Федеральное агентство по образованию

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Санкт-Петербургский государственный горный институт им. Г.В. Плеханова

(технический университет)

К У Р С О В О Й П Р О Е К Т

	Буровые машины и механизмы

По дисциплине __________________________________________________________

________________________________________________________________________

^{(наименование учебной дисциплины согласно учебному плану)}

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

«Поверочный расчет лебедки станка СКБ-5»

Тема:

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

	РТ-03

Кожуренко А.В.

Автор: студент гр. _______ ____________________ /_______________/

^{(подпись) (Ф.И.О.)}

ОЦЕНКА: _____________

ДАТА: _________________

ПРОВЕРИЛ

	профессор

Шелковников И.Г.

Руководитель проекта ________ ________________ /________________/

^{(должность) (подпись) (Ф.И.О.)}

Санкт-Петербург

Содержание

Введение. 2

Функции, структура, технические характеристики и требования. 3

Расчет передачи от двигателя на лебедку. 5

Расчет барабана лебедки. 16

Тормоза лебедки и их расчет. 18

Тормозные моменты. 18

Колодочный тормоз. 20

Тепловой расчет главного тормоза. 22

Заключение. 25

Список используемой литературы.. 26

Введение

Всесоюзный научно-исследовательский институт методики и техники разведки (ВИТР) НПО «Геотехника» Министерства геологии СССР совместно с Барнаульским заводом геологоразведочного оборудования Министерства химического и нефтяного машиностроения разработал буровой станок СКБ-5 к установке УКБ-500/800. Этот буровой станок предназначен для бурения коронками диаметром 59 мм вертикальных и наклонных скважин глубиной до 800 метров на твердые полезные ископаемые и до 500 метров коронками диаметром 93 мм в различных геолого-технических условиях.

Рис.1 Буровой станок СКБ-5

Буровой станок СКБ-5 является шпиндельным станком моноблочной компоновки с продольным расположением лебедки и системой гидравлической подачи бурового инструмента. Лебедка станка сверху закрыта капотом, который легко откидывается на оси для проведения регулировочных работ.

Лебедка станка - планетарного типа. Левый конец и правый конец вала лебедки с подшипниками установлен в разъеме корпуса коробки передачи и закрыты крышками. На правом конце вала лебедки подвижно посажена зубчатая муфта, которая при перемещении вправо сцепляется с шестерней коробки передач для передачи вращения на планетарный редуктор лебедки. Перемещение зубчатой муфты осуществляется рукояткой. Положение рукоятки обозначено на табличках прикрепленных к корпусу коробки передач. Буровая лебедка станка предназначена для спуска и подъема бурового инструмента и спуска обсадных труб.

Параметры лебедок, в том числе их кинематическая характеристика, являются одним из факторов, определяющих производительность буровых установок. Как известно, производительность измеряется в скорости бурения: метрах в час, а повысить этот показатель может уменьшение времени спускоподъемных операций (СПО). Правильное конструирование и поверочный расчет позволит снизить удельный вес СПО.

Функции, структура, технические характеристики и требования

Буровые лебедки выполняют следующие функции: натяжение и наматывание на барабан ведущей струны каната талевой си­стемы при подъеме, сматывание каната при спуске бурильных и обсадных колонн и ненагруженного крюка с элеватором как во время СПО, так и бурения, при наращивании, подаче и дру­гих операциях.

В процессе бурения бурильная колонна с помощью лебедки опускается (подается) со скоростью до 100 м/ч.

Во время подъема колонн канат навивается на барабан ле­бедки с натяжением от действия веса колонны, а свивается при спуске ненагруженного элеватора под небольшим натяжением. В процессе спуска колонн, наоборот, канат навивается при не­большом натяжении и большой скорости во время подъема не­нагруженного элеватора, а свивается при натяжении от веса всей колонны.

В зависимости от комплекса выполняемых работ лебедки могут быть универсальными, предназначенными для всех работ, связанных со спуском, подъемом и подачей колонн в процессе проводки скважины, включая закрепление, раскрепление, свин­чивание и развинчивание резьбовых соединений бурильных и об­садных труб, подтаскивание труб при наращивании колонн, пе­ремещении тяжестей в буровой, и специализированными, выпол­няющими часть функций (только подъем и спуск колонн). В этом случае остальные операции (свинчивание, развинчива­ние, подъем и спуск небольших грузов, грунтоносок и другие ра­боты) производят с помощью другой вспомогательной лебедки.

Для осуществления перечисленных функций все буровые ле­бедки должны быть снабжены следующими устройствами:

· станиной-рамой, на которой монтируются все механизмы лебедки;

· барабаном для навивки талевого каната;

· механическим ленточным тормозом (основной — стопорный) для замедления движения и остановки крюка в любом месте по высоте вышки (при отсутствии в конструкции лебедки специаль­ных устройств для регулирования скорости подачи колонны во время бурения замедление осуществляется ленточным тор­мозом);

· тормозом замедления (вспомогательным) для регулирования скорости спуска колонн и рассеивания части энергии, выделяю­щейся при этом;

· оперативными фрикционными муфтами включения высоких и низких частот вращения барабана лебедки;

· трансмиссией, осуществ­ляющей передачу мощности и вращения барабану ле­бедки при подъеме;

· пультом для управления лебедкой и основными агрегатами буровой установки;

· щитом приборов для контроля работы лебедки и других аг­регатов установки.

Универсальные буровые лебедки кроме перечисленного обо­рудования должны снабжаться: катушечным валом, оборудо­ванным катушками для выполнения с их помощью вспомога­тельных работ (свинчивание и развинчивание труб, подъем грузов и т. д.); вспомогательным барабаном, который смонти­рован на катушечном валу и служит для намотки каната при тартальных работах по извлечению грунтоносок и др.; проме­жуточным валом для передачи вращения ротору при цепных трансмиссиях.

Вал с главным барабаном, передачами и муфтами включе­ния должен быть смонтирован в корпусе, обеспечивающем не­обходимую прочность и жесткость конструкции. Корпус служит масляной ванной для смазки трансмиссий и подшипников. Механический (главный) тормоз должен обеспечивать прог­рессивно увеличивающееся и плавное торможение барабана. В соответствии с требованиями техники безопасности тормоз следует монтировать непосредственно на барабане; его ленты должны полно охватывать тормозные шкивы при торможении и обеспечивать свободное вращение барабана при спуске и хо­роший отвод теплоты, выделяющейся при торможении. Лебедку снабжают вспомогательным тормозом для обеспечения регули­рования момента торможения и поглощения части энергии, вы­деляющейся при спуске колонн. Вспомогательный тормоз дол­жен производить торможение барабана только при спуске ко­лонн. При подъеме колонны и вращении барабана в обратном направлении торможение должно быть исключено.

Кинематическую связь между валами буровых лебедок лучше осуществлять цепными передачами и только в легких са­моходных установках — зубчатыми передачами.

Пульт управления и щиты приборов следует располагать так, чтобы бурильщик мог свободно и просто управлять лебедкой и всем оборудованием буровой установки и, не меняя своей по­зиции, иметь хороший обзор рабочей площадки и оборудования в процессе работы.

Конструкция лебедки должна позволять выполнять непо­средственно на буровой с минимальными затратами времени мелкие ремонтные работы (смену тормозных колодок, талевого каната, цепей и др.). Лебедки должны обеспечивать надежную и бесперебойную работу на буровой в течение всего периода проводки скважины.

Буровые лебедки классифицируют: 1) по величине тягового усилия на ведущей струне каната, мощности, передаваемой на барабанный вал, мощности тормозов; 2) по числу барабанов и валов.

Приступая к разработке буровой установки, конструктор должен решать, какую лебедку в каждом конкретном случае целесообразней применить.

Расчет передачи от двигателя на лебедку

Буровой станок СКБ-5 (Рис.2) является шпиндельным станком моноблочной компоновки с продольным расположением лебедки и системой гидравлической подачи бурового инструмента.

Рис.2 Кинематическая схема станка СКБ-5:

1 – электродвигатель; 2 – фрикцион; 3 – коробка передач; 4 – вращатель; 5 – тормоз спуска; 6 – лебедка; 7 – тормоз подъема.

Привод станка осуществляется от фланцевого электродвигателя, закрепленного на корпусе коробки передач. Вал электродвигателя соединен с первичным валом коробки передач муфтой сцепления. Технические характеристики привода станка СКБ-5 представлены ниже.

Таблица 1. Привод станка СКБ-5

Тип двигателя	Электродвигатель АО2-72-74
Мощность, кВт
Частота вращения, об/мин
Масса, кг

Коробка передач – узел, служащий для изменения частоты вращения, передаваемой от приводного электродвигателя к шпинделю вращателя и барабану лебедки. Конструкция коробки передач позволяет передавать от электродвигателя на барабан лебедки четыре ступени вращения в диапазоне 0,8 – 3,6 м/сек. Все зацепления шестерен и зубчатых колес – цилиндрические прямозубые. Поэтому весь расчет будет сведен к нахождению трех основных параметров:

· Определить вращающие моменты в каждом последовательном зацеплении;

· Определить усилия, действующие в каждом зацеплении;

· Определить грузоподъемную силу при всех четырех скоростях подъема.

Зацепление шестерен на различных режимах работы коробки передач приведено в табл.2.

Таблица 2. Кинематическая характеристика бурового станка СКБ-5

Ступени передач	Шестерни, находящиеся в зацеплении при передаче на лебедку	Частота вращения барабана лебедки, об/мин	Скорость подъема колонны, м/с
I		42,3	0,41
II		88,7	0,86
III		140,0	1,36
IV		186,5	1,81

Рассмотрим I скорость передачи. При таком зацеплении получаем 5ти ступенчатый редуктор. КПД отдельных звеньев кинематической цепи равны: для зубчатого цилиндрического зацепления = 0,96…0,98; для планетарного редуктора: = 0,85…0,95. Тогда общий КПД такой передачи будет равно:

(1.1)

Тогда мощность на выходе с учетом КПД:

(1.2)

Рассмотрим каждое зацепление в отдельности.

I.

где Z₁ и Z₂ – количество зубьев на шестерне и зубчатом колесе соответственно, Z₁= 20 и Z₂= 42; 1 и 2 – ведущий и ведомый вал. Передаточное число:

Частота вращения двигателя равна , или, если перевести в рад/с: , тогда на выходе частота вращения будет равна:

Вращающий момент на валах привода равен:

На входе:

На выходе:

Силы, действующие в зацеплении, принято прикладывать в полюсе зацепления. Нормальную силу, направленную по линии зацепления как общей нормали к рабочим поверхностям зубьев, переносят в полюс и раскладывают на окружную и радиальную.

Окружная сила:

(1.3)

где Т ₂ – момент на колесе, - делительный диаметр зубчатого колеса,

= ,

Подставляя значения, получаем:

Радиальная сила:

(1.4)

где - стандартный угол отклонения нормали от горизонта, = 20⁰;

Подставляя значения, получаем:

Тогда нормальная сила, или как ее еще называют касательная сила, будет равна:

(1.5)

Подставляя ранее полученные значения, находим:

II.

Z₃= 20 и Z₄= 42. Передаточное число:

Частота вращения , тогда на выходе частота вращения будет равна:

Вращающий момент на валах привода равен:

На входе:

На выходе:

Окружная сила:

где ,

Радиальная сила:

где - стандартный угол отклонения нормали от горизонта, = 20⁰;

Тогда нормальная сила будет равна:

III.

Z₅= 26 и Z₆=60. Передаточное число:

Частота вращения , тогда на выходе частота вращения будет равна:

Вращающий момент на валах привода равен:

На входе:

На выходе:

Окружная сила:

где ,

Радиальная сила:

где - стандартный угол отклонения нормали от горизонта, = 20⁰;

Тогда нормальная сила будет равна:

IV.

Z₇= 39 и Z₈= 47. Передаточное число:

Частота вращения , тогда на выходе частота вращения будет равна:

Вращающий момент на валах привода равен:

На входе:

На выходе:

Окружная сила:

где ,

Радиальная сила:

где - стандартный угол отклонения нормали от горизонта, = 20⁰;

Тогда нормальная сила будет равна:

V.

Z_а- число зубьев солнечной шестерни, Z_а = 45; Z_с – число зубьев сателлитов, Z_с = 18; Z_в- число зубьев венцового колеса, Z_в = 81; количество сателлитов n = 3.

Последнее зацепление – планетарная зубчатая передача. Ее расчет будет отличаться от всех остальных.

5 и 6 – ведущий и ведомый вал-барабан лебедки. Частота вращения ведущего вала равна , тогда на выходе частота вращения будет равна:

Передаточное число:

Вращающий момент равен:

На лебедке:

Окружная сила:

(1.6)

где Т _а – момент на солнечной шестерне, - делительный диаметр солнечной шестерни, ; - коэффициент, учитывающий неравномерность распределения нагрузки между сателлитам, = 1,15; - число сателлитов, = 3.

Подставляя значения, получаем:

Радиальная и нормальная нагрузки при известной окружной силе определяются также, как и в простых задачах. Радиальная сила:

где - стандартный угол отклонения нормали от горизонта, = 20⁰;

Подставляя значения, получаем:

Тогда нормальная сила, или как ее еще называют касательная сила, будет равна:

Подставляя ранее полученные значения, находим:

Грузоподъемность лебедки при 1 скорости передачи:

(1.7)

где - мощность двигателя, не превышающая 0,7-0,8 номинальной величины; -КПД передачи от двигателя к лебедке станка; -1-я скорость подъема. Подставляя численные значения, получаем:

.

Рассмотрим II скорость передачи. Аналогично выше решенной задаче рассмотрим все остальные передачи без эскизов.

I. Z₁= 20 и Z₂= 42. Передаточное число:

Частота вращения , тогда на выходе частота вращения будет равна:

Вращающий момент на валах привода равен:

На входе:

На выходе:

Окружная сила:

где .

Радиальная сила:

где - стандартный угол отклонения нормали от горизонта, = 20⁰;

Тогда нормальная сила будет равна:

II. Z₃= 31 и Z₄=31. Передаточное число:

Частота вращения , тогда на выходе частота вращения будет равна:

Вращающий момент на валах привода равен:

На входе:

На выходе:

Окружная сила:

где ,

Радиальная сила:

где - стандартный угол отклонения нормали от горизонта, = 20⁰;

Тогда нормальная сила будет равна:

III. Z₅= 26 и Z₆=60. Передаточное число:

Частота вращения , тогда на выходе частота вращения будет равна:

Вращающий момент на валах привода равен:

На входе:

На выходе:

Окружная сила:

где ,

Радиальная сила:

где - стандартный угол отклонения нормали от горизонта, = 20⁰;

Тогда нормальная сила будет равна:

IV. Z₇= 39 и Z₈= 47. Передаточное число:

Частота вращения , тогда на выходе частота вращения будет равна:

Вращающий момент на валах привода равен:

На входе:

На выходе:

Окружная сила:

где ,

Радиальная сила:

где - стандартный угол отклонения нормали от горизонта, = 20⁰;

Тогда нормальная сила будет равна:

V. Z_а = 45; Z_с = 18; Z_в = 81; количество сателлитов n = 3.

Частота вращения ведущего вала равна , тогда на выходе частота вращения будет равна:

Передаточное число:

Вращающий момент равен:

На лебедке:

Окружная сила:

где ;

Радиальная сила:

где - стандартный угол отклонения нормали от горизонта, = 20⁰;

Тогда нормальная сила, или как ее еще называют касательная сила, будет равна:

Грузоподъемность лебедки при 2 скорости передачи:

где - мощность двигателя, не превышающая 0,7-0,8 номинальной величины; -КПД передачи от двигателя к лебедке станка; -2-я скорость подъема. Подставляя численные значения, получаем:

.

Рассмотрим III скорость передачи.

I. Z₁= 20 и Z₂= 42. Передаточное число:

Частота вращения , тогда на выходе частота вращения будет равна:

Вращающий момент на валах привода равен:

На входе:

На выходе:

Окружная сила:

где .

Радиальная сила:

где - стандартный угол отклонения нормали от горизонта, = 20⁰;

Тогда нормальная сила будет равна:

II. Z₃= 38 и Z₄=24. Передаточное число: . Следовательно, 2 зацепление играет роль не редуктора, а мультипликатора.

Частота вращения , тогда на выходе частота вращения будет равна:

Вращающий момент на валах привода равен:

На входе:

На выходе:

Окружная сила:

где ,

Радиальная сила:

где - стандартный угол отклонения нормали от горизонта, = 20⁰;

Тогда нормальная сила будет равна:

III. Z₅= 26 и Z₆=60. Передаточное число:

Частота вращения , тогда на выходе частота вращения будет равна:

Вращающий момент на валах привода равен:

На входе:

На выходе:

Окружная сила:

где ,

Радиальная сила:

где - стандартный угол отклонения нормали от горизонта, = 20⁰;

Тогда нормальная сила будет равна:

IV. Z₇= 39 и Z₈= 47. Передаточное число:

Частота вращения , тогда на выходе частота вращения будет равна:

Вращающий момент на валах привода равен:

На входе:

На выходе:

Окружная сила:

где ,

Радиальная сила:

где - стандартный угол отклонения нормали от горизонта, = 20⁰;

Тогда нормальная сила будет равна:

V. Z_а = 45; Z_с = 18; Z_в = 81; количество сателлитов n = 3.

Частота вращения ведущего вала равна , тогда на выходе частота вращения будет равна:

Передаточное число:

Вращающий момент равен:

На лебедке:

Окружная сила:

где ;

Радиальная сила:

где - стандартный угол отклонения нормали от горизонта, = 20⁰;

Тогда нормальная сила, или как ее еще называют касательная сила, будет равна:

Грузоподъемность лебедки при 3 скорости передачи:

где - мощность двигателя, не превышающая 0,7-0,8 номинальной величины; -КПД передачи от двигателя к лебедке станка; -3-я скорость подъема. Подставляя численные значения, получаем:

.

Рассмотрим IV скорость передачи. При IV скорости передачи получаем 3х ступенчатый редуктор, а весь расчет аналогичен предыдущему.

I. Z₅= 26 и Z₆=60. Передаточное число:

Частота вращения двигателя равна , тогда на выходе частота вращения будет равна:

Вращающий момент на валах привода равен:

На входе:

На выходе:

Окружная сила:

где ,

Радиальная сила:

где - стандартный угол отклонения нормали от горизонта, = 20⁰;

Тогда нормальная сила будет равна:

II. Z₇= 39 и Z₈= 47. Передаточное число:

Частота вращения , тогда на выходе частота вращения будет равна:

Вращающий момент на валах привода равен:

На входе:

На выходе:

Окружная сила:

где ,

Радиальная сила:

где - стандартный угол отклонения нормали от горизонта, = 20⁰;

Тогда нормальная сила будет равна:

III. Z_а = 45; Z_с = 18; Z_в = 81; количество сателлитов n = 3.

Частота вращения ведущего вала равна , тогда на выходе частота вращения будет равна:

Передаточное число:

Вращающий момент равен:

На лебедке:

Окружная сила:

где ;

Радиальная сила:

где - стандартный угол отклонения нормали от горизонта, = 20⁰;

Тогда нормальная сила, или как ее еще называют касательная сила, будет равна:

Грузоподъемность лебедки при 4 скорости передачи:

где - мощность двигателя, не превышающая 0,7-0,8 номинальной величины; -КПД передачи от двигателя к лебедке станка, ; -4-я скорость подъема. Подставляя численные значения, получаем:

.

Расчет барабана лебедки

Барабан - одна из наиболее ответственных деталей подъемного вала.

Размеры барабана должны быть рассчитаны на навивку всей рабочей длины каната. Момент инерции барабана лебедки дол­жен быть по возможности небольшим, чтобы облегчить разгон при спуске ненагруженного элеватора.

Барабан следует выполнять из стальной или литой обечайки, сваренной с литыми стальными дисками и ступицами, что обеспечивает прочную, легкую и технологическую конструкцию, обладающую небольшим моментом инерции.

Рис.3 Бочка барабана лебедки

На рис.3 приведена конструкция бочки барабана подъ­емного вала. Для обеспечения правильной укладки на барабан набочке следует сделать параллельные канавки. Переход из одной канавки в соседнюю в этом случае можно выполнить в виде ступенек с шагом, равным половине или полному шагу навивки каната.

Диски барабанов сварной конструкции изготавливают из углеродистой стали марки З0Л или 36Л. Для бочек барабанов, лебедок лучше выбивать стали, слабо легированные марганцем хромом и кремнием - 20ХГ.

Диаметр барабана выбирают в зависимости от диаметра, каната и толщины проволок в нем, длину - от требуемой канатоемкости и выбранного числа слоев навивки каната.

Ниже приведена техническая характеристика буровой лебедки СКБ-5:

Таблица 3.Паспортные данные буровой лебедки СКБ-5.

Номинальная грузоподъемность лебедки, даН
Скорость навивки каната на барабан лебедки, м/с	0,81; 1,73; 2,71; 3,61
Диаметр барабана лебедки, мм
Лебедочный канат	16-Г-1-МК-ЖС-Н-180
Талевая оснастка	2х3

Основными рассчитываемыми параметрами барабана лебедки являются:

• скорость подъема крюка с талевым блоком;
• грузоподъемность лебедки;
• размеры;
• канатоемкость барабана.

Начнем со скорости подъема крюка, которая по ГОСТ 7959-74 не должна превышать 2 м/с, равна:

; (2.1)

где - скорость навивки каната на барабан; - число сокращающихся струн талевой системы.

На буровом станке СКБ-5 по техническим характеристикам при 4-х скоростях коробки передач соответственно следующие значения = 0,81; 1,73; 2,71; 3,61. А число сокращающихся струн равно = 2.

Следовательно, для всех четырех скоростей численное значение скорости подъема крюка будет равно:

1-я скорость: ;

2-я скорость: ;

3-я скорость: ;

4-я скорость: ;

Как видно все четыре значения удовлетворяют условия ГОСТа.

Максимальная грузоподъемность лебедки равна:

(2.2)

где - мощность двигателя, не превышающая 0,7-0,8 номинальной величины; -КПД передачи от двигателя к лебедке станка; -1-я скорость подъема. Подставляя численные значения, получаем:

.

Это значение соответствует паспортному значению установки СКБ-5.

Размеры и канатоемкость барабана определяются его диаметром и длиной, а также длиной стального каната, размещаемого на барабане. Для установок геологоразведочного бурения диаметр барабана лебедки:

(2.3)

Подставляя численные значения диаметра барабана и каната, получаем верное неравенство или .

Длина барабана:

, (2.4)

где Н_о - расстояние от оси барабана до кронблока; a - угол отклонения каната от середины барабана, .

Подставляя численные значения, получаем . Следовательно, принимаем .

Расчетная канатоемкость барабана:

, (2.5)

где Н - расстояние от пола буровой до кронблока; т -число струн талевой оснастки; l ₀ -длина запасных (не менее трех) витков каната. .

Оболочка барабана при работе лебедки на подъем подвергается сжимающему воздействию витков размещенного (наматываемого) на нем каната. Чтобы предотвратить деформацию барабана лебедки следует провести расчет на минимально допустимую толщину стенки того материала, из которого будет сделана бочка барабана. Итак, как уже говорилось выше, материал – это сталь, слабо легированная марганцем, хромом и кремнием - 20ХГ. Для этой стали ; и по формуле находим толщину стенки:

(2.6)

где - это коэффициент, учитывающий уменьшение среднего давления на оболочку барабана в связи с разгрузкой предыдущего витка последующим = 0,95; -номинальная грузоподъемность лебедки; - это шаг навивки каната на барабан, . Итак,

То есть, толщина стали, из которой будет сделана бочка барабана, должна быть не менее 10 мм.

Тормоза лебедки и их расчет

Тормоза лебедки предназначены для торможения бара­бана или пускового диска (водила) при спуско-подъемных опе­рациях. По назначению различают тормоза подъема, спуска и вспомогательные, или регулирующие.

Расчет тормозов лебедок включает определение величины тормозных моментов при спуске и подъеме (для планетарных и дифференциальных лебедок), силы сжатия колодок тормоза или натяжения тормозной ленты, а также значения опорных реакций осей поворота колодок и давления между обкладками или тор­мозной лентой и шкивом.

В качестве тормозов подъема и спуска применяют фрик­ционные колодочные и ленточные тормоза.

К фрикционным тормозам предъявляют следующие тре­бования:

- надежность, быстрое и плавное торможение;

- постоянный тормозной момент при заданной силе тор­можения;

- легкость регулировки и замены элементов трения;

- отсутствие перегрева при длительной работе;

- небольшие масса и размеры, удобное управление.

Тормозные моменты.

В планетарных лебедках, которая установлена на станке СКБ-5,есть два тормоза: тормоз подъема, выполняющий в станке функцию муфты включения лебедки, и тормоз спуска, служащий для остановки спускаемого груза. Условия работы этих тормозов силы, действующие на них, различны, поэтому рассмотрим их отдельно.

Тормоз спуска. В период торможения барабана лебедки на него действуют: статический момент, вызываемый массой опускаемого груза; динамический момент, вызываемый силами инерции вращающихся двигающихся поступательно масс; момент, вызываемый силами сопротивления движению бурового снаряда в скважине и выталкивающей силой промывочной жидкости. При этом последний момент направлен противоположно первым двум и по величине примерно равен динамическому моменту.

Тормозной момент при спуске колонны труб в скважину равен:

(3.1)

где - это коэффициент запаса тормозного момента, =1,5-2,0; - вес бурового инструмента, опускаемого в скважину:

по паспортным характеристикам станка СКБ-5 глубина бурения алмазными коронками = 800 м. и твердосплавными коронками = 500м., диаметр бурения соответственно для них равен – 59мм и 93 мм. Следовательно, для твердосплавного бурения выбираются бурильные трубы D = 68мм и вес одного погонного метра таких труб = 7,04 даН/м, а для алмазного: D = 54 мм и = 6,04 даН/м. Из этого следует, что для твердосплавного бурения =L_скв* = 500*7,04 = 3520 даН, для алмазного соответственно = 4832 даН. Так как расчет проводится по наибольшему статическому моменту, то выбираем второе значение = 4832 даН = 48320 Н;

- КПД шкива талевой системы: = 0,96; m – число сокращающихся струн m = 2;

D – диаметр навивки каната на барабан по среднему слою: D = , где - диаметр каната; D = 320 + 16 + 8 = 344 мм или D = 0,344 м.

Таким образом тормозной момент при спуске будет равен:

Тормоз подъема. При расчете тормоза подъема результирующий момент на барабане лебедки необходимо определять, исходя из максимальной грузоподъемности буровой установки без учета сил, так как максимальная грузоподъемность, регламентированная стандартом, учитывает все возможные силы, которые будут действовать на установку данного класса при бурении скважин, и на эту максимальную грузоподъемность она должна быть рассчитана.

Тормозной момент при подъеме колонны у планетарных лебедок создается на пусковом диске (водиле) при его остановке с помощью колодочного тормоза для развития необходимого крутящего момента на барабане лебедки.

Крутящий момент на барабане при подъеме лебедки будет равен:

(3.2)

где - коэффициент дополнительных сопротивлений: = 1,3; - КПД талевой системы: ; следовательно, получаем:

;

Величина пускового момента зависит помимо и от типа планетарной передачи. При включении барабана лебедки на подъем окружное усилие, действующее на зубцы сателлитов, , где - делительный диаметр зубчатого венца. Суммарное усилие, действующее на оси сателлитов, равно . Чтобы удержать пусковой диск, к тормозной шайбе необходимо приложить момент: . Заменяя и подставляя выражение (3.2), получаем:

Рис 4. Схема сил, действующих на сателлит планетарной системы лебедки СКБ-5

(3.3)

где и - число зубцов соответственно на солнечной шестерне и зубчатом венце. По техническим характеристикам станка СКБ-5: = 45 и = 81.

Таким образом, пусковой момент будет равен:

Колодочный тормоз.

Колодочный тормоз планетарной лебедки станка СКБ-5 состоит из двух жестких симметричных колодок с обкладками из фрикционного материала, охватывающий поверхность реборды барабана по неполной окружности.

Один конец каждой колодки закреплен на оси, вокруг которой возможен ее поворот, другой связан с рыча

Дата добавления: 2015-09-28