液壓盤(pán)式制動(dòng)制動(dòng)器的設(shè)計(jì)

氣動(dòng)盤(pán)制動(dòng)方式在鉆井和開(kāi)采過(guò)程中，以及在船舶和礦山上的重量操作中，絞車作為提升系統(tǒng)的重要部件，其性能關(guān)系到整個(gè)設(shè)備的使用效果。而剎車系統(tǒng)作為絞車的關(guān)鍵部件,其性能的可靠性在很大程度上決定了絞車的可靠性。目前油田常用的絞車制動(dòng)方式有以下幾種:帶式剎車、液壓盤(pán)式剎車、電動(dòng)機(jī)能耗制動(dòng)、氣動(dòng)水冷摩擦盤(pán)式剎車、電磁渦流剎車和水剎車,前2種用于主剎車,后4種用于輔助剎車。作為鉆機(jī)主剎車的液壓盤(pán)式剎車以它剎車力矩大,制動(dòng)平穩(wěn),操作輕便的特點(diǎn),成為大中型鉆機(jī)首選的主剎車方式。但是液壓盤(pán)式剎車安裝比較復(fù)雜、投入的成本和維護(hù)費(fèi)用高、容易污染環(huán)境,而氣動(dòng)盤(pán)式剎車作為一種新型絞車制動(dòng)方式,國(guó)內(nèi)尚處于起步和摸索階段。作為主剎車投入使用的氣動(dòng)剎車有2種方式:一是氣動(dòng)帶剎復(fù)合結(jié)構(gòu),這種結(jié)構(gòu)雖然減輕了司鉆的勞動(dòng)強(qiáng)度,但可靠性低、靈敏度差、制動(dòng)力矩小。另一種是EATON公司W(wǎng)CBS型氣動(dòng)水冷盤(pán)剎結(jié)構(gòu),這種結(jié)構(gòu)絞車尺寸較小,但需要專門配備較大的冷卻系統(tǒng)。國(guó)外氣動(dòng)盤(pán)式剎車發(fā)展相對(duì)較早,既有單盤(pán)制動(dòng)結(jié)構(gòu)又有雙盤(pán)制動(dòng)結(jié)構(gòu)。為此,筆者介紹了一種新型氣動(dòng)盤(pán)式剎車,為國(guó)內(nèi)絞車的設(shè)計(jì)和應(yīng)用提供了新的制動(dòng)方式。功能和工作原則氣動(dòng)盤(pán)式剎車能實(shí)現(xiàn)絞車工作制動(dòng)、緊急制動(dòng)以及防碰保護(hù)等功能。1.制動(dòng)盤(pán)制動(dòng)裝置工作鉗工作原理(見(jiàn)圖1):當(dāng)下放鉆柱或其他提升物時(shí),操作司鉆剎把,下壓司鉆閥(比例調(diào)壓閥),主氣經(jīng)過(guò)司鉆閥進(jìn)氣口進(jìn)入控制管路,打開(kāi)2個(gè)常閉繼氣閥,主氣經(jīng)這2個(gè)常閉繼氣閥分別進(jìn)入左右剎車氣缸,摩擦盤(pán)抱死制動(dòng)盤(pán),實(shí)現(xiàn)制動(dòng)盤(pán)制動(dòng)。當(dāng)上提鉆柱或其他負(fù)載時(shí),松開(kāi)司鉆剎把,剎把自動(dòng)彈回,司鉆閥復(fù)位后,常閉繼氣閥的控制氣斷開(kāi),主剎車氣進(jìn)氣斷開(kāi),剎車氣缸通過(guò)彈簧回位,摩擦盤(pán)松開(kāi)。2.常開(kāi)繼氣閥制動(dòng)盤(pán)制動(dòng)安全鉗工作原理(見(jiàn)圖2):當(dāng)下放鉆柱或其他提升物時(shí),安全鉗處于松開(kāi)剎車狀態(tài),需使用安全鉗時(shí),按下按鈕閥,切斷進(jìn)入2個(gè)常開(kāi)繼氣閥的控制氣口,2個(gè)常開(kāi)繼氣閥主氣口被關(guān)斷,剎車氣缸在彈力作用下回位,摩擦盤(pán)抱死制動(dòng)盤(pán),實(shí)現(xiàn)制動(dòng)盤(pán)制動(dòng),此種制動(dòng)可用作緊急情況下的快速制動(dòng)或停機(jī)。當(dāng)上提鉆柱或其他負(fù)載時(shí),主氣經(jīng)過(guò)按鈕閥進(jìn)氣口,進(jìn)入控制管路,控制氣打開(kāi)2個(gè)常開(kāi)繼氣閥,主氣通過(guò)常開(kāi)繼氣閥分別進(jìn)入左右剎車氣缸,彈簧被壓縮,摩擦盤(pán)松開(kāi),即安全鉗脫離。3.工作鉗和安全鉗同時(shí)抱死制動(dòng)盤(pán)防碰系統(tǒng)工作原理如下:當(dāng)絞車上提鉆柱或其他負(fù)載接近天車頂部設(shè)定的安全范圍時(shí),防碰系統(tǒng)工作,防碰信號(hào)氣通過(guò)棱閥,打開(kāi)工作鉗的常閉繼氣閥、關(guān)閉安全鉗的常開(kāi)繼氣閥,工作鉗和安全鉗同時(shí)抱死制動(dòng)盤(pán),實(shí)現(xiàn)剎車制動(dòng)。以某2000m橇裝鉆機(jī)為例,絞車所需最大制動(dòng)力矩為55000N·m,可取工作鉗與安全鉗各1付,常規(guī)制動(dòng)時(shí),僅采用工作鉗,當(dāng)負(fù)載接近90%最大負(fù)載或需要采取緊急制動(dòng)時(shí),同時(shí)使用安全鉗與工作鉗。制動(dòng)力矩計(jì)算如下:M=FμR(1)Μ=FμR(1)式中M——制動(dòng)力矩,N·m;F——夾緊力,N;μ——摩擦因數(shù),一般取0.45(20℃)～0.55(260℃);R——制動(dòng)盤(pán)作用直徑,mm。準(zhǔn)備和調(diào)整1.控制系統(tǒng)的組成氣動(dòng)盤(pán)式剎車由氣源系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和制動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)3部分組成。氣路系統(tǒng)工作壓力與主機(jī)氣源一致,可采用與主機(jī)相同的氣源。最大工作氣壓為0.85MPa。控制系統(tǒng)的組成可參見(jiàn)圖1及圖2。下面以工作鉗為例來(lái)對(duì)制動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)作簡(jiǎn)要介紹,參見(jiàn)圖3,單盤(pán)氣動(dòng)盤(pán)式剎車整體布置如圖4所示。2.摩擦盤(pán)距離的調(diào)整用戶自行配備制動(dòng)盤(pán)時(shí),可通過(guò)增減墊片來(lái)調(diào)整摩擦盤(pán)間距。墊片裝于制動(dòng)蹄片與端部軸承座之間,可按實(shí)際情況搭配使用。3.開(kāi)口銷口與銷軸旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)傳動(dòng)裝置中的U形接頭即可調(diào)整摩擦盤(pán)間隙。取出開(kāi)口銷及銷軸,將兩側(cè)U形接頭同向旋轉(zhuǎn)一定圈數(shù),保證兩側(cè)間隙相同。逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)減小間隙,順時(shí)針旋轉(zhuǎn)增加間隙。4.摩擦盤(pán)的調(diào)整需松開(kāi)內(nèi)六角螺栓,調(diào)節(jié)調(diào)平桿,使兩側(cè)摩擦盤(pán)平行制動(dòng),再擰緊螺釘。工具盤(pán)及制動(dòng)氣選用制動(dòng)盤(pán)用于1500m以上鉆機(jī)絞車的制動(dòng)時(shí),必須設(shè)計(jì)成帶散熱翅的結(jié)構(gòu)。制動(dòng)盤(pán)與絞車主滾筒軸采用雙臺(tái)肩配合結(jié)構(gòu),且間隙合適,滿足熱膨脹要求。摩擦盤(pán)材料及規(guī)格應(yīng)根據(jù)制動(dòng)力矩大小選擇。為保證制動(dòng)靈活平穩(wěn),司鉆閥應(yīng)選取比例閥。為提高響應(yīng)速度,采取控制氣與制動(dòng)氣分離方式,制動(dòng)氣直接來(lái)自主氣源。為提高國(guó)產(chǎn)氣動(dòng)盤(pán)剎的可靠性,主要閥器件采用較高質(zhì)量的引進(jìn)件。動(dòng)板式剎車響應(yīng)問(wèn)題的改進(jìn)新型氣動(dòng)盤(pán)式剎車結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)