钻机刹车装置课件
刹车系统培训PPT课件
二、刹车盘
一般有:实心盘、通风盘、划线（打孔）盘
三、刹车泵
分为总泵和分泵
总泵
分泵
刹车原理
刹车做动的原理在于总泵与分泵，刹车总泵接着刹车踏 板，总泵内有一个活塞，当我们踏下刹车踏板时，会推动 总泵内的活塞，将刹车油从总泵送出，而刹车油经由刹车 油管传送至刹车卡钳上的分泵，并且推动分泵上的活塞， 活塞再推动刹车,刹车片夹住刹车碟盘（或刹车鼓），藉 以达到制动（刹车）的效果。
刹车片的摩擦材料
从基本材质上分： 石棉、半金属、有机物型（NAO）三种。
（目前国内普遍采用半金属摩擦材料，多使用钢或铜材料）
摩擦片性能要求： 一、合适的摩擦系数。（0.39~0.41左右） 二、可靠的安全性 。 （普通车耐高温上限600°） 三、满意的舒适性。 （制动感觉、噪音、粉尘、冒烟、异味） 四、合理的寿命。 （3万公里的使用寿命）
盘式刹车的缺点
1、因为没有鼓式刹车的自动煞紧作用，使盘式刹车的 刹车力较鼓式刹车为低。
2、盘式刹车的刹车片与刹车盘之间的摩擦面积较鼓式 刹车的小，使刹车的力量也比较小。
3、为改善上述盘式刹车的缺点，因此需较大的踩踏力 量或是油压。因而必须使用直径较大的刹车盘，或是提高 刹车系统的油压，以提高刹车的力量。
4、手刹车装置不易安装，有些后轮使用盘式刹车的车 型为此而加设一组鼓式刹车的手刹车机构。
5、刹车片之磨损较大，致更换频率可能较高。
刹车系统结构图解
刹车系统几个主要部分
一、刹车片 二、刹车盘 三、刹车泵 四、刹车油
一、刹车片
刹车片就像蜡烛一样，为了我们的安全默默地消耗着自己的生 命。
刹车片质量的好坏直接关系到车辆制动的可靠性。 除了100%的安全，车主也期望任何时候都拥有最大的刹车舒适 性、灵敏性、无噪音和平稳性。
电磁刹车培训ppt
刹车两侧各有一个1½ "溢流管， 此管不允许堵塞，以防止内腔水位上升致
使轴承锈蚀。应当指出，电磁涡流刹车的
冷却水必须在溢流管有一定的水流出时为 适宜, 从而保证冷却水在涡流刹车内有一 定的水位高度。否则会造成涡流刹车过热，
甚至烧坏线圈，导致涡流刹车损坏而无法 正常工件。
2）、风冷涡流刹车
采用了风源为离心式通风机
从刹车排出的冷却水经过一个漏斗返回 水箱，漏斗与排水接头稍离一段距离以保证 排水流畅。当无回水泵时，水箱安装的位置 应与涡流刹车内的冷却水有足够的水位差， 使冷却水能自流返回。
水质要求含有较低的矿物质（PH值不超 过7～7.5），与内燃机水套内的水质要求相 近，如果水质不合要求，则需进行化学处理， 当刹车用于海洋时，也可以装置专门的海水 冷却器。
体
图
6.上呼吸器
7.下呼吸器
1. 端盖 两侧端盖
安装
2. 转子
刹车的转子通 过齿式离合器与绞车 滚筒轴相联，由绞车 滚筒驱动，与滚筒同 速旋转。转子既是磁 路的一部分，又是电 路的一部分，采用电 工钢制成。它和定子 磁极、工作气隙构成 刹车的完整磁路。
3. 机座
4. 定子
刹车的定子由磁极 和激磁线圈构成。50、 70型成对使用，磁极是 磁路的一部分，采用电 工钢成，，这种材料的 导磁系数高，矫顽力小， 以满足下钻时制动扭矩 大，而起空吊卡时无用 制动扭矩小的要求。
2．滚筒无级调速，下钻速度任意控制。下钻时，司钻 通过操作司钻开关可平滑地调节激磁电流，就可改变制动扭 矩，无级地调节滚筒转速。
3．由于下钻时几乎有效地减小主刹车的刹车力矩，因 而主刹车负担大大减轻，刹带片与刹车毂的磨损与消耗大幅 度减少，寿命成倍增长，钻井成本下降，经济效益十分显著。
钻井盘刹课件
路为单回路。
双回路联合制动操作机构，工作钳有
两个油路为双回路；工作钳和安全钳同时
参与紧急制动为联合制动。
1、工作制动组件
工作制动组件由一个
双回路刹车阀和一个刹车
操作机构组成。刹车的操
纵机构,精确地控制刹车阀
输出压力来控制执行机构
来确保钻井作业。
工作制动是由刹把控制刹车阀实现的。
冷却装置
油阀、液位温度计、液位温度计
回油滤油器、空气
清洗窗口
滤清器、电加热器、
冷却装置等元器件。
回油滤油器 空气滤清器
2、泵组
泵组为液压
系统的心脏。泵
截止阀
组由隔爆电机和
柱塞泵组成的,共
装的两组，互为
备份。
柱塞泵
电机
3、控制块总成
由集成油路块、蓄能
器、插装式单向阀、溢流
阀、高压滤油器和板式截
止阀等元件组成。
刹车阀为手动比例减压阀，阀的输出压力
随着拉动刹把而呈比例变化。对应刹把所
处的不同位置，刹车阀的输出压力由0到最
大系统压力变化。刹把拉动角度越大，工
作钳油缸的压力就越大。刹把推到原始位
置，阀输出压力为0，工作钳松闸。
2、驻车制动
驻车制动阀为手动换
向阀，拉动手柄，驻车制
动阀换向，使安全钳油缸
卸压，弹簧力使安全钳实
操纵机构视频
左工作钳
右工作钳
安全钳
液 压 盘 式 刹 车 的 原 理 图
1、油箱 2、 安全阀 3、 电机 4、油 泵 5、精滤 油器 6、单向 阀 7、蓄能器 8、压力表 9、 刹车阀 10、 气控换向气阀 11、紧急按钮 阀 12、气控 换向阀 13、 驻车刹车阀 14、液控换向 阀 15、冷却 器 16、回油 滤油器
钻机盘刹液压控制系统
钻机盘刹液压控制系统盘式刹车具有刹车力矩容量大，制动效能稳定，耐衰退性能好，制动灵敏，操作省力，更换维修方便结构紧凑，便于专业化、系列化生产等优点，国内外各工业部门均将其视作先进的制动技术加以研究和发展。
工作原理：盘式刹车控制系统由液压元件和气控元件组成。
液压控制系统的工作原理：液压控制系统的动力，是用2套规格相同的液压泵分别作为主液压泵2和备用液压泵2，主液压泵由电动机驱动，备用液压泵由气马达6带动。
当停电或主液压泵出现故障时，按下按钮阀7，备用液压泵2就可代替主液压泵2短时间向系统供油，不影响钻井作业。
根据液压站提供的油压是松闸或是紧闸状态，盘式制动器又可分为常闭式和常开式两种。
图3为液压控制系统工作原理图，液压系统分为4个部分：一是油液供给系统，它主要由油箱、粗滤油器1、油泵2、精滤油器3,安全阀4以及单向阀5组成。
二是正常刹车部分，它主要由两个减压刹车阀6和9，二位三通换向阀7和8组成。
三是安全刹车系统，它主要由二位三通换向阀7、8、14、两位两通换向阀15、蓄能器10、延时阀11、单向阀12和减压阀13组成，四是气控系统，它由1个手动二位三通换向阀和1个气控二位三通换向气阀组成。
液压控制系统的主油路可分为正常工作部分和安全刹车部分。
正常工作时,液压油经吸油管由泵2打出,经精滤器3和单向阀5由油路b、c分别进人两个叠加式减压刹车阀6和9,再经换向阀7和8到刹车钳油缸通过刹把组件可以调节叠加式减压刹车阀,即调节刹车钳油缸内油压值的大小。
当刹把处于零位时,叠加式减压刹车阀出口压力最大,此时绞车处于工作状态。
当需要刹车时,司钻仅需下压刹把,使其出口压力降低,便可达到刹车的目的。
司钻可凭手感x和压力表控制刹车力矩的大小。
安全刹车用在正常刹车失灵或防碰天车系统需要及其它紧急情况下，此时二位三通换向阀7、8、14同时换向,使一部分刹车油缸直接回油,另一部分刹车油缸和延时缓冲系统沟通,实现二级制动,达到应急安全制动的目的。
液压盘刹培训ppt课件
图 3 常 开 钳图 3 常 开 钳
工作钳结构
图 4 常 闭 钳图 4 常 闭 钳
安全钳结构
连 杆
常闭缸
6
三、工作原理
3.2 液压站 液压站包括油箱组件、 泵组、控制块总成、 加油组件、电控箱和
操纵组件等。
液压站结构
7
三、工作原理
3.3 控制元件
液压站结构
8
三、工作原理
3.4 控制原理
安全钳 安全钳 安全钳 安全钳
闸靴
闸靴
卡簧
卡簧
刹车盘
销轴φ30 卡簧
销轴φ30 卡簧
销轴φ30 卡簧
销轴φ30 卡簧
销轴φ40
销 拉轴 φ杆 4 0
拉杆
连
连连
卡簧 杆
卡簧 杆
杆
销 轴 φ连 4 0
销拉轴杆φ 40
拉杆
杆连
连连
卡簧 杆
卡簧 杆 杆
销轴φ30
销轴φ30
销轴φ30
销轴φ30
锁紧螺母
锁紧螺母 常开缸
常 开锁缸紧螺 母
锁紧螺母 常闭缸
工作刹车 : 工作刹车手柄的摆角与其输出压力或者说输出刹力力矩成
正比，司钻应根据观察到的表压来确定刹车力大小，且勿猛 拉猛推操作手柄，做到刹车平稳、准确、快捷。 驻车刹车:
当司钻离开操纵台、停机、调整常开钳间隙时，搬动驻车 阀手柄，可使常闭钳单独工作，刹死绞车。 紧急刹车：
当盘刹出现故障、遇到紧急情况、司钻离开操纵台或停机 时，应迅速摁下紧急阀按钮，常闭钳、常开钳同时刹死绞车。
液压盘式刹车装置由液压站、操纵台、制动执行机构及 管路部分组成。液压站是动力源，执行机构包括常开式工作 钳和常闭式安全钳、钳架、刹车盘等，操纵台是执行机构的 控制中心，它对执行机构的动作进行控制。
钻机液压盘式刹车制动分析
钻机液压盘式刹车制动分析制动系统是钻机的重要组成部分，是保障钻井作业正常进行的关键，其性能直接影响钻井工程的质量与效益。
从完成钻井作业角度讲，带式刹车由于受制动原理与结构的限制，制动能力和总体性能难以全面满足钻井工艺的要求。
而盘式刹车由于其自身技术的特点，根据工艺需要配置制动系统以提高其总体性能的可能性要大得多。
因此，盘式刹车制动系统的性能就成为体现对盘式刹车技术认识与设计水平的重要方面。
1 液压盘式刹车制动系统的特点与分析钻井作业要求制动系统工作可靠且具有良好的工艺特性。
可靠性首先表现在紧急情况时，刹车装置可在人为干预下快速作出反应，并提供足够的制动力矩；其次，系统可不在人为干预下实施应急自动刹车。
制动系统工艺特性是最大限度地满足送钻、起下管柱制动要求的性能以及满足正常情况下短时或长时停车制动要求的性能。
刹车钳是制动的执行元件，其性能直接影响整个系统的工作.开式钳的制动力随油压的上升而增加，更符合带式刹车的操作习惯，油压调节特性更适合送钻和起下管柱等常规作业的要求。
因此，应选择开式钳作为完成常规作业制动的执行机构，以保证制动性能。
而意外情况下的紧急制动则主要应由闭式钳承担。
这是因为泄压制动快速，制动力来自碟簧的机械力，在无电力的条件下仍可制动。
因此，钻机盘式刹车的刹车钳应该由开式和闭式两种钳型组成。
１。
１钻机液压盘式刹车制动系统图1是根据上述原则与要求设计的钻机盘式刹车制动系统原理图。
图1ZJ50钻机盘式刹车制动系统原理图1—闭式钳；2—紧急阀；3—驻车阀；4—开式钳；5—司钻阀；6—防碰解除阀１。
２液压盘式刹车制动受力分析1。
2。
1 钻机盘式刹车的常开钳与常闭钳均是通过调节钳缸内油压的大小对制动力进行调节的。
常开钳依靠液压力制动，弹簧力松闸，不充油时处于松闸状态。
常闭钳依靠弹簧力制动，液压力松闸，不充油时处于制动状态。
无论是常开钳还是常闭钳，均有完全松闸和制动状态。
完全松闸时刹车块与刹车盘之间存在间隙Δ。
石油钻机转盘惯性刹车装置
应用技术石油钻机转盘惯性刹车装置*高龙岗 张 福(宝鸡石油机械有限责任公司)摘要 针对石油钻机转盘采用气胎离合器惯性刹车存在的刹车力矩小、响应速度慢等问题,开发了一种钳盘式惯性刹车装置。
该装置主要由连接法兰、刹车盘、刹车钳、支撑架、加力泵、液气管线和比例控制阀等组成。
现已生产100多套,其良好的控制、使用性能得到用户的一致肯定。
随着研究工作的深入,钳盘式惯性刹车装置将在我国石油钻机上得到更广泛的应用。
关键词 石油钻机转盘 钳盘式惯性刹车装置 刹车钳 刹车盘0 引 言惯性刹车作为石油钻机转盘钻井的一个重要组成部分,其主要功能是钻机转盘停转过程中,能够迅速安全地制动转盘。
多年来,石油钻机转盘使用的惯性刹车一直为气胎式。
气胎式惯性刹车受其自身气囊体积等结构形式的影响,实际工作中,由于气囊在充气达到所需压力并产生扭矩时往往需要一个较长的过程,即存在滞后现象,难以在短时间内控制,尤其对于电驱动钻机,控制系统一旦做得不好,容易引起大的钻井事故。
针对石油钻机转盘采用气胎离合器惯性刹车存在的刹车力矩小、响应速度慢等问题,宝鸡石油机械有限责任公司开发了一种钳盘式惯性刹车装置,并首先在电驱动钻机上应用,现已推广到机械驱动钻机上。
1 技术分析1 1 结构钳盘式惯性刹车装置结构及安装位置见图1。
该装置主要由连接法兰、刹车盘、刹车钳、支撑架、加力泵、液气管线和比例控制阀等组成。
刹车盘是采用法兰螺栓连接到转盘驱动箱轴上;刹车钳固定在转盘驱动箱底座上;比例操作阀控制手柄安装在司钻控制房内,加力泵、管线等则按照易于操作维护等原则并根据实际位置安装即可。
图1 钳盘式惯性刹车装置结构及安装位置1 输出轴(连接转盘);2 刹车盘;3 连接法兰;4 加力泵;5 气管线;6 油管线;7 减速器;8 输入轴(连接原动机)。
加力泵[1]结构见图2。
工作过程是:给加力泵供气,气压推动皮阀总成、推杆及活塞总成前移,活塞前移时会将进油杯下方的阀门补油孔封闭,并在液压缸体内产生油压,传递给刹车钳缸;当气压释放时,复位弹簧推动活塞后移并敞开补油孔,缸体内的液压油自动通过补油孔返回油杯。
绞车制动系统(共14张PPT)
开两用继气器关闭，这样就切断了滚筒高、低速离 这种设计可在不增加闭式钳数量的条件下，提高紧急制动系统的制动能力，减少紧急制动时的冲击。
(2)紧急制动子系统由紧急阀控制闭式钳和开式钳接力制动。
合器的气源，离合器通过(tōngguò)快速放气阀放气 (2)链条是绞车的主要传动件，更换链条时应整盘更换。
闭式钳首先泄压制动，接着系统给开式钳直接充压制动。 帮助安装钻台设备，完成其他(q当绞车带捞砂滚筒时，还担负着提取岩心筒、试油等项工作；
J50钻机盘式刹车制动系统 图1是根据上述原则(yuánzé)与要求设计的ZJ50钻
机盘式刹车制动系统原理图。 1—闭式钳；2—紧急阀； 3—驻车阀；4—开式钳；
5—司钻阀；6—防碰解除阀
第一页，共14页。
系统的主要特点如下： (1)工作制动子系统由司钻阀和开式钳组成，制动能 力储备系数为2。 (2)紧急制动子系统由紧急阀控制闭式钳和开式钳接 力制动。闭式钳首先泄压制动，接着系统给开式钳 直接充压制动。开式钳制动滞后(zhì hòu)于闭式钳 ，滞后(zhì hòu)时间可调。该子系统的制动能力储 备系数为3。这种设计可在不增加闭式钳数量的条件 下，提高紧急制动系统的制动能力，减少紧急制动 时的冲击。
第五页，共14页。
常用的JC—50D型绞车为内变速、墙板 式、全密闭四轴绞车，JC—45型绞车是五 轴绞车，JC—14．5型绞车是三轴绞车。绞 车一般由绞车传动部分、提升部分、转盘 驱动箱部分、控制部分、润滑部分和刹车 机构(jīgòu)等组成。
第六页，共14页。
绞车的刹车机构由控制部分(刹把)、传动 部分(刹车曲轴(qūzhóu))、制动部分(刹带、 刹车鼓)、辅助部分(平衡梁)和刹车气缸等 组成，它的任务是控制下放速度或停止被 下放载荷所带动的滚筒的旋转速度，以达 到调节钻压、送进钻具、悬挂钻具的目的 。为此，要求刹车装置能平稳送钻、灵活 省力和安全可靠。
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欧拉公式推导 从刹带上取出圆心 角为dθ的微元，其力 平衡关系如图所示：
ΣX=0
－dF－t×cos (dθ/2)+(t+dt）cos (dθ/2 )＝ 0
ΣX=0 －dF－t×cos (dθ/2)+(t+dt）cos
(dθ/2 )＝0 即：
－dF －t×cos (dθ/2)+t× cos (dθ/2)+
即：dN－t×sin(dθ/2）－ t×sin(dθ/2）－ dt×
sin(dθ/2)＝0 合并同类项得：
dN－2 t×sin(dθ/2）－ dt× sin(dθ/2)＝0 ∵ sin(dθ/2）≈dθ/2， ∵ dt× sin(dθ/2) 是高阶无穷小，舍去。 ∴ dN－2 t× (dθ/2）＝0
Mmax＝βM静
（8－20）
这里β为动载系数，其值取决于下钻操作。 这是因为最大制动力矩产生于钻柱刹止时，此时作 用在快绳上的载荷为钻柱的静载荷、惯性载荷、振 动载荷及冲击载荷。其中上述前三种载荷与操作无 关，而刹止时的冲击载荷则完全取决于下钻操作， 当下钻速度低(如以1 m／s速度下放)，行程结束前 提前4～5米就开始减速平稳刹住钻柱，冲击载荷很 小，β＝1.5；如以高速(2m／s)下放，并在终点急
刹带由弹簧钢板制成，用带弹簧的螺钉挂在绞车 外壳上，松开刹车时，弹簧使刹带均匀脱离刹车鼓; 刹车块铆接在刹带上，它由耐热、耐磨，具有较大
摩擦系数的石棉塑胶或石棉编制品压制而成。
2.刹带两端的拉力 设两刹带活端总拉力为t，固定端拉力为T，则可
根据欧拉公式得出刹带活端拉力与刹带包角和刹车 片摩擦系数的关系。
刹车时，操作刹把4转动传动杠杆3通过曲拐拉 曳刹带1活端使之抱紧刹车毅。刹把4同时转动司钻阀5 以启动、调节气刹车8的气缸压力。气刹车对传动杠杆
的作用与刹把相同，故起省力作用。
平衡梁是用来均衡左右两刹带的松紧程度，以 保证它们受力均匀。当刹车块磨损使刹带与刹车鼓之 间的初始间隙增大，导致刹把刹止角过低时，可通过 调整螺钉调整到合适的初始间隙。
dN－t× dθ＝0 dN＝ t× dθ (2)
由： ∴ dF ＝ dt
（1）
dN＝ t× dθ
(2)
∵ dF＝dN× μ
即： dF ＝ t× dθ × μ代入（1）
得： t× dθ × μ＝ dt
8.4 刹车装置
钻井绞车的刹车包括主刹车和辅助刹车。 主刹车是机械式的，主要采用带刹车，即通
常所说的刹车机构。
盘式刹车以良好的性能正逐渐为钻井绞车所接受。 由于带式刹车结构简单，使用方便，因而今后相当长 的时间内完全有可能是带刹车和盘式刹车并存。
机械刹车的功用是刹慢或刹住被钻柱载荷 所带动的滚筒，达到控制滚筒转动，以调节钻压， 送进钻具，控制下钻速度或达到悬持钻具的目的。
显然，如果钻柱下放速度较大，且在下放终点前 急刹车，就会产生很大的冲击载荷。因此，司钻在下 钻行程结束前4～5米就开始刹车减速，降低钻柱的下 放速度，然后刹住钻柱，这样就可以把冲击载荷减小 到最低限度。
2、最大制动力矩
Q游’为下钻时游动系统载荷，约为起钻时的
70％，即
Q游’＝0.7Q游。 而当在下钻终了刹住钻柱时的最大制动力矩Mmax 为：
Mmax=M静＋M动max＝βM静
（8－17）
1＋ M动max
M静
完全刹住后，M动＝0，M＝M静。
以上三段所
耗时间分别为tl、 t2、t3。tl和t3都 比较短，一般正
常操作时各为3～
5秒。
t2取决于匀速下 钻速度，一般安全 操作时下钻速度应 控制在2～2.5米／ 秒以内。 在不具 备安全可靠，灵活 的刹车装置的情况 下，下钻速度过大， 容易发生溜钻砸转 盘事故，损坏设备载荷成为下钻 过程中系统的动力，带 动整个系统运动，而绞 车上必须装置包括机械 刹车和辅助刹车的制动 装置来吸收钻柱下放时 释放的能量。
制动装置把吸收的能量转变为热能逸散到冷却 水或空气中。
下钻操作可分为三段(见 图8-11，8-12)
1)加速段OC 开始下钻前 要稍提钻柱， 撒掉吊卡(或 卡瓦)，摘开 离合器，刹住 钻柱。此时滚 筒上作用为静 悬持力矩M0。
刹车，冲击载荷较大，β＝2.5。
8.4.2、带式刹车机构 1.结构组成及作用原理
图8－13为单刹车机构示意图。
单杠杆带刹车典型结构如图8-13所示。
图8－14所示为双杠杆带刹车典型结构。
刹车机构主要由制动部分(刹带1，刹车鼓2)、控 制部分(刹把4)、传动部分(传动杠杆或称刹车曲轴3)、 辅助部分(平衡梁6和调整螺钉7)、气刹车等组成。
司钻将刹把抬 起，完全松开刹 带，整个系统在 钻柱作用下以接 近自由落体加速 度加速。到B点开 始刹车，由于制 动装置即滚筒吸 收了能量，随着 制动力矩的增大， 下落加速度逐渐 减小。
在此阶段中有
M＝M静－M动
式中：M－滚筒 制动力矩：
M动－下钻系统 产生的惯性力矩， （此时为负值）。
2)等速段CD 在此阶段，下
钻井过程中司钻总是手不离刹把，如果刹车机 构不够灵活省力，将加重司钻的体力劳动强度，带 来操作不便。同时刹车不可靠容易引发重大溜钻事 故，造成设备损失，井下事故，甚至危及人身安全。 所以机械刹车是绞车上最重要的部件，因此要求它 灵活省力，安全可靠，寿命长。
8.4.1下钻动力学
1、下钻操作过程及 滚筒制动力矩
dt ×cos (dθ/2)＝0 消去同类项得：
－dF + dt ×cos (dθ/2)＝0
∵ cos (dθ/2) ≈1
∴ dF ＝ dt
（1）
ΣY=0 dN－t×sin(dθ/2）－（t＋dt)×sin(dθ/2)＝ 0
ΣY=0
dN－t×sin(dθ/2）－（t＋dt)×sin(dθ/2) ＝0
钻系统受到的制 动力矩与钻柱静 力矩相等，钻柱 匀速下放。
此时： M＝M静， M动＝0
3)减速段DE
钻柱下放至D点 接近立根行程终点， 司钻压住刹把减速 下放， 此时制动 装置制动力矩大于 钻柱静力矩，加速 度为负值（惯性力 为正，向下）。到E 点，完全刹住钻柱。
M＝M静＋M动 (816)
最大制动力矩发生在刹住钻柱之时