钻机刹车装置
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电 磁 涡 流 刹 车
DWS70电磁涡流刹车使用说明书上海申通石油机械厂一、性能及说明DWS70型涡流刹车作为钻深为7000米的海洋或陆地钻机的辅助刹车，既可与绞车成套供应，也可为矿场已经使用的钻机配套作为单独部件供应。
１、技术规范最大扭矩110000N.m钻井深度（用41/2"钻杆）7000m作用原理感应涡流制动线圈个数 4每个线圈额定电阻（20°C时）10.722Ω线圈绝缘等级H级励磁功率23KW励磁电流（四线圈并联时）84A需用冷却水量560L/min最大出水温度（当进水温度42°C时）78°C重量11000kg二、结构电磁涡流刹车由刹车主体、可控硅整流装置及司钻开关等三部分组成。
1、刹车主体它由两个基本部分组成，如图一所示。
其一为静止部分，称为定子；其二为转动部分，称为转子。
在定子与转子之间有一定的气隙，称为工作气隙，电磁涡流刹车的刹车主体采用外电枢结构的型式，也就是说，其转子在定子外面旋转。
刹车的定子由磁极和激磁线圈构成。
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，以满足下钻时有用制动扭矩大，而起空吊卡时无用制动扭矩小的要求。
激磁线圈是刹车的电路部分，工作时通以直流电流，它固定于磁极上，与磁极组成一个整体成为定子。
刹车在运行时要产生大量的热量，因此激磁线圈采用了耐高温的电磁线与相应的绝缘材料，以保证线圈在高温下仍具有良好的绝缘性能。
图一电磁涡流刹车结构示意图1. 端盖2. 转子3. 机座4. 定子5. 激磁线圈6.上呼吸器7.下呼吸器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。
2．可控硅整流装置：它由整流变压器和可控硅半控桥式整流电路组成。
用以将钻机交流发电机或交流电网供给的交流电压变成可调直流电压，给激磁线圈通以可调直流电流。
石油钻机液压盘式刹车及其控制系统
PSK Co. adheres to the scientific and steady development and advocates cooperation, Win-Win and joint progress. We will do new contribution to the development of industry petroleum together with all the customers with the “unique principle of management, top-grade product quality, all-directions sales-service”.
PSK Co. key products-hydraulic disc brakes and their control systems for petroleum drilling rigs are the high technology with the independent intellectual property rights.
推广。其主要业务是：各型石油钻机、修井机的盘式刹车装置的设计与制造；各型石油钻机、
修井机制动系统的咨询与设计；各种盘式刹车主要零部件、液压元件、易损件供货（刹车钳、
司钻阀、刹车片、密封件等）。 PSK 公司的核心技术“石油钻机液压盘式刹车及其控制系统”是一个拥有自主知识产
权的高新技术。公司拥有多项技术专利。 PSK 公司建有现代化的生产基地，具有年产盘式刹车 300 余台的能力。目前公司已经
研制生产了各种形式的液压盘式刹车近 600 台，在国、内外的油田钻井作业中广泛使用，受
到了用户的好评。 PSK 公司坚持科学稳健发展，主张合作双赢共进；将以全新的经营理念，一流的产品
PSK Co. key products-hydraulic disc brakes and their control systems for petroleum drilling rigs are the high technology with the independent intellectual property rights.
推广。其主要业务是：各型石油钻机、修井机的盘式刹车装置的设计与制造；各型石油钻机、
修井机制动系统的咨询与设计；各种盘式刹车主要零部件、液压元件、易损件供货（刹车钳、
司钻阀、刹车片、密封件等）。 PSK 公司的核心技术“石油钻机液压盘式刹车及其控制系统”是一个拥有自主知识产
权的高新技术。公司拥有多项技术专利。 PSK 公司建有现代化的生产基地，具有年产盘式刹车 300 余台的能力。目前公司已经
研制生产了各种形式的液压盘式刹车近 600 台，在国、内外的油田钻井作业中广泛使用，受
到了用户的好评。 PSK 公司坚持科学稳健发展，主张合作双赢共进；将以全新的经营理念，一流的产品
绞车制动系统
D．绞车安全使用技术要求
d1: 绞车是构成提升系统的主要设备，是组成一部钻机 的核心部件，是钻机的主要工作机械之一。其功用是：提 供几种不同的起升速度和起重量，满足起下钻具和下套管 的需要；悬挂钻具，在钻进过程中送钻和控制钻压；利用 绞车的猫头机构上、卸钻具螺纹；作为转盘的变速机构和 中间传动机构；当采用整体起升式井架时用来起放井架； 当绞车带捞砂滚筒时，还担负着提取岩心筒、试油等项工 作；帮助安装钻台设备，完成其他辅助工作。
• 电磁刹车的尺寸和外型跟水刹车类似，它跟滚筒轴 的连接方法也相同。当交流电通过整流器(变成直流 电)和变阻器(改变和控制电流)通至电磁刹车线圈时 ，线圈变成电磁铁而产生磁场，旋转的转子通过磁 场，在转子里面产生涡流电，从而在线圈和转子之 间产生阻力(制动力)刹车。阻力的大小直接随电流 的大小而变化。司钻通过调节变阻器来控制电流的 大小，改变电磁刹车的制动力矩。
• 防碰天车装置是控制顶天车的一套应急刹车系统 。常用的防碰天车装置有两种形式：一种为重锤 式；另一种为过卷阀式。重锤式防碰天车工作原 理：在天车以下的适当位置通过井架安装一根直 径6．4mm钢丝绳作为限位绳，其下端用一只三 通气开关与重锤相连，重锤与提环相连，提环与2 ．5～3mm开口相连，开口销与限位绳相连。
•当游车上行碰到限 位绳时，重锤与提环上的开口销脱落使气开 关工作，常开继气器切断高、低速离合器气 源，同时高压气直接进入刹车汽缸紧急刹车， 使游车不能继续上行。过卷阀式防碰天车工 作原理：过卷阀固定在绞车前部滚筒上部的 绞车横梁上，横梁上有滑动槽，过卷阀可在 滑动槽内左、右移动。
• 当滚筒在缠绳过程中缠至游车相应升高到某一限 定的高度时，缠在滚筒上的钢丝绳就会碰上过卷 阀的套筒，套筒带动球杆偏摆，使过卷阀的气路 接通。一路气进入司钻控制台内的常开两用继气 器，使常开两用继气器关闭，这样就切断了滚筒 高、低速离合器的气源，离合器通过快速放气阀 放气，使滚筒停止工作。另一路气经换向阀和快 速放气阀，进入刹车汽缸，带动刹把下落，刹住 滚筒，使游车停止上升，避免碰撞天车。
钻机辅助刹车现场使用分析和选择
钻机辅助刹车现场使用分析和选择钻机绞车的刹车是整个钻机必不可少的组成部分，是其安全运转的重要保障之一。
绞车的主刹车和辅助刹车相互配合,缺一不可。
高速运转的绞车刹车,先用辅助刹车连续制动，吸收下钻过程中游动系统大多数能量，最后用主刹车完成驻车制动。
目前主刹车用液压盘刹是主流，而辅助刹车多选用电磁刹车和伊顿刹车，在DB变频钻机上也可利用电机能耗制动作为刹车。
这几种刹车在使用中各有优缺点，下面就现场情况进行分析。
一、电磁涡流刹车这是一种将钻具下钻时产生的巨大机械能转换成电能再转换为热能的非摩擦式能量转换装置。
这种能量的转换是通过电磁感应原理而不是各种形式的磨擦副完成，没有任何磨损件，制动时产生的热量，通过空气或水排出。
从转矩T= Km PI2 n 式中（T为制动转矩;P为定子磁极对数;Km为刹车的结构系数;I为电磁刹车励磁电流;n为转子转速）可看出,T∝I⒉ ,在理论上当转速在50rpm时制动力矩可达到最大力矩的75%。
其工作原理决定了电磁刹车的定子和转子之间必须有相对运动，也就是说滚筒不能完全刹死，刹车性能平稳、柔和，不会造成急刹车，这是一个非常有用的工作特性，特别有利于在高速和重载情况下刹车。
司钻通过调节开关手柄角度，控制刹车的励磁电流，改变了制动转矩，控制钻具下放速度。
速度的精度以及动态品质方面都要求不高，采用比较简单的闭环调节系统即可满足钻井要求。
刹车力矩非常稳定，正常情况下最大力矩可以认为是不变的。
电磁刹车整体安装，通过联轴器与绞车滚筒轴相联，安装实际很简便，附件少，井队人员就可完成安装和校正工作。
随着盘刹的日益普及，电磁刹车逐渐体现出更大的优越性，电信号容易检测可以方便的与盘刹形成安全连锁，当电磁刹车断电或出现故障时盘刹自动刹车，同时与盘刹的连锁可以省去体积庞大的后备安全电源系统，既简化了整个系统，刹车的安全性又得到有效提高。
电磁刹车可以与钻机上广泛使用的游车电子防碰有效结合，在高速下钻时及时有效先减速预警然后使电子防碰动作，盘刹刹死滚筒，整个防碰和刹车系统更加高效和完善。
最新FEA型防喷器、钻机刹车联动防提安全装置(标准版)
( 安全管理 )单位：_________________________姓名：_________________________日期：_________________________精品文档 / Word文档 / 文字可改最新FEA型防喷器、钻机刹车联动防提安全装置(标准版)Safety management is an important part of production management. Safety and production are inthe implementation process最新FEA型防喷器、钻机刹车联动防提安全装置(标准版)一、概述防喷器/钻机刹车联动防提安全装置（简称“防提安全”装置），是确保安全钻井的重要配套装置。
液压防喷器是石油天然气钻井中防止井喷必配的安全装备。
长期以来，由于防喷器设计上的原因及人为因素，在关闭防喷器之后时常发生因误操作而造成提坏闸板防喷器芯子、提滑井口套管扣、提断钻杆打顿钻等事故。
其中某油田一口井因提断钻杆打顿钻，处理事故就损失时间106天，直接经济损失213万余元，因此，液控气型防提安全装置在钻井生产中有着重要的作用。
该装置均能与罗马尼亚的72、76型液控掖型、美国的或国产的气控液型、电控液型液压防喷器控制系统（装置）配套使用。
无论是在防喷器的司钻控制台或是远程控制台上关闭半封闸板防喷器，它都能产生联动作用，从而，刹死钻机刹车，防止发生因误操作而造成事故。
由于空气不洁净含水份、杂质，建议所有使用气动元件的钻机，安装气源排水分配器与之配套使用，以保证气动元件的可靠性，延长气动元件的使用寿命，目前四川石油管理局（钻井井控实施细则）中已明确规定强制使用，收到很好效果。
二、型号意义FZA-控制半封闸板防喷器的数量（用罗马数字表示）防喷器/钻机刹车联动防提安全装置三、技术参数1、通径8mm2、气源压力0.7～1.2Map3、工作油压10.5～21Map4、控制半封闸板防喷器数量Ⅰ型一个，Ⅱ型二个。
钻井绞车盘刹工作钳间隙调节装置的研制及应用
钻井绞车盘刹工作钳间隙调节装置的研制及应用2李元化中原石油工程公司钻井一公司河南省濮阳市 457001摘要：本文介绍了一种新式的螺杆式手动调节间隙装置，用于液压盘刹刹车装置的间隙调整。
通过该装置的使用，可以简单快捷地实现盘刹常开式工作钳的间隙调节功能，节省人力、物力和财力，并提高操作的方便性和可靠性。
同时，该装置具有较高的安全性能，能够更好地满足刹车功能的要求。
经济效益方面，该装置的原材料易得，安装简单且成本不高，能够减少人力资源的浪费，降低安全事故的风险。
社会效益方面，装置的研制成功提高了工作施工效率，保障了作业人员的安全，实现了现场操作的本质安全化。
该装置具有广阔的应用前景和推广价值。
关键词：钻井；绞车盘刹；工作钳；间隙调节引言在井队作业中，液压盘刹刹车装置是绞车的重要部件，对保证钻机的安全可靠运行具有重要的指导意义。
为解决液压盘刹工作钳刹车片与刹车盘间隙调整的问题，传统的机械结构在弹性减弱情况下无法满足要求。
因此，本文研制了一种新式的螺杆式手动调节间隙装置，用于实现盘刹常开式工作钳的间隙调节功能。
该装置具有操作简便、安装方便、经济实用等优点，能够提高工作效率和安全性，具有良好的应用前景。
1.研究背景在井队作业中，液压盘刹刹车装置（以下简称盘刹装置）是绞车的重要部件，对保证钻机的安全可靠运行具有重要的指导意义。
伴随盘刹装置的广泛应用和普及，现阶段对于一些盘刹使用过程中出现的一些如刹车迟缓，偏磨等现象和问题，各个制造厂家都在积极寻找解决方案。
其中针对液压盘刹工作钳刹车片与刹车盘间隙的调整，传统的机械结构在拉簧弹性减弱的情况下，就不能满足间隙的调整要求。
调整后的间隙总是略大于标准的要求。
为了解决上述问题，研制出新式的螺杆式手动调节间隙装置。
2.调节装置工作原理如下图1所示，在工作钳油缸上下两侧（拉簧外侧）分别安装一套螺杆式手动调节间隙装置（该限位装置由套筒、调节螺杆及限位调节螺母等组成）。
其工作方式是随着刹车块和刹车盘的磨损，工作钳油缸活塞将逐渐伸长，此时向油缸活塞一侧调节上下两套限位装置上的限位调节螺母（调节限位螺母的同时要配合旋松两根拉簧两侧的螺母），最终通过杠杆作用使工作钳刹车块和刹车盘的间隙保持在设定距离。
钻机刹车装置
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
2)双杠杆机构 用浮动连杆把两套杠杆铰连在一起就组成了双杠
杆机构(图8.15)。
对支点0取距得：PcosL杆 ＝Fm
所以：
P＝ Fm
PcosL杆
对支点o’取矩得：tcosR3＝Fn
所以：
t＝ Fn
tcosR3
由 P＝
Fm
P cos L 杆
和 t＝ F n
t cos R 3
得： i t ＝ F n P cos L 杆
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，并在终点急刹车，
按照刹车钳缸零油压时的制动状态可分为常开式
钳和常闭式钳。它们典型的制动工作原理如图8.17 所示。
对于常闭钳制动方案(图8-17a)，由于碟簧作用力
可使刹车块压向刹车盘，因此增大进入钳缸的油压 将抵消一部分碟簧作用力， 使制动力下降。反之，降低油压，则可增加制动力
对于常开钳制动方
案(图8-17b)，由于油 压作用力可使刹车块压 向刹车盘，因此，增大 进入钳缸的油压将使制 动力增大，而降低油压 则将使制动力下降。 这样，操作司钻手柄， 使进入钳缸的油压连续 变化，可实现对刹车制 动力的连续调节。
电磁涡流刹车使用说明书
DWS70电磁涡流刹车使用说明书上海申通石油机械厂一、性能及说明DWS70型涡流刹车作为钻深为7000米的海洋或陆地钻机的辅助刹车，既可与绞车成套供应，也可为矿场已经使用的钻机配套作为单独部件供应。
１、技术规范最大扭矩110000N.m钻井深度（用41/2"钻杆）7000m作用原理感应涡流制动线圈个数 4每个线圈额定电阻（20°C时）10.722Ω线圈绝缘等级H级励磁功率23KW励磁电流（四线圈并联时）84A需用冷却水量560L/min最大出水温度（当进水温度42°C时）78°C重量11000kg二、结构电磁涡流刹车由刹车主体、可控硅整流装置及司钻开关等三部分组成。
1、刹车主体它由两个基本部分组成，如图一所示。
其一为静止部分，称为定子；其二为转动部分，称为转子。
在定子与转子之间有一定的气隙，称为工作气隙，电磁涡流刹车的刹车主体采用外电枢结构的型式，也就是说，其转子在定子外面旋转。
刹车的定子由磁极和激磁线圈构成。
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，以满足下钻时有用制动扭矩大，而起空吊卡时无用制动扭矩小的要求。
激磁线圈是刹车的电路部分，工作时通以直流电流，它固定于磁极上，与磁极组成一个整体成为定子。
刹车在运行时要产生大量的热量，因此激磁线圈采用了耐高温的电磁线与相应的绝缘材料，以保证线圈在高温下仍具有良好的绝缘性能。
图一电磁涡流刹车结构示意图1. 端盖2. 转子3. 机座4. 定子5. 激磁线圈6.上呼吸器7.下呼吸器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。
2．可控硅整流装置：它由整流变压器和可控硅半控桥式整流电路组成。
用以将钻机交流发电机或交流电网供给的交流电压变成可调直流电压，给激磁线圈通以可调直流电流。
液压盘式刹车培训教材
液压盘式刹车装置培训教材中国石油勘探开发研究院采油采气装备所任丘市博科机电新技术有限公司2011-10-10目录一. 机构组成 (2)1．液压站 (3)2．操纵机构 (6)3．执行机构 (8)二. 装置调试 (9)1．系统压力的调定（出厂前已调好） (9)2．现场安装调试内容 (10)三. 操作使用 (11)1．工作制动 (11)2．驻车制动 (12)3．紧急制动 (12)四. 维护保养 (13)1．注意检查事项 (13)2．关键元器件的拆装和更换 (14)五. 故障检修 (18)前言本培训教材针对中油中国石油勘探开发研究院采油采气装备所（原机械研究所）设计生产的液压盘式刹车装置，其它液压盘式刹车装置不一定适合参考。
中国石油勘探开发研究院采油采气装备所为各钻井总公司钻机配套的液压盘式刹车装置为液控操作控制方式，下面以液控操作盘式刹车为基础进行讲解。
一.机构组成液压盘式刹车系统主要由三部分组成，液压站、操作台、执行机构（执行机构又包括钳架、刹车盘和刹车钳三部分，刹车钳有工作钳和安全钳之分）。
液压站、操作台和执行机构三部分之间用液压管线连接，管线分为:从液压站到操作台有四根管线（ZJ40、ZJ50、ZJ70 ），分别为P1、P2、P3、T，其中P1管线通过液压阀的控制给安全钳一路供油，P2、P3经液压阀控制后分别给两路工作钳（左右路工作钳）供油，T为系统回油。
从操作台到执行机构的刹车钳油缸有B1、B2、B3三根液压管线连接。
其中B1管线接安全钳油缸，B2、B3管线接工作钳油缸。
ZJ30LDB、ZJ30DB钻机配套的液压盘式刹车液压管线从液压站到操作台有三根管线，分别为P1、P2、T，其中P1管线通过液压阀的控制给安全钳一路供油，P2经液压阀控制后给两路工作钳（左右路工作钳）供油，T为系统回油。
从操作台到执行机构的刹车钳油缸有B1、B2两根液压管线连接。
其中B1管线接安全钳油缸，B2管线接工作钳油。
盘刹基本信息见下表：1．液压站液压站又叫液压源，是为盘刹系统提供必需的液压动力的装置。
液压盘式刹车讲解
北京普世科
三、钻机盘式刹车的结构及原理
北京普世科
四、钻机盘式刹车的使用与维护
主要内容
1. 盘式刹车的调试 2. 盘式刹车的操作规程 3. 盘式刹车的维护与保养 4. 盘式刹车的故障与排除 5. 盘式刹车维修与更换时的注意事项
北京普世科
四、钻机盘式刹车的使用与维护
1. 盘式刹车的调试
调试前的准备工作： (1)检查管汇的连接情况。 (2)检查油箱液面。 (3)检测蓄能器充氮压力，应为4MPa。 (4)开启吸油口、柱塞泵泄油口截止阀；关闭蓄能器组截止阀。 (5) 检查旋转方向是否正确。
保养计划表
序号
检查内容
1 液位
2 温度 3 系统压力 4 滤油器 5 泵组运转声音、温度 6 防碰天车系统 7 油缸密封性
北京普世科
四、钻机盘式刹车的使用与维护
1. 盘式刹车的调试 调试步骤： (1) 启动电机。 (2) 调定系统额定压力、最大压力。 (3) 观察液压站上的压力表，是否稳定在调定值。 (4) 常开钳油缸和常闭钳油缸进行排气。 (5) 保压调试。
北京普世科
四、钻机盘式刹车的使用与维护
1. 盘式刹车的调试
(8)常开钳：
在交接班时需检测刹车块的厚度以及油缸的密封性能。随着刹车 块的磨损（单边磨损1mm），需调节刹车间隙。
注意 当刹车块厚度仅剩20mm时，必须更换。
北京普世科
四、钻机盘式刹车的使用与维护
3. 盘式刹车的维护与保养
(9)常闭钳 ：
需经常检测松刹间隙（至少一周一次）﹑刹车块的厚度以及油缸 的密封性能。如果刹车盘与刹车块之间的间隙大于1mm，必须调 整松刹间隙为0.5mm左右；当施行紧急刹车操作后，必须重新检 查调整松刹间隙。当刹车块厚度磨损到只有20mm时，必须更换。
三、钻机盘式刹车的结构及原理
北京普世科
四、钻机盘式刹车的使用与维护
主要内容
1. 盘式刹车的调试 2. 盘式刹车的操作规程 3. 盘式刹车的维护与保养 4. 盘式刹车的故障与排除 5. 盘式刹车维修与更换时的注意事项
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四、钻机盘式刹车的使用与维护
1. 盘式刹车的调试
调试前的准备工作： (1)检查管汇的连接情况。 (2)检查油箱液面。 (3)检测蓄能器充氮压力，应为4MPa。 (4)开启吸油口、柱塞泵泄油口截止阀；关闭蓄能器组截止阀。 (5) 检查旋转方向是否正确。
保养计划表
序号
检查内容
1 液位
2 温度 3 系统压力 4 滤油器 5 泵组运转声音、温度 6 防碰天车系统 7 油缸密封性
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四、钻机盘式刹车的使用与维护
1. 盘式刹车的调试 调试步骤： (1) 启动电机。 (2) 调定系统额定压力、最大压力。 (3) 观察液压站上的压力表，是否稳定在调定值。 (4) 常开钳油缸和常闭钳油缸进行排气。 (5) 保压调试。
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四、钻机盘式刹车的使用与维护
1. 盘式刹车的调试
(8)常开钳：
在交接班时需检测刹车块的厚度以及油缸的密封性能。随着刹车 块的磨损（单边磨损1mm），需调节刹车间隙。
注意 当刹车块厚度仅剩20mm时，必须更换。
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四、钻机盘式刹车的使用与维护
3. 盘式刹车的维护与保养
(9)常闭钳 ：
需经常检测松刹间隙（至少一周一次）﹑刹车块的厚度以及油缸 的密封性能。如果刹车盘与刹车块之间的间隙大于1mm，必须调 整松刹间隙为0.5mm左右；当施行紧急刹车操作后，必须重新检 查调整松刹间隙。当刹车块厚度磨损到只有20mm时，必须更换。
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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 Mmax=M静＋M动max＝βM静 （8－17）
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
dN－t× dθ＝0
dN＝ t× dθ
(2)
由： ∴ dF ＝ dt
（1）
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：
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
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
即：dN－t×sin(dθ/2）－ t×sin(dθ/2）－ dt×
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。
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，并在终点急刹车，
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。
欧拉公式推导 从刹带上取出圆心角 为dθ的微元，其力平衡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)+ dt ×cos (dθ/2)＝0
下钻操作的特点是在 起钻过程中作为系统负 载的钻柱载荷成为下钻 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。
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。
dN＝ t× dθ
(2)
∵ dF＝dN× μ
即： dF ＝ t× dθ × μ代入（1）
得： t× dθ × μ＝ dt
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。
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
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。
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 Mmax=M静＋M动max＝βM静 （8－17）
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
dN－t× dθ＝0
dN＝ t× dθ
(2)
由： ∴ dF ＝ dt
（1）
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：
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
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
即：dN－t×sin(dθ/2）－ t×sin(dθ/2）－ dt×
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。
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，并在终点急刹车，
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。
欧拉公式推导 从刹带上取出圆心角 为dθ的微元，其力平衡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)+ dt ×cos (dθ/2)＝0
下钻操作的特点是在 起钻过程中作为系统负 载的钻柱载荷成为下钻 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。
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。
dN＝ t× dθ
(2)
∵ dF＝dN× μ
即： dF ＝ t× dθ × μ代入（1）
得： t× dθ × μ＝ dt
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。
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
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。