲阻力有有： ZZPPPPP121快上 为单为单轮绳效率轮绳效率 ，则，则（ ； ； ； ） 1PP快上21PPZZPP1ZZPPPP221上快因因 【 】， 所以所以 ZPPPQ21游上ZiiPQ1游上)(2ZPQ快上游上等比级数和等比级数和 【 】 ZPZPPPPPPPPZ 21221快上快上快上可写为：可写为： 起升时快绳拉力起升

5、时快绳拉力： （代入上式）起升游系效率起升游系效率： 时和公式等比级数比为快上游上)1 ()1 (ZPQ游游游游上上快快上上1ZQP 6当下钻时，各绳拉力当下钻时，各绳拉力。【与起钻时相反与起钻时相反，阻力帮助阻力帮助 】 【 】快PZZPPPPP121快下1PP快下 )111(221等比级数和快下游下ZZPPPPQ)1 ()1 (ZZ游 时和公式等比级数比为快下游下1)1 (1ZZPQ由于由于 （代入上式）下放时游系效率下放时游系效率： 结论结论：起、下钻时各游绳的拉力不同起、下钻时各游绳的拉力不同， 。 游游下快下ZQPZZZ1)1 (游快上P快下P 与与 表达式不同，其值相近，可认为表达

6、式不同，其值相近，可认为 ，可以用于起或下钻游系的总效率可以用于起或下钻游系的总效率， 单轮效率单轮效率。 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、滚筒缠绳层数确定四、滚筒缠绳层数确定滚筒外经滚筒外经 ；绳径绳径d d。缠一层绳缠一层绳，中径中径 ，第一层缠绳不工作，利于排绳第一层缠绳不工作，利于排绳。缠绳：缠绳：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，则，则（ ）；1/4圈圈跳向另一槽跳向另一槽，直径重叠直径重叠， ；每圈每圈半径增量半径增量：0DdDD01dhdh866. 0866. 030cosdh 9 . 01

7、41866. 043从第二层到最后一层从第二层到最后一层缠绳直径变化缠绳直径变化。 滚筒滚筒原始原始直径直径： 第一层第一层直径直径： （以钢绳中径计算（以钢绳中径计算） 第二层第二层直径直径： （在在 基础增加基础增加 ） 任意层任意层直径直径：第末层第末层直径直径： 0DdDD01ddDD2021Dh2didDDi) 1(20dedDDe) 1(20第二第末层，平均直径为第二第末层，平均直径为： 总层数总层数； 半径增量系数半径增量系数 , 0.9 mDdeDDDDem) 1(202edhdh缠绳总层数缠绳总层数 取决于立根长和有效绳数取决于立根长和有效绳数 ，缠到第二缠到第二第第e e层

8、上层上，按按 平均直径计算平均直径计算 。 从从 （不考虑第一层不考虑第一层， 每层的排数每层的排数）代入代入 得得： 式中式中 立根长度立根长度 每层的排数每层的排数， ；L L滚筒长滚筒长，mm；排绳间隙排绳间隙，取取1 11.5mm1.5mm。解二次方程得解二次方程得 。 eZ2DeDmD) 1( enDZlmnmD0)1 (002dnZldDeddDelndLne第二节第二节 钻井绞车钻井绞车 一、一、 绞车的作用绞车的作用 绞车是钻机的核心、关键设备。绞车是钻机的核心、关键设备。 （钻机（钻机三大机组三大机组：绞车绞车、转盘转盘、钻井泵钻井泵）。）。 1.1. 起下钻，下套管起下钻，

9、下套管 提出钻具提出钻具，再放下去再放下去，叫，叫起下钻作业。起下钻作业。由绞车完成。由绞车完成。 下套管，也用绞车完成。下套管，也用绞车完成。 2.2. 控制钻压（扶刹把，加钻压）控制钻压（扶刹把，加钻压） 钻头钻头旋转旋转破岩破岩，由钻铤重提供钻压由钻铤重提供钻压，压力大小由压力大小由刹车刹车调节调节。 刹车松开，钻压过大；钻柱提起，钻压为零；要适当控制刹刹车松开，钻压过大；钻柱提起，钻压为零；要适当控制刹车调节钻压。车调节钻压。 3. 3. 上卸扣（上卸扣（拉猫头，上卸扣拉猫头，上卸扣） 借助猫头拉大钳借助猫头拉大钳手柄，完成钻杆手柄，完成钻杆上卸扣上卸扣。（现用液压大钳现用液压大钳）

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）井架绞车整体起升。形）井架绞车整体起升。 5.5. 作为转盘的传动中间装置作为转盘的传动中间装置 转盘的离合器在绞车里。转盘的离合器在绞车里。 二、绞车的使用要求二、绞车的使用要求 1 1要能传递足够大的功率要能传递足够大的功率 钻柱很重，起升功率很大。钻柱很重，起升功率很大。 2 2 滚筒要有足够大缠绳容量滚筒要有足够大缠绳容量 起升一立根起升一立根（28m28m）缠绳长缠绳长, ,余量行程余量行程2 23m3m，游，游绳数绳数1010根根，缠绳，缠绳300300 多多米米。 3. 3. 要有适当的档数要有适当的档数

11、钩载钩载是是变化变化的，的，N=QVN=QV，保证，保证N=N=常数，常数，Q,VQ,V。国标国标规定规定六个档六个档。多档功率利用率越充分多档功率利用率越充分。 4. 4. 刹车机构灵敏可靠刹车机构灵敏可靠钻压靠刹车调节，钻具的起升下放的停止、钻柱悬持钻压靠刹车调节，钻具的起升下放的停止、钻柱悬持也靠刹车。也靠刹车。5. 5. 猫头要有足够的拉力猫头要有足够的拉力猫头的作用是上卸扣，猫头的作用是上卸扣，崩扣力矩很大崩扣力矩很大，猫头要有很大，猫头要有很大的拉力。的拉力。目前用液压大钳，吊钳备用目前用液压大钳，吊钳备用。三、绞车的结构类型三、绞车的结构类型按轴分：按轴分：有单轴、双轴、三轴及多

12、轴绞车有单轴、双轴、三轴及多轴绞车；按筒分：按筒分：有有单单滚筒滚筒和和多多滚筒滚筒绞车绞车。主滚筒起下钻具，捞砂筒提捞作业；主滚筒起下钻具，捞砂筒提捞作业；按速分：按速分：有有2 2速、速、3 3速、速、4 4速、速、6 6速绞车速绞车 1.1.单轴绞车单轴绞车C-1500C-1500绞车绞车（P114P114图图3-473-47所示，打井深所示，打井深1200m1200m）特点：特点： 猫头装在滚筒轴两端，滚筒活装在轴上；猫头装在滚筒轴两端，滚筒活装在轴上； 绞车绞车外变速外变速, ,另有变速箱。另有变速箱。单轴单轴交流交流变频变频电驱电驱动动绞车绞车2.2.双轴绞车双轴绞车ZJ15DZJ

13、15D双轴绞车如图双轴绞车如图5-75-7所示。所示。 由由滚筒轴外加一猫头轴滚筒轴外加一猫头轴组成。组成。绞车绞车外变速。外变速。3. 3. 三轴绞车三轴绞车 图图5-85-8是是ZJ130-1ZJ130-1三轴绞车。三轴绞车。特点：特点：三轴：三轴：输入、猫头（变输入、猫头（变速）、滚筒轴速）、滚筒轴；链条变速，兼顾转盘链条变速，兼顾转盘。优点：优点：变速方便，高档变速方便，高档独立。独立。缺点：缺点：开式，润滑不好开式，润滑不好；重达重达20t20t，安装运输困难，安装运输困难；4. 4. 档偏低档偏低（国标（国标6 6档）。档）。 5 .141JC4.4.多轴绞车多轴绞车四轴以上四轴以

14、上为多轴绞车。为多轴绞车。 JC45JC45绞车特点：绞车特点： （图（图5-95-9）四轴：四轴：输入、中间（变速）输入、中间（变速）、猫头、滚筒轴、猫头、滚筒轴。内链条变速，内齿轮倒车内链条变速，内齿轮倒车；密封式，润滑良好密封式，润滑良好；六档六档，总重达，总重达30t30t（分块搬（分块搬运）。运）。5.5.独立猫头轴独立猫头轴多轴绞车多轴绞车 猫头轴猫头轴独立独立上钻台上钻台，绞车在钻台下绞车在钻台下。如图。如图5-105-10所示。所示。“链轮链轮3333接猫头轴接猫头轴” 6.6.电驱动绞车电驱动绞车ZJ60DZJ60D绞车绞车：双直流马达双直流马达驱动；驱动；四轴四轴绞车；绞车

15、；四四个机械个机械档档。如图如图5-115-11所示。所示。 四、典型绞车结构（四、典型绞车结构（JC45JC45绞车）绞车）图图5-95-9为为JC-45JC-45绞车，用于绞车，用于ZJ45ZJ45、ZJ45JZJ45J钻机。钻机。1. 1. 基本参数基本参数N N绞绞1500HP1500HP；链条正档；链条正档2 2倒档；倒档；P P快快MAXMAX=31.7T=31.7T；总重总重30.1T30.1T，分两块运输。，分两块运输。2. 2. 结构特点结构特点四轴，箱体支撑密封绞车，内部齿轮倒档，手动离四轴，箱体支撑密封绞车，内部齿轮倒档，手动离合器换档。合器换档。 （1 1） 输入轴总称

16、输入轴总称 有三个变速链轮，一个有三个变速链轮，一个倒档齿轮，一个输入链轮。倒档齿轮，一个输入链轮。（2 2）猫头轴总称猫头轴总称 拉大钳，上卸扣。拉大钳，上卸扣。【死死猫头左右各一，摩擦猫头左猫头左右各一，摩擦猫头左右各一，不参与变速。右各一，不参与变速。】（3 3） 中间轴中间轴 或变速轴或变速轴 有三个变速链轮，一个倒有三个变速链轮，一个倒档齿轮，高低速链轮各一，档齿轮，高低速链轮各一，齿式离合器（挂档）。齿式离合器（挂档）。（4 4）绞车滚筒轴总成绞车滚筒轴总成 如图如图5-125-12所示。所示。 滚筒轴滚筒轴 合金钢锻造合金钢锻造；调质处理；材料：；调质处理；材料：35CrMo35

17、CrMo；长：；长：3.7m3.7m；重；重980kg980kg。滚筒轴滚筒轴滚筒滚筒刹车鼓刹车鼓绞车的滚筒体绞车的滚筒体 如图如图5-135-13所示。所示。铸、焊组合结构铸、焊组合结构，可配带槽滚筒，也配光滚筒。，可配带槽滚筒，也配光滚筒。滚筒滚筒轴，静配合键，烘装（传递扭矩大）。轴，静配合键，烘装（传递扭矩大）。刹车鼓刹车鼓在滚筒两侧，在滚筒两侧，耐热合金耐热合金材料，刹车时表温材料，刹车时表温800,800,易易“龟裂龟裂”，打，打3200m3200m的井磨的井磨4mm4mm。滚筒滚筒刹车鼓刹车鼓其它部件其它部件低、高速气胎离合器；齿套离合器；低、高速气胎离合器；齿套离合器；链轮、辅助

18、刹车、牙嵌离合器。链轮、辅助刹车、牙嵌离合器。 (5)(5)箱体箱体JC45JC45绞车：为箱体绞车：为箱体闭式闭式结构，结构，链条链条喷射压力润滑喷射压力润滑。JC14.5JC14.5绞车：非箱体绞车：非箱体开式结构开式结构，链条，链条滴油润滑滴油润滑。 五、绞车的技术规范五、绞车的技术规范绞车的主参数用名义井深表示。绞车的主参数用名义井深表示。标准绞车型号标准绞车型号:JC-:JC- JC JC绞车；绞车；表示表示100m100m单位的单位的名义钻深上限名义钻深上限； 型式型式, ,机驱无代号，电驱为机驱无代号，电驱为D D。 1996-19971996-1997DRECO DRECO 和

19、和IRIIRI推推出出交流变频绞车交流变频绞车四个机械四个机械档档，链条，链条传动，三台电机驱传动，三台电机驱动。动。五、国外大型五、国外大型 绞车的发展绞车的发展链传动，紧凑的链传动，紧凑的两档两档变速，变速，交流变频电驱动绞车交流变频电驱动绞车交交流流电电机机气胎离合器气胎离合器气胎离合器气胎离合器刹车钳刹车钳刹车钳刹车钳1996-19971996-1997德国德国WIRTHWIRTH公司推出齿轮传动绞车公司推出齿轮传动绞车直流、交流变频、液压驱动方式任选直流、交流变频、液压驱动方式任选齿轮传动齿轮传动动力动力齿轮箱齿轮箱电磁电磁刹车刹车液压盘液压盘式刹车式刹车2000年国民油井公司推出国

20、民油井公司推出交、直流驱动方式任选交、直流驱动方式任选的的齿轮绞车齿轮绞车单轴绞车单轴绞车齿轮箱齿轮箱齿轮箱齿轮箱VARCOVARCO公司推出了公司推出了ADSADS自动绞车系统自动绞车系统四台电机，两组刹车，两个齿轮箱四台电机，两组刹车，两个齿轮箱电电机机气胎离合器气胎离合器气胎离合器气胎离合器齿轮箱齿轮箱六、国外大型绞车的主要特点六、国外大型绞车的主要特点1.1.单一起升功能单一起升功能，不带猫头和捞砂滚筒，不带猫头和捞砂滚筒齿轮箱齿轮箱2. 2. 既可直流驱动、也可交流变频驱动既可直流驱动、也可交流变频驱动3. 3. 发展趋势是交流变频和发展趋势是交流变频和单速齿轮传动单速齿轮传动齿轮箱

21、齿轮箱SSGD-750 绞车绞车齿轮箱齿轮箱滚筒滚筒液压盘式刹液压盘式刹车刹车钳车刹车钳4.4.盘式刹车盘式刹车AHDAHD绞车采用气绞车采用气动钳盘式盘刹动钳盘式盘刹应急刹车应急刹车钳钳主刹车钳主刹车钳5. 5. 带自动送钻装置带自动送钻装置 动力自动送钻动力自动送钻 离合器电机齿轮箱齿轮箱两台交流变两台交流变频电机频电机滚筒滚筒齿轮箱齿轮箱辽河石油勘探局装备工程公司辽河石油勘探局装备工程公司生产的单轴交流变频电动绞车生产的单轴交流变频电动绞车七、国内单轴绞车绞车七、国内单轴绞车绞车0707年年4 4月北京石油月北京石油装备博览会参展装备博览会参展产品产品自动送自动送钻电机钻电机电磁涡流电磁

22、涡流辅助刹车辅助刹车液压盘石液压盘石式主刹车式主刹车滚筒滚筒齿轮箱齿轮箱第五章第五章 起升系统工作原理与设备起升系统工作原理与设备第三节第三节 刹车机构特性刹车机构特性 绞车有绞车有主、辅刹车主、辅刹车。 一、刹车功用与使用要求一、刹车功用与使用要求 1. 1. 功用功用刹慢刹慢或或刹住刹住滚筒滚筒，控制放速控制放速，悬持钻具悬持钻具；调节钻压，送进钻具调节钻压，送进钻具。 2. 2. 要求：要求：安全安全，省力省力，寿命长。，寿命长。 二、结构与原理二、结构与原理 1. 1. 结构结构以单杠杆刹车机构为例。以单杠杆刹车机构为例。由刹把由刹把4 4；传动杠杆（或称刹车曲轴；传动杠杆（或称刹车曲

23、轴3 3）；刹带）；刹带1 1；刹鼓；刹鼓2 2；平衡梁平衡梁6 6和调整螺钉和调整螺钉7 7；气刹车等组成。；气刹车等组成。 2.2.作用原理作用原理 刹车时，操作刹刹车时，操作刹把把4 4转动传动杠杆转动传动杠杆3 3，通过曲拐拉拽刹带通过曲拐拉拽刹带1 1活动端抱住刹车鼓。活动端抱住刹车鼓。 扭动刹把手柄可扭动刹把手柄可控制司钻阀控制司钻阀5 5启动气启动气刹车。气刹车起省刹车。气刹车起省力作用。力作用。 平衡梁：平衡梁：均衡均衡左、右刹带左、右刹带受力受力。当刹块磨损时，用螺钉当刹块磨损时，用螺钉7 7调整间隙。调整间隙。刹带刹带1 1不工作时，用弹簧拉起；不工作时，用弹簧拉起；刹车块

24、则铆在钢带上。刹车块则铆在钢带上。 3. 3. 气刹车与防碰天车气刹车与防碰天车气刹车：气刹车：减轻司钻的负载减轻司钻的负载（旋转刹把气缸拉刹带活端）。（旋转刹把气缸拉刹带活端）。防碰天车：防碰天车：游车超高使气缸刹车。游车超高使气缸刹车。 防碰天车防碰天车控制钢绳控制钢绳重垂重垂三、刹带两端的拉力三、刹带两端的拉力 刹带包角为刹带包角为 ，摩擦摩擦系数为系数为 ，刹带死端拉刹带死端拉力力 ，活端拉力活端拉力力按欧拉公式计算力按欧拉公式计算: 制动力制动力 ： 设设 为刹车鼓半径，为刹车鼓半径， 制动力矩制动力矩： 根据下钻钩载算出根据下钻钩载算出 ， 和和 作为刹车机构作为刹车机构的设计依据

25、。的设计依据。 TtteT bF) 1(ettTFbbRbbbbRetRFM) 1(maxbFtT压力分布压力分布规律曲线规律曲线切向力平切向力平衡方程衡方程死端死端活端活端 四、刹车杠杆工作分析四、刹车杠杆工作分析1.1.单杠杆刹车机构单杠杆刹车机构活端拉力活端拉力t t，刹把长，刹把长 , ,曲拐臂长曲拐臂长r r，传动效率传动效率 ： 刹把力刹把力： 增力倍数增力倍数： 或或 的大小取决于的大小取决于 与与r r的比值。的比值。 与与 也随也随 变化，变化， 和和 是定值是定值。 刹把的最佳倾角刹把的最佳倾角 45453030。单杠杆用于轻、中型钻机上。单杠杆用于轻、中型钻机上。双杠杆用

26、于重、超重型钻机上。双杠杆用于重、超重型钻机上。 lPrtlP)sin(coscos)sin(lrtP)sin(cosrlPtiPlii单杠杆刹车机构图单杠杆刹车机构图 t t活端力活端力刹把角刹把角结构角结构角 2 2双杠杆刹车机构双杠杆刹车机构两套单杠杆组成。两套单杠杆组成。设设 为刹把力为刹把力， 为刹带活端拉力，为刹带活端拉力， 为连杆上的拉力，为连杆上的拉力， 、 分别为二轴至连杆的垂直距离（虚线所示）。分别为二轴至连杆的垂直距离（虚线所示）。力矩关系：力矩关系：（P P力对轴力对轴1 1的矩）的矩） （F F中间连杆对轴中间连杆对轴1 1的矩）的矩） （t t 力对轴力对轴2 2的

27、矩）（的矩）（F F对轴对轴2 2的矩）的矩）增力倍数：增力倍数： PtFmnFmlPcosFnRt3coscoscos3mnRlPti双杠杆车机构图双杠杆车机构图增力倍数：单杠杆增力倍数：单杠杆 ；双杠杆双杠杆 8080。确保确保 45453030时，时， =40=4025kgf25kgf，刹车就，刹车就比较省力。比较省力。 3. 3. 带刹的优点带刹的优点（1 1）制动力矩随）制动力矩随 增大，能满足重载需要。增大，能满足重载需要。（2 2）双杠杆省力、安全。）双杠杆省力、安全。（3 3）简单，方便。）简单，方便。4. 4. 带刹缺点带刹缺点（1 1）滚筒轴受一弯曲力滚筒轴受一弯曲力，值为

28、，值为 、 的向量的向量和。和。（2 2）只能单向制动。只能单向制动。（3 3）活端和死端的刹块磨损不一致。）活端和死端的刹块磨损不一致。 Tt48iiP 五、盘式刹车五、盘式刹车 19851985年美国年美国GHGH、NSCONSCO、EMSCOEMSCO三家公司开始将盘三家公司开始将盘式刹车用于钻机绞车。式刹车用于钻机绞车。我国我国9090年开始在修井机年开始在修井机上改装盘式刹车，上改装盘式刹车，9595年年胜利机械厂生产的钻机胜利机械厂生产的钻机已采用盘式刹车。已采用盘式刹车。1. 1. 结构组成结构组成包括：包括：刹车盘刹车盘（滚筒两滚筒两侧侧）、）、刹车液缸刹车液缸、刹车刹车钳钳（

29、或刹车杠杆）、（或刹车杠杆）、刹刹车块车块、液控系统液控系统等。等。刹车液缸刹车液缸液压盘式刹车机构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，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。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，如通过工作钳和安全钳不同型号和不同数量的配置，如1+11+1；2+12+1；2+22+2；3+13+1等，可以适用于等，可以适用于ZJ70, ZJ50, ZJ40ZJ70, ZJ50, ZJ40等不同型号、不同等不同型号、不同类型的钻机、修井机及通井

30、机。类型的钻机、修井机及通井机。 液压盘式液压盘式刹车机构刹车机构主刹车钳主刹车钳应急刹车钳应急刹车钳 2. 2. 刹车钳类型刹车钳类型全套刹车包括：全套刹车包括：工作钳工作钳（下钻及钻进用）；下钻及钻进用）；应急钳应急钳（安全钳安全钳）。）。 杠杆钳杠杆钳。液缸在刹车。液缸在刹车盘外缘，双活塞反向动作。盘外缘，双活塞反向动作。 固定钳固定钳。两个液缸对。两个液缸对置于刹车盘外侧，活塞直置于刹车盘外侧，活塞直接对刹块加压。接对刹块加压。3.3.工作方式工作方式常开式：常开式：液压加压刹车液压加压刹车；常闭式常闭式：用弹簧加压刹车用弹簧加压刹车，用液压松刹用液压松刹。常闭式常闭式常开式常开式杠杆

31、钳杠杆钳固定钳固定钳 工作钳工作钳 工作钳采用工作钳采用常开式常开式单作用油缸给油单作用油缸给油刹车、杠杆原理传力、弹簧复位的工刹车、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，以刹住不同的钩刹把进行无级调节，以刹住不同的钩载。载。 工作钳参与工作制动和紧急制动。工作钳参与工作制动和紧急制动。 安全钳安全钳 安全钳采用常闭式单作用油缸给油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，与松刹、杠杆原理传力的工作原理，与工作钳形成安全互锁。工作钳形成安全互锁。 安全钳参与驻车制动和紧急制动。安全钳参与驻车制动和紧急制动。

32、 刹车盘刹车盘 刹车盘是刹车系统的核心部刹车盘是刹车系统的核心部件之一，与刹车块组成刹车副。件之一，与刹车块组成刹车副。按结构形式分为：水冷式、风按结构形式分为：水冷式、风冷式和实心刹车盘三种。冷式和实心刹车盘三种。 刹车块刹车块无石棉设计，硬度低，磨损小无石棉设计，硬度低，磨损小，摩擦系数稳定，不刮伤刹车盘，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用非金属底板替代传统的金属底板底板, ,底板与摩擦材料结合为一底板与摩擦材料结合为一体，很好地解决了易断裂、质量体，很好地解决了易断裂、质量重的缺点。重的缺点。 胜利钻机机械厂生产胜利钻机机械厂生产的的 型钻机型钻机上，上，JC32J

33、C32绞车为盘式绞车为盘式刹车（图刹车（图6-376-37）。）。该刹车钳该刹车钳属于常闭式属于常闭式。132SLZJ用于安全钳用于安全钳4. 4. 单钳制动力矩单钳制动力矩式中式中 块的正压力块的正压力， ； 有效摩擦半径有效摩擦半径， ； 摩擦系数摩擦系数。 设设 为单块单位压力为单块单位压力，则单块摩擦力矩则单块摩擦力矩: 单钳的制动力矩单钳的制动力矩:edNRM2NNeRmpdrdpRRMr222112 edNRRRRRRRNM2212sin3222122121 为微弧长为微弧长； 为微面积为微面积。dr drdr5. 5. 优点（盘式刹车与带式刹车相比）优点（盘式刹车与带式刹车相比）

34、 刹车盘刹车盘散热性好散热性好【有有1/10 1/10 盘面摩擦发热盘面摩擦发热】； 刹车块的刹车块的吃水稳定性好吃水稳定性好（由于比压大和离心作用不易存水和油污物）；（由于比压大和离心作用不易存水和油污物）； 比压分布均匀比压分布均匀，摩擦副的寿命较长；，摩擦副的寿命较长； 双向制动双向制动（带式单向）；（带式单向）； 操作操作省力省力； 有应急钳，刹车有应急钳，刹车可靠可靠； 6.6.盘刹缺点：盘刹缺点： 比压比带式大二倍，摩擦表面温度高，对刹块材料要求比压比带式大二倍，摩擦表面温度高，对刹块材料要求高。高。汽车盘式刹车汽车盘式刹车第四节第四节 辅助刹车辅助刹车 与滚筒轴相联，下钻与滚筒轴

35、相联，下钻时起作用。时起作用。一一、水刹车、水刹车 1.1. 作用作用下钻时下钻时刹慢滚筒刹慢滚筒，保持，保持钻具钻具均速下放均速下放。2.2. 结构结构定子、转子定子、转子、各自之上、各自之上有有叶片叶片，结构图参看，结构图参看P29P29。定子定子定子定子转子转子叶片叶片 3.3. 作用原理作用原理 下钻时，滚筒带下钻时，滚筒带水刹车转子旋转，水刹车转子旋转，运动中倾斜的叶片运动中倾斜的叶片，迎面去切割水涡，迎面去切割水涡流，形成阻力矩。流，形成阻力矩。4 制动力矩制动力矩 ，当当 低时低时 很小很小。水室充满度反映了刹车能力水室充满度反映了刹车能力。5. 5. 制动功率制动功率 式中式中

36、 力矩和功率系数力矩和功率系数； 滚筒转速，滚筒转速，r/minr/min； 水室外径，水室外径，m m； 水室水环内径，当水室充水室水环内径，当水室充满时即水室内径，满时即水室内径，m m。)(52512DDnMMb2nMbnbM)(52513DDnNNbNM,n1D2D转速与制动力矩关系曲线转速与制动力矩关系曲线1.1.结构结构主要由左、右定子和转子组成主要由左、右定子和转子组成，定子中固嵌线圈定子中固嵌线圈。 二、电磁涡流刹车二、电磁涡流刹车新型辅助刹车。新型辅助刹车。利用电磁感应原理利用电磁感应原理实现制动。实现制动。无损制动，性能好无损制动，性能好，广泛应用，广泛应用。2.2.原理原

37、理定子定子通直流通直流，产生产生固定磁场固定磁场。当滚筒带动转子转当滚筒带动转子转动时，动时，转子产生涡转子产生涡电流。电流。涡流形成旋转磁场涡流形成旋转磁场，与固定磁场作用与固定磁场作用产生制动力矩产生制动力矩。3 3特性特性 （M-nM-n曲线曲线） 调节线圈的电流调节线圈的电流可可改变改变M-nM-n曲线曲线。当转速低时，仍有当转速低时，仍有较大制动力矩。较大制动力矩。 滚筒滚筒转速较低时，转速较低时，M M随随n n增加迅速增大增加迅速增大，中、中、高速段力矩几乎不变。高速段力矩几乎不变。图图5-25 DS5-25 DS电磁涡流刹车的电磁涡流刹车的M-nM-n特性特性第五节第五节 井架

38、井架 一、功用、组成与要求一、功用、组成与要求 1 1功用功用（1 1） 安安放放天车天车，悬挂悬挂游车、大钩及游车、大钩及工具工具。（2 2） 起下钻、下套管起下钻、下套管。（3 3）存放立根存放立根。 2 2结构组成结构组成 图图5-265-26所示井架组成。所示井架组成。 （1 1）主体为空间桁架主体为空间桁架； （2 2）天车台天车台，装天车和天车架；，装天车和天车架； （3 3）天车架天车架，安装、维修天车之，安装、维修天车之用；用； （4 4）二层台二层台，包括井架工操作的，包括井架工操作的台和存靠立根的指梁；台和存靠立根的指梁； （5 5）立管平台立管平台，水龙带操作台；，水龙带

39、操作台； （6 6）工作梯工作梯。 3 3钻井工艺对井架的基本要求钻井工艺对井架的基本要求 （1 1）足够的承载能力。）足够的承载能力。 （2 2）足够的工作高度、空间、钻台面积。）足够的工作高度、空间、钻台面积。 （3 3）拆装、移运方便。）拆装、移运方便。 二、整体结构类型二、整体结构类型1. 1. 塔架塔架塔架是四棱锥，截面为正方塔架是四棱锥，截面为正方形。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）封闭结构，）封闭结构，整体稳定整体稳定好，承载能力大好，承载能力大。（2 2）单单构构件连接件连接。（3 3）井架）井架内空间大内空间大。（4 4）单件

40、）单件拆装拆装工作工作量大量大，高空作业，不安全。高空作业，不安全。国外用国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. 前开口井架前开口井架又称又称形形或或K K形形架，架，主要特征：主要特征：（1 1）地面组装，整体起放地面组装，整体起放，分段运输（，分段运输（4 45 5段）段）。（2 2）前扇敞开、截面为前扇敞开、截面为形。形。（3 3）结构不封闭，两侧结）结构不封闭，两侧结构相同。构相同。 型井架型井架整体起升井架整体起升井架 3 3A A形井架形井架 主要特征：主要特征： （1 1） 两大腿两大腿通通过过天车台、二层台连天车台、二层台连成成“A A”字

41、形。字形。 在大腿的前方在大腿的前方或后方有撑杆支承，或后方有撑杆支承，或后方有或后方有人字架支承人字架支承。 （2 2） 地面组装，地面组装，整体起放，分段运输整体起放，分段运输4 45 5段。段。 （3 3）整体稳定性整体稳定性不理想不理想。 4 4桅形井架桅形井架 （1 1）有整体式和伸缩）有整体式和伸缩式两种。桅架是用液缸式两种。桅架是用液缸或绞车整体起放。或绞车整体起放。 （2 2）桅架向井口方向）桅架向井口方向倾斜，靠绷绳稳定倾斜，靠绷绳稳定。 （3 3）桅架简单、轻便）桅架简单、轻便、但承载能力小，、但承载能力小，用于用于车装轻便钻机和修井机车装轻便钻机和修井机。 桅形井架桅形井

42、架绷绳绷绳三、井架基本载荷三、井架基本载荷 1 1恒载恒载 井架的恒载：井架井架的恒载：井架自自重、设备、工具重。重、设备、工具重。 2 2最大静载最大静载 即最大钩载即最大钩载。 3 3工作绳拉力工作绳拉力快绳和死绳合力快绳和死绳合力。近似计算作用力近似计算作用力ZGQPPs)10(22max游式中 工作绳拉力，工作绳拉力，kNkN； 游绳拉力，游绳拉力，kNkN； 最大钩载，最大钩载，kNkN； 游系重量（包括大钩游系重量（包括大钩、游车、钢绳），、游车、钢绳），kNkN； 有效绳数有效绳数。 sPPmaxQ游GZ 4 4风载风载 风是空气的运动，由动能变为压力能风是空气的运动，由动能变为压力能。 风压取决于风速、空气的密度及结构形状、风压取决于风速、空气的密度及结构形状、风向和面积。风向和面积。 风载计算式风载计算式： 式中式中 风载，风载，N N； 承风面，即垂直于风向的井架外廓面承风面，即垂直于风向的井架外廓面积积， 计算风压计算风压，PaPa。 WfPWWPf