【《油田专用液压动力钳整体设计案例》2400字】

油田专用液压动力钳整体设计案例目录TOC\o"1-3"\h\u26731油田专用液压动力钳整体设计案例 1169081.1液压动力钳简介 1225521.2液压动力钳的工作原理 2212121.3液压动力钳结构设计 3314351.3.1主钳结构设计 334521.3.2背钳结构设计 51.1液压动力钳简介液压动力钳是油田生产的专用机械设备，主要用于输油管道上螺纹的快速装卸。液压动力钳结构简单、操作方便、工作可靠、寿命长、适用范围广、输出扭矩大。因此，在油田工作中使用液压动力钳，可提高工作效率，减少工人劳动量。液力动力钳的总体设计包括主钳、背钳和液压系统三部分(见图2-1)。主钳系统包括夹头夹紧机构、动力传动机构、复位机构、制动机构和一些辅助部件。1.导向支撑；1.液压马达；3.主钳；4.背钳图2-1液压动力钳的整体结构（1）钳头夹紧机构液压动力钳夹头机构的可靠性是保证液压动力钳正常工作的关键因素之一。夹紧机构的工作原理是由于夹紧压力沿管径方向产生摩擦而夹住管径。因此液压动力钳夹机构主要包括以下几种：1）斜面式夹紧机构，利用斜面加压原理，对电动钳头施加压力，使管径得以夹紧；2）杠杆式夹紧机构，类似于手动油管钳夹紧原理。3）链条式夹紧机构，扭链缠绕在管径上，与管径接触产生多个接触点，使夹持的管径受力均匀，达到上卸扣的目的。4）行星夹持机构，采用行星齿轮式结构，通过传动机构带动蝶形卡爪转动，因而卡紧了管径，常用于闭口钳。（2）钳头制动机构为了实现开断油管的工艺，钳口钢丝绳既需要可靠地夹持油管柱，又需要独立转动，必须研制钳口制动机构。该机绕绳制动，牵引绳制动采用依靠挡板的运动来控制钢丝绳的起停。（3）动力传动机构通常情况下，动力钳是由电机和液压马达驱动的。动力钳一般分车削和冲压两个工序。旋转扣子要求力矩很小，但必须有很高的速度；而打孔扣子和螺丝扣子不一样，螺丝扣子必须立即提供更多力矩。通常实现卡扣的方法是在液压马达减速后，驱动动力钳钳口的旋转式钳口。（4）复位机构开式电动夹具需要复位机构。复位机构包括两个方面：第一，颚板架与开口齿轮之间的间隙复位机构，主要由颚板架上固定的圆柱销和开口齿轮盖上安装的旋转限位销组成；第二，颚板架与壳体之间的间隙复位机构，主要由凸轮、顶杆、杠杆、节流顶丝、复位轴、节流柄板、操纵杆系、H型四通阀内部的阀位弹簧组成。其作用均在于上扣式和卸扣式两种装置完成后，从彼此错位的现象恢复到最初的相互配合和调整的状态，从而使管径能够平稳地进入锁紧机构的内腔，有利于下一次卸扣。1.2液压动力钳的工作原理可以根据工作需要，选择管材加工或破碎方法。明确作业需要后，用专业工具将管子插入液压动力钳的钳口，液压动力钳便可开始生产或夹持。背钳油缸先向前夹持管子，然后按卡扣或卸扣选择开关。选好驱动电缆马达，启动电缆段，开始进行绕绳部分的工作。绳状马达起动时，齿轮轴开始转动，齿轮轴上的小齿轮与减速机齿轮相啮合，减速机齿轮与从动齿轮啮合，从动齿轮的网格与小齿轮相啮合，并将功率和扭矩传递给小齿轮。因为切口齿轮和绕绳滚筒位于一个轴上，切口齿轮的转动将驱动绕绳滚筒进行绕绳工作。被动齿轮与双联齿轮在管扣加工过程中的上齿啮合，双联齿轮的下齿处于空转状态，见图2-2。1.缺口齿轮；1.被动齿轮；3.过渡齿轮；4.齿轮轴；5.双联齿轮图2-2上扣过程液压动力钳卸扣时，绕绳马达受反力启动，并通过拨叉拨动双联齿轮，使双联齿轮的下齿与过渡齿轮啮合，如图2-3所示，铁片从上到下沿双联齿轮轴运动。如果双联齿轮仍然与被动齿轮啮合，液压钳由于挡板向下运动而不能继续工作，则可以通过改变双联齿轮的运动方向来控制挡板的运动方向，从而使液压钳保持平稳。1.缺口齿轮；1.被动齿轮；3.过渡齿轮；4.齿轮轴；5双联齿轮图2-3卸扣过程1.3液压动力钳结构设计1.3.1主钳结构设计液压动力钳的主钳采用闭口钳头结构形式，如图2-4所示，主要由壳体、驱动机构、传动机构、卡紧机构和制动机构等组成。1.壳体；1.驱动机构；3.传动机构；4.夹紧机构图2-4液压动力钳主钳结构（1）主钳驱动机构主钳的驱动机构是通过向钳口输入轴传递液压动力，然后通过传动机构、夹紧机构完成对管柱的上卸扣。传动机构包括液压马达，液压马达支架，钳钳主轴，驱动齿轮(变速齿轮)等，如图2-5所示。液力电机通过支架固定在主钳壳的安装板上。液力电机的输出轴与主钳的动力输入轴通过花键连接，主钳的驱动齿轮(换档齿轮)通过键连接并固定在动力输入轴中间。1.液压马达；1.马达支座；3.主钳花键轴；4.驱动齿轮图2-5液压动力钳主钳驱动机构（2）主钳传动机构液力钳主钳传动机构的作用是通过不同的档位将液压马达的运动和扭矩传递给闭口大齿轮。闭合式大齿轮驱动夹紧机构根据设定的旋转运动速度，向需要上卸扣的管柱施加一定的扭矩，以达到上卸扣的目的。水力钳主钳传动机构主要包括变速机构、中轴轮、大闭合齿轮等，见图2-6。1.换档机构；1.介轮；3.闭口大齿轮图2-6主钳传动机构（3）主钳加紧机构液压动力钳的钳头机构，一般采用单层曲面滚子爬坡卡紧机构，实现扭力传递与输出。这种动力钳用于行星式结构的动力钳，优点是结构比较紧凑，夹紧力大，可以更好地夹持管径，缺点是爬坡角度小，适应范围小。所设计的新型液压动力钳，通过增加坡面层数和优化爬坡曲线形状，可在较大范围内实现多个管柱的正反转夹紧和上卸扣。液力钳夹持机构为滚柱爬行式结构，如图2-7所示。1.大齿轮内圆柱体；2-颗板架；3.钳牙；4.颗板；5.销轴；6.滚轮；7.坡板图2-7钳头夹紧机构1.3.2背钳结构设计背钳部相对于主钳结构而言，不需要太多的功能，只需卡紧管子，因此，背钳部既无绕绳机构，又无拉绳机构，因此，与主钳相比，背钳部的结构较为简单，其结构见图2-8。1-齿条柱塞缸；1.双联齿轮；3.介轮；4.背钳钳头图2-8背钳机构在整体结构上，背钳位于主钳下方，与主钳处于同一轴心位置