俄罗斯ZJ30DB超低温钻机盘式刹车的研究

摘要

盘式刹车系统是指由工作制动、紧急制动和驻车制动等子系统组成的复合制动系统，可全面地满足深井、定向井安全作业和提高效益的要求。我公司从2002年开始研制生产盘式刹车，产品已经形成系列，广泛用于各种规格钻机上，但对于俄罗斯超低温环境条件下，能否使用盘式刹车，一直处于探讨的阶段。俄罗斯用户对ZJ30DB钻机上所配置的盘式刹车与我们常规的盘式刹车有所不同，分别是：a.通常为了平衡绞车受力情况，盘式刹车的钳头对称均匀地布置在绞车滚筒两边，而在本台钻机上根据传动的具体情况钳头都布置在绞车滚筒一侧；b.通常盘式刹车用在环境温度在-20℃—40℃范围内，而俄罗斯的最低温度在-45℃—60℃；c.其它问题，如操作习惯等。在众多问题中，低温是一个最关键的问题。
　　 本文通过以下几个方面的研究：1)盘式刹车选型，刹车钳、刹车盘、钳架等机械部分以及配套液压系统的技术攻关；2)为提高盘式刹车系统可靠性进行了杠杆结构、开式钳、闭式钳并存形式及设置独立的应急制动系统的研究；3)各关键件的设计和选型；4)主要零部件的工艺性研究；5)刹车钳臂可靠性计算；6)低温盘式刹车的调试和保养技术研究；7)超低温非金属材料的选用；8)低温材料的选用及其性能的研究；9)为满足低温环境下工作的要求，而采取的其它措施。通过以上技术难题的攻关，重点解决了普通盘式刹车在-45℃温度条件下工作，以及在-60℃温度条件下储存的难题。
　　 该项目的研究成功将打破我公司出口俄罗斯钻机都是带刹的局面，对提高我公司产品在俄罗斯市场的技术水平和产品质量有积极的促进作用，特别是对提高我公司产品在俄罗斯市场的竞争能力有很大的帮助。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：主要符号表

声明

第一章 绪论

1.1石油钻机概述

1.2钻机绞车概述

1.2.1绞车产品系列

1.2.2绞车型号表示方法

1.2.3基本参数

1.2.4绞车的结构及工作原理

1.2.5滚筒总成

1.3盘式刹车研究现状及发展趋势

1.3.1 盘式刹车国外研究现状及发展趋势

1.3.2 国内盘式刹车情况

1.3.3 盘式刹车与带式刹车相比较的优点

1.3.4盘式刹车的新技术

1.4南阳二机集团公司盘式刹车技术

1.5俄罗斯的环境条件

1.6销往俄罗斯的钻机所存在的问题

第二章 超低温钻机盘式刹车的确定

2.1 俄罗斯钻机总体技术方案及要求

2.1.1钻机制造的水平及总体要求

2.1.2钻机设计及制造符合的标准

2.1.3主要技术性能参数

2.1.4钻机总体方案

2.1.5钻机井场布置

2.2理论分析

2.2.1俄罗斯对绞车部分的要求

2.2.2针对俄方要求，对盘刹进行理论分析

2.3理论计算

2.3.1快绳拉力

2.3.2 参数

2.3.3刹车钳比压的确定

2.3.4常开式工作钳总轴向推力

2.3.5刹车钳数量的确定

2.3.6盘式刹车的总摩擦制动力矩

第三章 盘式刹车技术参数及安装结构

3.1盘式刹车的结构与技术参数

3.2盘式刹车的安装方式

第四章 关键件的结构原理

4.1 盘式刹车的制动执行机构

4.1.1刹车钳的结构

4.1.2刹车钳工作原理

4.1.3摩擦块

4.1.4制动盘的结构、散热分析及材料选型

4.2液压站

4.2.1油箱组件

4.2.2液压站

4.2.3蓄能器组件

4.2.4加油组件

4.2.5电控柜

4.3 操作台

4.3.1工作制动

4.3.2驻车制动

4.3.3紧急制动

第五章 主要零部件工艺性和制造中采取的工艺措施

5.1钳缸总成中的零件

5.2钳臂

5.3扁方销轴的加工

5.4钳架

5.5整台钻机的低温设计和制造技术

第六章 主要零部件的校核计算

6.1 钳臂的结构与材质

6.1.1钳臂的结构

6.1.2钳臂的材质

6.2钳臂的有限元分析

6.2.1有限元概述

6.2.2典型的有限元分析具体问题

6.2.3有限单元方法处理问题的基本步骤

6.2.4有限元方法的组成模块

6.2.5基本未知量的选择和有限元方法的分类

6.2.6有限元模型的建立

6.2.7载荷的施加

6.2.8计算结果分析

6.2.9结论

第七章 盘式刹车的调试及操作维护

7.1盘式刹车的厂内安装调试

7.2盘式刹车的厂内试验

7.3液压盘式刹车的操作规程

7.3.1开机前准备工作

7.3.2操作规程

7.4液压盘式刹车的维护与保养

7.4.1液压站

7.4.2执行结构

7.5故障分析表

第八章 现场使用情况

致谢

参考文献

攻读学位期间发表的论文、专利、获奖