魏立艷

（大慶石油管理局松原機(jī)械總廠，吉林 松原 138000）

撈砂車、撈油車和測(cè)井車等自帶滾筒的油田特種作業(yè)設(shè)備，需要通過滾筒用鋼絲繩起升和下放井下工具和儀器。在采油工藝措施中,采用鋼絲繩帶動(dòng)膠塞在套管或油管中抽吸原油，最低成本將剩余殘油采出，極大地提高了礦產(chǎn)資源的采收率。絞車是這種設(shè)備的核心部件，在容繩槽中需要纏繞1000～2000m的鋼絲繩，如果出現(xiàn)排繩混亂，將無法正常提放鋼絲繩和起下膠塞。現(xiàn)有的技術(shù)解決方案有將容繩槽做窄，鋼絲繩在絞車上纏繞的直徑變大，驅(qū)動(dòng)力矩增加，加大了能耗；采用機(jī)械牽引強(qiáng)制排繩，增加了驅(qū)動(dòng)力，加劇了鋼絲繩的磨損，使設(shè)備的運(yùn)行可靠行降低。針對(duì)這些問題，我們?cè)O(shè)計(jì)了一種擺動(dòng)絞車的排繩方法以及相應(yīng)的裝置。

1 結(jié)構(gòu)組成

該裝置主要由擺動(dòng)絞車、導(dǎo)向定滑輪、鋼絲繩三部分組成（圖1）。導(dǎo)向定滑輪由固定在支架上的定滑輪構(gòu)成，鋼絲繩通過導(dǎo)向定滑輪纏繞在容繩槽上。擺動(dòng)絞車由底座、動(dòng)力角動(dòng)箱、擺動(dòng)液缸、可轉(zhuǎn)動(dòng)盤、容繩槽及容繩槽支架構(gòu)成。容繩槽通過轉(zhuǎn)軸裝在容繩槽支架上，容繩槽支架固定在可轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)盤上，可轉(zhuǎn)動(dòng)盤以Z軸為軸線通過動(dòng)力角傳動(dòng)箱鉸接在底座上，動(dòng)力角傳動(dòng)箱固定在底座的下面（圖2），容繩槽在XY平面內(nèi)，可繞Z軸左右擺動(dòng)。

動(dòng)力角傳動(dòng)箱中，立軸的一端設(shè)有散齒輪組與水平軸、小鏈輪、大鏈輪及容繩槽構(gòu)成運(yùn)動(dòng)副，立軸垂直與XY軸形成平面，與Z軸重合，立軸的另一端設(shè)有傘齒輪組成動(dòng)力輸入端。也可以在轉(zhuǎn)盤上設(shè)置液壓馬達(dá)或電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)小鏈輪代替動(dòng)力角傳動(dòng)箱，實(shí)現(xiàn)動(dòng)力的傳遞。

2 工作原理

在圖1和圖2中，擺動(dòng)絞車由底座13、動(dòng)力角傳動(dòng)箱14、擺動(dòng)油缸9、可轉(zhuǎn)動(dòng)盤11、容繩槽5及容繩槽支架10構(gòu)成，容繩槽5通過轉(zhuǎn)軸15裝在容繩槽支架10上，容繩槽支架固定在可轉(zhuǎn)動(dòng)盤11上，可轉(zhuǎn)動(dòng)盤11以Z軸為軸線安裝在底座13上，動(dòng)力角裝動(dòng)箱14固定在底座13下面。容繩槽5在XY平面內(nèi)，可以繞Z軸左右擺動(dòng)。導(dǎo)向定滑輪1由固定在支架上的定滑輪組成，鋼絲繩2通過導(dǎo)向定滑輪纏繞在容繩槽5上（圖1）。

圖1

動(dòng)力角傳動(dòng)箱14（如圖2）中有在Z軸方向的立軸，立軸的兩端裝有傘齒對(duì)與X軸平行的橫軸、小鏈輪12、大鏈輪8和容繩槽5構(gòu)成運(yùn)動(dòng)副。橫軸通過軸承固定在可轉(zhuǎn)動(dòng)盤11上，可轉(zhuǎn)動(dòng)盤11帶動(dòng)橫軸、容繩槽2以立軸為中心線擺動(dòng)。在底座上的止動(dòng)滑塊3、4限制了擺動(dòng)角度，經(jīng)過多次實(shí)驗(yàn)使擺動(dòng)角與鋼絲繩左右偏移角相適應(yīng)。

圖2

在底座上設(shè)有擺動(dòng)油缸和左、右止動(dòng)卡塊，擺動(dòng)油缸的活塞桿與容繩槽支架固定連接，當(dāng)鋼絲繩的拉力不足以牽引絞車擺動(dòng)時(shí)，可以使用擺動(dòng)油缸控制，按照鋼絲繩的排列順序，通過制動(dòng)卡塊的行程控制擺動(dòng)油缸的伸縮，帶動(dòng)可轉(zhuǎn)動(dòng)盤規(guī)則擺動(dòng)，實(shí)現(xiàn)有序排繩。左右止動(dòng)卡塊位于可轉(zhuǎn)動(dòng)盤轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)角范圍內(nèi)，調(diào)整控制可轉(zhuǎn)動(dòng)盤的擺動(dòng)角度。

3 受力分析

在XY平面內(nèi)，容繩槽和底座以Z軸為軸線左右擺動(dòng)，擺動(dòng)絞車的中線與X軸成右擺角α，鋼絲繩偏離中心線的偏角相同為α；擺動(dòng)絞車的中線與X軸成右擺角β，鋼絲繩偏離中心線的偏角相同為β。在鋼絲繩拉力和擺動(dòng)油缸的阻尼的作用下，擺動(dòng)絞車均勻擺動(dòng)，鋼絲繩從一端到另一端每一圈的排繩過程中，在鋼絲繩與容繩槽圓周切線處，鋼絲繩懸空部分始終保持和容繩槽母線垂直，鋼絲繩受力（如圖3）。這種裝置保持了從導(dǎo)向定滑輪到擺動(dòng)絞車之間繩距最短的力學(xué)性質(zhì)，排繩的阻力最小，使排繩均勻有序的進(jìn)行。

圖3 外力強(qiáng)制排繩與轉(zhuǎn)動(dòng)底盤排繩的受力分析

4 結(jié)語

這種裝置不使用機(jī)械牽引強(qiáng)制排繩，消除了強(qiáng)制排繩力，減少了鋼絲繩磨損和動(dòng)力損耗，延長(zhǎng)了鋼絲繩使用壽命，降低了設(shè)備成本，提高了撈油工作效率。

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