离合器的选择与计算

3离合器的选择与计算

3.1型式选择石油钻机所使用的气胎离合器,在挂合阶段都会产生滑磨。对于滚筒轴高、低速离合器等低速、重载离合器,在使用中会产生大量的热,应采用结构较复杂的通风型气胎离合器以延长寿命。对于传动机组总离合器等高速轻载、操作较少的离合器,应采用普通型离合器。换挡离合器所处的位置在滚筒轴高、低速离合器之间,所承受的扭矩、转速和操作的频繁程度也在上述二者之间,但更接近于滚筒轴离合器,因此,换挡离合器宜采用通风型气胎离合器。

3.2离合器安全系数在钻机的动力传递中,换挡离合器处在新的位置,合理地制定离合器的安全系数,从而确定具体的离合器型号是一个关键。由于高、低速换挡离合器处在滚筒轴高、低速离合器、转盘离合器和总离合器之间,那么,在最大轴扭矩情况下,对5台钻机的3种离合器,安全系数计算如表1。

表13种气胎离合器安全系数滚筒低速离合器安全系数滚筒高速离合器安全系数总离合器安全系数钻机11.141.451.30钻机21.141.451.67钻机30.931.871.67钻机41.032.131.87钻机50.861.231.55

由表1可知,在负载大于设备能力时,换挡离合器不应首先打滑,而应由最终传扭离合器——滚筒轴高、低速离合器首先打滑,其中,为绞车提升最大钩载而传递扭矩的滚筒轴低速离合器,其安全系数应为1左右,确保绞车不超载运行,以有利于设备、人身安全。因此,高、低速换挡离合器的安全系数应在总离合器和滚筒轴高、低速离合器之间。

3.3离合器的传扭能力换挡离合器所在中间轴的转速较高,必须计算在一定转速下的离合器传扭能力,得出正确的离合器安全系数。离合器传递扭矩为M=M1-M2,式中,M1为在一定气压下,离合器气胎的正压力产生的最大扭矩,用常数a表示;M2为一定转速n的作用下,离合器气胎和摩擦片离心力产生的副作用扭矩,M2=bn2。因此,M=a-bn2。另外,在不同气压下,可查得离合器可传递的最大扭矩Mmax和极限转速n0。在此,最大扭矩是离合器转速为零时,在无离心力作用下,可传递的扭矩。极限转速是离合器可传递扭矩为零时,也就是在离心力发挥作用,将气胎正压力产生的扭矩完全抵消时,离合器所处的转速。所以,a=Mmax;b=Mmax/n20;那么,M=Mmax(1-n/n0)2。

4改进建议同以往机械换挡绞车相比,气胎离合器换挡绞车滚筒轴仅有4个挡位,因此,该型绞车应在原输入动力已有一定调速能力的条件下使用,如在机械传动机组中使用液力变矩器或应用在电驱动钻机中,由具有无级变速能力的电动机驱动。另外,应合理地设置滚筒轴的挡位,确保1挡提起最大钩载、2挡提起最大钻柱重、4挡提空吊卡达到满意的提升速度。通过4～5a的发展,我国各油田在用的气胎离合器换挡绞车已达到10～15台的规模,全部应用于机械驱动钻机,如再进一步应用于电驱动钻机,将更为合理,前景必然更为广阔。