功图量油技术

第八章

升降机第八章1一升降机的功用

升降机是钻机的重要工作机构，主要功用是提升和下放钻具、起下套管、处理孔内事故时，可利用升降机强力起拔钻具和进行其它特种作业。另外，深孔钻机和大口径钻机可利用升降机提吊孔内钻具,实现减压钻进。二对升降机的要求

1.升降机的起重量和提升速度要满足升降工艺的要求，尽可能减少升降作业的时间和尽可能充分利用动力机的功率;2.升降机要具有一定的超载能力;3.升降机运转要平稳、动作要灵敏、操作要方便、省力。

§8-1升降机的功用、要求及类型一升降机的功用2三升降机的类型

升降机根据传动方式不同,分为液压传动式和机械传动式两大类。液压传动式升降机虽然具有结构简单，无级调速等许多优点，但需要较高的油压，目前多用于全液压式钻机。机械传动式升降机按照结构型式分为锥摩擦传动式、片式摩擦离合器式、差动轮系式、行星轮系式等多种类型。行星式升降机具有传动平稳、传动效率高、传动功率大、操作方便、结构紧凑、工作安全可靠等优点，是应用最广泛的一种升降机。行星式升降机三升降机的类型行星式升降机3行星式升降机锥摩擦传动式升降机行星式升降机锥摩擦传动式升降机4

§8-2行星式升降机的组成、类型与工作原理

一行星式升降机的组成及类型

行星式升降机主要有升降机轴、卷筒、下降抱闸、行星轮系、提升抱闸等组成。图示升降机的卷筒用轴承支撑在升降机轴的中部,其右端固定有内齿圈。行星轮系为2K-H型。提升制圈用轴承装在升降机轴上。三个行星轮的轮轴一端支撑在提升制圈上。两抱闸为双制块式，分别套装在下降制圈和提升制圈的外圆上。

§8-2行星式升降机的组成、类型与工作原理5

行星式升降机根据内齿圈和行星轮轴的安装位置不同分为第一类和第二类。第一类行星式升降机的内齿圈与卷筒固定,行星轮轴一端支撑在提升制圈上。第二类的内齿圈固定在提升制圈上,而行星轮轴的一端支撑在卷筒上,因此造成两类行星式升降机性能上的下列差别:1.第一类行星式升降机的传动比小于第二类行星式升降机;2.第一类行星式升降机卷筒的转向与中心轮的转向相反,而第二类的卷筒转向与中心轮相同;3.第二类升降机的受力条件比第一类升降机好。行星式升降机根据内齿圈和行星轮轴的安装位置不6二第一类行星式升降机的工作原理提升钻具提升钻具时，将下降手把上抬,下降抱闸放松卷筒;而提升手把下压，抱闸制动提升制圈。由于提升制圈被制动，行星轮不能自转，轮系变成定轴轮系。中心轮的顺时针转动带动行星轮逆时针自转。行星轮的转动驱动内齿圈和卷筒逆时针转动，缠绕钢丝绳，提升钻具。二第一类行星式升降机的工作原理72.制动钻具

制动钻具时,将提升手把上抬,提升抱闸松开提升制圈;而将下降手把向下搬,下降抱闸制动卷筒。卷筒停止转动。钻具被停留在孔内某一位置。此时由于内齿圈不能转动,行星轮除了在中心轮的驱动下逆时针自转外,还以顺时针方向绕中心轮公转。2.制动钻具制动钻具时,将提升8

下降钻具时，提升手把上抬，放松提升制圈；下降手把处于控制状态,在钻具重力的作用下，卷筒顺时针转动而放绳，钻具下落。此时由于内齿圈及中心轮都为顺时针转动，故行星轮也顺时针公转。行星轮的自转可能有三种情况，即顺时针转动、没有自转、逆时针转动。行星轮的自转状态不仅与中心齿轮和内齿圈的转速有关，同时与各齿轮的齿数有关。根据相对运动的原理,推导出三种自转状态的条件为：

时,行星轮没有自转;当

当

当

时,行星轮与中心轮转向相同;时,行星轮与中心轮转向相反。3.下降钻具下降钻具时，提升手把上抬，放松提升制圈；下降9第一类行星式升降机在三种工况下轮系的运转状态提制下第一类行星式升降机在三种工况下轮系的运转状态提制下10§8-3行星式升降机的结构形式分析一行星轮的支撑方式

齿轮轴式及用轴承支撑式二行星轮轴的支撑方式

简支式及悬臂式三动力的输入方式

靠近孔口式及远离孔口式§8-3行星式升降机的结构形式分析11四卷筒的驱动方式

内齿圈驱动及行星轮轴驱动五卷筒的结构

焊接式及铸造式六升降机的轴端结构

安装锚头轮、手摇提升装置、水冷装置、水刹车、加压器及其他传动装置。四卷筒的驱动方式12水刹车的结构与工作原理水刹车的结构与工作原理13液体在水刹车转子与定子水室内的运动及环流力矩的形成液体的牵连运动与惯性液流液体的相对运动与环流液体的绝对运动与环流力矩液体在水刹车转子与定子水室内的运动及环流力矩的形成14水刹车的工作特性100%50%30%Mzdn1n2n30水刹车的工作特性100%50%30%Mzdn1n2n3015七抱闸（制动器）的结构抱闸的结构形式带式、半带式、双制块式七抱闸（制动器）的结构162.抱闸的安装位置一侧置及两侧置2.抱闸的安装位置173.抱闸的制动方式手动式和液压制动式3.抱闸的制动方式184.抱闸支力点的位置ab4.抱闸支力点的位置ab19§8-4升降机的参数选择一升降机的最大起重量

依据额定孔深时的最大钻具重量及提升系统的有效绳数确定。§8-4升降机的参数选择20二升降机的提升速度升降机的最高缠绳速度升降机的最高缠绳速度取决于提引器（大钩）许用的最快上升速度，用下式确定：69-12〉1511.522.升降机的最低缠绳速度最低缠绳速度取决于动力机的额定功率、有效绳数与大钩的最大负荷。用下式确定：二升降机的提升速度69-12〉1511.5213.调速范围4.速度档数与中间速度确定机械传动式升降机的速度档数与中间速度的基本原则是：尽可能缩短升降钻具的机动时间；尽可能充分利用动力机的功率。设升降机有m各档，各档速度与一速的比值分别为：若用所有的档提升钻具，且每次换档时提升速度与提升钻具重量的乘积都等于升降机的额定功率，即：3.调速范围4.速度档数与中间速度若用所22根据上述设定的条件，可以计算出升降机提升钻具的时间系数与功率利用系数。时间系数功率系数利用上面的公式可以求出任意升降机的时间系数与功率系数。为确定升降机的速度档数，我们做下面的计算。XY-5型钻机有八个提升速度，其速比分别是：1：1.95:3.14:3.16:4.18:6.79:10.59:14.49。用上面的公式求出利用不同的的档数提升全部钻具时的时间系数和功率系数，并列与表中。使用档数11~21~31~41~51~61~71~81.000.750.6880.6720.6680.6470.6420.6410.500.6670.7270.7440.7510.7730.7780.780根据上述设定的条件，可以计算出升降机提升钻具23123456781.00.90.80.70.60.50.40.30.20.1将上面的计算结果绘出图线于右图。从计算结果和图线均可看出，过多的升降机档数并不能改善升降机的性能，反而增加传动系统的复杂性。因此，升降机由3~4档的提升速度就够用了。升降机的中间速度采用不同的排列方法，升降机的性能是不同的。单从升降机自身的工作考虑，采用下面的公式排列中间速度可获得最佳性能。但多数钻机升降机和回转器是共用一个变速箱。因此，在安排升降机和回转器的中间速度时，首先满足回转器的中间速度的排列，然后尽可能照顾升降机的速度排列。12345624§8-5升降机的设计计算一抱闸制动力的计算

1.下降钻具时,下降抱闸所需的制动力矩制动正在下了落过程中的钻具,卷筒除承受钻具重力产生的静力矩Mj外,同时受有钻具下落的惯性力产生的附加动力矩Md。因此,下降抱闸所需产生的制动力矩应为:

在实际计算中,多采用下面的经验公式:

而

式中

–动载荷系数

Qdg–大钩的最大载荷

Rj–卷筒的计算半径

m–有效绳数–滑车系统的效率

§8-5升降机的设计计算在实际计算中,25

2.提升钻