液压大钳

4、在不同压力下钳头扭矩 假设 ①钳头刹带制动力矩为1000N.m（表已考 虑了该力矩的影响）； ②转动惯性使上（卸）扣力矩增加，而摩 擦会使上（卸）扣力减少，为了简化计 算，表的数据是考虑将此两力矩抵消 （实际上，在额定转速情况下，高档就 可将钻杆上紧）。 在不同压力下，钳头扭矩见下表
动力钳钳头扭矩
钻井动力工具基础知识
Basic Knowledge of Drilling Power Tools
程瑞亮
Associate Professor
目
第一部分 第二部分
录
动力大钳原理、结构、操作 动力大钳维护保养
第三部分 动力卡瓦原理、结构 第四部分 动力卡瓦使用及维护保养
液压马达
吊杆 总成
夹紧 气缸
三）钻杆动力钳主要部件的结构
1、两档行星变速箱
为了实现高速低扭矩旋扣和低速高扭矩冲扣， 动力钳采用两档行星变速结构和独特设计 的不停车换挡刹车机构，提高了钳子的时 效。 高档是液马达带动框架上的游轮z3转动，当刹 住内齿圈z2时，动力从太阳轮输出。低档 正好相反，液马达带动太阳轮z1转动，当 刹住内齿圈z4时，动力从游轮框架输出
为了简化管路，减少控制台尺寸，三个换向 阀都将是qf501b双向气控阀，拆掉原配下 阀体后，将余下部件装在统一气控板上， 三个换向阀分别控制高档气胎和气胎、移 送汽缸和下钳夹紧汽缸。
5、Βιβλιοθήκη Baidu压系统
液压系统原理图，为了简化液压系统，大钳 只有液马达用液压，液压油从油箱、经油 泵、过滤器到手动换向阀，操纵手动换向 阀可使液马达正反转
行程变 速箱 移送 气缸
定位 手把 刹带 总成 制动盘
传动 总成
气阀板
H型手动换向阀
夹紧缸控制阀 液马达高低速控制阀 高速进气 低速进气 移送缸控制阀
夹紧缸控制阀 液马达高低速控制阀 高速进气
移送缸控制阀
低速进气
1、结构
吊杆 (空气包)
高低速换向阀 移送缸换向阀 夹紧缸换向阀
Q10Y—M型液压大钳
114/8
140/12
140/20
适用管径 范围mm （in）
液压源额 定压力 MPa 最大扭矩 kN· m 高档扭矩 kN· m 低档转速 r/min 高档转速 r/min 主钳和背 钳之间上 下相对可 调位移mm
73~89 27/8~41/2 抽油管
73~114 27/8~41/2 抽油管
10~16
液压系统压力 MPa 钳头扭矩 N.m 高档 低档
16.6
15.0 13.0 1.0 9.0 7.0 5.0
10000
9300 8500 7700 5700 3900 3070
100000
90500 81100 66100 53900 41700 29500
5、适用管径 钳头颚板适用管径范围为：127— 203mm。有5种规格足尺寸选用： 203mm（钻挺本体）；178mm（钻 杆接头）；162mm（钻杆接头）； 146mm（钻杆接头）；121mm（钻 杆接头）； 每种转头允许磨损量为20mm，允许偏 磨5mm。 公母接头总长应不低于420mm
0.5~0.9
≥35 ≥6 ≥2.5 3.6~5.3 21~30 60~85 ≥40 ≥7.5 ≥3.5 2.5~3.6 14~20 40~60
修井动力钳基本参数
规格代号 28/1.8 19~28 抽油管
3/ ~11/ 4 8
28/2.6 19~28 抽油管
3/ ~11/ 4 8
89/3
114/6
73~114 27/8~41/2 抽油管
73~140 27/8~51/2 抽油管
73~140 27/8~51/2 抽油管
≥1.8 ≥0.7
≥2.6 ≥0.8
≥3.0 ≥1.0 20~40
≥6 ≥1.0
≥8 ≥1.7
≥12 ≥2.5 5~30
≥20 ≥2.5
60~100
60~90
50~80
≥45
≥50
上钳颚板架与浮动体对正和下钳颚板架与壳 体对正完全相同。中b-b旋转，销装在浮动 体上，半月形定位转销与定位手把相连， 装在制动盘的套上。显然，图示位置浮动 体可右对制动盘作相对运动，即作逆时针 转动（卸扣位置）。若将定位手把反转180， 浮动体可向左对制动盘相对运动，即作顺 时针转动（上扣位置）。当浮动体反方向 转到定位销碰到半月形定位转销时，制动 盘与浮动体就对正了
12~18
套管动力钳基本参数
规格代号 适用管径范 围mm（in） 动力液额定 压力MPa 工作气压 MPa 最大扭矩 kN· m 中档扭矩 kN· m 高档扭矩 kN· m 低档转速 r/min 中档转速 r/min 高档转速 r/min 50~80 ≥2.5 9~14 — 50~80 ≥16 — ≥2.5 9~14 ≥20 176/16 101.6~178（4~7 套管） 245/20 101.6~244.5 （4~95/8套管） 340/35 139.7~339.7 （51/2~133/8套管） 12~18 508/40 244.5~508（95/8 ~20套管）
由于钻机传动系统的故障，使绞车、转盘不 能工作，钻具在井内不能活动。为了防止 粘吸卡钻，可把下钳颚板取出，钳子送到 井口，将钳尾左右两边均绷上绳子，以限 制钳体转动，然后视钻具规格让上钳换上 相应颚板咬住方钻杆接头打开转盘制动销， 摘开转盘离合器，低档（2.7r/min）启动上 钳，使方钻杆转动，则使座在转盘上的井 下钻具转动； 用抵挡活动井下钻具时间不应太长（一 般0.5h）
移送汽缸： 最大行程 1500 前进推力 2360n（p气 =0.6mpa） 后退拉力 1710n（p气 =0.6mpa） 动力钳外形尺寸、重量； 动力钳 1700*1000*14000 动力钳的重量 2400kg 钳杆动力钳总重 4000kg（包括油箱、动力 钳等）
二）钻杆动力钳的作业范围 1）起下钻作业 在扭矩不超过100kN.m范围内上卸钻杆接头丝扣。 2）正常钻进时卸方钻杆接头； 3）上卸8in钻挺 4）甩钻杆 甩钻杆时，调整吊杆的螺旋杆，使钳头和小鼠洞倾 斜方向基本一致。调节移送汽缸方向（可用棕 绳或钢丝绳固定在井架大腿），使钳头对准小 鼠洞后即可进行甩钻杆。 5）活动钻具
第一部分 动力大钳原理、结构、操作
一 、钻杆动力钳 一）性能参数 钻杆动力钳结构，原理，钻杆动力钳气动系统原理，液 压系统原理，夹紧汽缸 钻杆动力钳的性能
1、液压系统：
额定流量 最高工作压力
2、气压系统：
114l/min 16。6mpa 0。5—1mpa
工作压力
3、在不同流量下，钳头转速见下表。
液压马达 移送气缸
行程变速箱
减速装置
钳头
气控系统
夹紧气缸
液压系统
将50kN单滑轮用 12.7mm的钢丝绳4圈固 定在天车底部大梁上 用直径为19mm长80m左 右的钢丝绳固定 安装尾柱 移送缸头部与大钳相 连，活塞杆叉头通过 方向节与尾柱相连 在二层台附近装反 正螺杆
液 压 大 钳 的 安 装
3）制动机构：任何动力大钳，为了使滚子坡 板能发生相对移动，必须设计颚板的制动机 构。 制动盘外边的两根刹带，连杆和刹带调节筒组成制动 机构，转动调节筒可调节筒内弹簧的弹力，以改 变刹车力矩的数值。本制动机构还能对浮点体有 良好的扶正作用和适应偏心接头的要求 4）复位机构：在开口动力钳上，有三个复位对缺口 问题，它包括：浮动体与壳体对正；上钳颚板架 与浮动体对正；下钳颚板架与壳体对正。 用高档大致对正后，再以抵挡准确对正的办法， 使浮动体与壳体对正
2、减速装置：两档行星齿轮减速箱的 输出就是二级齿轮减速装置的输入轴， 经过第一级减速（z1-z8），第二级齿 轮减速（z9-z10-z11）带动缺口齿轮 z11转动。两个惰轮z10的作用是考虑 齿轮z9运转能连续传至缺口齿轮z11， 即过“缺口”的需要。
3、钳头 1）卡紧机构：由传动部分的缺口齿轮，通过三个销 子，带动浮动体转动。刹带如始终以1000N.m左 右的力矩刹住制动盘，带有颚板架与制动盘用螺 钉相连，当浮动体开始转动时，因钳牙未与接头 接触，故制动盘和颚板架均被刹住而不转动。但 由于有一定坡角的坡板随浮动体转动，所以颚板 背部的滚子将沿坡板的螺旋面上坡，并沿槽（ee旋转）向中心靠拢，最后夹紧接头。这时缺口 齿轮带动浮动体上的制动盘、领板架、颚板及钻 柱旋转，进行上卸扣作业。
为了便于观察，在安装时使上钳定位手把4指向 与上扣（或卸扣）旋转方向一致。下钳定位 手把与上钳定位手把方向一致。 下钳复位机构的定位销装在拨盘上，并用螺 母固死，其余零件装在下壳的支架上。
4、气路系统
钻杆动力钳气动系统用钻机本身的压缩空气作为 气源。为了避免长距离气管线影响流量，大 钳用吊杆内腔存压缩空气，所以吊杆内腔就 是气路中的气包
下钳用夹紧汽缸，推动颚板架在壳体内转动， 从而可卡紧或松开下部接头
2）浮动：由于在旋扣过程中上下钳口座 间的相互位置是变化的,因此要求上钳 对下钳能相对浮动。 大钳采用轻便灵活的钳头浮动的方案，浮动体 通过四个弹簧座到缺口齿轮上，依靠弹簧 的弹性可保证浮动体重有足够的垂直位移。 为了保证在接头偏磨时仍能夹紧，浮动体 还可以相对于缺口齿轮作水平方向的位移。 该位移靠装在缺口齿轮上的三个销子的方 套与浮动体上的矩形孔间的间隙来保证
停止
液压大钳使用技术要求
1）钳头腭板尺寸应与钻杆接头尺寸相符。 2）移送大钳到井口时，严禁把气阀一次合到 底，以防钳子快速向井口运动造成撞击。 3）在公扣没有全部从母扣旋出和大钳没有松 开钻具以前，不允许上提钻具。 4）大钳停用时，应将所有液气阀恢复零位， 单向阀回关位，停液压泵，关闭大钳气路 阀门。 5）根据上卸扣决定上下钳的定位手柄位置， 钳头的各个缺口必须对正后方可操作，否 则机构失灵。
四）操作规程 1、打开钻机到钳子气管线阀门。（条件许可时此阀门 应布置在司钻操作台上）。 2、启动油泵，合上单向气阀使油泵在空载情况下运转， 系统压力表的压力不应超过1.5MPa为正常。 3、卸扣操作： ①检查钳头颚板尺寸与钻杆接头尺寸相符合后，把钳头 上两个定位手把中的卸扣手柄，转到卸扣位置 ②操纵移送缸双向气阀使钳子平稳地送到井口，严禁把 气阀一次合到底使钳子快速向井口运动造成撞击 ③若钳子高度不合适可通过调节升降装置上的操作阀 （或操作3吨手拉葫芦），调节到合适位置。
为了限制系统的最高压力，装有溢流阀。 为了使上扣时，系统处于低压状态，装有上扣溢流阀。 一般上扣压力调到10MPa左右（高档），出厂时已 调好。 从抗震压力表可读出上卸扣的压力，然后查出工作扭 矩。 为了消除液压油中的杂质，在油泵出口装有过滤气管。 压力油从过滤器进入油马达。工作一段时间后需要 及时清洗或更换新的过滤器芯子，以便继续使用。 系统有两块阀板，油泵阀板（过滤器进口处）装有系 统溢流表阀7，液马达阀板上装有上扣溢流表阀、 手动换向阀和抗震压力表
钳头转速表
流量 L/min 114 100 90 80 70 60 高档 40 35.1 31.6 28 24.5 21 钳头转速r.p.m 低档 2.7 2.4 2.1 1.9 1.7 1.4
钻杆动力钳基本参数
规格代号 127/25 162/50 85~162 （23/8~5钻 杆） 162/75 127~162 （31/2~5钻 杆） 203/100 127~203 （31/2钻杆 ~8钻铤） 203/125 254/145 65~127 适用管径范 （23/8~31/2 围mm（in） 钻杆） 液压源额定 压力MPa 工作气压 MPa 最大扭矩 kN· m 高档扭矩 kN· m 低档转速 r/min 高档转速 r/min 上下牙板中 心距mm 动力钳可移 动距离m ≥25 ≥3.5 4.0~10.5 25~65 200~210 ≥50 ≥4.5 2.0~4.5 30~60 230~250 ≥1.0 ≥75 ≥5.0 2.5~4.0 20~40 230~250 127~203 162~254 （31/2钻杆 （5钻杆 ~8钻铤） ~10钻铤） 16~20 0.5~0.9 ≥100 ≥7.0 1.5~3.0 20~40 230~250 ≥125 ≥10.0 1.5~2.5 15~35 240~260 ≥1.5 ≥145 ≥12.0 1.0~2.5 10~30 240~260