钻机刹车装置

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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

钻机液压盘刹装置管理优化

钻机液压盘刹装置管理优化何建春，冉建，刘洋（川庆钻探工程有限公司川西钻探公司，四川遂宁629000）摘要：钻机液压盘刹装置一旦发生故障，将影响整个钻机的安全运行，保证装置的稳定、可靠运行至关重要，因此吸取经验教训，优化管理是必不可少的途径和手段。

关键词：液压盘刹；设备管理；优化中图分类号：TE922文献标识码：B DOI：10.16621/ki.issn1001-0599.2019.02D.070引言钻机液压盘刹装置由于具备刹车效能稳定、刹车灵敏度高、操作劳动强度低等优点，已基本完全取代了传统带式刹车装置，在石油、天然气钻井生产中发挥着不可替代的作用。

整个装置由机、电、液、气等元器件组成，具有元器件多，结构、工作原理复杂等特点，对设备管理、维修人员的素质，管理方式方法的要求也较高，同时随着设备使用年限的增加，设备的故障率在不断的升高，给正常安全生产也带来了较多负面影响，因此优化现有设备管理措施，保证装置的安全、可靠、稳定运行至关重要。

1存在问题多年来，钻机液压盘刹装置的运行一直受到较高关注，作为关键设备进行管理，但在使用中仍然出现不少问题，给安全生产带来不利影响，经统计，公司液压盘刹装置存在的主要问题见表1。

表1液压盘刹装置主要问题统计2原因分析2.1检保、调试不到位原因分析通过对出现上述问题的设备管理、检修人员考评中了解到，他们对液压盘刹的结构原理不熟悉，日常保养检查的项目不清楚，保养的方式、方法不清楚，过去虽有过理论培训，但对现场实际操作的指导性不强，这是导致他们检保、调试不到位的一个重要原因。

2.2违规检维修作业原因分析由于未完整清晰了解设备各部件相互控制的工作原理，特别是作为机、电、液、气一体化装置，安全互锁、控制等原理复杂，采用一般的设备检修思路，未做好安全防护，盲目作业，导致了安全事件及设备损坏。

2.3人员操作不当原因分析通过对现场操作人员的了解，一是对设备操作熟练后，超节奏操作，导致快而无法应对异常状况的出现。

新型石油钻机盘刹系统检测装置

５４
・
西部探矿工程
２１年第２０１期
石油与钻掘工程・
新型石油钻机盘刹系统检测装置
石万强
（胜利石油管理局黄河钻井四公司，山东东营２７９）５０１
摘要：分析了盘刹系统各种失效形式和失效原因，对各种失效形式设计了该套检测装置。其安全针可靠，有效地减小了维护人员的劳动强度，同时提高了盘刹系统的安全性。
一
般情况下刹车块规定的可磨损量为１ｍ但是当工作２ｍ，钳单边磨损１．ｍ时，～１５ｍ需调节拉簧的拉力，使刹车块在松刹时即能返回，间隙适当；全钳刹车块与刹且安车盘之间的间隙大于ｌｍｍ，须调整，刹间隙为必松０５．ｍｍ￣＿。所以这就要求操作和维护人员需要定期右的进行检查，果一段时间内盘刹使用频繁或者刹车距如离变长就要加密检查的次数。这样一方面增加了维护人员的工作量；另一方面也增加了维修停工时间，成造不必要的损失。钻井工作是一项连续性很强的工作，比如钻进时是不允许随便停工的，有可能造成两次检查这的时间间隔过长，刹车块磨损量过大，车失效。刹
方便、反应灵敏、制动力矩大、刹车制动平稳、工作可靠、刹车块更换方便等优点，很快得到广泛应用，逐渐取代了原来的带式刹车。现在很多厂家和科研机构利用它控制精度高、于遥控、易易损件寿命长的特点开发了不少自动送钻系统。现在盘式刹车已经成为石油钻机的个重要装置，它作为主要的制动工具，于整套钻机对起着至关重要的作用。一旦刹车失效，必将造成设备损坏、井下复杂情况甚至人身伤亡。因此对于盘刹系统失效原因分析，以及针对每个原因设计一套自动检测报警装置十分必要。Ｉ盘刹失效的形式１１刹车块过度磨损．盘刹是靠刹车块挤压刹车盘，而产生摩擦力，从实现刹车功能，因此刹车块是作为一个易损件设计的。它的主要失效形式是过度磨损，造成刹车盘和刹车块之间的间隙过大，降低了刹车块对刹车盘的正压力，而摩从擦力减小，最终刹车力不足，成游车下滑以及更严重造的事故。刹车块的磨损是一个表面膜生成、落和再生的动剥态过程，是摩擦过程中磨粒磨损、粘着磨损、氧化磨损以及疲劳磨损综合作用的结果。在摩擦温度较低时，损磨主要是磨粒磨损，面膜的剥落是以疲劳剥落为主；表在摩擦温度较高时，损主要是粘着磨损，面膜的剥落磨表以粘着撕裂为主。此外，摩擦过程中，机物的热裂在有解、氧化、化、化等也会加速刹车块的磨损，在热碳环并摩擦表面层留下洞穴或裂纹，最终引发刹车块表面的开裂，产生疲劳磨损。１因此使用中刹车块的磨损寿命受［］

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。

液压盘式刹车装置使用及维护保养

液压盘式刹车装置使用及维护保养作者：王军和刘卫平来源：《科技资讯》 2012年第14期王军和1 刘卫平2(1.中石化东北油气分公司长春 130062; 2.中石化华北石油局三普石油工程公司陕西咸阳 712000)摘要:液压盘式刹车装置是取代传统的带式刹车装置的新型石油钻井装备,可显著提高钻井作业能力和安全性,被誉为现代钻井装备的三大技术革新之一。

具有制动效能稳定、刹车灵敏性高、散热性能好、刹车力矩容量大等优点,提高了钻机的安全性和使用可靠性。

关键词:液压盘式刹车绞车工作钳安全钳中图分类号:TE92 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2012)05(b)-0096-01液压盘式刹车装置为机、电、液一体化产品,它是绞车的重要部件。

了解熟悉其结构、原理和性能并正确使用与维护该装置,对保证钻机的安全可靠运行具有重要的指导意义。

1 工作原理及结构特征1.1 制动执行机构制动执行机构主要包括:工作钳、安全钳、刹车盘和钳架四部分,其结构如图1。

1.1.1 工作钳工作钳主要由常开式单作用油缸、复位弹簧、杠杆及刹车块组成。

工作原理是:当给常开式单作用油缸输入压力油,产生推力推动油缸活塞杆伸出,同时也作用到缸体后端盖,推动油缸缸体向后移动。

当刹车块接触刹车盘时,通过杠杆将推力传递到刹车块端,从而作用于刹车盘,产生正压力。

在正压力的作用下产生摩擦力,即制动力。

因为制动力与油压为正比例变化关系,当油压为零时,在复位拉簧的作用下,杠杆回到原始位置,使刹车块脱离刹车盘,工作钳处于完全打开状态。

1.1.2 安全钳安全钳主要由常闭式内置碟簧组的单作用油缸、杠杆机构和刹车块组成。

安全钳的工作原理与工作钳相反。

当常闭式单作用油缸内油压为零时,内置的碟簧通过两个杠杆将力传递给刹车块而作用于刹车盘上,产生正压力,实现刹车;而当油缸内油压不等于零,即有油压时,油压力克服碟簧力压缩碟簧,通过杠杆实现刹车钳打开。

1.1.3 刹车盘刹车盘与刹车块组成刹车副。

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。

钻井绞车伊顿刹车的工作原理

钻井绞车伊顿刹车的工作原理钻井绞车伊顿刹车是一种广泛应用于钻井领域的制动装置，主要用于控制井下绞车系统的起停和工作负载，并保障人员和设备的安全。

下面将从工作原理、结构组成和制动过程三个方面详细介绍钻井绞车伊顿刹车。

一、工作原理钻井绞车伊顿刹车的工作原理基于电磁力和弹簧力的联合作用。

当刹车操纵杆放松后，刹车电磁铁通电，形成电磁力。

电磁力压住刹车鼓盘，使刹车鼓盘与绞车主鼓盘紧密接触，实现制动效果。

同时，刹车弹簧也起到辅助作用，保证刹车正常聚合。

当刹车操纵杆压下时，通过杆上的连杆、弹簧撤退器和绞车踏板机构的连动，使刹车杆下移，撤销刹车电磁铁的通电，释放电磁力。

此时，刹车复位弹簧恢复原状，将刹车鼓盘与绞车主鼓盘分离，绞车得以运行。

二、结构组成钻井绞车伊顿刹车主要由刹车电磁铁、刹车鼓盘、刹车杆、刹车复位弹簧、弹簧撤退器和绞车踏板机构组成。

1. 刹车电磁铁：刹车电磁铁是钻井绞车伊顿刹车的核心部件，通过通电产生电磁力，实现刹车的聚合。

2. 刹车鼓盘：刹车鼓盘是刹车电磁铁作用的对象，与绞车主鼓盘相接触并制动，实现绞车的停止。

3. 刹车杆：刹车杆是刹车电磁铁的操控杆，通过上下压下实现刹车电磁铁的通断。

4. 刹车复位弹簧：刹车复位弹簧是维持刹车鼓盘与绞车主鼓盘分离的弹簧，当刹车电磁铁不通电时，使刹车鼓盘复位。

5. 弹簧撤退器：弹簧撤退器是辅助刹车复位弹簧的装置，通过连杆和踏板机构与刹车杆连接，保证刹车杆操作平稳，使刹车复位弹簧始终保持正常工作。

6. 绞车踏板机构：绞车踏板机构由踏板、连杆和启动杆组成，踏板与刹车杆相连，通过踩踏踏板实现刹车杆的压下和松开。

三、制动过程钻井绞车伊顿刹车的制动过程可以分为两个主要阶段：刹车和解刹。

1. 刹车：当需要停止绞车时，操作人员踩下踏板，踏板通过连杆和启动杆将刹车杆压下。

刹车杆的下压运动将刹车电磁铁撤销通电，释放电磁力。

同时，刹车复位弹簧推动刹车鼓盘与绞车主鼓盘紧密接触，实现制动作用。

石油钻机刹车安全保护系统的设计与应用研究

石油钻机刹车安全保护系统的设计与应用研究近年来，石油开采技术迅猛发展，與此相对应的是诸多石油开采设备的不断发展。

石油钻采设备作为石油开采设备的一项重要技术近年来得到了长足发展。

石油钻采设备中最为重要的部分就是刹车系统部分，该部分技术的优越性和先进性在很大程度上决定其最终的使用效率及安全度。

因此，本文对于当前市面上石油钻机广泛应用的刹车安全保护系统进行逐一分析。

特别是其中的刹车信号部分及与其相对应的气控信号部分等。

石油钻机刹车安全保护系统是否能够在保持足够安全度的同时，满足人性化设计需求，同时兼具智能、自动化的特征，将会对整个石油钻机设备最终的使用效果产生深远影响。

基于以上设计理念，本文以此为核心展开探讨，提出相应的安全保护系统改进措施，以此来使得不同石油钻机系统都能够获得相应的优化路径。

进一步推动了石油开采行业的发展。

标签：石油钻机;刹车安全保护系统;设计与应用;气控0 引言石油钻机设备在其发展过程中，已经拥有了包含：断气、断电保护功能及过卷、重锤、电子等防碰措施在内的高效的安全保护系统[1]。

石油钻机系统之所以能够获得有效的运行，在本质上也与以上措施之间在保护逻辑上的全面性有着密不可分的联系。

这种内在联系，也能够实现对于液压盘刹车系统的高度控制。

因此，最终整个系统的运转才会获得逐步提升[1]。

在此背景下，在满足现有石油钻机现场使用状况下，探究一种更深度的且能够统筹其内在保护逻辑的方案，会对其最终安全使用水平的提升产生不容小觑的深远影响。

1 石油钻机刹车安全保护系统设计分析当前的石油钻机，拥有多种不同形式的驱动方法，对于不同的石油钻机，其控制操作单元所采用的控制形式也不同。

一般来讲，主要有气控阀控制形式与电磁阀控制形式两种[2]。

此外在其执行机构中，盘刹系统拥有多种类型的手柄，如机械类手柄、电子类手柄等。

因此，不管是在设计全新的石油钻机，还是对旧有的石油钻机进行改造，首先要对其刹车安全保护系统进行针对性的重新设计，使其获得相应的、源源不断的使用动力。

石油钻机盘式刹车液压系统浅析

- 21 -第9期1-液压站；2-操作台；3-液压盘式刹车图1 液压盘式刹车及其液压站石油钻机盘式刹车液压系统浅析张向龙1，肖生珺2，武哲1，邓文杰1，张海万1（1.兰州兰石重工有限公司，甘肃兰州 730314）（2.兰州兰石国际工程公司，甘肃兰州 730314）[摘要] 液压盘式刹车广泛运用于石油钻机中，液压站是专门为石油钻机设计配套的液压辅助设备，主要为石油钻机液压盘式刹车的工作提供动力源。

本文结合盘式刹车工况，分析了几种较常用的盘刹液压系统，钻机设计应选择更合理、更安全可靠的液压系统。

[关键词] 液压盘式刹车；石油钻机；液压站；分析比较作者简介：张向龙（1983—），男，甘肃靖远人，本科学历，工学学士，工程师。

研究方向：石油钻机总体设计、锻压操作机设计。

1 液压盘式刹车及液压站简介本世纪初，随着液压技术逐步运用于多种工程技术领域，石油钻采行业装备技术水平随之更新换代，液压盘式刹车技术开始广泛运用于石油钻机绞车的制动中。

它有着制动可靠、制动力矩大、反应灵敏、能量损耗小等优点。

经过多年的优化改进，现已成为石油钻机中至关重要的设备。

1.1 液压盘式刹车液压盘式刹车为钻机的制动装置，它由刹车钳、钳架、刹车盘组成，刹车钳分为常开式工作钳和常闭式安全钳两种型式。

可实现实际工况中工作制动、紧急制动、驻车制动、过卷制动等几种制动方式。

1.2 盘式刹车所配液压站此装置为盘式刹车提供动力源，通常分为动力单元、控制单元、辅助单元。

动力单元通常选用恒压变量柱塞泵及三相异步交流防爆电机，恒压变量柱塞泵具有压力平稳、噪音低、输出功率大、系统发热低等优点，能满足盘刹液压系统的工作要求。

控制单元中通常采用电磁阀控制刹车钳，为保证系统安全正常工作，在动力单元后配系统安全阀。

系统配备加油组件，加油组件由一台手摇泵、过滤器组成，油箱加油时，通过加油泵组完成，以保证油液的清洁度。

辅助元件：为保证系统正常工作需要设置油温液位计、进油滤清器、回油滤清器、空气过滤器、电加热器等辅助元件。

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2.刹车杠杆机构计算。刹车杠杆指刹把、曲拐轴、曲拐连杆等构件，其作用是将刹把上的操作力放大若干倍以满足刹止钻柱时活端总拉力t的需要。杠杆力放大倍数称为杠杆效益或杠杆增力倍
数 i＝t/P。
绞车刹车杠杆大致可分为两种：单杠杆机构和双杠杆机构。其示意图见8-15。 1）单杠杆刹车机构
对支点O取矩得：
8.4.3、盘式刹车目前国内外在用的石油钻机绞车上，广泛应用着带刹车系统。但由于带刹车系统的固有工作特性的限制，已不能充分满足深井和超深井作业和紧急状态下刹车的需要，例如:刹车力矩不足，性能不稳定，操作费力，刹车不灵敏，耐热衰减性能差等，致使在钻井作业或紧急状态刹车时时有溜钻和顿钻事故发生。
∵ 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× 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)
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，而绞车上必须装臵包括机械刹车和辅助刹车的制动装臵来吸收钻柱下放时释放的能量。
由和
F m P＝ P cos L 杆 F n t＝ t cos R 3
P cos L 杆 t F n 得： i ＝ P t cos R 3 F m L n cos ＝杆 R3 m cos （8－27）
由
t L n cos i ＝杆 P R3 m cos
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＝βM静（8－20）
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)+ dt ×cos (dθ/2)＝0 消去同类项得：－dF + dt ×cos (dθ/2)＝0
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。
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）
M动 max 1＋ 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，灵活的刹车装臵的情况下，下钻速度过大，容易发生溜钻砸转盘事故，损坏设备。
共有4种机械驱动绞车和6种电驱动绞车，绞车输入功率从1000马力到4000马力，钻井深度从2000多米直到12000米左右。
国内从90年代开始研制盘式刹车，先在修井机绞车上使用，后来开始引入钻井绞车，现国内新生产的40级别(包括ZJ40/2250)以下的钻机绞车主要配用盘式刹车，同类级别在用钻机绞车刹车也开始进行改装，超重型钻机盘式刹车绞车已研制成功。
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。
制动装臵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。
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，由于制动装臵即滚筒吸收了能量，随着制动力矩的增大，下落加速度逐渐减小。
通过上述分析，可以得出以下结论: 1)带刹车的制动力矩与刹带和刹车鼓之间的围抱角和摩擦系数有关。对于采用单杠杆机构的带刹车，常采用较大的围抱角(如 11π/6)。即使如此，在刹住最大钻柱时，也需很大的刹把力。
2)采用双杠杆机构既省力，又安全。 3)结构简单紧凑，便于维修。 4)只能用于单向制动。 5)活动端和固定端刹车块磨损不一致。
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。
由上式可见，i不仅决定于杠杆臂长比(1/r)，还与刹把倾角有关。当倾角α减小时：cosα↑， sinα↓，i增大，说明刹把越省力，故在下套管时，载荷加大了，要求刹车力矩变大，这时可以利用单杠杆刹车的增力比i随α减小而增大的特性，在下套管前预先把刹带调长，使刹死滚筒时的α角变小，即可在刹车力不变的情况下增大制动力矩，减轻劳动强度，保证安全生产。
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。
根据司钻的操作情况，刹把最合适的倾角α＝ 45°～30°。以JC-14.5刹车杠杆为例，当α＝ 45°～30°时，i=20～30，此时要把最重钻柱 Q=130t有效的刹止则需要刹把力670－450N，这显然是人力所不能胜任的(刹把力应控制在400N以
内)。
所以，在重型、超重型钻机上，为保证当气刹车出故障时仍能安全可靠地刹止最大钻柱载荷，就必须采用更高i值的双杠杆机构(美国绞车广泛采用双杠杆机构)。
P×cosα×L×η杆＝t×sin(α+β）×r
由
P cos L 杆＝t sin ＋） r （（8－26）
t L cos 得： i ＝杆 P r sin ＋）（
所以，单杠杆机构的增力比为： t L cos i ＝杆 P r sin ＋）（（8－26）
由： ∴ dF ＝ dt （1） dN＝ t× dθ (2) ∵ dF＝dN× μ 即： dF ＝ t× dθ × μ代入（1）得： t× dθ × μ＝ dt ∴ dt / t ＝ μ × dθ

T
t
dt d 0 t
ln t f
T t

0
T ln t
∴lnT－ lnt ＝ μαT＝t e μα
8.4
刹车装臵
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。
根据技术发展预测，随着石油钻机绞车盘式刹车的技术发展，在新设计的绞车中会主要采用盘式刹车，而在用绞车亦将逐步改造成盘式刹车，盘式刹车取代刹车的进程将逐步加快。
1.盘式刹车组成及工作原理钻井绞车用盘式刹车的典型结构如图8.16
盘式刹车通常由刹车盘、刹车钳和液压系统三大部件组成，其中液压系统提供制动能量，刹车钳是执行元件，刹车盘与刹车钳上的刹车块组成制动偶件。
（8－27）
式中，l/R3为定值， n/m和角γ随刹把倾角α变化，当α角减小时，n变大、 m变小、即n/m变大，角γ 随刹把倾角α的变小而增大，α变小则cosα增大，角γ变大则cosγ减小，故 α减小使i值变大。