本發(fā)明屬于夾具，尤其涉及一種用于頂部驅動鉆井裝置的電作動背鉗。
背景技術：
1、頂部驅動鉆井裝置的背鉗作為關鍵部件，其功能直接影響鉆桿上卸扣效率及作業(yè)安全性。傳統(tǒng)背鉗多采用液壓驅動系統(tǒng)，存在液壓油泄漏風險，且液壓管路復雜導致維護成本高。例如，背鉗依賴液壓缸推動活塞夾緊，需頻繁更換密封件以防止冬季凍結故障，液壓系統(tǒng)需額外配置油泵及管路，增加了設備重量和故障點；液壓系統(tǒng)響應延遲易導致夾緊力失控，造成鉆桿螺紋損傷。
2、因此，亟需一種結構簡單、驅動可靠的電作動背鉗，以提升鉆井效率及設備可靠性。
技術實現(xiàn)思路
1、本發(fā)明所要解決的技術問題在于針對上述現(xiàn)有技術中的不足，提供一種用于頂部驅動鉆井裝置的電作動背鉗，利用驅動頂推單元實現(xiàn)背鉗的夾持和松開，內部無液壓油，無需擔心密封失效導致泄漏造成環(huán)境污染問題，結構簡化、驅動可靠。
2、為解決上述技術問題，本發(fā)明采用的技術方案是：一種用于頂部驅動鉆井裝置的電作動背鉗，包括驅動單元、頂推單元、后背鉗組件、前背鉗組件和背鉗缸體；所述驅動單元和頂推單元傳動連接，且驅動單元和頂推單元均安裝在背鉗缸體上；所述前背鉗組件一端鉸接在背鉗缸體上，另一端和背鉗缸體可拆卸連接；所述后背鉗組件連接在頂推單元的頂推端；所述頂推單元，用于推動后背鉗組件向前背鉗組件移動。
3、上述電作動背鉗，所述頂推單元包括滾珠絲杠和配套滾珠絲杠使用的滾珠螺母，所述滾珠螺母和驅動單元傳動連接；
4、所述滾珠螺母支撐在背鉗缸體內部；所述滾珠絲杠的前端可拆卸連接推桿，所述推桿的前端和后背鉗組件連接。
5、上述電作動背鉗，所述驅動單元包括伺服電機和行星齒輪減速器，所述伺服電機和行星齒輪減速器傳動連接，所述行星齒輪減速器的前端輸出軸安裝有主動錐齒輪；
6、所述滾珠螺母的前端具有從動錐齒輪，所述主動錐齒輪和從動錐齒輪嚙合。
7、上述電作動背鉗，所述伺服電機安裝在所述行星齒輪減速器的上方，所述行星齒輪減速器通過法蘭座安裝在背鉗缸體上。
8、上述電作動背鉗，所述主動錐齒輪的上部為管狀結構，所述管狀結構套設在行星齒輪減速器的前端輸出軸，且所述管狀結構通過主動鎖緊螺母固定。
9、所述管狀結構和法蘭座之間通過圓錐滾子軸承進行支撐。
10、上述電作動背鉗，所述滾珠螺母通過推力圓錐滾子軸承的支撐安裝在背鉗缸體內部。
11、上述電作動背鉗，所述背鉗缸體的內壁上具有一軸肩，所述軸肩的兩側各有一個所述推力圓錐滾子軸承，所述滾珠螺母的后端安裝有從動鎖緊螺母，兩個所述推力圓錐滾子軸承支頂在從動鎖緊螺母和從動錐齒輪之間。
12、上述電作動背鉗，所述背鉗缸體的后端可拆卸安裝有背板法蘭，所述背板法蘭的內側具有限位槽，所述滾珠絲杠的后端可拆卸安裝有堵板，所述堵板和限位槽相配合。
13、上述電作動背鉗，所述滾珠螺母后段的內側為供堵板前后滑動的限位通道。
14、上述電作動背鉗，所述推桿外徑上至少對稱設置有兩個導向鍵，背鉗缸體的前端設有密封座，密封座上設有與推桿的導向鍵配合的導向鍵槽。
15、上述電作動背鉗，所述密封座的前端設有密封環(huán)槽，所述密封環(huán)槽內安裝有密封支撐組件，所述密封支撐組件用于對推桿和密封座的間隙進行密封，以及支撐推桿。
16、上述電作動背鉗，所述背鉗缸體和升降扭力臂連接，且背鉗缸體和升降扭力臂之間設置有矩形平鍵。
17、上述電作動背鉗，所述驅動單元和所述升降扭力臂平行，且所述驅動單元安裝在升降扭力臂的前方。
18、驅動單元安裝位置的選擇，考慮了結構緊湊性、散熱高效性及環(huán)境適應性的要求，且其位置選擇克服了多目標約束問題(如散熱與防塵的沖突)和動態(tài)工況適配問題(如鉆機移動需求)。
19、本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比具有以下優(yōu)點：通過驅動單元和頂推單元替代傳統(tǒng)液壓系統(tǒng)，解決液壓系統(tǒng)漏油污染、油溫敏感性等問題，同時簡化結構設計。前背鉗組件的可拆卸連接結構便于維護和更換零部件，后背鉗組件的頂推式設計結合滾珠絲杠傳動，實現(xiàn)夾持力的精準控制。整體結構緊湊，符合鉆井設備自動化需求。
20、驅動單元采用伺服電機與行星齒輪減速器的組合，通過滾珠絲杠傳遞動力，結合伺服電機的閉環(huán)反饋系統(tǒng)，實現(xiàn)夾持力的實時精確調節(jié)。
21、行星齒輪減速器將伺服電機的高轉速轉化為高扭矩輸出，傳動效率可達95％以上。相較于液壓驅動系統(tǒng)，電能直接轉化為機械能，可大幅度節(jié)約能源。
22、驅動單元通過電-機直驅傳動、高剛性集成結構，使用中再結合智能控制算法，可以顯著提升了頂驅背鉗的作業(yè)精度、環(huán)境適應性和可靠性，相較于傳統(tǒng)液壓驅動，其技術優(yōu)勢契合鉆井裝備向電動化、自動化發(fā)展的趨勢。
23、下面通過附圖和實施例，對本發(fā)明的技術方案做進一步的詳細描述。
1.一種用于頂部驅動鉆井裝置的電作動背鉗，其特征在于，包括驅動單元、頂推單元、后背鉗組件、前背鉗組件和背鉗缸體；
2.按照權利要求1所述的一種用于頂部驅動鉆井裝置的電作動背鉗，其特征在于，所述頂推單元包括滾珠絲杠和配套滾珠絲杠使用的滾珠螺母，所述滾珠螺母和驅動單元傳動連接；
3.按照權利要求2所述的一種用于頂部驅動鉆井裝置的電作動背鉗，其特征在于，所述驅動單元包括伺服電機和行星齒輪減速器，所述伺服電機和行星齒輪減速器傳動連接，所述行星齒輪減速器的前端輸出軸安裝有主動錐齒輪；
4.按照權利要求3所述的一種用于頂部驅動鉆井裝置的電作動背鉗，其特征在于，所述伺服電機安裝在所述行星齒輪減速器的上方，所述行星齒輪減速器通過法蘭座安裝在背鉗缸體上。
5.按照權利要求3或4所述的一種用于頂部驅動鉆井裝置的電作動背鉗，其特征在于，所述主動錐齒輪的上部為管狀結構，所述管狀結構套設在行星齒輪減速器的前端輸出軸，且所述管狀結構通過主動鎖緊螺母固定。
6.按照權利要求2所述的一種用于頂部驅動鉆井裝置的電作動背鉗，其特征在于，所述滾珠螺母通過推力圓錐滾子軸承的支撐安裝在背鉗缸體內部。
7.按照權利要求6所述的一種用于頂部驅動鉆井裝置的電作動背鉗，其特征在于，所述背鉗缸體的內壁上具有一軸肩，所述軸肩的兩側各有一個所述推力圓錐滾子軸承，所述滾珠螺母的后端安裝有從動鎖緊螺母，兩個所述推力圓錐滾子軸承支頂在從動鎖緊螺母和從動錐齒輪之間。
8.按照權利要求2所述的一種用于頂部驅動鉆井裝置的電作動背鉗，其特征在于，所述背鉗缸體的后端可拆卸安裝有背板法蘭，所述背板法蘭的內側具有限位槽，所述滾珠絲杠的后端可拆卸安裝有堵板，所述堵板和限位槽相配合。
9.按照權利要求8所述的一種用于頂部驅動鉆井裝置的電作動背鉗，其特征在于，所述滾珠螺母后段的內側為供堵板前后滑動的限位通道。
10.按照權利要求2所述的一種用于頂部驅動鉆井裝置的電作動背鉗，其特征在于，所述推桿外徑上至少對稱設置有兩個導向鍵，背鉗缸體的前端設有密封座，密封座上設有與推桿的導向鍵配合的導向鍵槽。