液压盘式刹车装置

液压盘式刹车装置
（机械）
使用维护手册
2008年5月
目录
1.概述
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。

液压盘式刹车装置由液压站、操纵台、制动执行机构及管路部分组成。

液压站是动力源，执行机构包括常开式工作钳和常闭式安全钳、钳架、刹车盘等，操纵台是执行机构的控制中心，它通过手动操作换向阀组，对制动执行机构的动作进行控制。

1.1 该装置具有以下五种功能
1.1.1工作制动
通过操作刹车阀的操作手柄，调节工作钳对制动盘的正压力，从而为主机提供大小可调的刹车力矩，满足送钻、起下钻等不同工况的要求。

1.1.2紧急制动
遇到紧急情况或停机及司钻离开操作位置时，按下紧急制动按钮，工作钳、安全钳全部参与制动，实现紧急刹车。

1.1.3防碰保护
当大钩提升重物上升到某高度应该实现制动的位置，由于操作失误或其它原因，未实施制动时，过卷阀或防碰阀会动作并发出信号，工作钳和安全钳全部参与刹车，实施紧急制动，避免碰撞天车事故发生。

1.1.4驻车制动（ZJ30及以下钻机无此功能）
当调整盘刹间隙时，使用驻车制动手柄，使安全钳刹车，可调整工作钳间隙。

1.1.5断电保护
当发电系统故障断电时，液压站设有蓄能器和手摇泵，断电后，可使刹车钳正常制动4～6次，以处理紧急情况。

液压盘式刹车装置故障的排除和检修，必须由经过培训的专业人员进行操作，要从原理上判断、查找故障原因，严格按照操作规程排除故障，严禁盲目操作。

2.主要技术参数
1．液压系额定工作压力：
2．工作介质：液压油(冬季用L－HV32,夏季L－HM46)
3．油箱容积：250L
4．电机功率：2×3KW
5．蓄能器容量：2×10L
6．电加热器功率：2KW
7．每个刹车块单边最大正压力
70及以下钻机：90 KN
90及以上钻机：120 KN
8．恒压变量泵排量：10ml/r
3.工作原理与系统组成
3.1 制动执行机构
3.1.1工作钳
（如图1所示）
3.1.1.1 工作原理
当给油缸输入压力油时，产生推力推动油缸活塞杆伸出，通过连杆、销轴、闸靴、使刹车块接触刹车盘，通过拉杆将推力F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。

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

图1工作钳
3.1.2安全钳
（如图2所示）
图2安全钳
3.1.2.1 工作原理
安全钳的工作原理与工作钳相反。

当给油缸输入额定工作压力油时，油压产生的力克服碟簧弹力压缩碟簧，油缸活塞杆缩回，通过连杆、销轴、闸靴、使刹车块脱离刹车盘，实现松刹。

当放油时，油压为零时，蝶簧的弹力作用于活塞的端面，油缸活塞杆伸出，通过连杆、销轴、闸靴、使刹车块接触刹车盘，弹力传递到刹车块端，从而作用于刹车盘，产生制动力，实现刹车。

3.1.3刹车盘
刹车盘与刹车块组成刹车副。

一般每台绞车配备两个刹车盘，安装在绞车滚筒两端。

刹车盘按冷却形式不同分为：自然冷却、强制水冷两种类型。

自然冷却式刹车盘靠表面散热，主要用于修井机和小型钻机。

强制水冷式刹车盘内部设有水冷通道，在刹车盘内径处设有进、出水口；外径处设有放水口，用来放尽通道内的水，以防止低温环境下刹车盘冻裂；正常工作时，放水口用螺塞封住。

刹车系统工作时，给刹车盘通冷却循环水，以平衡刹车副摩擦产生的热量。

在环境温度≤0℃，不使用绞车时，应放尽刹车盘通道内的水，以防止寒冷气候时刹车盘冻裂。

3.1.4钳架
钳架是执行机构的基座，工作钳及安全钳均安装在该基座上。

3.2 液压站
液压站：包括油箱组件、泵组、控制块总成、加油组件、电控箱等。

（如图3所示）
图3液压站
3.2.1.1 油箱组件
油箱组件包括油箱体、放油阀、液位液温计、滤油器等元器件。

3.2.1.2 泵组
系统配备两台同样的恒压变量柱塞泵，分别由一台防爆电机驱动，一台工作，另一台备用，工作时应交替使用。

还配备一台手动加压泵，当停电或者柱塞泵故障时可以用手动泵给系统加压，以便处理紧急情况。

3.2.1.3 控制块总成
控制块总成主要由油路块、蓄能器、截止阀、单向阀、安全阀和高压滤油器等元器件组成。

蓄能器可提供一定的能量储存。

截止阀是用来隔离蓄能器和液压系统的，需要时可关掉截至阀，使液压系统继续使用。

单向阀用于两台泵并车。

安全阀是一个溢流阀，起安全保护作用。

高压滤油器过滤系统高压油，保证液压系统的清洁、可靠工作。

3.2.1.4 加油组件
加油组件由一台电机─齿轮泵总成等组成，油箱加油时，通过加油泵组完成，以保证油液的清洁度；同时也可循环过滤油箱中的液压油。

3.2.1.5 电控柜
液压站的电控柜主要用来控制电机和加热器的起、停等动作。

电控柜采用隔爆处理。

3.3 操纵组件
操纵组件包括工作刹车手柄，驻车制动手柄，紧急制动按钮。

如图4、5所示。

图4工作刹车手柄
图5工作刹车手柄原理图
4.安装
4.1 安装刹车盘
刹车盘安装前清洗干净，摩擦面严禁沾染任何油污。

安装后刹车盘的工作表面对滚筒轴的跳动不大于0.15mm。

对于水冷式刹车盘，需连接进、出水管。

4.2 安装刹车钳
各注油点应加注锂基润滑脂ZL-1或ZL-2,各滑动轴承应转动灵活,不得有卡阻现象，钳子装配好后,各个钳子应调整灵活。

刹车盘外圆与钳架内圆之间的间隙应均匀，不允许与钳架有干涉现象。

钳架与刹车盘应平行、对中，偏差为±1mm。

刹车块应包容在刹车盘之内。

严禁把钳缸的油口螺塞拧下，以防污染液压系统。

4.3 工作钳、安全钳组的安装
将钳缸的锁紧螺母松开（如图6、7所示），旋转钳缸的缸体，使钳缸缩到最短，钳头
张开到最大，按图纸要求将其总成推入绞车规定位置，使刹车块的外圆弧面距刹车盘的外圆弧面的距离为5mm，钳架的内圆弧面与刹车盘的外圆弧面间隙为6～8mm，钳架与刹车盘的两侧面平行且对中，配焊钳架的底座时应通油(或用工具调油缸),使闸瓦完全抱死刹车盘
(扶正作用)后再配焊好其座板。

图6松开锁紧螺母
图7旋转缸体使钳口打开
4.4 液压阀件、液压管路的安装
液压阀件、接头、高压胶管、密封垫圈、O型圈等装配前用煤油(或汽油)反复清洗,清洗干净后随即装配，防止污染液压系统，避免造成设备无法运转。

如需更换液压管线则必须严格按照设备所配型号采购和安装液压管线和接头，严禁用不同型号产品替代，不同型号的产品功能不相同，互相替代可能造成重大事故。

1、液压站的进油处、回油处、盘刹阀块安全钳和工作钳输出处、司钻房过墙接头处、绞车输入阀块处的快速接头必须装成一正一反，防止下次安装时接错回路，造成重大事故。

2、严禁非专业人员随意拆卸管线、更换管线接头、管线互倒、拆卸液压阀件、液压阀件不同型号互相替代。

违规操作极可能造成重大安全事故甚至亡人事故。

4.5 气路连接
气路管线的连接就是将防碰气信号与气控阀的接口连接好。

5.调试
5.1 准备工作
检查液压管线的连接，确保无误。

检查油箱液面高度。

如液压油不够需补充到最低液面高度以上。

加入液压油时严禁将油桶中液压油从油箱空滤器直接倒入，使液压系统受到污染，严重影响系统的工作稳定性。

加油时需使用精度为10μ以上的滤油车加油。

使用组合泵站的钻机，组合泵站本身配有加油过滤装置，只须将其软管放入油桶，打开吸油管路上的球阀即可加油。

严禁将水或不同种类的油品加入油箱。

检测蓄能器充氮压力，充氮压力约为。

打开蓄能器组截止阀。

点动电机，检查旋转方向是否正确（按泵上红色箭头方向确定）。

5.2 调试
5.2.1系统启动
启动泵，仔检查有无异常声响。

5.2.2系统压力调整
5.2.2.1 调节步骤如下：
1、松开液压站的溢流阀调压锁紧螺帽，逆时针方向旋转其手轮(减少压力)至完全放开位置。

（如图8所示）
图8溢流阀
2、检查管路完整性，启动一台泵电机组。

3、松开两台恒压变量泵壳中间部位顶部的恒压阀（压力补偿装置）的锁紧螺母（如图9所示），顺时针转动螺杆至最大(增加压力)。

此时由于溢流阀调压为零，故表压仍不变。

4、将液压站的溢流阀调压螺杆（如图8所示）按顺时针方向慢慢地旋转，监视液压源压力表读数，调节压力至7MPa，然后拧紧紧螺锁母。

5、逆时针旋转恒压泵恒压阀（压力补偿装置）螺杆(减少压力)，监视压力表读数，调节压力至。

然后拧紧锁紧螺母。

6、用同样的方法调节第二台泵。

图9恒压变量泵
图 10 盘刹液压站组件位置图
液压站出厂前，恒压变量泵额定工作压力已调节好，无特殊情况，请勿调节。

若需调节， 必须由专业人员操作。

5.2.2.2 排气 操纵刹车阀反复动作，观察油缸有无爬行现象，若有，将系统压力调为 MPa，在管
路中的最高处拧松接头放气直到排出的油液不含泡沫为止，油缸动作正常后，再将液压 站系统压力调至 MPa。

5.2.3 调整刹车块与刹车盘之间的间隙 高度重视盘刹刹车块与刹车盘之间的间隙调整。

合适的间隙对于保证刹车可靠、灵
敏、平稳非常重要。

盘式刹车刹车块与刹车盘之间的间隙太小，则空负荷大钩下行较慢 且刹车盘发热严重。

间隙过大，则工作钳刹车滞后。

安全钳刹车力随刹车块与刹车盘之 间的间隙增大呈抛物线状衰减。

若间隙过大，会使刹车力急剧下降甚至丧失刹车力而造 成重大事故。

井队应按规章定期检查并调整其间隙，特别是安全钳，在液压管线爆裂、 液压系统失去压力、液压阀卡住等紧急情况下全靠它来刹车，所以间隙的合适与否直接 影响钻机的安全。

如在钻井状态下调整工作钳、安全钳间隙，必须把游车放在下死点位置，为了保证安全， 调整时须先调整安全钳间隙，然后再调整工作钳间隙。

5.2.3.1 安全钳间隙调整 启动液压站，压力表显示系统压力,拉住工作钳刹车手柄（调整期间不能松开），工作
钳刹死绞车。

拔出紧急刹车按钮，旋转驻车开关到释放状态，则安全钳通油使其打开。

用专用工具松开刹车钳锁紧螺母（见节图 6、7），顺时针旋转调整螺母使刹车盘与刹车块 之间的间隙为零(扳不动为止)，然后反向旋转调整螺母约 2～3 个调整孔的位置，这时刹 车块与刹车盘单边间隙约为 ～0.5mm，单边间隙值最大不能超过 1mm, 锁上锁紧螺母。

（如图 11 所示）
1. 安全钳刹车力随刹车块与刹车盘之间的间隙增大呈抛物线状衰减。

若间隙过大，会使


刹车力急剧下降甚至丧失刹车力。

要求安全钳单边间隙值最大不能超过 1mm，否则可能 会发生溜钻事故。

2.在调整刹车钳间隙的时候启动液压站，司钻房里必须有人监控，发现刹车钳刹车力不 足，应及时按下紧急制动按钮或采取转动绞车上提游车的措施。

5.2.3.2 工作钳间隙调整 驻车开关转到驻车状态锁紧安全钳，工作钳刹车手柄复位，打开工作钳，如上述调
节方法调整工作钳间隙。

图 11 刹车钳间隙调整
5.2.4 刹车块磨合 更换新的刹车盘或刹车块时应磨合刹车盘和刹车块，使刹车盘和刹车块的接触面积
达到 70%（约 2 小时）才能使盘刹正常工作。

5.2.4.1 工作钳磨合 绞车低速运行，缓缓拉动“刹车手柄”，使刹车块与刹车盘接触，反复多次。

直到接
触面积达 70%以上。

磨合操作时注意控制刹车油压，一般在 1MPa 左右即可。

磨合中若 刹车盘温度过高（超过 350 摄氏度），应停止磨合待刹车盘温度下降之后继续磨合，直到 刹车盘刹车块接触面积达 70%以上（约 2 小时），观察刹车盘刹车块接触面平整光滑即可。

5.2.4.2 安全钳磨合 拔出紧急刹车按钮，驻车开关转到“释放”位置，在系统压力为情况下，彻底调
松刹车钳（完全张开），这时调节系统压力为 1MPa。

松开工作刹车手柄，低速运行绞车， 磨合安全钳刹车块。

如温度过高（超过 350 摄氏度）时，应停止磨合待刹车盘温度下降 之后继续磨合，直到刹车盘刹车块接触面积达 70%以上，观察刹车盘刹车块接触面平整 光滑即可。

磨合后恢复系统压力到 MPa。

磨合后须按 5.2.3 节调整好安全钳和工作钳的 间隙。

5.2.5 功能调试 在盘刹间隙调整好后，应对盘刹控制逻辑及性能进行测试，确保工作钳、安全钳均
能正常刹车，制动性能良好，测试工作正常后方可对绞车滚筒缠绳。

5.2.5.1 工作刹车 拉动刹车手柄，观察工作钳压力表压力变化是否与刹车手柄同步，手柄拉到最大位
置时，压力表压力应达到系统额定工作压力，手柄完全复位时，压力表压力应为零。

5.2.5.2 驻车刹车 拔出紧急制动按扭，拨动驻车手柄到“驻车”位置，安全钳迅速刹车，拨动驻车手
柄到“释放”位置，安全钳应迅速打开。

5.2.5.3 紧急刹车 拍下紧急制动按扭后，工作钳、安全钳同时参与刹车。

拔出紧急制动按扭后，工作
钳、安全钳应先后解除刹车。

5.3 检查、确认设备
(1) 检查系统压力、工作钳压力、安全钳压力是否符合要求。

(2) 检查整个管路连接正确、可靠，无任何泄漏。

(3) 检查液压站的液位、温度应在规定的范围之内。

(4) 再次检查盘刹的各种动作和功能应完全满足要求。

6. 操作
6.1 准备工作
检查所有外围接线是否正确； 检查各管路连接是否正确； 打开液压站蓄能器截止阀； 合上电控箱空气开关接通电源； 开启气源； 启动正常工作；
下放钻具，特别在下放较重的钻具时，需要辅助刹车配合使用。

以保证操作的安全性， 减少制动负荷，提高刹车系统和整个钻机设备的使用可靠性和使用寿命。

6.1.1 工作刹车 正常钻井时，工作钳为主刹车。

刹车手柄的位置由零位到最大位置对应着零刹车力
到最大刹车力。

在工作中，若发现工作钳刹车滞后，应及时调整刹车块与刹车盘之间的 间隙以及检查蓄能器压力并补充氮气。

司钻应根据刹车钳压力表的显示来确定刹车力大 小，且勿猛拉猛推刹车手柄。

6.1.2 紧急刹车 正常工作时应拔出紧急制动按钮。

当司钻离开操纵台、停机、或者遇到紧急场合时
按下紧急制动按钮，工作钳和安全钳同时参与制动进行刹车，工作钳压力表显示为系统 压力，安全钳压力表显示为零。

（如图 12 所示）


图 12 工作钳、安全钳压力表在紧急制动按下后的显示状态
司钻离开司钻房或者停机时必须按下紧急制动按钮，确认工作钳压力为系统压力，安全 钳压力为零。

否则会造成严重事故。

6.1.3 驻车刹车 正常工作时将驻车阀手柄扳到“释放”位置，使安全钳缸进油，压缩蝶簧从而解除
安全钳的刹车。

当停机、司钻离开操纵台时驻车阀手柄扳到“驻车”位置，安全钳刹车 。

6.1.4 辅助刹车
电磁涡流刹车或其它型式的刹车为辅助刹车，为了降低摩擦块及摩擦盘磨损，减少 摩擦盘的发热量，特别是悬重大、井深、游车下放速度快时用好辅助刹车尤为重要。

6.1.5 防碰刹车
当防碰过卷阀、天车防碰阀或电子防碰起作用时，将一个气信号送给控制回路，工 作钳和安全钳同时进行刹车，实现防碰紧急刹车。

防碰系统应每天每班试用，以确保钻机安全可靠的工作。

7. 使用与维护
正确的使用与维护盘式刹车装置是保证钻机安全、可靠工作的前提。

盘刹装置是机、 电、液一体化设备，其液压系统的正确使用与维护尤为重要。

7.1 注意事项
（1）盘刹工作钳由液压油压力产生制动力，安全钳靠释放液压油压力由蝶簧的压缩力产 生制动力，即工作钳是通油刹车，安全钳是放油刹车，在滚筒缠绳后，如安全钳和工作 钳两控制管线接反，则控制手柄的释放和刹车功能相反，紧急制动按钮按下去后则变成 了完全打开的状态，容易造成重大安全事故。

（2）不同型号的气阀、液阀、电气元件其功能不同甚至相反，互相替代，元件功能差异


可导致释放和刹车功能的不同甚至相反，因此在绞车缠绳后，严禁盘刹管线、不同型号 阀类零件、电气元件互相替代，防止发生重大事故。

（3）在安装好之后或者检修更换零部件之后必须在无载荷或者游车在下死点位置的情况 下试验盘刹功能是否正常，刹车性能是否良好。

待刹车和保护功能正常后方可进行工作。

（4）盘刹在做任何检修工作时，司钻必须在司钻房内监控，当出现紧急状况时及时按下 紧急刹车按钮或采取转动绞车上提游车的措施，防止重大安全事故的发生。

7.2 液压油
液压设备的故障基本上都是由于液压油的污染而引起的。

盘刹液压站液压油必须按 要求的牌号、过滤精度使用，并定期更换（一般为 3～6 个月），更换时须同时清洗油箱。

接头拆卸后要及时带上接头护帽，保护拆卸开的接头不受污染。

在钻机运行中，应经常 检查管线接头处的连接是否松动漏油。

正确使用电加热器和冷却器，保证油液在规定的 温度范围内使用。

液压系统的故障大多是由于液压油的污染而造成的。

应严格按使用说明书的要求使用规 定的液压油。

在加油和液压元件拆卸时应注意防止液压油的污染，按规定时间更换液压 油。

7.3 滤油器
及时更换和清洗液压站上的滤油器滤芯，保证滤芯不被堵塞，是保证液压系统不被 污染的重要环节。

泵前的吸油粗滤油器（如图 13 所示）上设有滤网状态显示表，表盘中 设有红、黄、绿三个区及指针，其分别表示完全堵塞、部分堵塞、滤网干净。

当指针接 近红区时，应停止使用该滤油器，用工具插入其卡槽中，旋开顶盖（其自封阀会自动关 闭，油箱的油不会流出，更换时滤网中存在的油会有少许流出），抽出滤芯，用干净煤油 浸泡并清洗干净后装入，拧紧上盖。

阀组上的精滤油器上设有滤网状态显示器（如图 14 所示），设有伸出带红、黄、绿三个区的显示杆，其分别表示完全堵塞、部分堵塞、滤网 干净，当显示杆伸出接近红区时，应停车更换该滤油器（该滤油器不能清洗）。

更换该滤 油器时应使盘刹液压系统压力卸压到零，用扳手卡住该滤油器的装卸用六方体，旋开其 顶盖，抽出并更换新的滤芯，拧紧上盖。

吸油口滤油器和阀组回路滤油器每天在工作温度达到正常值时，至少进行一次检查。

或 者每当交接班时，下一班司钻检查一次。

图 13 吸油口滤油器 图 14 阀组精滤滤油器
更换阀组上的高压精滤滤油器时，游车必须处在下死点位置，检查安全钳可靠刹车后按 下紧急制动刹车，关上液压站，关闭蓄能器截止阀。

逆时针旋转溢流阀手柄（见节图 8） 释放系统压力到零，防止高压油伤人。

更换滤芯后打开蓄能器截止阀，顺时针旋转调压 手柄，调系统压力到。

7.4 蓄能器
定期检测并补充蓄能器的氮气压力（每 3 个月）。

充氮工具固定在液压站上（如图 15 所示），使用时将其两端从液压站上拧下，拧下蓄能器上端的外面和里面的护帽，拧上充 氮工具。

将充氮工具管端拧在氮气瓶上，旋转充氮工具上的手轮，可顶开蓄能器的单向 阀，实现检测并补充蓄能器氮气的目的。

图 15 充氮装置
7.5 刹车钳
7.5.1 工作钳缸 工作钳缸连续使用，且使用频率很高，其密封圈长期磨损会导致漏油，更换新的密封圈 是工作钳缸维修的主要工作。

更换新的密封圈时，将其左端盖上的内六方螺钉拧下，拆


掉活塞杆上的黄油嘴及接头，抽出左端的活塞杆，更换防尘圈、导向带、0 型圈、格来圈 （须用专用工具）、复位弹簧等。

图 16 工作钳缸 7.5.2 安全钳缸
为了防止出现重大事故，安全钳缸的碟型弹簧每年必须强制性成组全部更换一次。

该缸拆卸时，用工装顶缸的两端压缩碟型弹簧，将其左端盖上的内六方螺钉拧下，拆掉 活塞杆上的黄油嘴及接头，抽出左端的端盖，更换碟型弹簧（新碟型弹簧装前应清洗、 每个面上均匀地涂抹二硫化钼）。

在更换碟型弹簧时，应检查密封圈的磨损情况，若有磨 损则应同时更换安全钳缸的防尘圈、导向带、0 型圈、格来圈（须用专用工具）。

为了确保安全钳油缸内大刚度碟簧有足够的弹力，每累计工作 12 个月应成套更换一次碟 簧组。

图 17 安全钳缸 7.5.3 刹车块
刹车块的寿命与使用方法关系很大，配合用好辅助刹车，可增加刹车块的使用寿命。

为保证刹车安全，刹车块由 32mm 磨损到 14mm 时（磨去 18mm，刹车块 4 角上有标记）， 或因高温等其他原因失效时，刹车块必须更换。

更换刹车块时，打开刹车钳，将其刹车 块与刹车盘之间的间隙调至最大，后拆去销轴和连杆与缸的连接销轴，将连杆、钳体、 刹车块一块取出，更换新刹车块，更换刹车块后用加油枪给所有黄油嘴注满润滑脂，并 进行磨合。

7.5.4 刹车盘 在工作中须注意，避免油飞溅到刹车盘的摩擦面上，以免降低摩擦系数，造成刹车
力矩不足的情况。

严重时可能出现事故。

若油已飞溅到刹车盘的摩擦面上，须用干净煤 油或清洗剂进行清洗。

刹车盘磨损到一定程度（磨去 10mm）后，应及时更换刹车盘以 保证盘刹安全运行。

7.5.5 循环水 对于水冷式刹车盘，在使用过程中，应经常检查冷却循环水，确保冷却循环水存在，
并且管线畅通。

若水冷式刹车盘工作时不通冷却循环水，会大大降低其使用寿命，使刹车盘容易出现裂 纹。

冬季位于寒冷地带，钻机不工作时，务必将刹车盘中的冷却水排尽，避免盘内结冰 将盘冻裂。

检查焊接件，特别是钳架、钳体的焊缝是否有裂纹、腐蚀等问题，如有必要 则要维修或更换。

半年至少检查一次。

检查活动部件是否有粘连现象，特别是杠杆销轴 处。

因为刹车粉尘的堆积容易造成润滑不良等后果，一个月加注润滑油脂一次，保证润 滑良好。

7.5.6 保养 适当的保养对于盘式刹车系统的正常运转至关重要的。

液压盘式刹车须按下面提出

。