专利名称：盘式刹车的自动无级补偿磨损间隙的工作钳的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及石油钻机、修井机绞车液压盘式刹车装置，特别涉及一种自动无
级补偿刹车块与刹车盘间的磨损间隙的常开式工作钳。
背景技术：
目前，液压盘式刹车已经广泛应用到石油钻机和修井机上。在钻井、修井作业中， 刹车装置担负着控制钻具下放速度，保证钻修井机安全生产作业的重要作用。液压盘式刹 车的性能好坏直接影响着钻井效率和钻井作业的安全性。在液压盘式刹车装置刹车作业 中，大多数情况下是由工作钳刹住刹车盘而实现制动的，而且绝大多数的磨损是发生在工 作钳刹车块与刹车盘之间的摩擦过程中。这样造成工作钳刹车块与刹车盘之间间隙增大非 常快，需要经常调整，如果采用人工调整，需要停机维护，不但工作量大而且增加了钻修井 机的非工作时间，影响钻井效率。因而如何及时无级补偿工作钳刹车块磨损后造成工作钳 刹车间隙是一个非常重要的课题。 目前实际中大量应用的有两种调节刹车块与刹车盘之间磨损间隙的方法。第一种 方法是采用螺杆弹簧式调节，即采用手动调节螺杆上的螺母，补偿刹车块与刹车盘之间的 间隙。但是这种方法存在比较大的局限性一是需要手动调节，操作繁琐，劳动强度较大； 二是在快速起下钻施工时刹车块磨损非常快，刹车块与刹车盘之间间隙快速增大，很难做 到及时调节螺母来补偿间隙；三是需要经常性的调节，现场的操作人员可能存在疏忽，调节 不及时，造成延误调整间隙的时机。第二种方法是采用双液缸形式补偿刹车块与刹车盘之 间的间隙，与本实用新型相似，也在工作钳油缸上增加一个液缸专门用以调节工作钳刹车 间隙，但这种油缸是需靠人工从外部补充一种不同于液压盘式刹车装置液压系统用油的工 作介质来弥补刹车间隙增大造成的油缸容积空隙，该机构同样不能自动补偿刹车块与刹车 盘之间磨损间隙。这一方法不但同样存在着第一种方法的三个方面的局限性，而且还需要 专门配置工作介质用油和补偿间隙用注油设备、泄油装置，维修不便，成本高。 参阅图1。石油钻修井机液压盘式刹车一般包括液压控制单元、操作控制单元和 制动执行机构三部分，而制动执行机构又由安装固定钳架、刹车盘、工作钳1和安全钳2等 组成。该液压盘式刹车中，工作钳1是常开式制动钳，当没有给工作钳油缸供压力油时，工 作钳油缸在拉簧拉力的作用下没有伸长，刹车块与刹车盘间有间隙；当有一定压力的液压 油进入工作钳油缸，工作钳油缸伸长，通过杠杆作用，固定在钳体上的两块相对的刹车块间 的间距变小，并贴合到刹车盘上，刹车块作用到刹车盘上的摩擦力与进入工作钳油缸的油 压成正比。安全钳2是常闭式刹车钳，安全钳油缸内置有碟形弹簧，在没有压力油进入安全 钳油缸时，安全钳油缸中的活塞在碟形弹簧的作用下伸出，通过杠杆作用，刹车块贴紧刹车 盘，实现刹车；当有一定压力的液压油进入安全钳油缸，压縮碟形弹簧，安全钳油缸縮短，通 过杠杆作用，刹车块离开刹车盘，形成间隙，刹车松开。 工作钳1与安全钳2的工作状态相反，组成一个复合式刹车系统，形成安全互锁的 刹车机构，确保整个石油钻修井机刹车系统安全可靠。[0006] 中国专利公告号为CN2448999Y，提供了一种间隙自动补偿制动缸，采用双液缸形 式。结构是有大、小活塞和一个由两个不同缸径的缸体组合为一体的变径缸体。大活塞和 限位隔套依次置于变径缸体的大缸径内；小活塞与大活塞相对且紧贴，装于变径缸体的小 缸径内。同时大活塞的底面与变径缸内台的垂直距离和大活塞的上面与限位隔套端面的垂 直距离为等值。优点是制动灵敏，安全可靠地自动补偿刹车块与刹车盘的摩擦间隙。 中国专利公告号为CN101169164A，提供了一种盘式刹车自动补偿间隙的制动钳， 采用棘爪棘齿机构形式。结构是在有缸盖上装有带自回位弹簧的棘爪，在活塞杆上加工有 棘齿。通过工作液缸上的棘爪棘齿机构，分级调整工作液缸工作行程，实现刹车块与刹车盘 之间的间隙的补偿。特点是间隙调节方便、快捷，自动调节。
实用新型内容本实用新型的目的是提供一种盘式刹车的自动无级补偿磨损间隙的工作钳。在 石油钻机、修井机液压盘式刹车的刹车块和刹车盘磨损后，能自动无级补偿刹车块与刹车 盘之间的刹车间隙。 本实用新型采用的技术方案是盘式刹车的自动无级补偿磨损间隙的工作钳，主 要由两个钳体、两个刹车块、两个销轴、两个杠杆、两个支杆、两个支杆轴、一个工作钳油缸、 两个拉簧和两个油缸销轴组成。两个支杆固定安装在液压盘式刹车执行机构的支撑钳架 上。 支杆的两端各有一个孔，支杆轴穿过支杆两端孔，支杆轴与支杆垂直，通过支杆轴 与分别与两个杠杆的中间孔连接。 杠杆的两端各有一个销轴孔，两个钳体分别通过销轴与两个杠杆端部连接，在钳 体的内侧嵌装着刹车块； 两个油缸销轴分别穿过杠杆的一端销轴孔并穿过工作钳油缸两端的销轴孔，将工 作钳油缸固定在两个杠杆之间。在油缸销轴的两端并在工作钳油缸的两侧分别连接有一个 拉簧，拉簧通过螺杆和螺母固定到油缸销轴的端部。 所述的工作钳油缸主要由柱塞、液压接头、油缸盖、缸体、活塞、密封圈和单向阀组 成。在缸体和柱塞外端部有固定块，固定块上分别有销轴孔，销轴孔能穿过油缸销轴。 柱塞穿过油缸盖中心孔插入活塞内，并且活塞在缸体内，组成复合型液压缸(二 级伸縮油缸)。油缸盖和缸体之间用螺栓连接固定。活塞与油缸盖之间有1 3毫米的间 隙。活塞有中心孔，在活塞的中心孔上固定有单向阀，高压液体只能从活塞内腔流入缸体 内。在柱塞的外端到柱塞的内端面之间有连通孔，连通孔的外端部固定有液压接头。在柱 塞内端面上有环形凸起使柱塞内端面与活塞内底面之间有间隙。 在活塞的端面中心位置有圆柱形凸台，在缸体的内底面中心位置有圆柱形凹槽。 活塞的凸台插到缸体凹槽的底部，在缸体内底面与活塞端面之间有1 3毫米的间隙。 为了放出活塞端面与缸体内底面之间的液压油，在缸体上有螺钉孔，螺钉孔连通 缸体内底面与活塞端面之间的间隙。螺钉孔上有丝堵或接头与阀门。旋开丝堵放出液压油， 活塞能回到起始位置。如果接头与阀门连接管线，能把液压油导入液压系统中。 为了提高密封性，在柱塞与活塞之间有密封圈，在活塞与缸体之间有密封圈。 简述盘式刹车的自动无级补偿磨损间隙的工作钳的工作原理[0019] 参阅图l。工作钳l通过支杆与基座(钳架)连接固定。参阅图2。杠杆能绕支 杆轴8转动。当液压盘式刹车需要制动时，有液压油进入工作钳油缸9，在液压力的作用下， 工作钳油缸9伸长，推动杠杆6绕支杆轴8转动，因而，固定在两个钳体3上的两个刹车块4 间的距离变短，直至夹紧到刹车盘上，在夹紧力达到一定值后，刹车盘在刹车力的作用下停 止转动，实现绞车的刹车功能。当液压盘式刹车控制系统给工作钳油缸9泄压，油缸在拉簧 10的拉力作用下收縮，相应地，两个刹车块4间距离变大，离开刹车盘，绞车处于松开状态， 可自由转动。 参阅图3。工作钳油缸9的油缸盖14和缸体15之间用螺栓连接固定，活塞16安 装在缸体15内并由油缸盖14限定其移动最大距离。本实用新型的工作钳油缸设计为二级 伸縮油缸，共有两个油腔，一为缸体15与活塞16间形成的油腔(以下称一级油腔)，另一 为活塞16和柱塞12间形成的油腔(以下称二级油腔)，其行程根据工作钳刹车块和刹车 盘在使用中的磨损情况来设计。在活塞16的中心有一孔，单向阀18就安装在此孔内。单 向阀18的作用是当工作钳制动时，压力油可以通过活塞16上的中心孔和单向阀18从一 级油腔流到二级油腔内；但当工作钳松开时，液压油不能从二级油腔流到一级油腔中。即 实现了柱塞12自动无级补偿刹车块与刹车盘磨损后形成的间隙的功能。液压油只能从一 级油腔向二级油腔流动，而不能反向流动。由此产生的结果是当工作钳油缸泄压时，在拉簧 10的拉力作用下，只有一级油腔内的液压油能返回到液控系统中，而二级油腔内的液压油 不会返回到液控系统中，会存留在二级油腔内。 本实用新型的有益效果本实用新型盘式刹车的自动无级补偿磨损间隙的工作 钳，该装置通过工作钳油缸的二级油缸设计解决了液压盘式刹车在刹车块与刹车盘磨损后 的刹车间隙无级自动补偿问题，在工作钳油缸中，活塞的设计行程和刹车块与刹车盘的刹 车间隙设计值相对应，在工作钳夹紧刹车盘时，活塞向外移动弥补刹车间隙设计值，当刹车 块与刹车盘间还有间隙时，液压油通过活塞中心孔和单向阀流入二级油腔，使柱塞向外伸 出，直至刹车块与刹车盘接触并夹紧刹车盘。松开刹车时，液控系统泄压，仅有一级油腔内 液压油在拉簧拉力作用下从油腔内流回液控系统。因此，松开刹车时，工作钳油缸只能縮回 部分行程，刹车块与刹车盘的间隙只能恢复到设计值，其磨损量在工作钳刹车过程中被工 作钳油缸的柱塞伸出量自动弥补。在刹车块或刹车盘磨损到一定程度，达到厂家要求更换 的厚度时，用胶管将液压接头与液控系统回油管路连接，能使二级油腔内的液压油泄回液 压系统油箱中，使刹车块回到最初设计的最大张开度。 本实用新型调节准确、安全可靠。既克服了双液缸形式补偿刹车间隙装置结构复 杂，维修不方便等不足。
图1是液压盘式刹车装置连接示意图。
图2是本实用新型盘式刹车的自动无级补偿磨损间隙的工作钳结构剖面示意图。 图3是可无级伸长工作钳油缸结构组成图。 图中，l.工作钳，2.安全钳，3.钳体，4.刹车块，5.销轴，6.杠杆，7.支杆，8.支杆 轴，9.工作钳油缸，IO.拉簧，ll.油缸销轴，12.柱塞，13.液压接头，14.油缸盖，15.缸体， 16.活塞，17.密封圈，18.单向阀。
具体实施方式
实施例1 :以一个盘式刹车的自动无级补偿磨损间隙的工作钳为例，对本实用新 型作进一步详细说明。
参阅图2。盘式刹车的自动无级补偿磨损间隙的工作钳，由两个钳体3、两个刹车 块4、两个销轴5、两个杠杆6、两个支杆7、两个支杆轴8、一个工作钳油缸9、两个拉簧10和 两个油缸销轴11组成。两个支杆7固定安装在液压盘式刹车执行机构的支撑钳架上。 支杆7的两端各有一个孔，支杆轴8穿过支杆7两端孔，支杆轴8与支杆7垂直， 通过支杆轴8与分别与两个杠杆6的中间孔连接。 杠杆6的两端各有一个销轴孔，两个钳体3分别通过销轴5与两个杠杆6端部连 接，在钳体3的内侧嵌装着刹车块4。 两个油缸销轴11分别穿过杠杆6的一端销轴孔并穿过工作钳油缸9两端的销轴
孔，将工作钳油缸9固定在两个杠杆6之间。在油缸销轴11的两端并在工作钳油缸9的两
侧分别连接有一个拉簧IO，拉簧IO通过螺杆和螺母固定到油缸销轴11的端部。 工作钳油缸9主要由柱塞12、液压接头13、油缸盖14、缸体15、活塞16、密封圈17
和单向阀18组成。在缸体15和柱塞12外端部有固定块，固定块上分别有销轴孔，销轴孔
能穿过油缸销轴11。缸体15内径为125毫米；柱塞12的外径90毫米；油缸盖14内径90毫米。 柱塞12穿过油缸盖14中心孔插入活塞16内，并且活塞16在缸体15内，组成复 合型液压缸。油缸盖14和缸体15之间用螺栓连接固定。活塞16与油缸盖14之间有1毫 米的间隙。活塞16有中心孔，在活塞16的中心孔上固定有单向阀18，高压液体只能从活塞 16内腔流入缸体15内。在柱塞12的外端到柱塞12的内端面之间有一个倾斜的连通孔， 连通孔的外端部固定有液压接头。在柱塞12内端面上有环形凸起使柱塞12内端面与活塞 16内底面之间有1毫米的间隙。 在活塞16的端面中心位置有圆柱形凸台，在缸体15的内底面中心位置有直径为 40毫米的圆柱形凹槽。活塞16的凸台插到缸体15凹槽的底部，在缸体15内底面与活塞 16端面之间有1毫米的间隙。 在缸体15上有螺钉孔，螺钉孔上有接头。接头连接阀门和管线。 在柱塞12与活塞16之间有密封圈17，在活塞16与缸体15之间有密封圈17。
权利要求一种盘式刹车的自动无级补偿磨损间隙的工作钳，主要由两个钳体(3)、两个刹车块(4)、两个销轴(5)、两个杠杆(6)、两个支杆(7)、两个支杆轴(8)、一个工作钳油缸(9)、两个拉簧(10)和两个油缸销轴(11)组成，支杆(7)的两端各有一个孔，支杆轴(8)穿过支杆(7)两端孔，支杆轴(8)与支杆(7)垂直，通过支杆轴(8)与分别与两个杠杆(6)的中间孔连接；杠杆(6)的两端各有一个销轴孔，两个钳体(3)分别通过销轴(5)与两个杠杆(6)端部连接，在钳体(3)的内侧嵌装着刹车块(4)；两个油缸销轴(11)分别穿过杠杆(6)的一端销轴孔并穿过工作钳油缸(9)两端的销轴孔，将工作钳油缸(9)固定在两个杠杆(6)之间，在油缸销轴(11)的两端并在工作钳油缸(9)的两侧分别连接有一个拉簧(10)，拉簧(10)通过螺杆和螺母固定到油缸销轴(11)的端部，其特征在于所述的工作钳油缸(9)主要由柱塞(12)、液压接头(13)、油缸盖(14)、缸体(15)、活塞(16)、密封圈(17)和单向阀(18)组成，在缸体(15)和柱塞(12)外端部有固定块，固定块上分别有销轴孔，销轴孔能穿过油缸销轴(11)；柱塞(12)穿过油缸盖(14)中心孔插入活塞(16)内，并且活塞(16)在缸体(15)内，组成复合型液压缸，油缸盖(14)和缸体(15)之间用螺栓连接固定，活塞(16)与油缸盖(14)之间有1～3毫米的间隙，活塞(16)有中心孔，在活塞(16)的中心孔上固定有单向阀(18)，高压液体只能从活塞(16)内腔流入缸体(15)内，在柱塞(12)的外端到柱塞(12)的内端面之间有连通孔，连通孔的外端部固定有液压接头，在柱塞(12)内端面上有环形凸起使柱塞(12)内端面与活塞(16)内底面之间有间隙；在活塞(16)的端面中心位置有圆柱形凸台，在缸体(15)的内底面中心位置有圆柱形凹槽，活塞(16)的凸台插到缸体(15)凹槽的底部，在缸体(15)内底面与活塞(16)端面之间有1～3毫米的间隙。
2. 根据权利要求1所述的盘式刹车的自动无级补偿磨损间隙的工作钳，其特征是在 缸体(15)上有螺钉孔，螺钉孔连通缸体15内底面与活塞16端面之间的间隙，螺钉孔上有 丝堵或接头与阀门。
3. 根据权利要求1所述的盘式刹车的自动无级补偿磨损间隙的工作钳，其特征是在 柱塞(12)与活塞(16)之间有密封圈(17)，在活塞(16)与缸体(15)之间有密封圈(17)。
专利摘要盘式刹车的自动无级补偿磨损间隙的工作钳，应用于钻机、修井机绞车液压盘式刹车。特征是柱塞穿过油缸盖中心孔插入活塞内，并且活塞在缸体内，组成复合型液压缸。活塞与油缸盖之间有1～3毫米的间隙。在活塞的中心孔中安装着单向阀。在柱塞的外端到内端面之间有连通孔并固定有液压接头。在活塞的端面中心位置有圆柱形凸台，在缸体的内底面中心位置有圆柱形凹槽，凹槽圆周方向上均布着四个比凹槽深度短的半圆槽。效果是工作钳油缸能补偿掉刹车时因磨损而产生的间隙，而工作钳油缸的缩回量保持为设计值。当刹车块与制动盘间因磨损产生间隙时，工作钳总能因工作钳油缸的自动补偿间隙功能而实现无级补偿，确保刹车间隙。
文档编号F16D55/2265GK201496448SQ200920173100
公开日2010年6月2日 申请日期2009年9月9日 优先权日2009年9月9日
发明者王新忠, 邹刚, 马永恒 申请人:中国石油天然气股份有限公司