功圖量油技術(shù)

第八章

升降機(jī)第八章1一升降機(jī)的功用

升降機(jī)是鉆機(jī)的重要工作機(jī)構(gòu)，主要功用是提升和下放鉆具、起下套管、處理孔內(nèi)事故時(shí)，可利用升降機(jī)強(qiáng)力起拔鉆具和進(jìn)行其它特種作業(yè)。另外，深孔鉆機(jī)和大口徑鉆機(jī)可利用升降機(jī)提吊孔內(nèi)鉆具,實(shí)現(xiàn)減壓鉆進(jìn)。二對(duì)升降機(jī)的要求

1.升降機(jī)的起重量和提升速度要滿足升降工藝的要求，盡可能減少升降作業(yè)的時(shí)間和盡可能充分利用動(dòng)力機(jī)的功率;2.升降機(jī)要具有一定的超載能力;3.升降機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)要平穩(wěn)、動(dòng)作要靈敏、操作要方便、省力。

§8-1升降機(jī)的功用、要求及類型一升降機(jī)的功用2三升降機(jī)的類型

升降機(jī)根據(jù)傳動(dòng)方式不同,分為液壓傳動(dòng)式和機(jī)械傳動(dòng)式兩大類。液壓傳動(dòng)式升降機(jī)雖然具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，無(wú)級(jí)調(diào)速等許多優(yōu)點(diǎn)，但需要較高的油壓，目前多用于全液壓式鉆機(jī)。機(jī)械傳動(dòng)式升降機(jī)按照結(jié)構(gòu)型式分為錐摩擦傳動(dòng)式、片式摩擦離合器式、差動(dòng)輪系式、行星輪系式等多種類型。行星式升降機(jī)具有傳動(dòng)平穩(wěn)、傳動(dòng)效率高、傳動(dòng)功率大、操作方便、結(jié)構(gòu)緊湊、工作安全可靠等優(yōu)點(diǎn)，是應(yīng)用最廣泛的一種升降機(jī)。行星式升降機(jī)三升降機(jī)的類型行星式升降機(jī)3行星式升降機(jī)錐摩擦傳動(dòng)式升降機(jī)行星式升降機(jī)錐摩擦傳動(dòng)式升降機(jī)4

§8-2行星式升降機(jī)的組成、類型與工作原理

一行星式升降機(jī)的組成及類型

行星式升降機(jī)主要有升降機(jī)軸、卷筒、下降抱閘、行星輪系、提升抱閘等組成。圖示升降機(jī)的卷筒用軸承支撐在升降機(jī)軸的中部,其右端固定有內(nèi)齒圈。行星輪系為2K-H型。提升制圈用軸承裝在升降機(jī)軸上。三個(gè)行星輪的輪軸一端支撐在提升制圈上。兩抱閘為雙制塊式，分別套裝在下降制圈和提升制圈的外圓上。

§8-2行星式升降機(jī)的組成、類型與工作原理5

行星式升降機(jī)根據(jù)內(nèi)齒圈和行星輪軸的安裝位置不同分為第一類和第二類。第一類行星式升降機(jī)的內(nèi)齒圈與卷筒固定,行星輪軸一端支撐在提升制圈上。第二類的內(nèi)齒圈固定在提升制圈上,而行星輪軸的一端支撐在卷筒上,因此造成兩類行星式升降機(jī)性能上的下列差別:1.第一類行星式升降機(jī)的傳動(dòng)比小于第二類行星式升降機(jī);2.第一類行星式升降機(jī)卷筒的轉(zhuǎn)向與中心輪的轉(zhuǎn)向相反,而第二類的卷筒轉(zhuǎn)向與中心輪相同;3.第二類升降機(jī)的受力條件比第一類升降機(jī)好。行星式升降機(jī)根據(jù)內(nèi)齒圈和行星輪軸的安裝位置不6二第一類行星式升降機(jī)的工作原理提升鉆具提升鉆具時(shí)，將下降手把上抬,下降抱閘放松卷筒;而提升手把下壓，抱閘制動(dòng)提升制圈。由于提升制圈被制動(dòng)，行星輪不能自轉(zhuǎn)，輪系變成定軸輪系。中心輪的順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)行星輪逆時(shí)針自轉(zhuǎn)。行星輪的轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)內(nèi)齒圈和卷筒逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，纏繞鋼絲繩，提升鉆具。二第一類行星式升降機(jī)的工作原理72.制動(dòng)鉆具

制動(dòng)鉆具時(shí),將提升手把上抬,提升抱閘松開提升制圈;而將下降手把向下搬,下降抱閘制動(dòng)卷筒。卷筒停止轉(zhuǎn)動(dòng)。鉆具被停留在孔內(nèi)某一位置。此時(shí)由于內(nèi)齒圈不能轉(zhuǎn)動(dòng),行星輪除了在中心輪的驅(qū)動(dòng)下逆時(shí)針自轉(zhuǎn)外,還以順時(shí)針?lè)较蚶@中心輪公轉(zhuǎn)。2.制動(dòng)鉆具制動(dòng)鉆具時(shí),將提升8

下降鉆具時(shí)，提升手把上抬，放松提升制圈；下降手把處于控制狀態(tài),在鉆具重力的作用下，卷筒順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)而放繩，鉆具下落。此時(shí)由于內(nèi)齒圈及中心輪都為順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，故行星輪也順時(shí)針公轉(zhuǎn)。行星輪的自轉(zhuǎn)可能有三種情況，即順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)、沒有自轉(zhuǎn)、逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。行星輪的自轉(zhuǎn)狀態(tài)不僅與中心齒輪和內(nèi)齒圈的轉(zhuǎn)速有關(guān)，同時(shí)與各齒輪的齒數(shù)有關(guān)。根據(jù)相對(duì)運(yùn)動(dòng)的原理,推導(dǎo)出三種自轉(zhuǎn)狀態(tài)的條件為：

時(shí),行星輪沒有自轉(zhuǎn);當(dāng)

當(dāng)

當(dāng)

時(shí),行星輪與中心輪轉(zhuǎn)向相同;時(shí),行星輪與中心輪轉(zhuǎn)向相反。3.下降鉆具下降鉆具時(shí)，提升手把上抬，放松提升制圈；下降9第一類行星式升降機(jī)在三種工況下輪系的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)提制下第一類行星式升降機(jī)在三種工況下輪系的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)提制下10§8-3行星式升降機(jī)的結(jié)構(gòu)形式分析一行星輪的支撐方式

齒輪軸式及用軸承支撐式二行星輪軸的支撐方式

簡(jiǎn)支式及懸臂式三動(dòng)力的輸入方式

靠近孔口式及遠(yuǎn)離孔口式§8-3行星式升降機(jī)的結(jié)構(gòu)形式分析11四卷筒的驅(qū)動(dòng)方式

內(nèi)齒圈驅(qū)動(dòng)及行星輪軸驅(qū)動(dòng)五卷筒的結(jié)構(gòu)

焊接式及鑄造式六升降機(jī)的軸端結(jié)構(gòu)

安裝錨頭輪、手搖提升裝置、水冷裝置、水剎車、加壓器及其他傳動(dòng)裝置。四卷筒的驅(qū)動(dòng)方式12水剎車的結(jié)構(gòu)與工作原理水剎車的結(jié)構(gòu)與工作原理13液體在水剎車轉(zhuǎn)子與定子水室內(nèi)的運(yùn)動(dòng)及環(huán)流力矩的形成液體的牽連運(yùn)動(dòng)與慣性液流液體的相對(duì)運(yùn)動(dòng)與環(huán)流液體的絕對(duì)運(yùn)動(dòng)與環(huán)流力矩液體在水剎車轉(zhuǎn)子與定子水室內(nèi)的運(yùn)動(dòng)及環(huán)流力矩的形成14水剎車的工作特性100%50%30%Mzdn1n2n30水剎車的工作特性100%50%30%Mzdn1n2n3015七抱閘（制動(dòng)器）的結(jié)構(gòu)抱閘的結(jié)構(gòu)形式帶式、半帶式、雙制塊式七抱閘（制動(dòng)器）的結(jié)構(gòu)162.抱閘的安裝位置一側(cè)置及兩側(cè)置2.抱閘的安裝位置173.抱閘的制動(dòng)方式手動(dòng)式和液壓制動(dòng)式3.抱閘的制動(dòng)方式184.抱閘支力點(diǎn)的位置ab4.抱閘支力點(diǎn)的位置ab19§8-4升降機(jī)的參數(shù)選擇一升降機(jī)的最大起重量

依據(jù)額定孔深時(shí)的最大鉆具重量及提升系統(tǒng)的有效繩數(shù)確定?！?-4升降機(jī)的參數(shù)選擇20二升降機(jī)的提升速度升降機(jī)的最高纏繩速度升降機(jī)的最高纏繩速度取決于提引器（大鉤）許用的最快上升速度，用下式確定：69-12〉1511.522.升降機(jī)的最低纏繩速度最低纏繩速度取決于動(dòng)力機(jī)的額定功率、有效繩數(shù)與大鉤的最大負(fù)荷。用下式確定：二升降機(jī)的提升速度69-12〉1511.5213.調(diào)速范圍4.速度檔數(shù)與中間速度確定機(jī)械傳動(dòng)式升降機(jī)的速度檔數(shù)與中間速度的基本原則是：盡可能縮短升降鉆具的機(jī)動(dòng)時(shí)間；盡可能充分利用動(dòng)力機(jī)的功率。設(shè)升降機(jī)有m各檔，各檔速度與一速的比值分別為：若用所有的檔提升鉆具，且每次換檔時(shí)提升速度與提升鉆具重量的乘積都等于升降機(jī)的額定功率，即：3.調(diào)速范圍4.速度檔數(shù)與中間速度若用所22根據(jù)上述設(shè)定的條件，可以計(jì)算出升降機(jī)提升鉆具的時(shí)間系數(shù)與功率利用系數(shù)。時(shí)間系數(shù)功率系數(shù)利用上面的公式可以求出任意升降機(jī)的時(shí)間系數(shù)與功率系數(shù)。為確定升降機(jī)的速度檔數(shù)，我們做下面的計(jì)算。XY-5型鉆機(jī)有八個(gè)提升速度，其速比分別是：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檔數(shù)提升全部鉆具時(shí)的時(shí)間系數(shù)和功率系數(shù)，并列與表中。使用檔數(shù)11~21~31~41~51~61~71~81.000.750.6880.6720.6680.6470.6420.6410.500.6670.7270.7440.7510.7730.7780.780根據(jù)上述設(shè)定的條件，可以計(jì)算出升降機(jī)提升鉆具23123456781.00.90.80.70.60.50.40.30.20.1將上面的計(jì)算結(jié)果繪出圖線于右圖。從計(jì)算結(jié)果和圖線均可看出，過(guò)多的升降機(jī)檔數(shù)并不能改善升降機(jī)的性能，反而增加傳動(dòng)系統(tǒng)的復(fù)雜性。因此，升降機(jī)由3~4檔的提升速度就夠用了。升降機(jī)的中間速度采用不同的排列方法，升降機(jī)的性能是不同的。單從升降機(jī)自身的工作考慮，采用下面的公式排列中間速度可獲得最佳性能。但多數(shù)鉆機(jī)升降機(jī)和回轉(zhuǎn)器是共用一個(gè)變速箱。因此，在安排升降機(jī)和回轉(zhuǎn)器的中間速度時(shí)，首先滿足回轉(zhuǎn)器的中間速度的排列，然后盡可能照顧升降機(jī)的速度排列。12345624§8-5升降機(jī)的設(shè)計(jì)計(jì)算一抱閘制動(dòng)力的計(jì)算

1.下降鉆具時(shí),下降抱閘所需的制動(dòng)力矩制動(dòng)正在下了落過(guò)程中的鉆具,卷筒除承受鉆具重力產(chǎn)生的靜力矩Mj外,同時(shí)受有鉆具下落的慣性力產(chǎn)生的附加動(dòng)力矩Md。因此,下降抱閘所需產(chǎn)生的制動(dòng)力矩應(yīng)為:

在實(shí)際計(jì)算中,多采用下面的經(jīng)驗(yàn)公式:

而

式中

–動(dòng)載荷系數(shù)

Qdg–大鉤的最大載荷

Rj–卷筒的計(jì)算半徑

m–有效繩數(shù)–滑車系統(tǒng)的效率

§8-5升降機(jī)的設(shè)計(jì)計(jì)算在實(shí)際計(jì)算中,25

2.提升鉆