一种测井绞车的设计方法

张宏波，张 林

（1．河北敏建科技有限公司，河北 石家庄050091；2．重庆地质仪器厂，重庆400033）

在物探测井工作中，绞车不仅为下井电缆提供动力，还可采集井下的深度，速度和张力等参数，便于掌握工况和调节，保证测井工作的顺利进行。本次设计的测井绞车主要有以下几大部件组成（图1）。

图1 测井绞车的主要构件

1 排缆装置

排缆装置（图2）能自动整齐地把电缆绕在卷筒上，它包括来复丝杆、排线轮、导向键、排缆齿（链）轮、卷筒和编码器等。在卷筒和来复杆上各装有一链轮，通过链条连接。排线轮通过导向键可以在来复丝杆上左右移动。当电缆绕在卷筒上时，每绕一圈，排线轮就会在来复丝杆上移动电缆线径的距离。电缆绕到卷筒边时，通过来复丝杆和导向键的自动换向作用，电缆自动向卷筒的另一边走绕。编码器安装在排线轮上，这样就可以检测到电缆的速度，进而计算出电缆到井的深度。

图2 排缆装置

2 减速器

减速器是把电机输出的速度减至符合测井需求，同时可以加大转轴的力矩，提高卷筒的提升力。此减速器采用少齿差行星轮减速器，其特点是结构简单紧凑，体积小，速比大。加工成本低。它由输出轴、行星轮、内齿轮、圆柱销轴、销轴套和偏心套组成。为了保证行星轮的平衡性能和受力均匀，减少摩擦。设计时采用两个互成180°的行星轮，并在这两行星轮上沿圆周均匀作若干个圆柱销孔。同时在输出轴的圆盘上也相应均匀作若干个圆柱销，这些圆柱销插入行星轮上相对应的销孔中。圆柱销上装有活动的销轴套，以减小磨损。

3 刹车装置

刹车装置包括自动刹车和手动刹车。当电机停机时，通过自动刹车装置自动锁住电缆圈筒。自动刹车主要由固定板、固定齿轮、摩擦片、顶圈、拉杆、棘轮和棘爪组成（图3）。

图3 刹车装置

固定板固定在减速器的输出轴上，电机转动时，固定板随着输出轴一起转动。电机停止时，通过减速器的自锁功能，减速器输出轴就会固定不动，此时固定板也会固定在输出轴。棘轮用轴承装在输出轴上，棘轮可以在轴上转动。固定齿轮与输出轴是通过梯形螺纹连接，不能在输出轴上滑动，只能通过螺纹旋转来移动。棘轮的两面装有摩擦片，顶圈固定在输出轴上。当电机转动时，通过拉杆拉动，棘轮和棘爪脱开，固定齿轮与棘轮上的摩擦片松开，与顶圈压在一起。此时，固定板，固定齿轮就会与输出轴一起转动。当电机停机时，通过拉杆拉动棘爪，同时固定齿轮也会在轴出轴上移动向安有摩擦片的棘轮紧压，进而再向固定板紧压。靠互相压制产生摩擦力，把固定齿轮固定，进而固定其他的传动部件。受挤压力越大，产生的摩擦力就越大，刹车就越牢固。

手动刹车采用涨式制动刹车，此方式结构简单，价廉，维修维护方便。通过凸轮机构紧压制动鼓产生摩擦力而起制动作用。

4 张力报警装置

在排线装置或卷筒上安装压力传感器，由此传感器随时检测到电缆的受力情况。当电缆受力大于设定张力时，此机构这会发出报警显示或声音。

5 电机的选用

变频电机，通过调节电源的频率来调节电机的速度，此调节为无极调节，范围大。但由于使用了变频器，变频器会对其它电子线路件产生干扰。设计时要尽量把变频器远离电子线路就可减少变频器的干扰。普通电机对其它电子线路干扰小，而且电机成本低。但调速时如果通过电压来调速的话，当速度低时，电压变小，输出的功率小，扭矩就小。为了获得输出功率恒定，扭矩不变而又可变速，只有通过减速器来实现。减速器可以设计成几档，这样减速器的结构就复杂，加工成本高。