一種測井絞車的設計方法

張宏波，張 林

（1．河北敏建科技有限公司，河北 石家莊050091；2．重慶地質儀器廠，重慶400033）

在物探測井工作中，絞車不僅為下井電纜提供動力，還可采集井下的深度，速度和張力等參數，便于掌握工況和調節，保證測井工作的順利進行。本次設計的測井絞車主要有以下幾大部件組成（圖1）。

圖1 測井絞車的主要構件

1 排纜裝置

排纜裝置（圖2）能自動整齊地把電纜繞在卷筒上，它包括來復絲桿、排線輪、導向鍵、排纜齒（鏈）輪、卷筒和編碼器等。在卷筒和來復桿上各裝有一鏈輪，通過鏈條連接。排線輪通過導向鍵可以在來復絲桿上左右移動。當電纜繞在卷筒上時，每繞一圈，排線輪就會在來復絲桿上移動電纜線徑的距離。電纜繞到卷筒邊時，通過來復絲桿和導向鍵的自動換向作用，電纜自動向卷筒的另一邊走繞。編碼器安裝在排線輪上，這樣就可以檢測到電纜的速度，進而計算出電纜到井的深度。

圖2 排纜裝置

2 減速器

減速器是把電機輸出的速度減至符合測井需求，同時可以加大轉軸的力矩，提高卷筒的提升力。此減速器采用少齒差行星輪減速器，其特點是結構簡單緊湊，體積小，速比大。加工成本低。它由輸出軸、行星輪、內齒輪、圓柱銷軸、銷軸套和偏心套組成。為了保證行星輪的平衡性能和受力均勻，減少摩擦。設計時采用兩個互成180°的行星輪，并在這兩行星輪上沿圓周均勻作若干個圓柱銷孔。同時在輸出軸的圓盤上也相應均勻作若干個圓柱銷，這些圓柱銷插入行星輪上相對應的銷孔中。圓柱銷上裝有活動的銷軸套，以減小磨損。

3 剎車裝置

剎車裝置包括自動剎車和手動剎車。當電機停機時，通過自動剎車裝置自動鎖住電纜圈筒。自動剎車主要由固定板、固定齒輪、摩擦片、頂圈、拉桿、棘輪和棘爪組成（圖3）。

圖3 剎車裝置

固定板固定在減速器的輸出軸上，電機轉動時，固定板隨著輸出軸一起轉動。電機停止時，通過減速器的自鎖功能，減速器輸出軸就會固定不動，此時固定板也會固定在輸出軸。棘輪用軸承裝在輸出軸上，棘輪可以在軸上轉動。固定齒輪與輸出軸是通過梯形螺紋連接，不能在輸出軸上滑動，只能通過螺紋旋轉來移動。棘輪的兩面裝有摩擦片，頂圈固定在輸出軸上。當電機轉動時，通過拉桿拉動，棘輪和棘爪脫開，固定齒輪與棘輪上的摩擦片松開，與頂圈壓在一起。此時，固定板，固定齒輪就會與輸出軸一起轉動。當電機停機時，通過拉桿拉動棘爪，同時固定齒輪也會在軸出軸上移動向安有摩擦片的棘輪緊壓，進而再向固定板緊壓。靠互相壓制產生摩擦力，把固定齒輪固定，進而固定其他的傳動部件。受擠壓力越大，產生的摩擦力就越大，剎車就越牢固。

手動剎車采用漲式制動剎車，此方式結構簡單，價廉，維修維護方便。通過凸輪機構緊壓制動鼓產生摩擦力而起制動作用。

4 張力報警裝置

在排線裝置或卷筒上安裝壓力傳感器，由此傳感器隨時檢測到電纜的受力情況。當電纜受力大于設定張力時，此機構這會發出報警顯示或聲音。

5 電機的選用

變頻電機，通過調節電源的頻率來調節電機的速度，此調節為無極調節，范圍大。但由于使用了變頻器，變頻器會對其它電子線路件產生干擾。設計時要盡量把變頻器遠離電子線路就可減少變頻器的干擾。普通電機對其它電子線路干擾小，而且電機成本低。但調速時如果通過電壓來調速的話，當速度低時，電壓變小，輸出的功率小，扭矩就小。為了獲得輸出功率恒定，扭矩不變而又可變速，只有通過減速器來實現。減速器可以設計成幾檔，這樣減速器的結構就復雜，加工成本高。