1、( 此文檔為 word 格式，下載后您可任意編輯修改！)畢業(yè)論文課 題 名 稱節(jié)能型抽油機(jī)剎車系統(tǒng)設(shè)計(jì)分院專 業(yè)機(jī)械工程學(xué)院機(jī)械制造與自動(dòng)化班級(jí)機(jī)自 1011學(xué)號(hào)1001433131學(xué)生 姓 名李 亞 北指導(dǎo)教師：龔曉群2013年 6月 1日摘要本說(shuō)明書主要介紹了抽油機(jī)剎車機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)探索，先紹了抽油機(jī)制動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)意義、研究現(xiàn)狀以及設(shè)計(jì)目標(biāo)。然后對(duì)制動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行方案論證分析與選擇，主要包括制動(dòng)器形式方案分析、制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的機(jī)構(gòu)形式選擇。抽油機(jī)剎車過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題，通過(guò)對(duì)剎車裝置的計(jì)算分析，找出故障原因和能有效解決問(wèn)題的方法，從而對(duì)剎車操縱裝置傳動(dòng)部分進(jìn)行改進(jìn)，達(dá)到滿意的剎車制動(dòng)效果。最后確定方案

2、采用內(nèi)脹式剎車機(jī)構(gòu)系統(tǒng)，內(nèi)脹式剎車結(jié)構(gòu)系統(tǒng)具有良好的剎車制動(dòng)性能，其具有的自剎車性能，可以很好的保證抽油機(jī)的正常生產(chǎn)以及操作人員的人生安全。除此之外，還根據(jù)已知的抽油機(jī)相關(guān)參數(shù)，通過(guò)計(jì)算得到了制動(dòng)器主要參數(shù)、制動(dòng)力矩和制動(dòng)力等相關(guān)參數(shù) , 以及對(duì)關(guān)鍵的零部件進(jìn)行設(shè)計(jì)和校核。最后對(duì)制動(dòng)性能進(jìn)行了詳細(xì)分析。關(guān)鍵字 ：制動(dòng)內(nèi)脹式制動(dòng)器故障分析剎車裝置安全生產(chǎn)AbstractThis paper mainly introduces the design of braking system of the pumping units. First of all , introducing the brak

3、ing system's design significance, current research and design goals .Then the program analysis and selection of the braking systems is in progress , which includes the form ofthe brakingsystem , the selection of the brakingdriving mechanism .Throughfinding theproblems in the pumping process , it

4、 aims at solving problems of difficulty with adjustment ofdraw bar type brake gear on pumping unit , the source of trouble wasanalysis and the effectivesolution was obtained . The improvement was made on the operation device of brake gear in orderto satisfy the braking requirement .At last, the plan

5、 adopting the within the expansion brakesystem , with it's good self-braking performance which can ensure normal production and the safety of the workers . Besides , this paper also introduces the designing process of front brakeand rear break ,braking cylinder , parameter's choice of main c

6、omponents braking and channel settings , as well as to check the key parts , and the analysis of brake performance.Key words: braking; braking disc; fault analysis; brake gear; production safety目錄第 1章緒論.11. 1制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的意義.11. 2制動(dòng)系統(tǒng)研究現(xiàn)狀.11.2.1電控剎車系統(tǒng).21.2.2氣控剎車系統(tǒng).31.2.3液壓盤式剎車系統(tǒng).31.3本次制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)達(dá)到的目標(biāo).41.4本次抽油

7、機(jī)剎車系統(tǒng)設(shè)計(jì)任務(wù).4第 2章剎車系統(tǒng)方案論證分析與選擇.52.1LZ CB 型 鏈 條 抽 油 機(jī) 的 工 作 原 理 .52 . 2鼓式制動(dòng)器.52. 3盤式制動(dòng)器.82. 4帶式制動(dòng)器.82.5結(jié)論.9第 3 章剎車結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì).10 3.1 電動(dòng)機(jī)的選擇起升功率的計(jì)算傳動(dòng)裝置的總功率確定電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速.113.2 傳動(dòng)參數(shù)的計(jì)算計(jì)算總傳動(dòng)比分配減速器的各級(jí)傳動(dòng)比.123.3剎車制動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì).15剎車輪及其附件的設(shè)計(jì).15傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì).17搬桿座的加工設(shè)計(jì).19曲柄的設(shè)計(jì)與改進(jìn)方案.20操縱桿的設(shè)計(jì).22剎車摩擦材料得分析.22第 4 章抽油機(jī)剎車操作規(guī)范.25 4.1 調(diào)整抽油機(jī)剎車行程

8、抽油機(jī)停油.25調(diào)整剎車行程.254.2 抽油機(jī)剎車不靈或自行溜車的故障及處理方法. 25 結(jié)論 .27 參考文獻(xiàn).28致謝.29第1章緒論1.1制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的意義在現(xiàn)代工業(yè)中，抽油機(jī)的大量應(yīng)用已經(jīng)大大加快了經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。一般我們所看到的是帶有一個(gè)很大的扇形鐵塊來(lái)回運(yùn)動(dòng)的抽油機(jī)，我們形象的稱之為“磕頭機(jī)”。近年來(lái)，隨著抽油機(jī)技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了各種類型的抽油機(jī)。如國(guó)內(nèi)出現(xiàn)的長(zhǎng)沖程式抽油機(jī)，游梁式抽油機(jī)，這包括干擾平衡游梁式抽油機(jī)、偏輪游梁式抽油機(jī)、常規(guī)游梁式抽油機(jī)等，節(jié)能型抽油機(jī)。作為抽油機(jī)的核心部件之一的剎車系統(tǒng)，其在抽油機(jī)中起著非常重要的作用。剎車系統(tǒng)的安全可靠性不僅關(guān)系到油田的正常生產(chǎn)能否順

9、利進(jìn)行，而且還涉及到操作人員的人身安全問(wèn)題。抽油機(jī)剎車機(jī)構(gòu)是抽油機(jī)的制動(dòng)裝置, 為了保證抽油機(jī)各項(xiàng)操作的順利進(jìn)行，抽油機(jī)剎車必須靈活可靠。由于長(zhǎng)時(shí)間使用，抽油機(jī)剎車片與剎車輪之間會(huì)造成間隙過(guò)大。因此，應(yīng)經(jīng)常檢查和調(diào)整抽油機(jī)剎片，保證其靈活好用。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)課題為節(jié)能型抽油機(jī)剎車系統(tǒng)的設(shè)計(jì)探索。1.2制動(dòng)系統(tǒng)研究現(xiàn)狀抽油機(jī)在工作過(guò)程中要頻繁進(jìn)行制動(dòng)操作，由于制動(dòng)性能的好壞直接關(guān)系到油田的正常生產(chǎn)和操作人員的人身安全，因此制動(dòng)性能是抽油機(jī)非常重要的性能之一，改善抽油機(jī)的剎車性能始終是抽油機(jī)設(shè)計(jì)制造和改進(jìn)的重要任務(wù)。當(dāng)抽油機(jī)需要停機(jī)或進(jìn)行相關(guān)停機(jī)作業(yè)時(shí)，作用力在杠桿作用下傳遞到剎車蹄片，使其對(duì)剎車轂

10、進(jìn)行抱緊動(dòng)作。此時(shí)，剎車蹄片與剎車轂之間產(chǎn)生靜摩擦力，從而對(duì)剎車轂及與剎車轂相連接的減速箱輸入軸產(chǎn)生靜扭矩，從而達(dá)到工作制動(dòng)。因此制動(dòng)過(guò)程受力情況分析是抽油機(jī)試驗(yàn)和設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，由于這一過(guò)程較為復(fù)雜，因此一般在實(shí)際中只能建立簡(jiǎn)化模型分析，通常人們從三個(gè)方面來(lái)對(duì)制動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行分析和評(píng)價(jià)：1 ）制動(dòng)效能：即制動(dòng)減速度；2 ）制動(dòng)效能的恒定性：即熱衰退性；3 ）制動(dòng)時(shí)抽油機(jī)的穩(wěn)定性；正是基于剎車系統(tǒng)對(duì)于抽油機(jī)的重要性，在國(guó)內(nèi)外出現(xiàn)了不同類型的剎車系統(tǒng)。它們的剎車工作原理及操作方法不同，但其主要目的是為了更好的保證生產(chǎn)，提高勞動(dòng)效率及保障操作人員的人身安全。以下將作一一介紹：電控剎車系統(tǒng)隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步

11、，石油機(jī)械正逐步邁向遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)電腦自動(dòng)控制階段，國(guó)外部分油田的抽油機(jī)也實(shí)現(xiàn)了電腦聯(lián)網(wǎng)、遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集、工作運(yùn)行全程自動(dòng)控制。目前，國(guó)內(nèi)油田使用的抽油機(jī)都是采用機(jī)械式手剎車裝置，雖然具有簡(jiǎn)單可靠等特點(diǎn)，但是不能與電腦自動(dòng)控制系統(tǒng)接軌，特別是在抽油機(jī)無(wú)人現(xiàn)場(chǎng)值守或運(yùn)行的抽油機(jī)分布較廣等情況下， 都會(huì)發(fā)生不能及時(shí)剎車斷電等問(wèn)題，給安全運(yùn)行帶來(lái)隱患。如圖 1-1 所示是一種電控剎車裝置。該剎車裝置主要包括電磁轉(zhuǎn)換部分、傳動(dòng)部分和固定支撐部分。電磁轉(zhuǎn)換部分包括電磁鐵和銜鐵，傳動(dòng)部分包括固定架、復(fù)位彈簧、拉桿和自鎖裝置，固定部分包括底座和支架。其工作原理是：當(dāng)電磁轉(zhuǎn)換部分接收到剎車信號(hào)后電磁鐵吸合，通過(guò)傳動(dòng)部

12、分將剎車片鎖緊，起到電控剎車作用。該裝置適用于油田全程電腦自動(dòng)化控制，抽油機(jī)停機(jī)后可向其發(fā)出剎車指令，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程自動(dòng)電控剎車。圖 1-1 電控剎車裝置1 一底座； 2 一電磁鐵； 3 一安裝架； 4 一銜鐵； 5 一支架 6 一復(fù)位彈簧； 7 一拉桿； 8 一自鎖裝置氣控剎車系統(tǒng)氣控剎車系統(tǒng)是根據(jù)改造后鉆機(jī)工況要求及考慮司鉆的工作環(huán)境開發(fā)的一項(xiàng)新的剎車系統(tǒng)，目前已在國(guó)內(nèi)應(yīng)用。該系統(tǒng)使得司鉆由原來(lái)的露天操作大剎把改為司鉆控制房?jī)?nèi)操作氣控閥來(lái)完成整個(gè)鉆井任務(wù)，這不但改變了司鉆的工作環(huán)境，減少了勞動(dòng)強(qiáng)度，保證人身安全，而且提高了整個(gè)鉆機(jī)的自動(dòng)化控制水平。氣控剎車裝置由司鉆控制房、剎車裝置、監(jiān)視通訊系統(tǒng)

13、、模擬高度指示儀4 部分組成，在不改變?cè)g車結(jié)構(gòu)的情況下，取掉原來(lái)的大剎把，在裝剎把的位置裝一聯(lián)軸器與氣控剎車裝置連接就可。氣控剎車系統(tǒng)工作原理如圖1-2所示。圖 1-2氣控剎車裝置工作原理圖液壓盤式剎車系統(tǒng)中國(guó)石油勘探開發(fā)研究院采油采氣裝備所于1997 年研制成功了PST25 型杠桿可調(diào)節(jié)浮動(dòng)油缸常閉式盤式剎車，并在1998 年將液壓盤式剎車裝置設(shè)計(jì)進(jìn)一步優(yōu)化，行成了以制動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)、液壓站和操作臺(tái)三部分的制動(dòng)組成部分。目前，該裝置經(jīng)過(guò)改進(jìn)，已廣泛應(yīng)用于國(guó)外大型開采公司。如圖1-3 所示為液壓盤式剎車系統(tǒng)的制動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。圖 1-3 液壓盤式剎車系統(tǒng)的制動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)1 一滾筒； 2 一剎車盤； 3

14、 一工作鉗； 4 一鉗架； 5 一安全鉗； 6 一過(guò)渡板1.3本次制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)達(dá)到的目標(biāo)對(duì)抽油機(jī)剎車制動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，以改善和提高剎車工作制動(dòng)的安全性、可靠性、牢固性和可操作性。1）具有良好的制動(dòng)效能；2）具有良好的制動(dòng)效能穩(wěn)定性；3）制動(dòng)時(shí)抽油機(jī)工作穩(wěn)定性好；4）制動(dòng)效能的熱穩(wěn)定性好；1.4 本次抽油機(jī)剎車系統(tǒng)設(shè)計(jì)任務(wù)1）了解抽油機(jī)的組成部分及工作原理。2）對(duì)比分析不同剎車系統(tǒng)的優(yōu)劣，并根據(jù)實(shí)際情況選擇滿足工作要求的剎車結(jié)構(gòu)。3）根據(jù)抽油機(jī)基本參數(shù)對(duì)剎車系統(tǒng)的主要部件進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，并選擇合適的制動(dòng)器部件。合理設(shè)計(jì)剎車系統(tǒng)，滿足抽油機(jī)相關(guān)要求。4 ）繪制剎車系統(tǒng)裝配圖及各零件圖。5 ）將方案論

15、證的結(jié)果及設(shè)計(jì)計(jì)算的結(jié)果整理，完成畢業(yè)論文。第 2 章 剎車系統(tǒng)方案論證分析與選擇2.1 LZCB 型鏈條抽油機(jī)的工作原理電動(dòng)機(jī)通過(guò)窄 V 帶將其高速旋轉(zhuǎn)的運(yùn)動(dòng)傳遞給減速器的輸入軸，經(jīng)中間軸后帶動(dòng)輸出軸，輸出軸驅(qū)動(dòng)主動(dòng)鏈輪旋轉(zhuǎn)，輸送鏈條在平行布置的主動(dòng)鏈輪與從動(dòng)鏈輪之間運(yùn)轉(zhuǎn)，鏈條上的特殊鏈節(jié)通過(guò)銷軸和換向器連接，隨著鏈條做循環(huán)往復(fù)運(yùn)動(dòng)。裝有滑動(dòng)軸承的特殊鏈節(jié)一端用鏈條通過(guò)導(dǎo)輪與抽油桿連接，另一端用鏈條通過(guò)兩個(gè)導(dǎo)輪與重力平衡箱連接，實(shí)現(xiàn)抽油桿的上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)。根據(jù)井壓變化情況，調(diào)整平衡箱內(nèi)的鑄鐵配重塊，以此滿足抽油機(jī)的精確平衡。圖 2-1 LZCB 型鏈條抽油機(jī)LZCB抽油機(jī)組成部分：（ 1）游梁

16、部分：導(dǎo)輪，游梁，橫梁，尾梁，連桿，平衡板。（ 2）支架部分：中央軸承座，工作梯，護(hù)欄，機(jī)架，支架。（ 3）減速器部分：底座，減速器，曲柄，配重塊，剎車機(jī)構(gòu)等部件。（ 4）配件部分：電機(jī)座，電機(jī)，配電箱。2.2鼓式制動(dòng)器鼓式制動(dòng)器是最早形式運(yùn)用與汽車制動(dòng)器，當(dāng)盤式制動(dòng)器還沒有出現(xiàn)前，它已經(jīng)廣泛應(yīng)用于各類汽車上。鼓式制動(dòng)器又分為內(nèi)脹式鼓式剎車制動(dòng)器和外抱式剎車鼓式制動(dòng)器兩種結(jié)構(gòu)型式。內(nèi)脹型鼓式制動(dòng)器的摩擦元件是一對(duì)帶有圓弧形摩擦蹄片的制動(dòng)蹄，后者則安裝在制動(dòng)底板上，而制動(dòng)底板則緊固在前橋的前梁或后橋橋殼半軸套管的凸緣上，其旋轉(zhuǎn)的摩擦元件作為制動(dòng)鼓。制動(dòng)時(shí)，利用制動(dòng)鼓的圓柱（ 6） 下降管、上升管

17、（水冷壁）、給水管等組成水循環(huán)回路。內(nèi)表面與制動(dòng)蹄摩擦蹄片的外表面作為一對(duì)摩擦表面在制動(dòng)鼓上產(chǎn)生摩擦力矩，故又稱為蹄式制動(dòng)器。 目前，油田上使用的抽油機(jī)在生產(chǎn)過(guò)程中，剎車鼓軸鍵槽變形后會(huì)造成剎車系統(tǒng)失靈，靈敏度降低，甚至失效，最終導(dǎo)致剎車鼓報(bào)廢，從而增加了生產(chǎn)成本，降低了生產(chǎn)效率。外抱型鼓式剎車制動(dòng)器的固定摩擦元件是帶有摩擦片且剛度較小的制動(dòng)帶，其旋轉(zhuǎn)摩擦元件為制動(dòng)鼓，并利用制動(dòng)鼓的外圓柱表面與制動(dòng)帶摩擦片的內(nèi)圓弧作為一對(duì)摩擦表面，產(chǎn)生摩擦力矩作用于制動(dòng)鼓，故又稱為帶式制動(dòng)器。通常所說(shuō)的鼓式制動(dòng)器就是指這種內(nèi)脹型鼓式結(jié)構(gòu)。1）內(nèi)脹式剎車制動(dòng)器如圖 2-2 所示剎車鎖緊裝置是由調(diào)節(jié)拉桿1、復(fù)位彈

18、簧2、固定支座3、U 型擋板 4 和鎖緊螺母 5組成。其中，調(diào)節(jié)拉桿1 與抽油機(jī)剎車機(jī)構(gòu)中的剎車箍7 連接，復(fù)位彈簧2 和固定支座3 穿裝在調(diào)節(jié)拉桿 1 上，固定支座 3 固定連接在抽油機(jī)減速箱上，用于固定調(diào)節(jié)拉桿1 及剎車箍7 與剎車輪之間的相對(duì)位置。 U 型擋板 4 穿裝在調(diào)節(jié)拉桿 1 上與剎車操縱連桿連接的一端，并與剎車箍 7的外側(cè)相接觸，鎖緊螺母5 位于 U 型擋板 4 的內(nèi)側(cè)，并與調(diào)節(jié)拉桿 1 通過(guò)螺紋連接。調(diào)節(jié)拉桿 1一端的端部設(shè)有連接孔6，用于調(diào)節(jié)拉桿 1 與抽油機(jī)剎車操縱連桿的鉸連接。圖 2-2 內(nèi)脹式剎車制動(dòng)器工作原理：當(dāng)需要停止抽油機(jī)運(yùn)行，進(jìn)行設(shè)備保養(yǎng)、調(diào)整、更換油井作業(yè)時(shí)

19、，可扳動(dòng)剎把，通過(guò)調(diào)節(jié)拉桿 1、固定支座 3 和復(fù)位彈簧的作用，使剎車箍7 的開口端向中間合攏，將剎車輪抱緊，抽油機(jī)停止運(yùn)行。此時(shí)，可轉(zhuǎn)動(dòng)鎖緊螺母5，使其沿調(diào)節(jié)拉桿 1 移至 U型擋板 4 中離剎車箍7 較近的一側(cè)，并靠 U 型擋板 4 的阻擋作用將剎車箍7 鎖緊在剎車狀態(tài)。即使出現(xiàn)誤碰、誤松剎把或剎車操縱機(jī)構(gòu)中的棘齒、棘輪出現(xiàn)故障，剎車箍7 也不會(huì)出現(xiàn)松脫現(xiàn)象。由此避免了機(jī)械、人身事故的發(fā)生。當(dāng)設(shè)備保養(yǎng)、調(diào)整、更換油井作業(yè)完畢，需要啟動(dòng)抽油機(jī)運(yùn)行時(shí)，只要用扳手轉(zhuǎn)動(dòng)鎖緊螺母 5，使其沿調(diào)節(jié)拉桿 1 移至 U 型擋板 4 中離剎車箍7 較遠(yuǎn)的一側(cè)，然后松開剎把，通過(guò)復(fù)位彈簧2 的推力，即可將剎車

20、箍 7 松開，啟動(dòng)抽油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。2）外抱式剎車制動(dòng)器如內(nèi)脹式剎車制動(dòng)器一樣， 外抱式剎車制動(dòng)器也是靠剎車片和車輪轂接觸時(shí)發(fā)生摩擦而起到制動(dòng)作用。圖 2-3外抱式剎車制動(dòng)器如圖 2-3 所示外抱式塊式制動(dòng)器，具有左右螺紋的螺桿5 繞線 x-x 轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)螺母向移動(dòng)而縮短距離，使搖桿2 和 6 分別沿順時(shí)針和逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)左右兩閘塊1和4相 a 制動(dòng)輪 3。內(nèi)脹式制動(dòng)器與外抱式制動(dòng)器的優(yōu)劣比較：內(nèi)脹式制動(dòng)器優(yōu)點(diǎn)：自剎作用，內(nèi)脹式剎車具有良好的自剎作用，由于剎車來(lái)令片外張，車輪旋轉(zhuǎn)連帶著外張的剎車鼓扭曲一個(gè)角度（當(dāng)然不會(huì)大到讓你很容易看的出來(lái)），剎車來(lái)令片外張力（剎車制動(dòng)力）越大，則情形就越

21、明顯；內(nèi)脹式制動(dòng)器結(jié)構(gòu)緊湊，可用于安裝空間受限制的場(chǎng)合；另外，內(nèi)脹式制動(dòng)器制造成本低。內(nèi)脹式制動(dòng)器缺點(diǎn)：由于內(nèi)脹式剎車來(lái)令片密封于剎車鼓內(nèi)，造成剎車來(lái)令片磨損后的碎削無(wú)法散去，從而影響了剎車鼓與來(lái)令片的接觸而影響剎車性能。外抱式制動(dòng)器優(yōu)點(diǎn)：由于外抱式剎車制動(dòng)器沒有密封，因此剎車削不會(huì)沉積到剎車輪上，且隨著剎車輪的離心力作用，可以將剎車削向外拋去；外抱式制動(dòng)器簡(jiǎn)單可靠，散熱性好；調(diào)整間隙方便，對(duì)于直形制動(dòng)臂，制動(dòng)轉(zhuǎn)矩大小與轉(zhuǎn)向無(wú)關(guān)，制動(dòng)輪軸不受彎曲作用力；另外，因?yàn)槠涫仟?dú)立的零件，故更容易維修。外抱式制動(dòng)器缺點(diǎn)：外抱式制動(dòng)器包角和制動(dòng)轉(zhuǎn)矩小，制造比較復(fù)雜，杠桿系統(tǒng)復(fù)雜，制造成本較高。2.3 盤式

22、制動(dòng)器盤式制動(dòng)器是利用軸向壓力使圓盤或圓錐形摩擦表面壓緊，實(shí)現(xiàn)制動(dòng)。制動(dòng)輪軸不受彎曲。構(gòu)造緊湊。 與帶式制動(dòng)器比較磨損均勻。制動(dòng)轉(zhuǎn)矩大小與旋轉(zhuǎn)方向無(wú)關(guān)，制動(dòng)封閉形式防塵防潮。摩擦面散熱條件僅此于塊式和帶式，溫度較高。可采用多組布置，又可控制液壓，使制動(dòng)轉(zhuǎn)矩可調(diào)性好。適于應(yīng)用在緊湊型要求高的場(chǎng)合，如車輛的車輪和電動(dòng)葫蘆中。大載荷自制盤式制動(dòng)器靠重物自重在機(jī)構(gòu)中產(chǎn)生的內(nèi)力制動(dòng)，它能保證重物在升降過(guò)程中平穩(wěn)下降和安全懸吊。主要用于提升設(shè)備及起重機(jī)械的起升機(jī)構(gòu)中。盤式制動(dòng)器按摩擦副中定位原件的結(jié)構(gòu)不同可分為鉗盤式和全盤式兩大類。1）鉗盤式鉗盤式制動(dòng)器按制動(dòng)鉗的結(jié)構(gòu)形式不同可分為定鉗盤式制動(dòng)器、浮鉗盤式

23、制動(dòng)器等。定鉗盤式制動(dòng)器：這種制動(dòng)器中的制動(dòng)鉗固定不動(dòng)，制動(dòng)盤與車輪相連并在制動(dòng)鉗體開口槽中旋轉(zhuǎn)。具有以下優(yōu)點(diǎn)：除活塞和制動(dòng)塊外無(wú)其他滑動(dòng)件，易于保證制動(dòng)鉗的剛度；結(jié)構(gòu)及制造工藝與一般鼓式制動(dòng)器相差不多，容易實(shí)現(xiàn)鼓式制動(dòng)器到盤式制動(dòng)器的改革，能很好地適應(yīng)多回路制動(dòng)系的要求。浮鉗盤式制動(dòng)器：這種制動(dòng)器具有以下優(yōu)點(diǎn)：僅在盤得內(nèi)側(cè)具有液壓缸，故軸向尺寸小，制動(dòng)器能進(jìn)一步靠近輪轂；沒有跨越制動(dòng)盤的油道或油管，液壓缸冷卻條件好，所以制動(dòng)液汽化的可能性小；成本低；浮動(dòng)盤的制動(dòng)塊可兼用駐車制動(dòng)。2）全盤式在全盤制動(dòng)器中， 摩擦副的旋轉(zhuǎn)元件及固定元件均為圓盤形，制動(dòng)時(shí)各盤摩擦表面全部接觸，其作用原理與摩擦式離

24、合器相同。由于這種制動(dòng)器散熱條件較差，其應(yīng)用遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有鉗盤式制動(dòng)器廣泛。2.4 帶式制動(dòng)器帶式制動(dòng)器構(gòu)造簡(jiǎn)單緊湊。包角大，制動(dòng)轉(zhuǎn)矩大。制動(dòng)輪軸受較大的彎曲作用力，制動(dòng)帶的壓強(qiáng)和磨損不均勻，且受摩擦因數(shù)變化的影響較大，散熱差。簡(jiǎn)單和差動(dòng)帶式制動(dòng)器的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩大小均與旋轉(zhuǎn)方向有關(guān)，限制了應(yīng)用范圍。適于要求結(jié)構(gòu)緊湊的場(chǎng)合，如用于移動(dòng)式起重機(jī)中。帶式制動(dòng)器按帶型可分為:（ 1）簡(jiǎn)單帶式（ 2）差動(dòng)帶式（ 3）綜合帶式2.5結(jié)論綜合以上制動(dòng)器，考慮到抽油機(jī)工作的性質(zhì)和條件，制動(dòng)器合理的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩及其重要性不僅關(guān)系到油田的正常能否順利生產(chǎn)，而且還涉及到操作人員的人身安全問(wèn)題，決定在生產(chǎn)中選用內(nèi)脹式制動(dòng)器剎車結(jié)構(gòu)

25、，正是考慮到其特有的自剎車作用，能夠保證抽油機(jī)安全生產(chǎn)和操作人員的人身安全問(wèn)題。第 3 章 剎車結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)由抽油機(jī)工作原理知，電動(dòng)機(jī)將其高速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)傳遞給減速箱的輸入軸，經(jīng)中間軸后帶動(dòng)輸出軸。剎車系統(tǒng)裝置正是通過(guò)其將減速箱制動(dòng)，從而達(dá)到剎車制動(dòng)的目的。為此，要對(duì)剎車系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，首先應(yīng)計(jì)算出剎車系統(tǒng)的制動(dòng)力矩，故而要知道輸入軸的輸入扭矩。所以，在設(shè)計(jì)剎車系統(tǒng)之前，首先對(duì)減速器進(jìn)行設(shè)計(jì)，其中包括：電動(dòng)機(jī)的選擇；傳動(dòng)參數(shù)的計(jì)算。3.1 電動(dòng)機(jī)的選擇起升功率的計(jì)算懸點(diǎn)載荷： Fmax=91KN起下速度：V=（524 13） ms則起升功率為：Pw= Fmax×V=91×（ 524

26、 13） Kw=(19 30.3)Kw即最大起升功率：Pw=30.3Kw傳動(dòng)裝置的總功率選擇傳動(dòng)方案如下圖3-1 所示：傳動(dòng)裝置運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖圖 3-1 傳動(dòng)裝置運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖這一功率由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)減速器來(lái)實(shí)現(xiàn)，則由電動(dòng)機(jī)至傳動(dòng)鏈的傳動(dòng)總效率為a ，即有：42（3-1 ）a12345其中 1, 2,3 ,4 ,5 分別為每一傳動(dòng)副的傳動(dòng)效率，分別為：帶傳動(dòng)：1 =0.95 (0.92 0.97 )滾動(dòng)軸承：2 =0.98齒輪傳動(dòng)：= 0.98（齒輪精度為 7 級(jí)，不包括軸承效率）聯(lián)軸器：= 0.98（凸緣聯(lián)軸器）鏈傳動(dòng)：5 = 0.91則有420.950.9840.9820.990.910.758a1234

27、5所 Pd = Pw a = 30.330.758 = 39.974kw（3-2 ）確定電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速根據(jù)所選鏈及鏈輪可確定主動(dòng)齒輪軸的工作轉(zhuǎn)速為：1000V100020（3-3 ）n23.159 r / minzp17 50.8按表推薦的傳動(dòng)比的合理范圍。取 V 帶傳動(dòng)的傳動(dòng)比： i '2 4;1二級(jí)圓柱齒輪減速器的傳動(dòng)比：i2 '840;則傳動(dòng)比的合理范圍為：ia' 16 160;故電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的可選范圍為：ndi a'n(16160)23.159(370.544 3705.44)r / min由于動(dòng)作過(guò)程中電動(dòng)機(jī)需要經(jīng)常改變方向，所以需要選擇可以反轉(zhuǎn)的電動(dòng)機(jī)，根

28、據(jù)容量和轉(zhuǎn)速，選擇 “ YBD系列隔爆型三相異步電動(dòng)機(jī)” 。( 設(shè)計(jì)中經(jīng)常選用 1500rmin 或 1000rmin 的電動(dòng)機(jī)；如無(wú)特殊要求，一般不選用 3000rmin,750 rmin 的電動(dòng)機(jī) )其主要性能如表3-1 ：表 3-1電動(dòng)機(jī)性能表型號(hào)額定功率電壓電流同步轉(zhuǎn)速效率功率因數(shù)最大轉(zhuǎn)矩（Kw）(V)(A)(rmin)(%)cos額定轉(zhuǎn)矩YBD-280M-655380104.81000900.872 03.2傳動(dòng)參數(shù)的計(jì)算計(jì)算總傳動(dòng)比YBD-280M-6 型電動(dòng)機(jī)n0100043.180（3-4 ）總傳動(dòng)比： ia23.159n分配傳動(dòng)裝置傳動(dòng)比由公式ia i0 i（3-5 ）式中

29、i0 , i 分別為帶傳動(dòng)和減速器的傳動(dòng)比，為使 V 帶傳動(dòng)的外廓尺寸不至于過(guò)大，故初取： i0 =3.0則減速器傳動(dòng)比為ia43.180i14.393i03分配減速器的各級(jí)傳動(dòng)比按展開式布置，考慮潤(rùn)滑條件，兩極大齒輪應(yīng)有近似的浸油深度( 即使兩個(gè)大齒輪直徑相近 ) ，可由機(jī)械設(shè)計(jì)課程指導(dǎo)書圖12 展開式曲線查得有 i1 =4.555i14.393則i 23.16i14.555傳動(dòng)裝置各軸的運(yùn)動(dòng)及運(yùn)動(dòng)參數(shù)：為進(jìn)行傳動(dòng)件的設(shè)計(jì)計(jì)算，要推算出各軸的轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)矩（或功率），將傳動(dòng)裝置各軸有高速至低速依次定為：軸，軸，軸，軸。i 為相鄰軸間的傳動(dòng)比；為相鄰兩軸間的傳動(dòng)效率；P 為相鄰的輸入功率（kw）；

30、T 為各軸的輸入轉(zhuǎn)矩（Nm）；n 為各軸的轉(zhuǎn)速。則可按電動(dòng)機(jī)軸至工作機(jī)運(yùn)動(dòng)傳遞路線推算，得到個(gè)軸的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)：各軸轉(zhuǎn)速1） n0 -電動(dòng)機(jī)同步轉(zhuǎn)速i 0 -電動(dòng)機(jī)至工作軸的傳動(dòng)比n0 =1000 rminI 軸：n01000minn1333.33 ri03333.33nmin軸： n73.259 ri24.55n73.259軸： n23.183r / mini 23.16IV 軸:nIVn23.183r / min各軸輸入功率：Pd39.974 kw軸 :PPd 0139.9740.9537.975kw軸： PP1237.9750.98236.47kw軸： PP2336.470.98235

31、.03kwIV 軸:PP3435.030.9834.326kw各軸輸入轉(zhuǎn)矩：d9550Pd955039.974=381.75Nm（3-6 ）T =n=10000軸T=9550P955037.975=1087.99Nm=dn333.33軸T=9550 P955036.47m=4736.75Ndn73.529軸Td= 9550P = 955035.03 =14430.25Nmn23.183IV 軸T=9550P955034.326=14140.25Nm=dn23.183數(shù)據(jù)歸納為下表3-2 ：表 3-2傳動(dòng)裝置各軸運(yùn)動(dòng)參數(shù)名稱輸入功率P(KW)輸入轉(zhuǎn)矩 T(Nm)轉(zhuǎn)速 N(rmin)電動(dòng)機(jī)39.9

32、74381.751000軸37.9751087.99333.33軸36.474736.7573.259軸35.0314430.2523.159IV 軸34.32614140.2523.159傳動(dòng)比 i效率3.00.954.5550.963.160.9610.963.3剎車制動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目前油田上在用的抽油機(jī)大都經(jīng)過(guò)了十幾年的運(yùn)轉(zhuǎn)，且長(zhǎng)期處在露天環(huán)境中工作，存在著許多使用和設(shè)計(jì)上的安全隱患。一是剎車上的張緊彈簧經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期使用，彈簧屈服系數(shù)降低，兩彈簧張力不一致又不能得到及時(shí)的更換，造成剎車偏剎；二是剎車沒有可更換的零部件，如內(nèi)脹式剎車，一些抽油機(jī)可能從裝機(jī)到現(xiàn)在從未更換過(guò)剎車蹄片，剎車裝置容易造成

33、突然剎車或剎車不能及時(shí)剎死等潛在的隱患；三是抽油機(jī)剎車裝置的保險(xiǎn)銷設(shè)計(jì)存在著缺陷，常規(guī)抽油機(jī)保險(xiǎn)裝置普遍采用的是4 個(gè)槽的保險(xiǎn)銷輪（鎖緊范圍為90°一個(gè)點(diǎn)）和6 個(gè)槽的保險(xiǎn)銷槽輪（鎖緊范圍為 60°一個(gè)點(diǎn)），間距都較大，在調(diào)防沖距、調(diào)沖程時(shí)，抽油機(jī)需剎車時(shí)很難根據(jù)操作需要使剎車的位置剛好處于保險(xiǎn)銷，當(dāng)轉(zhuǎn)到銷子插入保險(xiǎn)銷槽時(shí)，可能已經(jīng)發(fā)生事故了；四是由于剎車和保險(xiǎn)銷無(wú)聯(lián)動(dòng)裝置，容易造成剎車后未鎖保險(xiǎn)銷而造成二次剎車失敗，或松剎車后未松保險(xiǎn)銷，則會(huì)造成憋電機(jī)事故的發(fā)生；加之員工安全意識(shí)淡薄，停機(jī)時(shí)未使用保險(xiǎn)銷，這也增加了事故隱患。改進(jìn)的方法：增加抽油機(jī)保險(xiǎn)銷槽輪開槽的密度針對(duì)抽

34、油機(jī)內(nèi)脹式剎車進(jìn)行抽油機(jī)保險(xiǎn)銷槽輪改造，改造的目的是盡可能縮短移動(dòng)距離而能插入保險(xiǎn)銷， 其方法是將現(xiàn)有保險(xiǎn)銷槽輪4 槽改為 8 槽，這樣 45°一個(gè)點(diǎn)， 間距變小， 方便操作，保證了剎車的準(zhǔn)確定位。若想實(shí)現(xiàn)抽油機(jī)任意位置的停機(jī)，則需進(jìn)一步改進(jìn)，如圖3-2 是保險(xiǎn)銷槽輪設(shè)計(jì)思路示意圖，它只允許輪盤單方向轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)反方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，可立即鎖死，從而實(shí)現(xiàn)任意位置銷緊保險(xiǎn)銷。圖 3-2保險(xiǎn)銷槽輪設(shè)計(jì)思路剎車輪及其附件的設(shè)計(jì)1. 制動(dòng)力矩計(jì)算由上述得作用在減速器輸入軸上的扭矩為1087.99 N· m。為使剎車機(jī)構(gòu)穩(wěn)定制動(dòng)，計(jì)算制動(dòng)力矩為 Tz=n Ti =1.5 1087.99=1632

35、Nm , 式中， n 為制動(dòng)安全系數(shù)，取1.5 。參照 YWZ 100-800 電力液壓塊式制動(dòng)器（JBZQ 4388-1997 ） , 選用制動(dòng)器型號(hào)YWZ40090則制動(dòng)輪直徑D=400mm,B=170mm,D1=370mm,D2=275mm,d1=175mm,d2=70mm, =12mm,d=80mm,L=172mm。制動(dòng)轉(zhuǎn)矩為 1600 N · m.制動(dòng)瓦額定正壓力 FnTz(L 1b) / (DL 1)(3-7)這里， L1 表示制動(dòng)瓦的上半部分距離，根據(jù)剎車輪的半徑，這里取L1=200mm, 表示摩擦副間的摩擦系數(shù)，取 =0.35 ，b=0.5xB+0.5xD,B取為 6

36、0mm,則計(jì)算得 b=230mmFnT z(L 1b ) / (D L 1) 16349.14N彈簧到剎車瓦的杠桿比i 2L1L 2(3-8)L1這里，取 L1 =L2=100mm. 則 i 222. 彈簧的計(jì)算剎車瓦額定工作力 FeFn(3-9)i 2' ' 表示彈簧到剎車瓦的機(jī)械效率，其值在0.9-0.95之間，這里取 0.95.則 Fe 8604.81N .1）. 在這里，因?yàn)閺椈墒怯脕?lái)被壓縮的，故選擇壓縮彈簧。根據(jù)表16-2 ，選用碳素彈簧鋼絲C 級(jí)。2）. 根據(jù)表 16-5 （普通圓柱螺旋彈簧尺寸系列）選擇彈簧中徑為D70mm , 取彈簧絲直徑為 d 6mm, 由表

37、16-3 暫選 B 1500MPa ,則根據(jù)表 16-2可知， 0.80.5B600MPa3） . 由表 16-2取 G82000 MPa , 現(xiàn)選取旋繞比C=6，則根據(jù)式16-9 計(jì)算彈簧剛度為KF Gd 4 / 8D 3 n85.02 N / mm（ 3-10 ）安裝長(zhǎng)度 L1L 0Fe / K F(3-11)這里， L0 表示彈簧的自由長(zhǎng)度，取L0=240mm則 L3L0F / KF240 101.21135.79mme彈簧安裝力 F1Fe8604.81N則彈簧的最大工作力Fe max F 1Fe8604.81N3. 制動(dòng)瓦的計(jì)算制動(dòng)塊摩擦面的壓強(qiáng)2F 1L1 L2(3-12)p3L1D

38、B 2這里， B2=60mm, B2 為制動(dòng)瓦寬度， 為制動(dòng)塊包角， rad 一般取 =70o或 88o, 這里取為 85o.p2F1 L1L 23=1.93 Pp, Pp 查表 5-4-5 得 Pp=5，故滿足條件。DB 2L1制動(dòng)瓦銷軸孔壓強(qiáng)p4KF 112L1 L2(3-13)21d 0L11 表示銷軸孔長(zhǎng)，取1 =50mm,d 0 表示銷軸孔徑，取d 0 =20mm,K表示動(dòng)載系數(shù)，取 K=1.25 。則KF 112L1 L2=11.395MPa Psp,Psp 為 許 用 靜 壓 強(qiáng) ， 對(duì) 于 Q235,p4dL2011Psp=12-16MPa. 故滿足條件。4. 剎車軸的設(shè)計(jì)根據(jù)

39、工作條件， 初選軸的材料為45 鋼，并進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理, 硬度為 217-255HBS。按照扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度法進(jìn)行最小直徑估算，即 dminA03 P 。初算軸徑時(shí)，若最小軸段處開有鍵槽，還要考慮鍵槽對(duì)n軸強(qiáng)度的影響，對(duì)直徑d>100mm的軸，有一個(gè)鍵槽時(shí)，軸徑增大3%；有兩個(gè)鍵槽時(shí)，應(yīng)增大 7%。對(duì)直徑 d<100mm的軸，有一個(gè)鍵槽時(shí)，軸徑增大5%-7%；有兩個(gè)鍵槽時(shí)，應(yīng)增大10%-15%。查機(jī)械設(shè)計(jì) （第八版）表15-3 得 A0 =120 ，且 P1=37.975kW， n=333.33rmin,由公式 dminA 3 P(3-14)0n可得 d min120337.975/ 333.

40、33 58.173mm，因?yàn)樵谳S端有銷軸，故開有鍵槽，則 d mind min x(17%)58.173x1.07 62.245 mm又因?yàn)閺椈傻木壒剩嗜 min =70mm因?yàn)橐拗苿x瓦的運(yùn)動(dòng)，故取輪轂的長(zhǎng)度為L(zhǎng)=20mm，輪轂直徑為D=100mm因?yàn)樵谕馆喌淖饔孟拢N在鍵槽中來(lái)回運(yùn)動(dòng)，故設(shè)計(jì)其長(zhǎng)度為100mm左右。傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)想圖如圖3-3 所示圖 3-3 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)由剎車裝置的工作原理我們知道，通過(guò)手工操縱桿施加操縱力，使其帶動(dòng)曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)，曲軸的另一端與傳動(dòng)桿相連接，再通過(guò)傳動(dòng)桿向下運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)拉桿凸輪，通過(guò)凸輪的往復(fù)運(yùn)動(dòng)而帶動(dòng)滑動(dòng)軸一同擠壓剎瓦，從而抱死剎車輪進(jìn)行剎車制動(dòng)。1. 剎車連桿的設(shè)計(jì)：剎車系統(tǒng)在調(diào)整剎車行程時(shí)主要是靠調(diào)節(jié)剎車連桿的長(zhǎng)度來(lái)實(shí)現(xiàn)的，剎車連桿的連接是由螺紋連接。 在這里，設(shè)計(jì)螺紋規(guī)格為d=M16,螺桿長(zhǎng)度為L(zhǎng)1=100mm,剎車螺栓的總長(zhǎng)L