王東　魯其青

摘 要：隨著油田對(duì)車(chē)裝鉆機(jī)要求的提高，車(chē)裝鉆機(jī)越來(lái)越重?，F(xiàn)在的4 000m車(chē)裝鉆機(jī)重量已達(dá)到90t，并有繼續(xù)增加的趨勢(shì)，超出了14×12運(yùn)載車(chē)的承載能力。本文討論現(xiàn)實(shí)中多橋車(chē)的現(xiàn)狀，提出設(shè)計(jì)思路，并就一種車(chē)裝鉆機(jī)對(duì)運(yùn)載車(chē)的要求進(jìn)行具體計(jì)算，得出切實(shí)可行的方案。

關(guān)鍵詞：車(chē)裝鉆機(jī)；運(yùn)載車(chē)；懸掛型式；隨動(dòng)轉(zhuǎn)向

中圖分類(lèi)號(hào)：TE92；TE93 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-5168（2017）06-0087-03

Designing and Analysis of the The 16×12 Carrier

Wang Dong1 Lu Qiqing2

（1.Downhole Operating Branch Company of SINOPEC North China Petroleum Engineer Company Limited，Nanyang Henan 474780；2.RG Petro-machinery Group Co.， Ltd.，Nanyang Henan 473006）

Abstract： For exploiting the oilfield，stronger Mobile Drilling rigs are needed， so that the rigs become heavier. The 4 000m Mobile Drilling rig is 90 t in weight， and will be more heavier in the near future， the 14×12 carrier couldnt be used to mount and carry the drilling parts. This paper used carriers with more axles （seven axles） will be discussed and one designing method will be provided. At the end of the paper ， one kind of 8-axle carrier is calculated for being used as a carrier of the mobile drilling rig.

Keywords： mobile drilling rig；carrier；suspension type；servo steering

油田車(chē)裝鉆機(jī)在車(chē)輛分類(lèi)中屬于專(zhuān)用作業(yè)車(chē)[1]。這類(lèi)車(chē)輛不以貨物或人員為運(yùn)輸對(duì)象，其功能主要是為了轉(zhuǎn)移工作地點(diǎn)。油田車(chē)裝鉆機(jī)的作業(yè)地點(diǎn)完全固定，主要是在油區(qū)，而非在道路上。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，車(chē)裝鉆機(jī)每月（每年按10個(gè)月、每月按30d計(jì)算）鉆或修一口井，每天用時(shí)20h（車(chē)裝鉆機(jī)工作時(shí)是連續(xù)的，但固井、候凝、測(cè)井等，車(chē)裝鉆機(jī)不參與工作），井場(chǎng)轉(zhuǎn)移平均距離是50km，約需要2h。整個(gè)壽命期按12年計(jì)算，轉(zhuǎn)移井場(chǎng)行駛6 000km，生產(chǎn)廠家制造后出廠實(shí)驗(yàn)行駛2 000km，轉(zhuǎn)移油區(qū)行駛2 000km（可能沒(méi)有）。因此，一臺(tái)車(chē)裝鉆機(jī)，整個(gè)服役期行駛8 000～10 000km，折算后行駛時(shí)間約260～300h。鉆修井所用時(shí)間為72 000h。行駛時(shí)間約為工作時(shí)間的3‰～4‰。由于行駛時(shí)間少，速度低，車(chē)裝鉆機(jī)所遵守的運(yùn)載車(chē)標(biāo)準(zhǔn)比《GB 1589 道路車(chē)輛外廊尺寸、軸荷及質(zhì)量限值》在單橋允許承載的重量上有所放寬。

隨著車(chē)裝鉆機(jī)重量的增加，對(duì)運(yùn)載車(chē)的承載能力要求也越來(lái)越高。提高承載能力，只有三種方法：一是增加車(chē)橋數(shù)量；二是增加單橋的承載能力；三是降低自重。第三種方法，效果非常有限，本文不再討論。

多橋運(yùn)載車(chē)在國(guó)內(nèi)的運(yùn)用主要是軍用特種車(chē)、大噸位公路起重機(jī)、油田車(chē)裝鉆機(jī)。軍用特種車(chē)要求具有極強(qiáng)的越野性能，特別是越壕能力，因此，采用獨(dú)立懸掛、獨(dú)立車(chē)橋，同時(shí)，單橋承載能力可以按16t計(jì)算。這種型式的運(yùn)載車(chē)，性能好、價(jià)格高、運(yùn)載車(chē)臺(tái)面高，不適應(yīng)油田車(chē)裝鉆機(jī)。大噸位的公路起重機(jī)，在起重作業(yè)時(shí)為一體，公路行駛時(shí)為兩車(chē)，因此單車(chē)的重量并不大。油田車(chē)裝鉆機(jī)，如果井架單獨(dú)運(yùn)輸，可以選用較小型號(hào)的運(yùn)載車(chē)，但在油田現(xiàn)場(chǎng)安裝時(shí)，費(fèi)工費(fèi)時(shí)，且需要60t級(jí)別的吊車(chē)和較大的場(chǎng)地，這在油田不現(xiàn)實(shí)。

1 車(chē)橋懸掛布置型式

車(chē)橋的承載能力受制于車(chē)橋、輪胎、懸掛和各種標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的最小值[2]。車(chē)裝鉆機(jī)用運(yùn)載車(chē)，因?yàn)閿?shù)量較少（和重型卡車(chē)相比），只能選用通用的部件。前橋輪胎選用18-22.5或是445/65R22.5。前者，20層級(jí)，單胎承載能力為5 450kg；后者，單胎承載能力為5 800kg?？紤]到低速條件下承載能力的增加[3]，前者承載能力為5 722kg，后者承載能力為6 525kg。后橋輪胎（雙胎）選用12-20或是12.00R20。前者，20層級(jí)，承載能力為3 450kg；后者，20層級(jí)，承載能力為3 650kg。低速下，承載能力增加，前者承載能力是3 795kg，后者承載能力是4 088kg。

對(duì)于車(chē)輛前橋來(lái)說(shuō)，承載能力的薄弱環(huán)節(jié)是輪胎。大噸位的車(chē)橋較容易選到，按《SY/T 5534-2007油氣田專(zhuān)用車(chē)通用技術(shù)條件》的要求，單根前橋的承載能力是12 000kg[2]。

氣懸橋承載能力的薄弱環(huán)節(jié)是氣囊。氣懸掛見(jiàn)圖1。

氣囊外圓直徑為254mm，作用直徑為244mm，允許最高壓力100psi。據(jù)此計(jì)算出簧載質(zhì)量為12 300kg。因此，可以算出氣懸橋的承載能力是13 000kg（含車(chē)橋、輪胎、懸掛自重1 000kg）。

剛性懸掛的后雙橋，承載能力是26 000kg。這已是所用輪胎允許的最大限制。

隨動(dòng)轉(zhuǎn)向車(chē)橋限于車(chē)橋結(jié)構(gòu)的原因，目前的承載能力是10 000kg。

國(guó)內(nèi)外，現(xiàn)有的14×8運(yùn)載車(chē)及其變型14×12運(yùn)載車(chē)，其車(chē)橋懸掛布置型式是：前三橋鋼板平衡懸掛、第四橋氣懸掛、第五六橋平衡梁懸掛、第七橋氣懸掛。也有部分生產(chǎn)廠家，將第四橋的氣懸掛移至平衡梁懸掛之后。

現(xiàn)在，16×12的運(yùn)載車(chē)，數(shù)量會(huì)更少（與14×8運(yùn)載車(chē)及其變型車(chē)相比），應(yīng)充分考慮到產(chǎn)品的繼承性及部件的通用性。車(chē)橋的布置型式為：前三橋鋼板平衡懸掛車(chē)橋、第四橋氣懸掛車(chē)橋、第五六橋平衡梁懸掛車(chē)橋、第七橋氣懸掛車(chē)橋、第八橋隨動(dòng)轉(zhuǎn)向氣懸掛車(chē)橋。這樣的布置型式，車(chē)橋的種類(lèi)僅增加一種，見(jiàn)圖2。

這種16×12運(yùn)載車(chē)首先用于4 000m車(chē)裝電驅(qū)動(dòng)鉆機(jī)。按鉆機(jī)的要求，其上的動(dòng)力配置如下：C18（463kW）+M6620AR。另有兩臺(tái)功率分別為600kW的電機(jī)用于鉆井。

2 計(jì)算分析

根據(jù)前文的分析，這種懸掛布置型式的16×12運(yùn)載車(chē)的承載能力是98t，計(jì)算公式為：12×3+13+13×2+13+10=98。

將4 000m車(chē)裝電驅(qū)動(dòng)鉆機(jī)分為20幾個(gè)總成（部件），分別算出各個(gè)總成的重量及重心位置。

各總成的重心座標(biāo)規(guī)定：通過(guò)后尾梁中心線的垂直面與車(chē)架的縱向?qū)ΨQ(chēng)平面、地面的交點(diǎn)為原點(diǎn)；縱向?yàn)閄軸，座標(biāo)原點(diǎn)向車(chē)頭方向?yàn)檎淮怪狈较驗(yàn)閅軸，向上為正；橫向?yàn)閆軸，駕駛室所在方向?yàn)檎?。各部件的重心及重量?jiàn)表1。

以上總計(jì)96.48t。重心位置分別為：8 096.5、2 307.9、9.79mm。

按前三橋各橋承載相同、后雙橋各橋承載相同、各氣懸橋定載荷，計(jì)算出各車(chē)橋承載。前三橋36.82t、單橋12.27t；非轉(zhuǎn)向氣懸橋各13t、隨動(dòng)轉(zhuǎn)向氣懸橋10t；后雙橋23.66t、單橋11.84t?？梢?jiàn)，各橋的實(shí)際承載重量比較合理，前橋稍稍超重。

發(fā)動(dòng)機(jī)額定功率463kW，運(yùn)載車(chē)允許總重98t，比功率4.12kW/t；主動(dòng)轉(zhuǎn)向橋承重36.82t，是車(chē)裝鉆機(jī)總重的38.2%；驅(qū)動(dòng)橋承載73.48t，是車(chē)裝鉆機(jī)總重的76.2%，（僅有后橋驅(qū)動(dòng)是34.9%），符合要求[1]。

限于篇幅，運(yùn)載車(chē)的詳細(xì)計(jì)算不再敘述。

3 結(jié)論

從以上計(jì)算、敘述中可以看出，16×12運(yùn)載車(chē)的車(chē)橋懸掛布置型式科學(xué)、重心分布合理，產(chǎn)品繼承性、通用性好，可以用于指導(dǎo)詳細(xì)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)圖紙的繪制。今后，隨著車(chē)裝鉆機(jī)重量的增加，可以使用寬基輪胎、選用大噸位車(chē)橋，以增加運(yùn)載車(chē)的允許承載能力。

參考文獻(xiàn)：

[1]中華人民共和國(guó)國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局，中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì).GB 7258-2012，機(jī)動(dòng)車(chē)運(yùn)行安全技術(shù)條件[S].北京.中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2012.

[2]國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì).SY/T 5534-2007，油氣田專(zhuān)用車(chē)通用技術(shù)條件[S].北京.石油工業(yè)出版社，2008.

[3]中華人民共和國(guó)國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局，中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì).GB/T 2977-2016，載重汽車(chē)輪胎規(guī)格、尺寸、氣壓與負(fù)荷[S].北京.中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2016.