專利名稱：替代井口人工操作的修井作業(yè)機械化系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及油田上進行石油修井井口作業(yè)時，上卸管子螺紋的一種作業(yè)機械化系統(tǒng)，具體的說是涉及一種可以替代井口人工操作的修井作業(yè)機械化系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
修井作業(yè)是保持油井和注水井按計劃正常生產(chǎn)所必需采取的措施。油管、抽油桿以及封隔器、配產(chǎn)器等井下工具的上卸扣、起下是石油井修井作業(yè)的一項重要內(nèi)容，現(xiàn)有石油修井上卸管柱操作主要由人工操作開口型液壓鉗和倒換吊卡來完成。
分析現(xiàn)有的井口作業(yè)工具發(fā)現(xiàn)修井作業(yè)鉗重達上百公斤，懸掛于修井架上，需要人工推進或移出井口 ，吊卡和吊環(huán)也需要頻繁倒換，勞動強度非常大；此外，作業(yè)工人也面臨高空落物、井噴、因地面濕滑而摔倒、被液壓鉗擊倒甚至咬傷手指等諸多安全隱患問題。因此說，應(yīng)用現(xiàn)有修井工具，勞動強度大、安全性差、環(huán)境污染嚴重，雖然上述問題還與現(xiàn)有井口操作工藝有密切關(guān)系，但主要是修井作業(yè)系統(tǒng)不能實現(xiàn)自動化的原因。雖然近幾十年來，管柱上卸扣經(jīng)歷了從使用人工管鉗到使用液壓作業(yè)鉗，井口操作自動化水平有所提高，但是井口作業(yè)工藝并沒有發(fā)生實質(zhì)性的改變，修井工人仍然無法離開井口，勞動強度大、安全性差、等問題仍然存在，因此實現(xiàn)修井井口作業(yè)的機械化與自動化已經(jīng)成為油田生產(chǎn)上的急需。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決現(xiàn)有修井井口作業(yè)時不能實現(xiàn)機械化與自動化的問題，本發(fā)明提供一種替代井口人工操作的修井作業(yè)機械化系統(tǒng)，該種修井作業(yè)機械化系統(tǒng)將動力鉗、動力卡瓦、移動機構(gòu)以及吊卡一體化后實現(xiàn)自動控制，實施后，可以改變現(xiàn)有修井作業(yè)工藝，從而使修井井口作業(yè)達到較高的機械化與自動化水平，保證作業(yè)工人完全遠離井口，通過遙控方式即可實現(xiàn)管柱上卸扣等操作。
本發(fā)明的技術(shù)方案是該種替代井口人工操作的修井作業(yè)機械化
8系統(tǒng)，其主體分為上、下兩部分結(jié)構(gòu)，分別稱為移動工作機和底座，此移動工作機和底座之間為滑動配合。
其中，所述移動工作機上垂直固定有一對動力主鉗和動力背鉗；動力主鉗和動力背鉗均為開口型，之間安放減震彈簧。所述動力主鉗外部為殼體結(jié)構(gòu)，內(nèi)部包括驅(qū)動機構(gòu)、卡緊機構(gòu)、制動機構(gòu)、換向機構(gòu)、變速機構(gòu)以及對缺口機構(gòu)。
所述驅(qū)動機構(gòu)，包括主鉗液壓馬達、主鉗驅(qū)動機構(gòu)主動軸、主鉗驅(qū)動機構(gòu)主動齒輪、主鉗驅(qū)動機構(gòu)空套小齒輪、主鉗驅(qū)動機構(gòu)空套階梯齒輪、主鉗驅(qū)動機構(gòu)從動大齒輪、主鉗驅(qū)動機構(gòu)從動小齒輪、主鉗驅(qū)動機構(gòu)從動軸、主鉗驅(qū)動機構(gòu)1號小惰輪、主鉗驅(qū)動機構(gòu)1號大惰輪、主鉗驅(qū)動機構(gòu)1號惰輪軸、主鉗驅(qū)動機構(gòu)2號惰輪以及主鉗驅(qū)動機構(gòu)2號惰輪軸；其中，主鉗液壓馬達通過螺栓連接在主鉗殼體的上部，主鉗驅(qū)動機構(gòu)主動軸的上端銑有內(nèi)花鍵，與主鉗液壓馬達相配合以傳遞扭矩；主鉗驅(qū)動機構(gòu)主動軸穿過主鉗殼體固定，在此軸上依次
有主鉗驅(qū)動機構(gòu)空套小齒輪、主鉗驅(qū)動機構(gòu)主動齒輪和主鉗驅(qū)動機構(gòu)空套階梯齒輪，其中，主鉗驅(qū)動機構(gòu)主動齒輪通過花鍵與主鉗驅(qū)動機
構(gòu)主動軸連接；主鉗驅(qū)動機構(gòu)從動軸亦固定于主鉗殼體上，主鉗驅(qū)動機構(gòu)從動大齒輪和主鉗驅(qū)動機構(gòu)從動小齒輪均為空套齒輪，主鉗驅(qū)動機構(gòu)從動大齒輪和主鉗驅(qū)動機構(gòu)從動小齒輪依次連接于主鉗驅(qū)動機構(gòu)從動軸上；主鉗驅(qū)動機構(gòu)1號惰輪軸亦固定在主鉗殼體上，該軸上通過平鍵依次連接主鉗驅(qū)動機構(gòu)1號小惰輪和主鉗驅(qū)動機構(gòu)1號大惰輪；主鉗驅(qū)動機構(gòu)2號惰輪軸亦安裝在主鉗殼體上，上面連接有主鉗驅(qū)動機構(gòu)2號惰輪；主鉗驅(qū)動機構(gòu)空套小齒輪與主鉗驅(qū)動機構(gòu)從動大齒輪外嚙合，主鉗驅(qū)動機構(gòu)從動大齒輪與主鉗驅(qū)動機構(gòu)1號小惰輪嚙合，主鉗驅(qū)動機構(gòu)1號小惰輪通過鍵連接將扭矩傳遞到主鉗驅(qū)動機構(gòu)1號惰輪軸，主鉗驅(qū)動機構(gòu)1號惰輪軸通過平鍵將扭矩傳遞到主鉗驅(qū)動機構(gòu)1號大惰輪，主鉗驅(qū)動機構(gòu)1號大惰輪同時與卡緊機構(gòu)中的主鉗卡緊機構(gòu)大齒輪和主鉗驅(qū)動機構(gòu)從動小齒輪嚙合，主鉗驅(qū)動機構(gòu)從動小齒輪與主鉗驅(qū)動機構(gòu)2號惰輪嚙合，主鉗驅(qū)動機構(gòu)2號惰輪與卡緊機構(gòu)中的主鉗卡緊機構(gòu)大齒輪嚙合，完成動力的傳動，此對嚙合為慢速擋；主鉗驅(qū)動機構(gòu)空套階梯齒輪與主鉗驅(qū)動機構(gòu)從動小齒輪外嚙合，主鉗驅(qū)動機構(gòu)從動小齒輪同時與主鉗驅(qū)動機構(gòu)2號惰輪和主鉗驅(qū)
動機構(gòu)1號大惰輪嚙合；主鉗驅(qū)動機構(gòu)2號惰輪和主鉗驅(qū)動機構(gòu)1號大惰輪同時與卡緊機構(gòu)中的主鉗卡緊機構(gòu)大齒輪嚙合，完成動力的傳動，該對嚙合為快速擋。
所述卡緊機構(gòu)包括圓周上帶有一處缺口的主鉗卡緊機構(gòu)大齒輪、具有坡板嵌入槽的主鉗卡緊機構(gòu)卡緊架、主鉗卡緊機構(gòu)坡板、主鉗卡緊機構(gòu)磙子、主鉗卡緊機構(gòu)磙子架以及牙板主鉗卡緊機構(gòu)。其中，主鉗卡緊機構(gòu)坡板通過螺栓連接在主鉗卡緊機構(gòu)大齒輪的內(nèi)表面上；主鉗卡緊機構(gòu)磙子通過銷軸連接在主鉗卡緊機構(gòu)磙子架內(nèi)，主鉗卡緊機構(gòu)牙板通過擋銷連接在主鉗卡緊機構(gòu)磙子架的前端，由主鉗卡緊機構(gòu)磙子、主鉗卡緊機構(gòu)磙子架以及主鉗卡緊機構(gòu)牙板組成的機構(gòu)稱為卡緊塊；主鉗卡緊機構(gòu)卡緊架上左右各有一通槽，呈對稱分布，所述卡緊塊安放在此通槽中；所述主鉗卡緊機構(gòu)卡緊架固定于主鉗卡緊機構(gòu)大齒輪內(nèi)，所述主鉗卡緊機構(gòu)坡板與主鉗卡緊機構(gòu)大齒輪內(nèi)的坡板嵌入槽相配合。
所述制動機構(gòu)，包括帶缺口的圓盤、主鉗換向機構(gòu)轉(zhuǎn)向擋塊、制
動片、摩擦片、主鉗制動機構(gòu)1號連接件、主鉗制動機構(gòu)2號連接件
以及上耐磨片和下耐磨片；所述摩擦片的下部有一圓弧槽，內(nèi)側(cè)有內(nèi)
花鍵，圓盤后部有一個圓形槽和兩個通槽，主鉗換向機構(gòu)轉(zhuǎn)向擋塊的
一半安放在該圓形槽內(nèi)，另一半則處于摩擦片的圓弧槽內(nèi)；所述主鉗
制動機構(gòu)2號連接件通過螺栓連接在主鉗殼體上，下耐磨片連接在主
鉗制動機構(gòu)2號連接件上，主鉗制動機構(gòu)1號連接件連接在主鉗制動
機構(gòu)2號連接件上，上耐磨片連接在主鉗制動機構(gòu)1號連接件上；所
述制動片連接在摩擦片上，該制動片的外側(cè)有一段處在上耐磨片和下
耐磨片之間，所述制動片的上表面與上耐磨片相接觸，下表面與則與
下耐磨片相接觸；所述制動機構(gòu)用來對卡緊架制動，摩擦片通過內(nèi)花鍵與卡緊架上部的外花鍵配合。
所述換向機構(gòu)，包括主鉗轉(zhuǎn)向柄、主鉗轉(zhuǎn)向塊以及主鉗轉(zhuǎn)向件，主鉗轉(zhuǎn)向件的前端有一圓形槽，并在一側(cè)有一開口，主鉗轉(zhuǎn)向件通過螺栓連接在制動片上，主鉗轉(zhuǎn)向塊穿過制動片和摩擦片前端的圓形槽扣在所述主鉗換向機構(gòu)轉(zhuǎn)向擋塊的上半部分上，主鉗轉(zhuǎn)向柄通過銷軸連接在主鉗轉(zhuǎn)向塊上部。
所述變速機構(gòu)，包括主鉗換擋機構(gòu)內(nèi)齒輪、主鉗換擋機構(gòu)撥叉、主鉗換擋機構(gòu)滾子、主鉗換擋機構(gòu)撥叉桿、主鉗換擋機構(gòu)限位塊以及主鉗換擋機構(gòu)限位擋塊，主鉗換擋機構(gòu)撥叉后部有一圓柱結(jié)構(gòu)，圓柱中間有一通孔，主鉗換擋機構(gòu)撥叉通過此通孔安裝在主鉗換擋機構(gòu)撥叉桿上，主鉗換擋機構(gòu)滾子通過螺栓連接在主鉗換擋機構(gòu)撥叉前端，左右各一個，主鉗換擋機構(gòu)限位塊穿過主鉗換擋機構(gòu)撥叉后部的圓柱側(cè)面連接在主鉗換擋機構(gòu)撥叉桿上，主鉗換擋機構(gòu)內(nèi)齒輪外側(cè)面有凹槽，主鉗換擋機構(gòu)撥叉前端的主鉗換擋機構(gòu)滾子與主鉗換擋機構(gòu)內(nèi)齒輪的外側(cè)面凹槽相配合，主鉗換擋機構(gòu)限位擋塊中間有一圓孔；主鉗
換擋機構(gòu)限位擋塊通過螺栓連接在主鉗殼體上，主鉗換擋機構(gòu)限位塊處在主鉗換擋機構(gòu)限位擋塊中間的圓孔中。
所述對缺口機構(gòu)，包括主鉗對缺口裝置導(dǎo)軌、主鉗對缺口裝置帶伸出桿的可移動機構(gòu)、主鉗對缺口裝置連桿、主鉗對缺口裝置液壓缸活塞以及主鉗對缺口裝置液壓缸，其中，所述主鉗對缺口裝置導(dǎo)軌的上部開有一通槽，主鉗對缺口裝置帶伸出桿的可移動機構(gòu)安放在主鉗對缺口裝置導(dǎo)軌的通槽內(nèi)，所述主鉗對缺口裝置帶伸出桿的可移動機構(gòu)前端的伸出桿穿過主鉗殼體伸入到所述圓盤的通槽內(nèi)，主鉗對缺口裝置連桿的一端通過銷軸與主鉗對缺口裝置帶伸出桿的可移動機構(gòu)的后部鉸接，另一端則與主鉗對缺口裝置液壓缸活塞鉸接。
其中，主鉗卡緊機構(gòu)大齒輪安裝在主鉗殼體內(nèi)，主鉗對缺口裝置導(dǎo)軌通過螺栓連接在主鉗殼體上，帶缺口的圓盤通過螺栓連接在主鉗
卡緊機構(gòu)大齒輪上；主鉗換擋機構(gòu)內(nèi)齒輪在與主鉗驅(qū)動機構(gòu)主動齒輪嚙合的同時，沿垂直軸線上下移動時可分別與主鉗驅(qū)動機構(gòu)空套小齒輪嚙合或者與主鉗驅(qū)動機構(gòu)空套階梯齒輪相嚙合。
所述動力背鉗外部亦為殼體，在殼體內(nèi)包括背鉗液壓缸、背鉗齒條、背鉗傳動軸、背鉗傳動大齒輪、背鉗傳動小齒輪以及背鉗換向機構(gòu)，其中背鉗液壓缸固定在背鉗殼體上，背鉗液壓缸中的活塞與背鉗齒條連接，背鉗傳動軸固定在動力背鉗殼體上，背鉗傳動軸上固定有背鉗傳動大齒輪和背鉗傳動小齒輪。
所述底座由支架和動力卡瓦組成，所述動力卡瓦包括卡瓦座、卡瓦塊以及卡瓦驅(qū)動機構(gòu)。所述卡瓦座的外側(cè)有四個伸出臂，伸出臂的側(cè)面用于卡瓦和底座配合的定位面，內(nèi)部輪廓為錐面，用來容納卡瓦塊，卡瓦座底端有螺栓孔，用來連接井口法蘭；所述卡瓦驅(qū)動機構(gòu)由卡瓦液壓缸、卡瓦三段連桿機構(gòu)組成，卡瓦液壓缸通過鉸接連接在卡瓦座的伸出臂上，卡瓦液壓缸活塞與卡瓦三段連桿機構(gòu)之間以及卡瓦三段連桿機構(gòu)和卡瓦塊之間也通過鉸接連接。所述底座的支架中間有一方孔，通過方孔內(nèi)表面與動力卡瓦的四個伸出臂的側(cè)面配合，底座頂部兩側(cè)有滑道與上一層的移動工作機連接構(gòu)成滑動副。
本發(fā)明具有如下有益效果本種修井作業(yè)機械化系統(tǒng)將動力鉗、動力卡瓦、移動機構(gòu)以及吊卡一體化后實現(xiàn)自動控制，實施后，可以改變現(xiàn)有修井作業(yè)工藝，從而使修井井口作業(yè)達到較高的機械化與自動化水平，保證作業(yè)工人完全遠離井口，通過遙控方式即可實現(xiàn)管柱上卸扣等操作。實施上述方案時，將動力卡瓦安裝在井口法蘭上，固定好移動工作機和底座，連接好為各個液壓油缸提供控制的回路，本系統(tǒng)即可開始工作。簡單列舉本系統(tǒng)的幾項好的實施效果如下首先，由于上層與下層可做相對運動，在上卸管柱時可以改變動力鉗與井口之間的位置；此外，主鉗有一對缺口裝置，在上卸管柱結(jié)束后，可以通過此裝置自動對齊主鉗缺口，以便下一次上卸管柱操作順利完成，自動對缺口裝置不但節(jié)省了操作時間而且提高了整體機構(gòu)的自動化程度；再次，主鉗有一換擋機構(gòu)，通過換擋機構(gòu)，可以使主鉗在卡緊管柱和上卸扣時有不同的旋轉(zhuǎn)速度，以此提高系統(tǒng)作業(yè)的工作效率。


圖1是本種替代井口人工操作的修井作業(yè)機械化系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是本發(fā)明中所涉及的移動工作機和底座以及機械手的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3是本發(fā)明中所涉及的機械手伸出后的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4是本發(fā)明中所涉及的機械手爪的結(jié)構(gòu)示意圖。圖5是本發(fā)明動力主鉗中顯示驅(qū)動機構(gòu)的的結(jié)構(gòu)示意圖一。圖6是本發(fā)明動力主鉗中顯示驅(qū)動機構(gòu)的的結(jié)構(gòu)示意圖二。圖7是本發(fā)明動力主鉗中顯示制動機構(gòu)的的結(jié)構(gòu)示意圖一。
12圖8是本發(fā)明動力主鉗中顯示制動機構(gòu)的的結(jié)構(gòu)示意圖二。圖9是本發(fā)明動力主鉗中顯示制動機構(gòu)的的結(jié)構(gòu)示意圖三。圖10是本發(fā)明動力主鉗卡緊機構(gòu)中顯示卡緊塊的結(jié)構(gòu)示意圖。圖11是本發(fā)明動力主鉗卡緊機構(gòu)中顯示卡緊機構(gòu)大齒輪的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖12是本發(fā)明動力主鉗卡緊機構(gòu)中顯示卡緊架的結(jié)構(gòu)示意圖。圖13是本發(fā)明動力主鉗中卡緊機構(gòu)組合完畢的結(jié)構(gòu)示意圖。圖14是本發(fā)明動力主鉗中顯示對缺口機構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖15是本發(fā)明動力主鉗中顯示變速機構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖一。圖16是本發(fā)明動力主鉗中顯示變速機構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖二。圖17是本發(fā)明動力主鉗中顯示變速機構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖三。圖18是本發(fā)明動力主鉗中顯示換向機構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖一。圖19是本發(fā)明動力主鉗中顯示換向機構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖二。圖20是本發(fā)明動力主鉗中顯示換向機構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖三。圖21是本發(fā)明動力主鉗中顯示換向機構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖四。圖22是本發(fā)明中動力背鉗的結(jié)構(gòu)示意圖一。圖23是本發(fā)明中動力背鉗的結(jié)構(gòu)示意圖二。圖24是本發(fā)明中動力卡瓦的結(jié)構(gòu)示意圖。圖25是本發(fā)明中吊卡的結(jié)構(gòu)示意圖一。圖26是本發(fā)明中吊卡的結(jié)構(gòu)示意圖二。圖27是本發(fā)明中吊卡的結(jié)構(gòu)示意圖三。圖28是本發(fā)明中吊卡的結(jié)構(gòu)示意圖四。圖29是本發(fā)明中吊卡的結(jié)構(gòu)示意圖五。圖30是本發(fā)明中吊卡的結(jié)構(gòu)示意圖六。圖31是本發(fā)明中動力背鉗的結(jié)構(gòu)示意圖三。圖中1-動力主鉗，2-動力背鉗，3-移動工作機，4-底座，5-大鉤，6-吊卡，7-動力卡瓦，8-第二節(jié)伸出臂，9-第一節(jié)伸出臂，10-機械手爪左段，11-機械手爪中段，12-機械手爪右段，13-卡瓦座，14-卡瓦塊，15-主鉗上蓋板，16-主鉗側(cè)蓋板，17-主鉗對缺口裝置液壓缸，18-主鉗對缺口裝置連桿，19-主鉗對缺口裝置活塞，20-對缺口裝置帶伸出銷的可移動機構(gòu)，21-主鉗對缺口裝置導(dǎo)軌，22-圓盤，
1323-主鉗轉(zhuǎn)向件，24-主鉗液壓馬達，25-主鉗換擋機構(gòu)撥叉桿，26-主鉗轉(zhuǎn)向柄，27-主鉗轉(zhuǎn)向塊，28-主鉗換擋機構(gòu)限位擋塊，29-主鉗換擋機構(gòu)限位塊，30-主鉗換擋機構(gòu)撥叉，31-主鉗換擋機構(gòu)滾子，32-主鉗換擋機構(gòu)內(nèi)齒輪，33-背鉗側(cè)蓋板，34-背鉗上蓋板，35-背鉗換向機構(gòu)，36-吊卡配重，37-吊卡后座，38-吊卡左門，39-吊卡右門，40-門插，41-擺動塊，42-吊卡鎖緊機構(gòu)彈簧組，43-彎桿，44-轉(zhuǎn)軸支撐，45-吊卡鎖緊連桿，46-推塊，47-活塞推桿，48-吊卡擺動機構(gòu)液壓缸，49-卡瓦三段連桿機構(gòu)，52-卡瓦液壓缸，53-卡瓦驅(qū)動機構(gòu)液壓缸活塞，54-主鉗卡緊機構(gòu)大齒輪，55-主鉗驅(qū)動機構(gòu)主動軸，56-主鉗驅(qū)動機構(gòu)主動齒輪，57-主鉗驅(qū)動機構(gòu)空套小齒輪，58-主鉗驅(qū)動機構(gòu)空套階梯齒輪，59-主鉗驅(qū)動機構(gòu)從動大齒輪，60-主鉗驅(qū)動機構(gòu)從動小齒輪，61-主鉗驅(qū)動機構(gòu)從動軸，62-主鉗驅(qū)動機構(gòu)1號小惰輪，63-主鉗驅(qū)動機構(gòu)1號惰輪軸，64-主鉗驅(qū)動機構(gòu)2號惰輪，65-主鉗驅(qū)動機構(gòu)2號惰輪軸，66-制動片，67-摩擦片，68-上耐磨片，69-下耐磨片，70-主鉗換向機構(gòu)轉(zhuǎn)向擋塊，71-主鉗驅(qū)動機構(gòu)1號大惰輪，72-吊卡鎖緊機構(gòu)液壓缸，73-連桿，74-直角彎桿，75-吊卡卡緊機構(gòu)液壓缸，76-主鉗卡緊機構(gòu)卡緊架，77-主鉗卡緊機構(gòu)坡板，78-主鉗卡緊機構(gòu)磙子，79-主鉗卡緊機構(gòu)磙子架，80-主鉗卡緊機構(gòu)牙板，81-主鉗制動機構(gòu)1號連接件，82-主鉗制動機構(gòu)2號連接件，83-背鉗液壓缸，84-背鉗齒條，85-背鉗傳動軸，86-背鉗傳動大齒輪，87-背鉗傳動小齒輪，88-背鉗液壓馬達，89-背鉗卡緊大齒輪。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步說明
本發(fā)明中所述替代井口人工操作的修井作業(yè)機械化系統(tǒng)，如圖1
所示，其主體分為上、下兩部分結(jié)構(gòu)，分別稱為移動工作機3和底座4。如圖2所示，此移動工作機3和底座4之間為滑動配合。其中，所述移動工作機3上垂直固定有一對動力主鉗1和動力背鉗2，動力主鉗1和動力背鉗2均為開口型，之間安放減震彈簧，用以在上卸管柱時調(diào)整主鉗與背鉗間的距離。下面分別詳細敘述各個部分的結(jié)構(gòu)。所述動力主鉗1外部為殼體結(jié)構(gòu)，內(nèi)部包括驅(qū)動機構(gòu)、卡緊機構(gòu)、制動機構(gòu)、換向機構(gòu)、變速機構(gòu)以及對缺口機構(gòu)。所述驅(qū)動機構(gòu)，如圖5、圖6結(jié)合圖7所示，包括主鉗液壓馬達24、主鉗驅(qū)動機構(gòu)主動軸55、主鉗驅(qū)動機構(gòu)主動齒輪56、主鉗驅(qū)動機構(gòu)空套小齒輪57、主鉗驅(qū)動機構(gòu)空套階梯齒輪58、主鉗驅(qū)動機構(gòu)從動大齒輪59、主鉗驅(qū)動機構(gòu)從動小齒輪60、主鉗驅(qū)動機構(gòu)從動軸61、主鉗驅(qū)動機構(gòu)1號小惰輪62、主鉗驅(qū)動機構(gòu)1號大惰輪71、主鉗驅(qū)動機構(gòu)1號惰輪軸63、主鉗驅(qū)動機構(gòu)2號惰輪64以及主鉗驅(qū)動機構(gòu)2號惰輪軸65。其中，主鉗液壓馬達24通過螺栓連接在主鉗殼體的上部，主鉗驅(qū)動機構(gòu)主動軸55的上端銑有內(nèi)花鍵，與主鉗液壓馬達24相配合以傳遞扭矩；主鉗驅(qū)動機構(gòu)主動軸55穿過主鉗殼體固定，在此軸上依次有主鉗驅(qū)動機構(gòu)空套小齒輪57、主鉗驅(qū)動機構(gòu)主動齒輪56和主鉗驅(qū)動機構(gòu)空套階梯齒輪58。其中，主鉗驅(qū)動機構(gòu)主動齒輪56通過花鍵與主鉗驅(qū)動機構(gòu)主動軸55連接；主鉗驅(qū)動機構(gòu)從動軸61亦固定于主鉗殼體上，主鉗驅(qū)動機構(gòu)從動大齒輪59和主鉗驅(qū)動機構(gòu)從動小齒輪60均為空套齒輪，主鉗驅(qū)動機構(gòu)從動大齒輪59和主鉗驅(qū)動機構(gòu)從動小齒輪60依次連接于主鉗驅(qū)動機構(gòu)從動軸61上；主鉗驅(qū)動機構(gòu)1號惰輪軸63亦固定在主鉗殼體上，該軸上通過平鍵依次連接主鉗驅(qū)動機構(gòu)1號小惰輪62和主鉗驅(qū)動機構(gòu)1號大惰輪71;主鉗驅(qū)動機構(gòu)2號惰輪軸65亦安裝在主鉗殼體上，上面連接有主鉗驅(qū)動機構(gòu)2號惰輪64;主鉗驅(qū)動機構(gòu)空套小齒輪57與主鉗驅(qū)動機構(gòu)從動大齒輪59外嚙合，主鉗驅(qū)動機構(gòu)從動大齒輪59與主鉗驅(qū)動機構(gòu)1號小惰輪62嚙合，主鉗驅(qū)動機構(gòu)1號小惰輪62通過鍵連接將扭矩傳遞到主鉗驅(qū)動機構(gòu)1號惰輪軸63，主鉗驅(qū)動機構(gòu)1號惰輪軸63通過平鍵將扭矩傳遞到主鉗驅(qū)動機構(gòu)1號大惰輪71，主鉗驅(qū)動機構(gòu)1號大惰輪71同時與卡緊機構(gòu)中的主鉗卡緊機構(gòu)大齒輪54和主鉗驅(qū)動機構(gòu)從動小齒輪60嚙合，主鉗驅(qū)動機構(gòu)從動小齒輪60與主鉗驅(qū)動機構(gòu)2號惰輪64嚙合，主鉗驅(qū)動機構(gòu)2號惰輪64與卡緊機構(gòu)中的主鉗卡緊機構(gòu)大齒輪54嚙合，完成動力的傳動，此對嚙合為慢速擋；主鉗驅(qū)動機構(gòu)空套階梯齒輪58與主鉗驅(qū)動機構(gòu)從動小齒輪60外嚙合，主鉗驅(qū)動機構(gòu)從動小齒輪60同時與主鉗驅(qū)動機構(gòu)2號惰輪64和主鉗驅(qū)動機構(gòu)1號大惰輪71嚙合；主鉗驅(qū)動機構(gòu)2號惰輪64和主鉗驅(qū)動機構(gòu)1號大惰輪71同時與卡緊機構(gòu)中的主鉗卡緊機構(gòu)大齒輪54嚙合，完成動力的傳動，該對嚙合為快速擋。
這個主鉗內(nèi)的驅(qū)動機構(gòu)，主要用來驅(qū)動主鉗卡緊機構(gòu)大齒輪54，
由于主鉗卡緊機構(gòu)大齒輪帶有缺口，所以在驅(qū)動過程中，l號大惰輪
71和2號惰輪軸65同時與卡緊大齒輪54嚙合，以保證扭矩的傳遞。此外，這個驅(qū)動機構(gòu)中有兩組傳動齒輪，兩組的傳動比不同，因此卡緊機構(gòu)可以有兩個不同的轉(zhuǎn)速，兩個轉(zhuǎn)速中一個用于卡緊管柱，另一個用于對管柱進行上卸扣。
所述卡緊機構(gòu)，如圖IO、圖ll、圖12以及圖13所示，包括圓周上帶有一處缺口的主鉗卡緊機構(gòu)大齒輪54、具有坡板嵌入槽的主鉗卡緊機構(gòu)卡緊架76、主鉗卡緊機構(gòu)坡板77、主鉗卡緊機構(gòu)磙子78、主鉗卡緊機構(gòu)磙子架79以及牙板主鉗卡緊機構(gòu)80。其中，主鉗卡緊機構(gòu)坡板77通過螺栓連接在主鉗卡緊機構(gòu)大齒輪54的內(nèi)表面上；主鉗卡緊機構(gòu)磙子78通過銷軸連接在主鉗卡緊機構(gòu)磙子架79內(nèi)，主鉗卡緊機構(gòu)牙板80通過擋銷連接在主鉗卡緊機構(gòu)磙子架79的前端，由主鉗卡緊機構(gòu)磙子78、主鉗卡緊機構(gòu)磙子架79以及主鉗卡緊機構(gòu)牙板80組成的機構(gòu)稱為卡緊塊。主鉗卡緊機構(gòu)卡緊架76上左右各有一通槽，呈對稱分布，所述卡緊塊安放在此通槽中；所述主鉗卡緊機構(gòu)卡緊架76固定于主鉗卡緊機構(gòu)大齒輪54內(nèi)，所述主鉗卡緊機構(gòu)坡板77與主鉗卡緊機構(gòu)大齒輪54內(nèi)的坡板嵌入槽相配合。
這個主鉗卡緊機構(gòu)大齒輪54，安裝在主鉗殼體內(nèi)，該卡緊機構(gòu)的工作原理為通過驅(qū)動機構(gòu)帶動主鉗卡緊機構(gòu)大齒輪旋轉(zhuǎn)，主鉗卡緊機構(gòu)大齒輪帶動主鉗卡緊機構(gòu)坡板旋轉(zhuǎn)，主鉗卡緊機構(gòu)坡板通過旋轉(zhuǎn)，推動卡緊塊在主鉗卡緊機構(gòu)大齒輪卡緊架的通槽內(nèi)向前運動，從而卡緊管柱。
所述制動機構(gòu)，其結(jié)構(gòu)結(jié)合圖7、圖8以及圖9所示。包括帶缺口的圓盤22、主鉗換向機構(gòu)轉(zhuǎn)向擋塊70、制動片66、摩擦片67、主鉗制動機構(gòu)1號連接件81、主鉗制動機構(gòu)2號連接件82以及上耐磨片68和下耐磨片69。其中，所述摩擦片67的下部有一圓弧槽，內(nèi)側(cè)有內(nèi)花鍵，圓盤22后部有一個圓形槽和兩個通槽，主鉗換向機構(gòu)轉(zhuǎn)向擋塊70的一半安放在該圓形槽內(nèi)，另一半則處于摩擦片67的圓弧槽內(nèi)；所述主鉗制動機構(gòu)2號連接件82通過螺栓連接在主鉗殼體上，下耐磨片69連接在主鉗制動機構(gòu)2號連接件82上，主鉗制動機 構(gòu)1號連接件81連接在主鉗制動機構(gòu)2號連接件82上，上耐磨片 68連接在主鉗制動機構(gòu)1號連接件81上；所述制動片66連接在摩 擦片67上，該制動片的外側(cè)有一段處在上耐磨片68和下耐磨片69 之間，所述制動片66的上表面與上耐磨片68相接觸，下表面與則與 下耐磨片69相接觸；所述制動機構(gòu)用來對卡緊架76制動，摩擦片 67通過內(nèi)花鍵與卡緊架76上部的外花鍵配合。
此制動機構(gòu)主要用來對主鉗卡緊機構(gòu)卡緊架76進行制動，摩擦 片67通過內(nèi)花鍵與卡緊架76上部的外花鍵配合，帶缺口的圓盤22 通過螺栓連接在卡緊大齒輪上54上。
此制動機構(gòu)的工作原理為驅(qū)動機構(gòu)帶動卡緊大齒輪旋轉(zhuǎn)，卡緊 大齒輪帶動帶缺口的圓盤旋轉(zhuǎn)，并帶動坡板旋轉(zhuǎn)，坡板推動卡緊塊在 卡緊架的方孔內(nèi)運動，在卡緊塊卡緊管柱之前，轉(zhuǎn)向檔塊隨帶缺口的 圓盤在摩擦片的圓弧槽內(nèi)旋轉(zhuǎn)。卡緊塊卡緊管柱之后，轉(zhuǎn)向檔塊運動 到圓弧槽的盡頭，驅(qū)動機構(gòu)帶動卡緊大齒輪繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，卡緊大齒輪帶 動帶缺口的圓盤旋轉(zhuǎn)，帶缺口的圓盤旋轉(zhuǎn)帶動轉(zhuǎn)向檔塊旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)向檔 塊帶動摩擦片旋轉(zhuǎn)，摩擦片通過花鍵帶動卡緊架旋轉(zhuǎn)，卡緊架帶動卡 緊塊旋轉(zhuǎn)，對管柱進行上扣或卸扣。
所述換向機構(gòu)，如圖18、圖19、圖20以及圖21所示，包括主 鉗轉(zhuǎn)向柄26、主鉗轉(zhuǎn)向塊27以及主鉗轉(zhuǎn)向件23，主鉗轉(zhuǎn)向件23的 前端有一圓形槽，并在一側(cè)有一開口，主鉗轉(zhuǎn)向件23通過螺栓連接 在制動片66上，主鉗轉(zhuǎn)向塊27穿過制動片66和摩擦片67前端的圓 形槽扣在所述主鉗換向機構(gòu)轉(zhuǎn)向擋塊70的上半部分上，主鉗轉(zhuǎn)向柄 26通過銷軸連接在主鉗轉(zhuǎn)向塊27上部。此換向機構(gòu)主要用于控制主 鉗卡緊機構(gòu)大齒輪在卡緊管柱時的旋轉(zhuǎn)方向，其工作原理為當(dāng)主鉗 卡緊機構(gòu)大齒輪卡緊管柱時，主鉗卡緊機構(gòu)大齒輪旋轉(zhuǎn)的同時帶動圓 盤旋轉(zhuǎn)，圓盤帶動主鉗換向機構(gòu)轉(zhuǎn)向擋塊旋轉(zhuǎn)，由于主鉗換向機構(gòu)轉(zhuǎn) 向擋塊的上部分處在主鉗轉(zhuǎn)向件的圓形槽內(nèi)，且圓形槽只有一個開 口，所以通過旋轉(zhuǎn)主鉗轉(zhuǎn)向塊，調(diào)整圓形槽的開口方向，便可以確保 主鉗卡緊機構(gòu)大齒輪卡緊大齒輪只有一個旋轉(zhuǎn)方向
所述變速機構(gòu)，其結(jié)構(gòu)如圖15、圖16以及圖17所示，包括主鉗換擋機構(gòu)內(nèi)齒輪32、主鉗換擋機構(gòu)撥叉30、主鉗換擋機構(gòu)滾子31、主鉗換擋機構(gòu)撥叉桿25、主鉗換擋機構(gòu)限位塊29以及主鉗換擋機構(gòu)限位擋塊28，主鉗換擋機構(gòu)撥叉30后部有一圓柱結(jié)構(gòu)，圓柱中間有一通孔，主鉗換擋機構(gòu)撥叉30通過此通孔安裝在主鉗換擋機構(gòu)撥叉桿25上，主鉗換擋機構(gòu)滾子31通過螺栓連接在主鉗換擋機構(gòu)撥叉30前端，左右各一個，主鉗換擋機構(gòu)限位塊29穿過主鉗換擋機構(gòu)撥叉30后部的圓柱側(cè)面連接在主鉗換擋機構(gòu)撥叉桿25上，主鉗換擋機構(gòu)內(nèi)齒輪32外側(cè)面有凹槽，主鉗換擋機構(gòu)撥叉30前端的主鉗換擋機構(gòu)滾子31與主鉗換擋機構(gòu)內(nèi)齒輪32的外側(cè)面凹槽相配合，主鉗換擋機構(gòu)限位擋塊28中間有一圓孔；主鉗換擋機構(gòu)限位擋塊28通過螺栓連接在主鉗殼體上，主鉗換擋機構(gòu)限位塊29處在主鉗換擋機構(gòu)限位擋塊28中間的圓孔中。
本機構(gòu)中的主鉗換擋機構(gòu)內(nèi)齒輪32在與主鉗驅(qū)動機構(gòu)主動齒輪56嚙合的同時，沿垂直軸線上下移動時可分別與主鉗驅(qū)動機構(gòu)空套小齒輪57嚙合或者與主鉗驅(qū)動機構(gòu)空套階梯齒輪58相嚙合，從而實現(xiàn)變速。具體的說，本結(jié)構(gòu)實現(xiàn)變速的工作原理為推動主鉗換擋機構(gòu)撥叉桿，主鉗換擋機構(gòu)撥叉桿擺動帶動主鉗換擋機構(gòu)撥叉擺動，主鉗換擋機構(gòu)撥叉的擺動，通過主鉗換擋機構(gòu)滾子推動主鉗換擋機構(gòu)內(nèi)齒輪上下移動，主鉗換擋機構(gòu)內(nèi)齒輪通過上下移動可以改變主鉗換擋機構(gòu)內(nèi)齒輪在與主鉗驅(qū)動機構(gòu)主動齒輪嚙合的同時與主鉗驅(qū)動機構(gòu)空套小齒輪嚙合或者與主鉗驅(qū)動機構(gòu)空套階梯齒輪嚙合，從而實現(xiàn)變速。此外，本結(jié)構(gòu)還具有限位功能當(dāng)推動主鉗換擋機構(gòu)撥叉桿時，主鉗換擋機構(gòu)撥叉桿擺動帶動主鉗換擋機構(gòu)限位塊擺動，由于主鉗換擋機構(gòu)限位塊位于主鉗換擋機構(gòu)限位擋塊的圓孔內(nèi)，因此主鉗換擋機構(gòu)限位塊的擺動范圍是有限的，因此主鉗換擋機構(gòu)撥叉桿的擺動范圍也是有限，主鉗換擋機構(gòu)撥叉的擺動范圍也是有限的，所以內(nèi)齒輪的的移動范圍是有限的，以此達到限制內(nèi)齒輪移動范圍的目的。
所述對缺口機構(gòu)，其結(jié)構(gòu)如圖14所示。包括主鉗對缺口裝置導(dǎo)軌21、主鉗對缺口裝置帶伸出桿的可移動機構(gòu)20、主鉗對缺口裝置連桿18、主鉗對缺口裝置液壓缸活塞19以及主鉗對缺口裝置液壓缸17。其中，所述主鉗對缺口裝置導(dǎo)軌21的上部開有一通槽，主鉗對缺口裝置帶伸出桿的可移動機構(gòu)20安放在主鉗對缺口裝置導(dǎo)軌21
的通槽內(nèi)，所述主鉗對缺口裝置帶伸出桿的可移動機構(gòu)20前端的伸出桿穿過主鉗殼體伸入到所述圓盤22的通槽內(nèi)，主鉗對缺口裝置連桿18的一端通過銷軸與主鉗對缺口裝置帶伸出桿的可移動機構(gòu)20的后部鉸接，另一端則與主鉗對缺口裝置液壓缸活塞19鉸接。其實現(xiàn)對缺口的工作原理為在主鉗上卸扣的過程中，主鉗對缺口裝置液壓缸活塞伸出，推動主鉗對缺口裝置連桿，連桿帶動可移動機構(gòu)向后運動，使可移動機構(gòu)的前端的伸出桿移出圓盤的通槽，這樣圓盤便可以隨卡緊大齒輪一起旋轉(zhuǎn)。上卸扣結(jié)束后，液壓缸活塞收回，帶動連桿，連桿推動可移動機構(gòu)向前運動，此時卡緊大齒輪反轉(zhuǎn)，帶動圓盤反轉(zhuǎn)，當(dāng)圓盤后部的通槽與可以動機構(gòu)前部的伸出桿位置對齊時，可移動機構(gòu)在液壓缸的動力推動下，伸出桿插入到可移動機構(gòu)的通槽內(nèi)，此時卡緊大齒輪的缺口與主鉗殼體的缺口已對齊。通過以上過程使得在上卸口過程結(jié)束后，卡緊裝置的缺口與主鉗殼體上的主鉗上蓋板15和主鉗側(cè)蓋板16的缺口對齊，以保證下一次上卸扣過程的順利完成。
此外，主鉗卡緊機構(gòu)大齒輪54安裝在主鉗殼體內(nèi)，主鉗對缺口裝置導(dǎo)軌21通過螺栓連接在主鉗殼體上，帶缺口的圓盤22通過螺栓連接在主鉗卡緊機構(gòu)大齒輪54上；主鉗換擋機構(gòu)內(nèi)齒輪32在與主鉗驅(qū)動機構(gòu)主動齒輪56嚙合的同時，沿垂直軸線上下移動時可分別與主鉗驅(qū)動機構(gòu)空套小齒輪57嚙合或者與主鉗驅(qū)動機構(gòu)空套階梯齒輪58相嚙合。
所述動力背鉗2的外部亦為殼體，內(nèi)部有驅(qū)動、卡緊和換向機構(gòu)。其結(jié)構(gòu)如圖22、圖23以及圖31所示。背鉗液壓馬達88位于背鉗后部，在殼體內(nèi)包括背鉗液壓缸83、背鉗齒條84、背鉗傳動軸85、背鉗傳動大齒輪86以及背鉗傳動小齒輪87，以及背鉗換向機構(gòu)35和具有背鉗卡緊大齒輪89的卡緊機構(gòu)。其中背鉗液壓缸83固定在背鉗殼體上，背鉗液壓缸中的活塞與背鉗齒條84連接，背鉗傳動軸85固定在動力背鉗殼體上，背鉗傳動軸85上固定有背鉗傳動大齒輪86和背鉗傳動小齒輪87，所述背鉗卡緊大齒輪89由上述齒輪齒條機構(gòu)帶動。以上為動力主鉗與動力背鉗的結(jié)構(gòu)描述。下面詳述底座的結(jié)構(gòu)。
所述底座4由支架和動力卡瓦7組成。如圖24所示，所述動力卡瓦7包括卡瓦座13、卡瓦塊14以及卡瓦驅(qū)動機構(gòu)。所述卡瓦座13的外側(cè)有四個伸出臂，伸出臂的側(cè)面用于卡瓦和底座配合的定位面，內(nèi)部輪廓為錐面，用來容納卡瓦塊14?？ㄍ咦锥擞新菟?，用來連接井口法蘭；所述卡瓦驅(qū)動機構(gòu)由卡瓦液壓缸52、卡瓦三段連桿機構(gòu)49組成?？ㄍ咭簤焊?2通過鉸接連接在卡瓦座13的伸出臂上，卡瓦液壓缸活塞53與卡瓦三段連桿機構(gòu)49之間以及卡瓦三段連桿機構(gòu)和卡瓦塊14之間也通過鉸接連接。
所述底座4的支架中間有一方孔，通過方孔內(nèi)表面與動力卡瓦7的四個伸出臂的側(cè)面配合，底座頂部兩側(cè)有滑道與上一層的移動工作機3連接構(gòu)成滑動副。上層的移動工作機3可以帶著動力主鉗和動力背鉗通過滑動導(dǎo)軌在底座4上運動，從而實現(xiàn)動力主鉗和動力背鉗在上卸管柱過程中與井口間距離的調(diào)節(jié)。
以上方案是本系統(tǒng)的最基本方案，稱為方案l。在此基礎(chǔ)上，提出進一步優(yōu)化方案如下
方案2:如圖2、圖3以及圖4所示，在所述移動工作機3的頂部固定有一扶正機械手抓，所述扶正機械手抓由第一節(jié)伸出臂9、第二節(jié)伸出臂8以及手爪，以及相應(yīng)的液壓驅(qū)動機構(gòu)組成。其中，第一節(jié)伸出臂9與第二節(jié)伸出臂8之間以及第一節(jié)伸出臂9與移動工作機3之間均通過導(dǎo)軌連接。第一節(jié)伸出臂9與移動工作機3上部內(nèi)側(cè)的凹槽形成滑動配合，具體實現(xiàn)為第一節(jié)伸出臂9的兩側(cè)有一段階梯，階梯側(cè)面和下面安裝有滑道，移動工作機上有槽，以此和第一節(jié)伸出臂9形成滑動配合。第一節(jié)伸出臂9的動力由液壓缸提供。第二節(jié)伸出臂8與第一節(jié)伸出臂9內(nèi)部的凹槽形成滑動配合，動力同樣由液壓缸提供。所述手爪亦由三部分組成，分別為機械手爪左段10、中段11、右段12，機械手爪中段11通過螺紋固定連接于第二節(jié)伸出臂8上，機械手爪左、右段通過銷軸與機械手爪中段連接，形成轉(zhuǎn)動副。扶正手兩側(cè)部分由液壓缸提供動力轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)機械手的閉合，完成抓取管柱的動作。增加了這種結(jié)構(gòu)后，可自由閉合以抓持管柱，并可與吊卡相配合，調(diào)整管柱在上卸過程中與井口間的距離。
20方案3:在方案1或方案2的基礎(chǔ)上，增加一個吊卡6，吊卡6
為三瓣式結(jié)構(gòu)，如圖25 圖30所示。所述吊卡6由吊卡左門38、吊卡右門39以及吊卡后座37、 一組吊卡鎖緊機構(gòu)、 一組吊卡卡緊機構(gòu)以及一組吊卡擺動機構(gòu)組成?？ňo機構(gòu)和鎖緊機構(gòu)的運動各由一組連桿機構(gòu)推動，這兩組連桿機構(gòu)位于吊卡6的后部。
其中，所述吊卡左、右門由銷軸連接在吊卡6的后座上，在吊卡左、右門內(nèi)圓柱面的下部有一錐面。
所述吊卡鎖緊機構(gòu)，包括門插40、由兩個雙扭彈簧組成的吊卡鎖緊機構(gòu)彈簧組42以及一個由彎桿43、吊卡鎖緊連桿45、轉(zhuǎn)軸支撐44組成的連桿機構(gòu)，以及吊卡鎖緊機構(gòu)液壓缸。其中吊卡鎖緊機構(gòu)液壓缸連接在吊卡底座37上，液壓缸的活塞與吊卡連桿45鉸接，吊卡連桿45與彎桿43之間以及彎桿43與轉(zhuǎn)軸44之間均采用鉸接，彎桿3與門插40之間由銷軸連接。本結(jié)構(gòu)用于在吊卡門閉合后，將其鎖緊，防止吊卡在夾持管柱時吊卡門打開而造成管柱掉落。具體實現(xiàn)為液壓缸推動連桿機構(gòu)，連桿機構(gòu)推動門插40閉合，門插40的方孔扣住另一扇吊卡左門38的凸臺，完成鎖緊動作。此時的吊卡鎖緊機構(gòu)彈簧組42處于放松狀態(tài)，如果打開門插40，必須克服吊卡鎖緊機構(gòu)彈簧組42的扭轉(zhuǎn)力，以此達到鎖緊的目的。
所述吊卡卡緊機構(gòu)，包括一個由卡緊連桿73和直角彎桿74鉸接后組成的吊卡連桿結(jié)構(gòu)以及吊卡卡緊機構(gòu)液壓缸75，吊卡卡緊機構(gòu)液壓缸75連接在吊卡后座37上，所述吊卡連桿結(jié)構(gòu)與左、右吊卡門之間由銷軸連接。
所述吊卡擺動機構(gòu)，包括吊卡擺動機構(gòu)液壓缸48 、擺動塊41以及推塊46和活塞前端推桿47。其中，吊卡擺動機構(gòu)液壓缸48連接在轉(zhuǎn)動殼體上，轉(zhuǎn)動殼體連接在大鉤上，液壓缸的活塞與活塞前端推桿47之間、所述活塞前端推桿47與推塊46之間以及推塊46與擺動塊41之間均為鉸接。
吊卡擺動機構(gòu)液壓缸48推動推塊46，推塊46推動擺動塊41，擺動塊41帶動吊卡6繞吊環(huán)擺動。擺動塊41上有一個斜面凸臺，當(dāng)推桿47推動推塊46轉(zhuǎn)動時，推塊46可以通過凸臺的斜面推動擺動塊41擺動，從而帶動吊卡6擺動。由于推塊46與擺動塊41之間通過螺栓連接，且斜面凸臺位于擺動塊41的前側(cè)，因此，當(dāng)?shù)蹩?受到管柱帶動向后擺動時，不會帶動連桿機構(gòu)運動，所以不會受到吊卡
擺動機構(gòu)液壓缸48的限制。
下面以方案3為例，給出利用該方案進行工作的完整過程，分為上提管柱和下放管柱兩個階段來描述。
一、上提管柱的工作過程
卡瓦卡緊管柱，并保證管柱伸出足夠吊卡夾持的長度，移動工作機向后運動到一定的位置，以讓開井口，給吊卡留出足夠的空間，保證吊卡對管柱的順利夾持。
游車帶動吊卡下行，準備抓取管柱，接近管柱接箍時，游車停止運動，吊卡卡緊液壓缸活塞伸出，推動連桿機構(gòu)帶動吊卡門完全打開，天車帶動吊卡繼續(xù)下行，吊卡經(jīng)過接箍后，游車停止運動。吊卡卡緊液壓缸活塞收回，帶動連桿機構(gòu)并推動吊卡門，使吊卡門關(guān)閉，卡住接箍下端管柱，鎖緊機構(gòu)液壓缸活塞伸出，帶動連桿機構(gòu)運動，并推動門插關(guān)閉，對卡緊機構(gòu)進行鎖緊。之后，卡瓦液壓缸活塞伸出，帶動連桿機構(gòu)向上運動，推動卡瓦塊向上運動，卡瓦打開，游車上行，帶動吊卡提升管柱。當(dāng)下一油管接箍到達指定位置時，游車停止，卡瓦液壓缸活塞收回，帶動連桿機構(gòu)運動，收回卡瓦塊，卡瓦閉合，夾持管柱，使管柱懸持在井口。
移動工作機液壓缸活塞伸出，推動移動工作機向前運動，使動力背鉗到達油管接箍位置。背鉗液壓缸活塞伸出，推動齒條運動，齒條與傳動小齒輪嚙合，帶動其轉(zhuǎn)動，傳動小齒輪帶動傳動軸轉(zhuǎn)動，傳動軸帶動傳動大齒輪旋轉(zhuǎn)，傳動大齒輪與卡緊機構(gòu)嚙合，帶動卡緊機構(gòu)卡緊管柱接箍。
扳動主鉗換擋機構(gòu)撥叉桿，撥叉桿帶動撥叉，撥叉帶動內(nèi)齒輪向上移動，與空套小齒輪嚙合，換到慢速檔。主鉗液壓馬達啟動，帶動主動軸旋轉(zhuǎn)，主動軸帶動主動齒輪旋轉(zhuǎn)，主動齒輪通過內(nèi)齒輪帶動空套小齒輪旋轉(zhuǎn)，空套小齒輪與從動大齒輪外嚙合，從動大齒輪與1號小惰輪嚙合，1號小惰輪通過鍵連接將扭矩傳遞到1號惰輪軸，1號惰輪軸通過平鍵將扭矩傳遞到1號大惰輪，1號大惰輪同時與卡緊機構(gòu)大齒輪和從動小齒輪，1號大惰輪帶動卡緊機構(gòu)大齒輪旋轉(zhuǎn)的同
22時帶動從動小齒輪旋轉(zhuǎn)，從動小齒輪與2號惰輪嚙合，2號惰輪與卡緊機構(gòu)大齒輪嚙合，卡緊大齒輪帶動坡板旋轉(zhuǎn)，坡板推動卡緊塊移動，卡緊管柱。
主鉗卡緊管柱后，關(guān)閉液壓馬達，扳動換擋機構(gòu)撥叉桿，撥叉桿帶動撥叉，撥叉帶動內(nèi)齒輪向下移動，與空套階梯齒輪嚙合，換到塊速檔。主鉗液壓馬達啟動，帶動主動軸旋轉(zhuǎn)，主動軸帶動主動齒輪旋轉(zhuǎn)，主動齒輪通過內(nèi)齒輪帶動空套階梯齒輪旋轉(zhuǎn)，空套階梯齒輪與從
動小齒輪外嚙合，從動小齒輪同時與2號惰輪和1號大惰輪嚙合，2
號惰輪和1號大惰輪同時與卡緊機構(gòu)大齒輪嚙合，卡緊大齒輪帶動帶缺口的圓盤旋轉(zhuǎn)，帶缺口的圓盤旋轉(zhuǎn)帶動轉(zhuǎn)向檔塊旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)向檔塊帶動摩擦片旋轉(zhuǎn)，摩擦片通過花鍵帶動卡緊架旋轉(zhuǎn)，卡緊架帶動卡緊塊旋轉(zhuǎn)，對油管進行卸扣。
在整個主鉗卡緊和卸扣過程中，對缺口裝置的液壓缸活塞一直保持伸出狀態(tài)，推動連桿機構(gòu)運動，并帶動帶伸出桿的可移動機構(gòu)收回，使其伸出銷不與帶缺口的圓盤接觸，使帶缺口的圓盤與卡緊大齒輪一起轉(zhuǎn)動。
卸扣完畢，對缺口裝置液壓缸活塞收回，帶動連桿機構(gòu)，并推動帶伸出桿的可移動機構(gòu)向前運動，使其伸出銷與帶缺口的圓盤外表面接觸。液壓馬達反轉(zhuǎn)，并帶動驅(qū)動機構(gòu)反轉(zhuǎn)，驅(qū)動機構(gòu)帶動卡緊大齒輪反轉(zhuǎn)，卡緊機構(gòu)松開管柱，卡緊大齒輪在旋轉(zhuǎn)的同時帶動帶缺口的圓盤一起旋轉(zhuǎn)，當(dāng)圓盤的缺口與伸出銷位置一致時，伸出銷在活塞的推動下插入到圓盤的缺口中，此時卡緊機構(gòu)的缺口已與主鉗殼體的缺口對齊。
背鉗液壓缸活塞收回，帶動齒條運動，齒條與傳動小齒輪嚙合，帶動其轉(zhuǎn)動，傳動小齒輪帶動傳動軸轉(zhuǎn)動，傳動軸帶動傳動大齒輪旋轉(zhuǎn)，傳動大齒輪與卡緊機構(gòu)嚙合，帶動卡緊機構(gòu)松開管柱接箍。
機械扶正手爪液壓缸活塞收回，推動機械手抓打開，機械手第一節(jié)伸出臂液壓缸活塞伸出，推動機械手手向前運動，當(dāng)機械手中段部分與管柱接觸后，活塞停止。機械手抓液壓缸活塞伸出，帶動機械手抓閉合，夾持住管柱。機械手第一節(jié)伸出臂和機械手第二節(jié)伸出臂的液壓缸活塞完全伸出，帶動第一節(jié)伸出臂和第二節(jié)伸出臂向前運動，并推動扶正手向前運動，將管柱推離井口。
游車帶動吊卡下行，油管低端與滑道接觸，管排工人拖拽管柱沿滑道滑下。扶正手液壓缸活塞收回，扶正手爪打開，第一節(jié)伸出臂和第二節(jié)伸出臂液壓缸活塞收回，帶動第一節(jié)伸出臂和第二節(jié)伸出臂向回運動，并帶動扶正手向回運動，收回扶正手。
移動工作機液壓缸活塞收回，帶動移動工作機向后運動，讓開井口位置。游車帶動吊卡繼續(xù)下行，吊卡隨著管柱的下行而翻轉(zhuǎn)，至到井口附近，管柱完全落在滑道上，此時吊卡以翻轉(zhuǎn)至接近水平位置。
吊卡鎖緊液壓缸活塞收回，帶動連桿機構(gòu)運動，打開門插。吊卡卡緊液壓缸活塞收回，帶動連桿機構(gòu)運動，推動吊卡門打開，放下管柱。
管排工人將管柱拖出井口，游車帶動吊卡向上運動一段距離，在重力的作用下，吊卡由水平位置翻轉(zhuǎn)至豎直位置。游車帶動吊卡下行，抓取管柱，重復(fù)開始卸管操作。
二、下放管柱的工作過程
首先，卡瓦卡緊管柱，并保證管柱伸出的位置可保證動力背鉗可以卡住管柱的接箍，移動工作機向后運動到一定的位置，以讓開井口，給吊卡留出足夠的空間，保證吊卡對準備接上的管柱的順利夾持。
之后，管排工人將管柱沿滑道推至井口。游車帶動吊卡下行至管柱上部，游車停止運動。吊卡擺動機構(gòu)液壓缸活塞伸出，帶動連桿機構(gòu)運動，推動吊卡翻轉(zhuǎn)使其接近水平位置。吊卡卡緊液壓缸活塞伸出，帶動連桿機構(gòu)并推動吊卡門，使吊卡門關(guān)閉，卡住接箍下端管柱，鎖緊機構(gòu)液壓缸活塞伸出，帶動連桿機構(gòu)運動，并推動門插關(guān)閉，對卡緊機構(gòu)進行鎖緊。游車上行，帶動吊卡提升管柱。
移動工作機液壓缸活塞伸出，推動移動工作機向前運動至井口位置，機械手第一節(jié)伸出臂和機械手第二節(jié)伸出臂的液壓缸活塞完全伸出，帶動第一節(jié)伸出臂和第二節(jié)伸出臂向前運動，并推動扶正手向前運動，扶正手爪液壓缸活塞收回，推動機械手抓打開，準備接取管柱。
游車帶動吊卡繼續(xù)上行，直到管柱離開滑道，管柱擺動一定角度后，與扶正手接觸，游車停止運動。扶正手接住管柱，機械手抓液壓缸活塞伸出，帶動機械手抓閉合，夾持住管柱。第一節(jié)伸出臂和第二節(jié)伸出臂液壓缸活塞完全收回，帶動第一節(jié)伸出臂和第二節(jié)伸出臂向回運動，并帶動扶正手向回運動，拖動管柱到井口位置，使抓取的管柱與卡瓦懸持的管柱完全對中。
游車帶動吊卡下行，使管柱末端進入到接箍中。背鉗液壓缸活塞伸出，推動齒條運動，齒條與傳動小齒輪嚙合，帶動其轉(zhuǎn)動，傳動小齒輪帶動傳動軸轉(zhuǎn)動，傳動軸帶動傳動大齒輪旋轉(zhuǎn)，傳動大齒輪與卡緊機構(gòu)嚙合，帶動卡緊機構(gòu)卡緊管柱接箍。
扳動主鉗換擋機構(gòu)撥叉桿，撥叉桿帶動撥叉，撥叉帶動內(nèi)齒輪向上移動，與空套小齒輪嚙合，換到慢速檔。主鉗液壓馬達啟動，帶動主動軸旋轉(zhuǎn)，主動軸帶動主動齒輪旋轉(zhuǎn)，主動齒輪通過內(nèi)齒輪帶動空套小齒輪旋轉(zhuǎn)，空套小齒輪與從動大齒輪外嚙合，從動大齒輪與1號小惰輪嚙合，1號小惰輪通過鍵連接將扭矩傳遞到1號惰輪軸，1號惰輪軸通過平鍵將扭矩傳遞到1號大惰輪，1號大惰輪同時與卡緊機構(gòu)大齒輪和從動小齒輪，1號大惰輪帶動卡緊機構(gòu)大齒輪旋轉(zhuǎn)的同時帶動從動小齒輪旋轉(zhuǎn)，從動小齒輪與2號惰輪嚙合，2號惰輪與卡緊機構(gòu)大齒輪嚙合，卡緊管柱。
主鉗卡緊管柱后，扶正手爪液壓缸活塞收回，推動機械手抓打開。
關(guān)閉液壓馬達，扳動換擋機構(gòu)撥叉桿，撥叉桿帶動撥叉，撥叉帶動內(nèi)齒輪向下移動，與空套階梯齒輪嚙合，換到塊速檔。主鉗液壓馬達啟動，帶動主動軸旋轉(zhuǎn)，主動軸帶動主動齒輪旋轉(zhuǎn)，主動齒輪通過內(nèi)齒輪帶動空套階梯齒輪旋轉(zhuǎn)，空套階梯齒輪與從動小齒輪外嚙合，
從動小齒輪同時與2號惰輪和1號大惰輪嚙合，2號惰輪和1號大惰
輪同時與卡緊機構(gòu)大齒輪嚙合，卡緊大齒輪帶動帶缺口的圓盤旋轉(zhuǎn)，帶缺口的圓盤旋轉(zhuǎn)帶動轉(zhuǎn)向檔塊旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)向檔塊帶動摩擦片旋轉(zhuǎn)，摩擦片通過花鍵帶動卡緊架旋轉(zhuǎn)，卡緊架帶動卡緊塊旋轉(zhuǎn)，對油管進行上扣。
在整個主鉗卡緊和上扣過程中，對缺口裝置的液壓缸活塞一直保持伸出狀態(tài)，推動連桿機構(gòu)運動，并帶動帶伸出桿的可移動機構(gòu)收回，使其伸出銷不與帶缺口的圓盤接觸，使帶缺口的圓盤與卡緊大齒輪一起轉(zhuǎn)動。
上扣完畢，對缺口裝置液壓缸活塞收回，帶動連桿機構(gòu)，并推動帶伸出桿的可移動機構(gòu)向前運動，使其伸出銷與帶缺口的圓盤外表面接觸。液壓馬達反轉(zhuǎn)，并帶動驅(qū)動機構(gòu)反轉(zhuǎn)，驅(qū)動機構(gòu)帶動卡緊大齒輪反轉(zhuǎn)，卡緊機構(gòu)松開管柱，卡緊大齒輪在旋轉(zhuǎn)的同時帶動帶缺口的圓盤一起旋轉(zhuǎn)，當(dāng)圓盤的缺口與伸出銷位置一致時，伸出銷在活塞的推動下插入到圓盤的缺口中，此時卡緊機構(gòu)的缺口已與主鉗殼體的缺口對齊。
移動機構(gòu)液壓缸活塞收回，帶動移動機構(gòu)上層向回運動，移動機構(gòu)上層帶動液壓鉗和扶正手離開井口 。
卡瓦液壓缸活塞伸出，帶動連桿機構(gòu)向上運動，推動卡瓦塊向上運動，卡瓦打開。
游車帶動吊卡向下運動，將管柱下放入井中。油管接箍到達指定位置后，游車停止，
卡瓦液壓缸活塞收回，帶動連桿機構(gòu)運動，收回卡瓦塊，卡瓦閉合，夾持管柱，使管柱懸持在井口。
吊卡鎖液壓缸活塞收回，帶動連桿機構(gòu)運動，打開門插。吊卡卡緊液壓缸活塞收回，帶動連桿機構(gòu)運動，推動吊卡門打開，放開管柱。
游車帶動吊卡上行，運動到距離未安裝油管的接箍半米左右的位置，管排工人將滑道上的管柱推至井口。吊卡擺動機構(gòu)液壓缸活塞伸出，帶動連桿機構(gòu)運動，推動吊卡翻轉(zhuǎn)使其接近水平位置。
游車帶動吊卡下行，到達管柱位置，吊卡卡緊液壓缸活塞伸出，帶動連桿機構(gòu)并推動吊卡門，使吊卡門關(guān)閉，卡住接箍下端管柱，鎖緊機構(gòu)液壓缸活塞伸出，帶動連桿機構(gòu)運動，并推動門插關(guān)閉，對卡緊機構(gòu)進行鎖緊。重復(fù)開始下管操作。
2權(quán)利要求
1、一種替代井口人工操作的修井作業(yè)機械化系統(tǒng)，其主體分為上、下兩部分結(jié)構(gòu)，分別稱為移動工作機(3)和底座(4)，此移動工作機(3)和底座(4)之間為滑動配合；其中，所述移動工作機(3)上垂直固定有一對動力主鉗(1)和動力背鉗(2)；動力主鉗(1)和動力背鉗(2)均為開口型，之間安放減震彈簧；所述動力主鉗(1)外部為殼體結(jié)構(gòu)，內(nèi)部包括驅(qū)動機構(gòu)、卡緊機構(gòu)、制動機構(gòu)、換向機構(gòu)、變速機構(gòu)以及對缺口機構(gòu)；所述驅(qū)動機構(gòu)，包括主鉗液壓馬達(24)、主鉗驅(qū)動機構(gòu)主動軸(55)、主鉗驅(qū)動機構(gòu)主動齒輪(56)、主鉗驅(qū)動機構(gòu)空套小齒輪(57)、主鉗驅(qū)動機構(gòu)空套階梯齒輪(58)、主鉗驅(qū)動機構(gòu)從動大齒輪(59)、主鉗驅(qū)動機構(gòu)從動小齒輪(60)、主鉗驅(qū)動機構(gòu)從動軸(61)、主鉗驅(qū)動機構(gòu)1號小惰輪(62)、主鉗驅(qū)動機構(gòu)1號大惰輪(71)、主鉗驅(qū)動機構(gòu)1號惰輪軸(63)、主鉗驅(qū)動機構(gòu)2號惰輪(64)以及主鉗驅(qū)動機構(gòu)2號惰輪軸(65)；其中，主鉗液壓馬達(24)通過螺栓連接在主鉗殼體的上部，主鉗驅(qū)動機構(gòu)主動軸(55)的上端銑有內(nèi)花鍵，與主鉗液壓馬達(24)相配合以傳遞扭矩；主鉗驅(qū)動機構(gòu)主動軸(55)穿過主鉗殼體固定，在此軸上依次有主鉗驅(qū)動機構(gòu)空套小齒輪(57)、主鉗驅(qū)動機構(gòu)主動齒輪(56)和主鉗驅(qū)動機構(gòu)空套階梯齒輪(58)，其中，主鉗驅(qū)動機構(gòu)主動齒輪(56)通過花鍵與主鉗驅(qū)動機構(gòu)主動軸(55)連接；主鉗驅(qū)動機構(gòu)從動軸(61)亦固定于主鉗殼體上，主鉗驅(qū)動機構(gòu)從動大齒輪(59)和主鉗驅(qū)動機構(gòu)從動小齒輪(60)均為空套齒輪，主鉗驅(qū)動機構(gòu)從動大齒輪(59)和主鉗驅(qū)動機構(gòu)從動小齒輪(60)依次連接于主鉗驅(qū)動機構(gòu)從動軸(61)上；主鉗驅(qū)動機構(gòu)1號惰輪軸(63)亦固定在主鉗殼體上，該軸上通過平鍵依次連接主鉗驅(qū)動機構(gòu)1號小惰輪(62)和主鉗驅(qū)動機構(gòu)1號大惰輪(71)；主鉗驅(qū)動機構(gòu)2號惰輪軸(65)亦安裝在主鉗殼體上，上面連接有主鉗驅(qū)動機構(gòu)2號惰輪(64)；主鉗驅(qū)動機構(gòu)空套小齒輪(57)與主鉗驅(qū)動機構(gòu)從動大齒輪(59)外嚙合，主鉗驅(qū)動機構(gòu)從動大齒輪(59)與主鉗驅(qū)動機構(gòu)1號小惰輪(62)嚙合，主鉗驅(qū)動機構(gòu)1號小惰輪(62)通過鍵連接將扭矩傳遞到主鉗驅(qū)動機構(gòu)1號惰輪軸(63)，主鉗驅(qū)動機構(gòu)1號惰輪軸(63)通過平鍵將扭矩傳遞到主鉗驅(qū)動機構(gòu)1號大惰輪(71)，主鉗驅(qū)動機構(gòu)1號大惰輪(71)同時與卡緊機構(gòu)中的主鉗卡緊機構(gòu)大齒輪(54)和主鉗驅(qū)動機構(gòu)從動小齒輪(60)嚙合，主鉗驅(qū)動機構(gòu)從動小齒輪(60)與主鉗驅(qū)動機構(gòu)2號惰輪(64)嚙合，主鉗驅(qū)動機構(gòu)2號惰輪(64)與卡緊機構(gòu)中的主鉗卡緊機構(gòu)大齒輪(54)嚙合，完成動力的傳動，此對嚙合為慢速擋；主鉗驅(qū)動機構(gòu)空套階梯齒輪(58)與主鉗驅(qū)動機構(gòu)從動小齒輪(60)外嚙合，主鉗驅(qū)動機構(gòu)從動小齒輪(60)同時與主鉗驅(qū)動機構(gòu)2號惰輪(64)和主鉗驅(qū)動機構(gòu)1號大惰輪(71)嚙合；主鉗驅(qū)動機構(gòu)2號惰輪(64)和主鉗驅(qū)動機構(gòu)1號大惰輪(71)同時與卡緊機構(gòu)中的主鉗卡緊機構(gòu)大齒輪(54)嚙合，完成動力的傳動，該對嚙合為快速擋；所述卡緊機構(gòu)包括圓周上帶有一處缺口的主鉗卡緊機構(gòu)大齒輪(54)、具有坡板嵌入槽的主鉗卡緊機構(gòu)卡緊架(76)、主鉗卡緊機構(gòu)坡板(77)、主鉗卡緊機構(gòu)磙子(78)、主鉗卡緊機構(gòu)磙子架(79)以及牙板主鉗卡緊機構(gòu)(80)，其中，主鉗卡緊機構(gòu)坡板(77)通過螺栓連接在主鉗卡緊機構(gòu)大齒輪(54)的內(nèi)表面上；主鉗卡緊機構(gòu)磙子(78)通過銷軸連接在主鉗卡緊機構(gòu)磙子架(79)內(nèi)，主鉗卡緊機構(gòu)牙板(80)通過擋銷連接在主鉗卡緊機構(gòu)磙子架(79)的前端，由主鉗卡緊機構(gòu)磙子(78)、主鉗卡緊機構(gòu)磙子架(79)以及主鉗卡緊機構(gòu)牙板(80)組成的機構(gòu)稱為卡緊塊；主鉗卡緊機構(gòu)卡緊架(76)上左右各有一通槽，呈對稱分布，所述卡緊塊安放在此通槽中；所述主鉗卡緊機構(gòu)卡緊架(76)固定于主鉗卡緊機構(gòu)大齒輪(54)內(nèi)，所述主鉗卡緊機構(gòu)坡板(77)與主鉗卡緊機構(gòu)大齒輪(54)內(nèi)的坡板嵌入槽相配合；所述制動機構(gòu)，包括帶缺口的圓盤(22)、主鉗換向機構(gòu)轉(zhuǎn)向擋塊(70)、制動片(66)、摩擦片(67)、主鉗制動機構(gòu)1號連接件(81)、主鉗制動機構(gòu)2號連接件(82)以及上耐磨片(68)和下耐磨片(69)；所述摩擦片(67)的下部有一圓弧槽，內(nèi)側(cè)有內(nèi)花鍵，圓盤(22)后部有一個圓形槽和兩個通槽，主鉗換向機構(gòu)轉(zhuǎn)向擋塊(70)的一半安放在該圓形槽內(nèi)，另一半則處于摩擦片(67)的圓弧槽內(nèi)；所述主鉗制動機構(gòu)2號連接件(82)通過螺栓連接在主鉗殼體上，下耐磨片(69)連接在主鉗制動機構(gòu)2號連接件(82)上，主鉗制動機構(gòu)1號連接件(81)連接在主鉗制動機構(gòu)2號連接件(82)上，上耐磨片(68)連接在主鉗制動機構(gòu)1號連接件(81)上；所述制動片(66)連接在摩擦片(67)上，該制動片的外側(cè)有一段處在上耐磨片(68)和下耐磨片(69)之間，所述制動片(66)的上表面與上耐磨片(68)相接觸，下表面與則與下耐磨片(69)相接觸；所述制動機構(gòu)用來對卡緊架(76)制動，摩擦片(67)通過內(nèi)花鍵與卡緊架(76)上部的外花鍵配合；所述換向機構(gòu)，包括主鉗轉(zhuǎn)向柄(26)、主鉗轉(zhuǎn)向塊(27)以及主鉗轉(zhuǎn)向件(23)，主鉗轉(zhuǎn)向件(23)的前端有一圓形槽，并在一側(cè)有一開口，主鉗轉(zhuǎn)向件(23)通過螺栓連接在制動片(66)上，主鉗轉(zhuǎn)向塊(27)穿過制動片(66)和摩擦片(67)前端的圓形槽扣在所述主鉗換向機構(gòu)轉(zhuǎn)向擋塊(70)的上半部分上，主鉗轉(zhuǎn)向柄(26)通過銷軸連接在主鉗轉(zhuǎn)向塊(27)上部；所述變速機構(gòu)，包括主鉗換擋機構(gòu)內(nèi)齒輪(32)、主鉗換擋機構(gòu)撥叉(30)、主鉗換擋機構(gòu)滾子(31)、主鉗換擋機構(gòu)撥叉桿(25)、主鉗換擋機構(gòu)限位塊(29)以及主鉗換擋機構(gòu)限位擋塊(28)，主鉗換擋機構(gòu)撥叉(30)后部有一圓柱結(jié)構(gòu)，圓柱中間有一通孔，主鉗換擋機構(gòu)撥叉(30)通過此通孔安裝在主鉗換擋機構(gòu)撥叉桿(25)上，主鉗換擋機構(gòu)滾子(31)通過螺栓連接在主鉗換擋機構(gòu)撥叉(30)前端，左右各一個，主鉗換擋機構(gòu)限位塊(29)穿過主鉗換擋機構(gòu)撥叉(30)后部的圓柱側(cè)面連接在主鉗換擋機構(gòu)撥叉桿(25)上，主鉗換擋機構(gòu)內(nèi)齒輪(32)外側(cè)面有凹槽，主鉗換擋機構(gòu)撥叉(30)前端的主鉗換擋機構(gòu)滾子(31)與主鉗換擋機構(gòu)內(nèi)齒輪(32)的外側(cè)面凹槽相配合，主鉗換擋機構(gòu)限位擋塊(28)中間有一圓孔；主鉗換擋機構(gòu)限位擋塊(28)通過螺栓連接在主鉗殼體上，主鉗換擋機構(gòu)限位塊(29)處在主鉗換擋機構(gòu)限位擋塊(28)中間的圓孔中；所述對缺口機構(gòu)，包括主鉗對缺口裝置導(dǎo)軌(21)、主鉗對缺口裝置帶伸出桿的可移動機構(gòu)(20)、主鉗對缺口裝置連桿(18)、主鉗對缺口裝置液壓缸活塞(19)以及主鉗對缺口裝置液壓缸(17)，其中，所述主鉗對缺口裝置導(dǎo)軌(21)的上部開有一通槽，主鉗對缺口裝置帶伸出桿的可移動機構(gòu)(20)安放在主鉗對缺口裝置導(dǎo)軌(21)的通槽內(nèi)，所述主鉗對缺口裝置帶伸出桿的可移動機構(gòu)(20)前端的伸出桿穿過主鉗殼體伸入到所述圓盤(22)的通槽內(nèi)，主鉗對缺口裝置連桿(18)的一端通過銷軸與主鉗對缺口裝置帶伸出桿的可移動機構(gòu)(20)的后部鉸接，另一端則與主鉗對缺口裝置液壓缸活塞(19)鉸接；其中，主鉗卡緊機構(gòu)大齒輪(54)安裝在主鉗殼體內(nèi)，主鉗對缺口裝置導(dǎo)軌(21)通過螺栓連接在主鉗殼體上，帶缺口的圓盤(22)通過螺栓連接在主鉗卡緊機構(gòu)大齒輪(54)上；主鉗換擋機構(gòu)內(nèi)齒輪(32)在與主鉗驅(qū)動機構(gòu)主動齒輪(56)嚙合的同時，沿垂直軸線上下移動時可分別與主鉗驅(qū)動機構(gòu)空套小齒輪(57)嚙合或者與主鉗驅(qū)動機構(gòu)空套階梯齒輪(58)相嚙合；所述動力背鉗(2)外部亦為殼體，包括背鉗側(cè)蓋板(33)，背鉗上蓋板(34)，背鉗液壓馬達(88)位于背鉗后部，在殼體內(nèi)包括背鉗液壓缸(83)、背鉗齒條(84)、背鉗傳動軸(85)、背鉗傳動大齒輪(86)以及背鉗傳動小齒輪(87)以及背鉗換向機構(gòu)(35)和具有背鉗卡緊大齒輪(89)的卡緊機構(gòu)，其中背鉗液壓缸(83)固定在背鉗殼體上，背鉗液壓缸中的活塞與背鉗齒條(84)連接，背鉗傳動軸(85)固定在動力背鉗殼體上，背鉗傳動軸(85)上固定有背鉗傳動大齒輪(86)和背鉗傳動小齒輪(87)，所述背鉗卡緊大齒輪(89)由上述齒輪齒條機構(gòu)帶動；所述底座(4)由支架和動力卡瓦(7)組成；所述動力卡瓦(7)包括卡瓦座(13)、卡瓦塊(14)以及卡瓦驅(qū)動機構(gòu)；所述卡瓦座(13)的外側(cè)有四個伸出臂，伸出臂的側(cè)面用于卡瓦和底座配合的定位面，內(nèi)部輪廓為錐面，用來容納卡瓦塊(14)，卡瓦座底端有螺栓孔，用來連接井口法蘭；所述卡瓦驅(qū)動機構(gòu)由卡瓦液壓缸(52)、卡瓦三段連桿機構(gòu)(49)組成，卡瓦液壓缸(52)通過鉸接連接在卡瓦座(13)的伸出臂上，卡瓦液壓缸活塞(53)與卡瓦三段連桿機構(gòu)(49)之間以及卡瓦三段連桿機構(gòu)和卡瓦塊(14)之間也通過鉸接連接；所述底座(4)的支架中間有一方孔，通過方孔內(nèi)表面與動力卡瓦(7)的四個伸出臂的側(cè)面配合，底座頂部兩側(cè)有滑道與上一層的移動工作機(3)連接構(gòu)成滑動副。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的替代井口人工操作的修井作業(yè)機械化 系統(tǒng)，其特征在于所述移動工作機(3)的頂部固定有一扶正機械 手抓，所述扶正機械手爪由第一節(jié)伸出臂(9)、第二節(jié)伸出臂(8) 以及手爪組成，其中，第一節(jié)伸出臂(9)與第二節(jié)伸出臂(8)之間 以及第一節(jié)伸出臂(9)與移動工作機(3)之間均通過導(dǎo)軌連接，第 一節(jié)伸出臂(9)與移動工作機(3)上部內(nèi)側(cè)的凹槽形成滑動配合， 第二節(jié)伸出臂(8)與第一節(jié)伸出臂(9)內(nèi)部的凹槽形成滑動配合， 所述手爪亦由三部分組成，分別為機械手爪左、中、右段(10， 11， 12)，機械手爪中段(11)通過螺紋固定連接于第二節(jié)伸出臂(8) 上，機械手爪左、右段(10， 12)通過銷軸與機械手爪中段(11)連 接。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的替代井口人工操作的修井作業(yè)機 械化系統(tǒng)，其特征在于所述系統(tǒng)還包括一個吊卡(6)，所述吊卡(6)由吊卡左、右門(38， 39)以及吊卡后座(37)、 一組吊卡鎖 緊機構(gòu)、 一組吊卡卡緊機構(gòu)以及一組吊卡擺動機構(gòu)組成，其中，所述吊卡左、右門(38， 39)由銷軸連接在吊卡(6)的后座上， 在吊卡左、右門(38， 39)內(nèi)圓柱面的下部有一錐面；所述吊卡鎖緊機構(gòu)，包括門插(40)以及一個由彎桿(43)、吊 卡鎖緊連桿(45)、轉(zhuǎn)軸支撐(44)組成的連桿機構(gòu)，以及吊卡鎖緊 機構(gòu)液壓缸；其中吊卡鎖緊機構(gòu)液壓缸連接在吊卡底座(37)上，液 壓缸的活塞與吊卡連桿(45)鉸接，吊卡連桿(45)與彎桿(43)之 間以及彎桿(43)與轉(zhuǎn)軸(44)之間均采用鉸接，彎桿(43)與門插 (40)之間由銷軸連接；所述吊卡卡緊機構(gòu)，包括一個由卡緊連桿(73)和直角彎桿(74) 鉸接后組成的吊卡連桿結(jié)構(gòu)以及吊卡卡緊機構(gòu)液壓缸(75)，吊卡卡緊機構(gòu)液壓缸(75)連接在吊卡后座(37)上，所述吊卡連桿結(jié)構(gòu)與 左、右吊卡門(38， 39)之間由銷軸連接；所述吊卡擺動機構(gòu)，包括吊卡擺動機構(gòu)液壓缸(48)、擺動塊(41) 以及推塊(46)和活塞前端推桿(47)組成，其中，吊卡擺動機構(gòu)液 壓缸(48)連接在轉(zhuǎn)動殼體上，轉(zhuǎn)動殼體連接在大鉤上，液壓缸的活 塞與活塞前端推桿(47)之間、所述活塞前端推桿(47)與推塊(46) 之間以及推塊(46)與擺動塊(41)之間均為鉸接。
全文摘要
一種替代井口人工操作的修井作業(yè)機械化系統(tǒng)。主要解決現(xiàn)有修井井口作業(yè)時不能實現(xiàn)機械化與自動化的問題。本發(fā)明將開口型動力鉗、動力卡瓦、運送管柱的吊卡以及運送動力鉗的移動機構(gòu)一體化，動力鉗包括主鉗和背鉗，安裝在移動機構(gòu)上，吊卡通過大鉤連接在井架上，移動機構(gòu)上層為工作機，下層為底座，兩層之間可以相對運動，動力鉗安裝在上層，上層的頂部有一扶正機械手，用以在上卸管柱的時候調(diào)整位置，通過移動機構(gòu)完成上卸管柱時的動力鉗的移動，移動機構(gòu)頂部有扶正機械手，與吊卡相配合在上卸管柱時移動管柱。本發(fā)明提高了上卸管柱的自動化程度，以及上卸管柱時管柱移動位置的精確度，提高了經(jīng)濟效益。
文檔編號E21B19/16GK101672168SQ200910180988
公開日2010年3月17日 申請日期2009年10月23日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月23日
發(fā)明者冠 孫, 常玉連, 龐玲玲, 勝 高, 靜 魏 申請人:大慶石油學(xué)院