机电一体修井作业机

技术领域：

本发明涉及石油开采装备技术领域，特别涉及一种机电一体修井作业机。

背景技术：

修井作业机是开采石油的重要装备，它的用途是把抽油泵用油管连接的方式送到几千米深的地下储油层；如果抽油泵出现了故障，再把约30-40吨重的油管一节一节拆卸开，把抽油泵提到地面进行更换。修井作业机就是石油行业的专用起重机。

修井作业需要几名作业工人配合修井作业机工作，这项工作比较辛苦劳累，特别无奈的是几个作业工人一个工作日下来经常弄的从头到脚满身油污，苦不堪言。目前，修井作业是至今没有实现自动化的少数艰辛劳作行业之一。

发明内容：

本发明要解决的技术问题是提供一种机电一体修井作业机，该装置实现了能够自动完成修井作业工序，自动化程度高，能够根据作业机的不同负载实现电动机和柴油机的快速切换，作业效率高，速度快，制动效果好，噪音低，节能环保，工作安全可靠。克服了现有修井作业需要几名作业工人配合修井作业机工作，工作辛苦劳累，工作效率低的不足。

本发明所采取的技术方案是：一种机电一体修井作业机，包括柴油机和卷筒，柴油机通过离合器与变速器相连接；变速器、牙嵌离合器Ⅰ、圆锥小齿轮Ⅰ顺序机械连接，电动机、牙嵌离合器Ⅱ、圆锥小齿轮Ⅱ顺序机械连接，圆锥小齿轮Ⅰ、圆锥小齿轮Ⅱ均与圆锥大齿轮相匹配常啮合使用，圆锥小齿轮Ⅰ与圆锥小齿轮Ⅱ齿数相同，圆锥小齿轮Ⅰ与牙嵌离合器Ⅰ齿数相同，圆锥小齿轮Ⅱ与牙嵌离合器Ⅱ齿数相同；

圆锥大齿轮、动力半轴、准停棘轮、卷筒、准停棘轮、制动半轴、中间盘顺序机械连接，圆锥大齿轮的齿数是准停棘轮齿数的整数倍，准停棘轮匹配安装有可控棘爪，可控棘爪能够脱离或者接触准停棘轮；

中间盘与卷筒同步旋转，中间盘上安装有制动装置，该制动装置能够制动使中间盘减速旋转或停止旋转进而使卷筒减速旋转或停止旋转；

可编程控制器分别与柴油机、调速柜、离合器、变速器、牙嵌离合器Ⅰ、牙嵌离合器Ⅱ、制动器相连接，电动机的启动、停机、调速通过调速柜控制。

制动装置包括镶嵌在中间盘上的多块摩擦块，中间盘两侧分别设置制动盘，两个制动盘外侧分别设置有固定侧板，两个固定侧板固定在载有本发明作业机的车体上，两个制动盘外端穿入双头螺栓销轴，两个制动盘之间设有回位弹簧，回位弹簧套装在双头螺栓销轴上，双头螺栓销轴两端固定在两个固定侧板上，固定侧板外侧固定有多个可控气缸Ⅰ，可控气缸Ⅰ的活塞杆穿过固定侧板上的孔道与制动盘相连接，两个制动盘通过可控气缸Ⅰ控制能够夹紧固定摩擦块。

可编程控制器选用PLC5/20模块。

动力半轴轴端安装角度与角速度传感器，该角度与角速度传感器与可编程控制器相连接。

圆锥大齿轮、动力半轴、准停棘轮、可控棘爪、卷筒、制动半轴均设置在箱体内，卷筒上方的箱体敞口。

可控棘爪一端通过销轴连接在箱体上，可控棘爪另一端与拉杆相连接，拉杆另一端穿过筒体连接在横杆上，筒体连接在箱体的箱盖上，拉杆上穿入弹簧，该弹簧一端抵在筒体上，弹簧另一端抵在可控棘爪上，可控气缸Ⅱ固定在箱体上，可控气缸Ⅱ的活塞杆与横杆相连接，可控棘爪在弹簧的弹簧力作用下能够与准停棘轮相接触，在可控气缸Ⅱ的活塞杆推动横杆伸出时，横杆带动拉杆进而带动可控棘爪离开准停棘轮。

可控气缸Ⅱ上的电磁开关与可编程控制器相连接。

圆锥大齿轮与圆锥小齿轮Ⅰ的轴交角是70°，圆锥大齿轮与圆锥小齿轮Ⅱ的轴交角是70°。

制动盘设计有内腔，该内腔充有冷却液，冷却循环系统对该内腔中冷却液进行冷却循环，使制动盘降温。

本发明的有益效果是：本发明实现了能够自动完成修井作业工序，自动化程度高，能够根据作业机的不同负载实现电动机和柴油机的快速切换，作业效率高，速度快，制动效果好，噪音低，节能环保，工作安全可靠。

附图说明：

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。

图1为本发明的结构示意图。

图2为准停棘轮与可控棘爪的结构示意图。

图3为可编程控制器的连接示意图。

图4为本发明的使用示意图。

具体实施方式：

如图1、图4所示，一种机电一体修井作业机，包括柴油机1和卷筒13，柴油机1通过离合器2与变速器3相连接；变速器3、牙嵌离合器Ⅰ4、圆锥小齿轮Ⅰ5顺序机械连接，电动机10、牙嵌离合器Ⅱ9、圆锥小齿轮Ⅱ8顺序机械连接，圆锥小齿轮Ⅰ5、圆锥小齿轮Ⅱ8均与圆锥大齿轮7相匹配常啮合使用，圆锥小齿轮Ⅰ5与圆锥小齿轮Ⅱ8齿数相同，圆锥小齿轮Ⅰ5与牙嵌离合器Ⅰ4齿数相同，圆锥小齿轮Ⅱ8与牙嵌离合器Ⅱ9齿数相同；

圆锥大齿轮7、动力半轴24、准停棘轮12、卷筒13、准停棘轮12、制动半轴23、中间盘19顺序机械连接，圆锥大齿轮7的齿数是准停棘轮12齿数的整数倍，准停棘轮12匹配安装有可控棘爪11，可控棘爪11能够脱离或者接触准停棘轮12；

中间盘19与卷筒13同步旋转，中间盘19上安装有制动装置，该制动装置能够制动使中间盘19减速旋转或停止旋转进而使卷筒13减速旋转或停止旋转；

可编程控制器30分别与柴油机1、调速柜14、离合器2、变速器3、牙嵌离合器Ⅰ4、牙嵌离合器Ⅱ9、制动器相连接，电动机8的启动、停机、调速通过调速柜14控制。

制动装置包括镶嵌在中间盘19上的多块摩擦块17，中间盘19两侧分别设置制动盘16，两个制动盘16外侧分别设置有固定侧板18，两个固定侧板18固定在载有本发明作业机的车体上，两个制动盘16外端穿入双头螺栓销轴20，两个制动盘16之间设有回位弹簧21，回位弹簧21套装在双头螺栓销轴20上，双头螺栓销轴20两端固定在两个固定侧板18上，固定侧板18外侧固定有多个可控气缸Ⅰ15，可控气缸Ⅰ15的活塞杆穿过固定侧板18上的孔道与制动盘16相连接，两个制动盘16通过可控气缸Ⅰ15控制能够夹紧固定摩擦块15。

可编程控制器30选用PLC5/20模块。

动力半轴24轴端安装角度与角速度传感器6，该角度与角速度传感器6与可编程控制器30相连接。

圆锥大齿轮7、动力半轴24、准停棘轮12、可控棘爪11、卷筒13、制动半轴23均设置在箱体22内，卷筒13上方的箱体22敞口。

如图2所示，可控棘爪11一端通过销轴连接在箱体22上，可控棘爪11另一端与拉杆28相连接，拉杆28另一端穿过筒体29连接在横杆27上，筒体29连接在箱体22的箱盖上，拉杆28上穿入弹簧26，该弹簧26一端抵在筒体29上，弹簧26另一端抵在可控棘爪11上，可控气缸Ⅱ25固定在箱体22上，可控气缸Ⅱ25的活塞杆与横杆27相连接，可控棘爪11在弹簧26的弹簧力作用下能够与准停棘轮12相接触，在可控气缸Ⅱ25的活塞杆推动横杆27伸出时，横杆27带动拉杆28进而带动可控棘爪11离开准停棘轮12。

可控气缸Ⅱ25上的电磁开关与可编程控制器30相连接。

圆锥大齿轮7与圆锥小齿轮Ⅰ5的轴交角是70°，圆锥大齿轮7与圆锥小齿轮Ⅱ8的轴交角是70°，此结构可让机器的构件有充裕的布局空间。

制动盘16设计有内腔，该内腔充有冷却液，冷却循环系统对该内腔中冷却液进行冷却循环，使制动盘16降温。

圆锥大齿轮7的齿数是准停棘轮12齿数的整数倍，圆锥小齿轮Ⅰ5与圆锥小齿轮Ⅱ8齿数相同，圆锥小齿轮Ⅰ5与牙嵌离合器Ⅰ4齿数相同，这样的结构可以实现柴油机与电动机快速切换。

本发明设置柴油机1和电动机10，作业机可根据不同的作业程序不同的负载需要实现电动机和柴油机的快速切换负载。电动机负载：轻载上升(1根油管重)，轻载下降(1根油管重)，重载下降(递增至30-40吨，制动装置配合)。柴油机负载：重载上升(递减从30-40吨开始)。

如图4所示，本发明使用时，卷筒13上缠绕的钢丝绳悬吊吊件，在吊件需要定位时，通过制动装置对中间盘19制动，进而对卷筒13制动，实现吊件定位，在吊件下降过程中需要定位时，除了通过制动装置控制实现定位外，此时可以控制可控棘爪11接触准停棘轮12，本发明设置两组准停棘轮12、可控棘爪11，当可控棘爪11脱离准停棘轮12时，卷筒13可双向旋转，当可控棘爪11与准停棘轮12结合时，卷筒13只能单向旋转，此单向旋转的方向为带动卷筒13上钢丝绳上的吊件上升的方向，准停棘轮12、可控棘爪11的常态为脱离状态，卷筒13可双向旋转，在吊件下降过程中需要定位时，可控制可控棘爪11与准停棘轮12结合，在此时卷筒13会处于稳定的静止状态，吊件的重力由棘爪承载而不须制动装置承载。

可以理解的是，以上关于本发明的具体描述，仅用于说明本发明而并非受限于本发明实施例所描述的技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或等同替换，以达到相同的技术效果；只要满足使用需要，都在本发明的保护范围之内。