Выбор подъемной системы буровой установки

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Содержание

1. Выбор подъемной системы буровой установки

1.1 Общее описание буровой установки

1.2 Выбор буровой установки для основного ствола

1.3 Проектирование конструкции скважины

2. Расчет и конструирование талевой системы

2.1 Грузоподъемность талевой системы

2.2 Максимальная нагрузка от бурильной колонны

2.3 Оснастка талевой системы

2.4 Натяжение ветвей талевой системы и коэффициент полезного действия

2.5 Подбор каната

2.6 Свойства канатов

2.7 Выбор диаметра канатного шкива и профиля канавки под канат

2.8 Расчет заправочной длины (выбор оптимальной длины)

2.9 Расчет каната на прочность

2.10 Определение расчетных нагрузок

2.11 Расчет опор канатных шкивов на долговечность

2.12 Расчет оси талевого блока

2.13 Выбор талевого блока УТБА 5-225

3. Расчет и конструирование буровой лебедки

3.1 Анализ конструкций буровых лебедок отечественного производства

3.2 Анализ конструкций буровых лебедок зарубежного производства

3.3 Описание выбранного прототипа

3.4. Обоснование конструктивно-кинематической схемы лебедки

3.5. Расчет мощности двигателя и определение основных параметров подъемного агрегата

3.6 Расчет тормоза. Расчет бочки барабана на статическую прочность

Список литературы

1. Выбор подъемной системы буровой установки

1.1 Общее описание буровой установки

Для различных условий работы проектируются СПК, отличающиеся компоновкой и назначением оборудования. Общей составляющей компоновок СПК при лебедочном спуско-подъеме является подъемная система.

Подъемная система установки (рис. 1) представляет собой полиспастный механизм, состоящий из кронблока 4, талевого (подвижного) блока 2, стального каната 3, являющегося гибкой связью между буровой лебедкой 6 и механизмом крепления неподвижного конца каната 7. Кронблок устанавливается на верхней площадке буровой вышки 5. Подвижный конец А каната 3 крепится к барабану лебедки 6, а неподвижный конец Б - через приспособление 7- к основанию вышки. К талевому блоку присоединяется крюк 1, на котором подвешивается на штропах элеватор для труб или вертлюг. При вращательном бурении на крюке подвешивается вращатель с патроном. В настоящее время талевый блок и подъемный крюк во многих случаях объединяют в один механизм - крюкоблок.

Оборудование подъемной системы работает в режиме повторно-кратковременных меняющихся по величине нагрузок.

Для определения нагрузок и времени их действия конструктор должен хорошо представлять технологический процесс бурения и ремонта скважин.

При прерывистом способе подъемных операций (СПО) на установках с ротором в строгой последовательности повторяются следующие операции.



Рис. 1. Основной вид подъемного комплекса: 1 - крюк; 2 -- талевый блок; 3 - несущие струны; 4 -- кронблок; 5 - вышка; 6 -- лебедка; 7 - механизм крепления неподвижного конца каната; О - ось скважины; А, Б - ведущая и неподвижная струны каната

Подъем:

подъем колонны на длину одной свечи;

установка колонны на ротор с помощью элеватора (клиньев), освобождение поднятой свечи от растягивающих усилий;

отвинчивание поднятой свечи;

установка отвинченной свечи на подсвечник и за палец вышки;

спуск талевого блока с крюком и ненагруженным элеватором;

перекидка штропов на ненагруженный элеватор (захват бурильной колонны элеватором).

Спуск:

подъем ненагруженного элеватора;

захват и перенос следующей свечи из-за пальца и с подсвечника;

свинчивание свечи со спущенной в скважину колонной;

приподъем (натяжение) колонны для освобождения от клиньев или элеватора;

спуск колонны на длину одной свечи;

установка колонны на ротор на элеваторе (на клиньях);

перекидка штропов на свободный элеватор (снятие элеватора с колонны).

При СПО подъем крюка под нагрузкой осуществляется во время извлечения колонны из скважины, а с ненагруженным элеватором - во время спуска колонны.

Спуск крюка под нагрузкой осуществляется при опускании колонны в скважину, а без нагрузки - при подъеме колонны из скважины.

1.2 Выбор буровой установки для основного ствола

При выборе буровой установки исходят из того, что бы соблюдались следующие условия: критическая нагрузка, была бы больше нагрузки в процессе бурения и крепления, оснастка и диаметр талевого каната обеспечивали безаварийную работу на буровой.

Высота вышки, согласно ГОСТ 12.2.041-79, должна обеспечивать безопасность работ при подъеме талевого блока на максимальной скорости с учетом запаса высоты для установки ограничителя подъема талевого блока.

С учетом этих условий, а также на основе работы, на данной группе площадей на идентичных скважинах делаем следующий вывод: для бурения скважины выбираем буровую установку согласно ГОСТу - БУ 4000/250 ДГУ

Комплектные буровые установки БУ4000/250 ДЭП-БМ с тиристорным электроприводом постоянного тока основных механизмов, в блочно-модульном исполнении предназначены для бурения разведочных и эксплуатационных скважин на нефть и газ роторным способом и забойными двигателями в не электрифицированных районах.

Технические характеристики:

· Допускаемая нагрузка на крюке, тс (кН) 250(2500).

· Условная глубина бурения, м 4000.

· Длина бурильной свечи, м 25 и 27.

· Тип привода регулируемый, тиристорный, постоянного тока.

Вышка:

· Полезная высота вышки, м 45.

· Механизм подъема вышки встроенный.

Основание:

· Тип блочное, разборное.

· Высота основания (отметка пола буровой), м 8,5.

· Талевая система.

· Диаметр талевого каната, мм 28.

· Наибольшая оснастка талевой системы 5х6.

Лебедка:

· Расчетная мощность на входном валу, кВт 750.

Вертлюг:

· Грузоподъемность, тс (кН) 250 (2500).

Ротор Р-700:

· Расчетная мощность привода ротора не более, кВт 630.

· Диаметр отверстия в столе ротора, мм 700.

· Допускаемая статическая нагрузка, тс 250.

Насос ВНБТ-950:

· Мощность насоса, кВт 950.

· Максимальная подача, л/с 46.

· Максимальное давление, МПа 32.

· Количество буровых насосов, шт 2.

Циркуляционная система:

· Общий полезный объем, м3 200.

· Количество ступеней очистки 4.

1.3 Проектирование конструкции скважины

Число спущенных в скважину обсадных колонн (наружный диаметр, длина), диаметры ствола под каждую колонну, местоположение интервалов цементирования (глубина верхней и нижней границ) определяют понятие конструкции скважины.

Выбор конструкции скважины является основным этапом ее проектирования и должен обеспечить высокое качество строительства скважины как долговременно эксплуатируемого сложного нефтепромыслового объекта. А также должен обеспечить предотвращение аварий и осложнений в процессе бурения и создание условий для снижения затрат времени и материально-технических средств на бурение.

Выбор конструкции скважины следует производить по утвержденным Министерством топлива и энергетики. Согласно этим указаниям, конструкция скважины должна обеспечивать:

безусловное доведение скважины до проектной глубины;

осуществление заданных способов вскрытия продуктивных горизонтов и методов их эксплуатации;

предотвращение осложнений в процессе бурения и условия, позволяющие полностью использовать потенциальные возможности техники и технологических процессов;

минимум затрат на строительство скважины как законченного объекта в целом.

Количество обсадных колонн, необходимых для обеспечения перечисленных требований, проектируется, исходя из несовместимости условий бурения отдельных интервалов скважины.

Под несовместимостью условий бурения понимается такое их сочетание, когда заданные параметры технологических процессов бурения нижележащего интервала скважины вызовут осложнения в пробуренном вышележащем интервале, если последний не закреплен обсадной колонной, а проведение дополнительных специальных технологических мероприятий по предотвращению этих осложнений невозможно. С учетом всех требований и расчетов строим геолого-технический наряд

2 Расчет и конструирование талевой системы

2.1 Грузоподъемность талевой системы

Номинальная грузоподъемность талевой системы определяется максимальным весом бурильной или обсадной колонн, висящих на крюке. Выбор оборудования зависит от диаметра скважине и операций, которые будут производиться при помощи талевой системы. На скважине производится 3 основным вида операций с использованием талевой системы:

1. спуско-подъемные операции (СПО);

2. бурение;

3. обсадка скважины.

Схема скважины приведена на рис. 1.

Скважина делится на 4 ступени:

1. направление;

2. кондуктор;

3. промежуточная;

4. эксплуатационная.



Рис. 3 Схема скважины.

2.2 Максимальная нагрузка от бурильной колонны.

Номинальная грузоподъемность талевой системы определяется максимальным весом бурильной или обсадной колонн, висящих на крюке.

Максимальная нагрузка от бурильной колонны определяется уравнением:

,

где: G - вес элеватора и верхней части бурильной колонны, находящейся над устьем скважины. Принимаем буровую установку БУ 4000/250 ДГУ. (см. табл. 1).

Табл. 1 Технические характеристики БУ 4000/250 ДГУ

Наименование параметров	Буровая установка
Допускаемая нагрузка на крюке, т	250
Условная глубина бурения, м	4000
Скорость подъема крюка, м/с	1.5
Диаметр отверстия в стволе ротора, мм	700
Расчетная мощность привода ротора, кВт	370
Мощность бурового насоса, кВт	950
Высота основания, м	6
Расчетная мощность на валу буровой лебедки, кВт	670
Размеры барабана (диаметр x длина), м	500x1190
Наибольшая оснастка	5x6
Диаметр каната, мм	28
Диаметр шкивов (наружный), мм	1 шкив - 1000; 8 шкивов - 760
Максимальное давление, развиваемое буровым насосом, МПа	35
Максимальная подача бурового насоса, л/с	50.9
Полезная высота вышки, м	45
Нагрузка на подроторные балки	160
Нагрузка на подсвечник	96
Номинальная длина бурильной свечи, м	25-27
Длина ведущей трубы, м, не более	12
Диаметр бурильных труб, мм	89, 114, 127, 146
Общий полезный объем циркуляционной системы, м3	120

Т.к. подъем производится после механического бурения, то:

,

где: Gр.т -- вес ведущей трубы или части ее; Gв -- вес вертлюга,

,

где: - вес одного метра ведущей трубы; - длина ведущей трубы.

,

где: - коэффициент, учитывающий действие сил Архимеда на бурильную колонну;

Коэффициент определяем по формуле:

,

где: - удельный вес промывочной жидкости; - удельный вес материала бурильных труб.

q - средний вес 1 м длины бурильной колонны; q = 14,2 кг/м; Lmax -- максимальная длина бурильной колонны, находящейся в скважине; Lmax = 3500 м; Р - постоянный вес нижней части бурильной колонны.

,

где: Gу.б.т -- вес утяжеленных бурильных труб; Gд -- вес породоразрушающего инструмента.

,

где: - вес одного метра УБТ; - длина УБТ.

Gд = 11 кг

q - средний вес 1 м длины УБТ; q = 65 кг/м

,

где: -- длина утяжеленных бурильных труб; - длина породоразрушающего бурового инструмента с переводником принимается 0,3…0,9 м.

Тmax - сила сопротивления при движении бурильной колонны;

;

Рд -- динамическая нагрузка на рабочий механизм, действующая в начале подъема, в период неустановившегося движения.

где: а - замедление верхней части бурильной колонны при торможении, а=0,25-2 м/с2 ; g - ускорение силы тяжести, g=9,81 м/с2; Q - вес колонны в воздухе.

,

где: Gв - вес вертлюга.

Максимальный вес обсадной колонны.

,

где: GЭ = 155 кг - вес элеватора для спуска обсадной колонны и части колонны над устьем скважины; qK = 26 кг - вес 1 м длины обсадной колонны (П10); LK = 3500 - длина обсадной колонны; PK - вес оборудования низа обсадной колонны (обратного клапана, башмака, и т.д.) в предварительных условиях не учитывается; f - коэффициент сопротивления движению колонны в скважине, учитывающий трение колонны о стенки скважины, обычно принимают f=1,1…1,2.

Принимаем для дальнейших расчетов как наибольшее.

Допустимая максимальная кратковременно действующая нагрузка на подъемную часть является максимальной грузоподъемностью талевой системы и определяется уравнением:

,

где: -- коэффициент запаса грузоподъемности, который в зависимости от условии бурения скважин следует принимать равным 1,3-1,5.

Принимаем равным 1200 кН.

2.3 Оснастка талевой системы.

Порядок прохождения талевого каната через канатные шкивы кронблока и талевого блока имеет существенное значение для распределения нагрузки на ноги вышки и для правильной навивки каната на барабан лебедки, а также влияет на срок службы каната. В талевой системе число шкивов кронблока всегда на один больше, чем в талевом блоке, а количество ветвей в оснастке четное:

,

где: uт.б и uк.б - число шкивов талевого блока и кронблока.

Предварительно принимаем канат 1-28-1800-В ГОСТ 16853-88. Усилие на разрыв данного каната составляет 1800 кН.

По номограмме (рис. 4) принимаем оснастку 5x6.

Чем больше шкивов и ветвей в оснастке, тем сильнее истирается канат, а чем меньше шкивов и ветвей, тем канат более нагружен и сокращается его усталостная долговечность. Увеличение кратности оснастки способствует повышению объема СПО, выполняемых канатом до разрушения из-за усталостных повреждений.

На рис. 4 приведена номограмма для расчета запаса прочности талевых канатов в зависимости от нагрузки на крюке, диаметра каната и кратности оснастки. На крайней правой шкале показана ожидаемая относительная долговечность каната в зависимости от запаса прочности, установленная по данным натурных испытаний каната на усталость. За 100 % долговечности условно принято число циклов до разрушения каната от усталости при пятикратном запасе прочности.

Рис. 4 Номограмма для расчета запаса прочности талевых канатов

2.4 Натяжение ветвей талевой системы и коэффициент полезного действия.

Натяжение Рх.к в подвижной ветви каната, навивающегося на барабан лебедки, и Рм.к в неподвижной ветви при заданной нагрузке Q на крюке (кН) при весе подвижных частей талевой системы Fт, указанных в табл. 2, и заданной оснастке определяются по соответствующей формуле.

Табл. 2 Напряжения в ветвях каната

Операция	Подъем инструмента	Спуск инструмента
Натяжение в подвижной ветви, Pх.к., кН
Натяжение в неподвижной ветви, Pм.к., кН

В таблице 2 приняты следующие обозначения:

- число ветвей талевой системы (кратность полиспаста);

- КПД талевой системы.

- приведенный КПД одного шкива, который принимается равным 0,97 [13].

По табл. 2 [11, с. 69] выбираем следующие КПД:

, .

При подъеме инструмента натяжение в подвижной ветви примет значение:

.

При спуске инструмента натяжение в подвижной ветви примет значение:

.

При подъеме инструмента натяжение в неподвижной ветви примет значение:

.

При спуске инструмента натяжение в неподвижной ветви примет значение:

.

Натяжения в струнах каната определится по следующим формулам:

а) при подъеме крюка:

,

где - коэффициент, зависящий от жесткости каната и от величины потерь на трение в опорах канатного шкива,

. При спуске крюка:



.

2.5 Подбор каната

В промышленности в настоящее время канаты изготавливаются в соответствии с ГОСТ 2688-69 и ГОСТ 14954-69, а также специальные талевые канаты для эксплуатационного и разведочного бурения, изготавливаемые по ГОСТ 16853-88 в трех исполнениях:

- с металлическим сердечником (м. с);

- с органическим трехпрядным сердечником (о. с.);

- с пластмассовым стержневым сердечником (и. с.).

Долговечность стальных канатов существенно зависит от материала и конструкции их сердечника, препятствующего смещению прядей и смятию каната под действием осевых и радиальных нагрузок. Канаты с органическим сердечником из растительных волокон (пенька, сизаль, манила) наиболее гибкие. Канаты с пластмассовыми и металлическими сердечниками обладают большей сопротивляемостью поперечному сжатию, благодаря чему лучше сохраняют свою форму при огибании шкивов и намотке на барабан. Лабораторные и промысловые испытания на буровых показали, что наработка талевых канатов с пластмассовым сердечником на 20--30 % превышает наработку однотипных канатов с пеньковым сердечником.

Для защиты от износа и атмосферной коррозии канат покрывают при свивке специальными смазками. Смазки для талевых канатов наряду с антикоррозионными и антифрикционными свойствами должны обладать достаточной прилипаемостью (адгезией) и температурной стойкостью. Повышенные требования к адгезионным свойствам смазок обусловлены действием значительных центробежных сил, отбрасывающих смазку с поверхности каната при огибании шкивов и барабана.

Физико-механические свойства смазки должны сохраняться при температурах от -50 до +50°С, характерных для северных и южных районов бурения. Указанным требованиям наиболее полно отвечают смазки Московского нефтемаслозавода, специально разработанные для талевых канатов. Однако из-за ограниченных объемов производства эти смазки не получили распространения. Взамен используются смазки 39-У. Смазку наносят тонким слоем внутрь прядей и на поверхность канатов в процессе их изготовления. Органические сердечники каната пропитываются противогнилостными и антикоррозионными составами.

Талевые канаты изготовляют двойной свивкой проволок в круглые пряди, а последних - в однослойные шестипрядные канаты (тросы). Шестипрядная конструкция обладает рациональным соотношением диаметров прядей и сердечника, при котором обеспечивается выгодное сочетание прочности и гибкости каната.

По способу свивки канаты тросовой конструкции подразделяются на обыкновенные и нераскручивающиеся. В обыкновенных канатах проволоки сохраняют напряжения, порождаемые их упругой деформацией в процессе свивки прядей и каната. Нераскручивающиеся канаты свиваются из предварительно деформированных проволок и прядей. В результате предварительной деформации проволоки и пряди приобретают геометрические формы, соответствующие их положению в готовом канате. Вследствие этого уменьшаются свивочные напряжения, что способствует снижению момента упругой отдачи каната и повышению его гибкости и выносливости.

В результате сравнительных натурных испытаний установлено, что выносливость нераскручивающихся канатов на 25--30 % больше, чем канатов с обыкновенной свивкой, поэтому талевые канаты изготовляют нераскручивающимися. Способ свивки определяется по поведению "проволок и прядей в готовом канате. В обыкновенном канате при освобождении его концов от перевязок пряди самопроизвольно расплетаются и требуются сравнительно большие усилия для их обратной укладки. Пряди нераскручивающихся канатов не расплетаются и легко укладываются в свое первоначальное положение.

Согласно ГОСТ 16853--88, талевые канаты в процессе изготовления подвергаются опрессовке на рихтовальных устройствах, способствующей повышению срока их службы.

В зависимости от взаиморасположения проволок в прядях различают канаты с точечным (ТК) и линейным (ЛК) касанием (контактом) проволок. Канаты с линейным касанием проволок более долговечны. Испытания показывают, что их наработка в 1,5--2 раза превышает наработку канатов с точечным касанием. Талевые канаты относятся к типу ЛК-РО, отличающемуся тем, что в отдельных слоях пряди используются проволоки разного (Р) и одинакового (О) диаметров. Каждая прядь талевого каната содержит 31 проволоку. Эти проволоки свиты в три слоя: (1+6)+(6.6)+12. Первый слой (1+6) состоит из шести проволок одинакового диаметра и центральной проволоки. Второй слой (6.6) состоит из шести толстых и шести тонких проволок, а третий - из двенадцати проволок более толстых, чем в первом и втором слоях. Благодаря принятой конструкции прядей обеспечиваются достаточная гибкость и износостойкость талевого каната, необходимые для его эффективной работы.

2.6 Свойства канатов

Коэффициенты, характеризующие канат.

Для оценки свойств каната служат следующие конструктивные показатели.

1. Коэффициент конструктивной плотности каната k3 или коэффициент заполнения, т. е. отношение площади поперечного сечения, проволок, составляющих канат к площади поперечного сечения каната:

,

где: kз - коэффициент заполнения для талевых канатов, равный 0,5 - 0,6; dк - номинальный диаметр каната, мм.

2. Коэффициент гибкости kг; т. е. отношение диаметра каната к среднему диаметру проволоки:

.

Этот коэффициент характеризует способность каната к изгибу в пределах упругой деформации за счет внутреннего скольжения проволок. Для талевых канатов величина этого коэффициента составляет 12 - 16.

3. Удлинение канатов l. В стальном канате при нагрузке происходит взаимное перемещение проволок и прядей, вызывающее изменение первоначальной формы каната. При этом канат несколько удлиняется, а его сечение деформируется, превращаясь из круглого в овальное. Новые канаты удлиняются под нагрузкой вследствие усадки сердечника и перемещения проволок и прядей.

Такое удлинение, называемое конструкционным, является неупругим и равно 0,2-6% первоначальной длины каната, к концу работы каната удлинение может еще увеличиться.

Упругие деформации каната зависят от его модуля упругости, а пределом упругости упр считается напряжение, при котором остаточное удлинение не превышает 2 % принятого для контроля расстояния.

4. Коэффициент упругости каната - это отношение предела упругости к временному сопротивлению разрыву проволок

.

Временное сопротивление разрыву, МПа - 1600-1800.

Коэффициент упругости - 0,70.

С увеличением числа повторных свивок проволок в канате (проволок в прядях и прядей в канате) и углов свивки модуль упругости каната снижается. Меняются и зависящие от этой характеристики упругие и остаточные деформации.

2.7 Выбор диаметра канатного шкива и профиля канавки под канат

Практикой установлено следующее соотношение между диаметром каната dк и диаметром канатного шкива Dш по ручью [15]:

В американской практике значения Dш определяются по следующей формуле [15]:

Dш = Nmax +Px.кmax / Pp * dк ,

где Nmax - безразмерный коэффициент,

,

где: Qmax -- максимальная грузоподъемность на крюке, кН; Рр - разрывное усилие в канате в целом, кН; Px.кmax - максимальное натяжение подвижного конца каната, кН; dк - диаметр каната; мм.

Принимаем Dш равным 900 мм.

Важное значение для нормальной работы каната имеет правильное очертание ручья шкива. На рис. 5 представлен профиль канавки шкива. Там же представлена связь элементов профиля с диаметром каната dк [14, с. 191]:

.

Принимаем радиус равным 15 мм.

H = 1,75dк = 1,7528 = 49 мм

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Рис. 5 Профиль канавки канатного шкива

Для предотвращения интенсивного изнашивания канатов и боковых стенок канавок шкивов угол развала их в талевых системах принимается не менее 50?. Чистота поверхности канавки должна быть не ниже значений, приведенных на рис. 4. Канавка должна быть закалена ТВЧ (или пламенем) до твердости HRC>45 [16] на глубину не менее 3 мм.

Давление между канатом и канавкой [17]:

,

где: Pн -- номинальное натяжение каната, МН.

Принимаем материал шкива - среднеуглеродистая сталь, канавки обработаны до чистоты Ra12.5, [р] = 600-700 МН/м2.

2.8 Расчет заправочной длины (выбор оптимальной длины)

В зависимости от высоты вышки и схемы оснастки используют следующую заправочную длину канатов [11]:

Табл. 3 Заправочная длина канатов

Высота вышки, м	Заправочная длина каната при оснастке, м
	45	56	67
41	450	570	-
53 - 54	-	750	850

При полезной высоте вышки 45 м по таблице принимаем заправочную длину каната равной 570 м.

Для сокращения расхода каната необходимо использовать талевые канаты увеличенной длины и эксплуатировать их с перепуском. Исследованиями установлено, что для серийных буровых установок грузоподъемностью 1250 кН (с талевой системой) целесообразно использовать канаты длиной до 2000 м, а на установках грузоподъемностью 2000 или 3000 кН -- 1700 м. Увеличение длины канатов нежелательно ввиду больших трудностей, связанных с производством ”длинных” канатов.

2.9 Расчет каната на прочность

Выбранный по разрывному, усилию Рр канат проверяется на суммарное напряжение от растягивающих, изгибающих и динамических усилий по формуле:

,

где: р -- напряжение от растягивающей нагрузки, МПа; н -- напряжение от изгибающего момента, МПа; д -- напряжение, учитывающее неравномерность нагрузки, принимается приблизительно равным 10% от растягивающей нагрузки, МПа.

,

где: Рх.к.mах - натяжение каната, набегающего на барабан, при максимальной нагрузке в режиме торможения МН; Fп -- площадь, поперечного сечения проволок каната, м2; -- диаметр проволочек в канате, см; i -число проволок в канате.

Рх.к.mах = 0,151 МН.

= 0,145 см

i = 31

Напряжение изгиба [3]:

,

где: Eк - модуль упругости каната.

Мпа.

- относительное удлинение проволоки пряди при перегибе на шкиве,

,

здесь: Dш -- диаметр канатного шкива по дну канавки, см.

.

Далее определяем действительный коэффициент запаса прочности:

2.10 Определение расчетных нагрузок

Нагрузка на талевый блок:

,

где: Q - нагрузка на крюке талевой системы, кН; Gк - вес крюка, кН.(КТБ-4-140Бр, m=1400 кг.)

, кН.

Нагрузка на ветви талевого каната:

,

где: Gб - вес талевого блока, кН.(2,48 т.)

, кН.

Нагрузка на кронблок с учетом веса талевого блока и веса каната (в кН):

где: Pх.к и Pм.к - натяжение ведущей и закрепленной ветви талевого каната, кН.

Максимальные расчетные нагрузки будут при наибольшей (максимальной) нагрузке на крюке.

, кН.

2.11 Расчет опор канатных шкивов на долговечность

Расчет и подбор подшипников выполняется после определения нагрузок и предшествует расчету осей блоков.

В кронблоках и талевых блоках применяются преимущественно роликоподшипники с короткими цилиндрическими роликами. Они обладают значительно большей радиальной грузоподъемностью, чем шарикоподшипники. При одинаковом диаметре и нагрузке роликовые подшипники легкой серии в четыре раза долговечнее шариковых той же серии. Кроме того, в проектируемых узлах отсутствует осевая нагрузка, а оборотность значительно ниже допускаемой.

Принимая во внимание необходимость осевой фиксации шкивов, чаще используют роликоподшипники с одной ребордой на наружном или внутреннем кольце (условное обозначение типа 12000 или 42000), рис. 5.

По методике подбора стандартных подшипников - ГОСТ 18854-73 и ГОСТ 18855-73 - различают подбор подшипников:

- по динамической грузоподъемности для предупреждения усталостного выкрашивания;

- по статической грузоподъемности для предупреждения статических деформаций.

Первая методика рассматривается ниже, а расчет статической грузоподъемности необходимо выполнять в том случае, если в процессе эксплуатации возможны аварийные режимы нагружения и появление нагрузок, кратно превышающих эквивалентную расчетную.

Рис. 5. Установка подшипников:

1 - шкив; 2 - кольцо пружинное; 3 - подшипник; 4 - крышка; 5, 6 - кольца распорные

Выбор подшипников по динамической грузоподъемности C (по заданному ресурсу или долговечности) выполняют, если частота вращения n10 мин-1 и нагрузка P 0.5С. Условие подбора: Спотр Спасп.

Потребная динамическая грузоподъемность определяется расчетом эквивалентной динамической нагрузки на подшипник по циклограмме действительного нагружения. Если такой циклограммы нет, эквивалентную нагрузку определяют по рекомендациям, основанным на имеющемся опыте эксплуатации подобных машин.

Подшипники шкивов подбирают для наиболее нагруженного и вращающегося с наибольшей скоростью шкива кронблока ведущей ветви. Эквивалентная нагрузка на подшипник определяется по формуле:

,

где, k - коэффициент нагрузки; k= 0,35…0,4.

.

Для ориентировочных расчетов при выборе подшипника по приближенной эквивалентной нагрузке Pэ применяют уравнение:

,

где: fd - коэффициент динамического нагружения, учитывающий безопасность и надежность работы механизма (для канатных шкивов рекомендуется брать fd = 4,5…5); fn - коэффициент частоты вращения, выбирается по числу оборотов подшипника n.

Число оборотов наиболее нагруженного шкива:

,

где: m - число рабочих струн; Vк - скорость подъема крюка талевой системы; D - диаметр шкива по центру каната (D = Dш + dк); dк - диаметр каната.

, об/мин.

fn = 0,538

, кН.

Динамическая грузоподъемность и ресурс связаны эмпирической зависимостью:

,

где: L10 - ресурс, млн. оборотов; Pэ - эквивалентная нагрузка; p = 3 для шариковых и p = 10/3 для роликовых подшипников.

Номинальная долговечность в часах при постоянной частоте вращения подшипника:

,

где: n - частота вращения, об/мин.

Долговечность опор канатных шкивов в часах должна быть увязана с продолжительностью бурения всей скважины:

,

где: i - число скважин, которые должны быть пробурены талевым блоком или кронблоком без их ремонта, обычно i = 5…6 скважин (на нефть и газ) и 50…60 скважин в разведочном бурении (на воду и твердые полезные ископаемые); - доля продолжительности спуско-подъема к общей продолжительности бурения одной скважины ( = 0,2…4); Tб - время бурения одной скважины, ч.

По динамической грузоподъемности подбираем:

подшипник 42244 со следующими основными параметрами: 220х400х65 с грузоподъемностью С = 884,1 кН.

2.12 Расчет оси талевого блока

Для проверки оси кронблока на усталостную прочность применяем специализированную программу APM Shaft. APM Shaft представляет собой систему расчета и проектирования валов и осей, разработанную в Центре программного и научного обеспечения "Автоматизированное Проектирование Машин".

С помощью APM Shaft могут быть рассчитаны следующие параметры:

- Реакции в опорах

- Моменты изгиба и углы изгиба

- Моменты кручения и углы кручения

- Деформации

- Напряжения

- Коэффициент запаса усталостной прочности

- Осевые силы

Данные расчетов выводятся в виде графиков и таблиц. Результаты расчетов приведены ниже.

Распределенная нагрузка на ось определяется по формуле:

,

где: - нагрузка на кронблок, - длина оси, на которой действует распределенная нагрузка.

Рис. 6 Схема нагружения оси для расчета

Минимальный коэффициент запаса по усталостной прочности составляет 4,2 при допускаемом коэффициенте, равным 3. Таким образом, данная ось отвечает условию прочности.

2.13 Выбор талевого блока УТБА 5-225

У - конструкция Уралмашзавода;

ТБ - талевый блок;

А - талевый блок применяют комплектно с А-образной вышкой и комплексом механизмов

АСП для механизации спускоподъемных операций

5 - количество шкивов;

200 - грузоподъемность в тоннах.

Односекционный талевый блок (рис. 7) состоит из двух щек 1 с приваренными накладками 2, изготовленными из стального листа. Щеки, соединяемые траверсой 11 и двумя болтовыми стяжками 4, образуют раму талевого блока. Между траверсой и стяжками в щеках имеется расточка для оси 6 шкивов. Ось крепится в щеках двумя гайками 12, предохраняемыми от отвинчивания стопорной планкой 7. Шкивы 9 на оси талевого блока устанавливаются на подшипниках качения 8 подобно шкивам крон-блока. Для предотвращения выскакивания каната из канавки шкивов на стяжках 4 закреплен нижний кожух 3. С наружной стороны шкивы закрываются кожухами 10 с прорезями в верхней части, предназначенными для выхода каната. Кожухи талевого блока изготовляются из листовой стали либо литыми. Предпочтительнее литые кожухи, обладающие большей массой, благодаря которой возрастает скорость спуска незагруженного талевого блока. На нижних вытянутых концах имеются отверстия для осей, соединяющих талевый блок непосредственно с корпусом крюка. Для соединения с крюками, имеющими стропы, талевые блоки снабжаются серьгой, которая находится в отверстиях кронштейнов, приваренных к нижним концам щек. Серьга талевого блока заводится под штроп крюка и крепится в отверстиях кронштейнов при помощи пальцев. Подшипники смазываются пружинными масленками через отверстия 5 в оси шкивов талевого блока.

Рис. 7 -Односекционный талевый блок

1 - две щеки; 2 - приваренные накладки; 3 - нижний кожух; 4 - стяжки; 5 - отверстие для смазки; 6 - ось шкивов; 7 - стопорная планка; 8 -подшипники качения; 9 - шкивы; 10 - кожухи; 11 - траверсы; 12 - гайки;

3. Расчет и конструирование буровой лебедки

Буровые лебедки различаются по мощности и другим техническим параметрам, а также по кинематическим и конструктивным признакам.

Мощность буровых лебедок, регламентируемая для отечественных лебедок ГОСТ 16293--82, находится в пределах 200--2950 кВт в зависимости от глубин бурения.

По числу скоростей подъема различают двух-, трех- четырех- и шестискоростные буровые лебедки. За рубежом применяются восьми- и десятискоростные буровые лебедки. Скорости подъема изменяются путем переключения передач между валами лебедки либо посредством отдельной коробки перемены передач.

В зависимости от используемого привода различают буровые лебедки со ступенчатым, непрерывно-ступенчатым и бесступенчатым изменением скоростей подъема. Ступенчатое изменение скоростей подъема имеется в буровых лебедках с механическими передачами от тепловых двигателей и электрических двигателей переменного тока. При гидромеханических передачах лебедки с теми же двигателями имеют непрерывно-ступенчатое изменение скорости подъема. В случае использования привода от электродвигателей постоянного тока, скорости подъема лебедки изменяются бесступенчато по кривой постоянства мощности двигателя.

По схеме включения быстроходной передачи различают буровые лебедки с независимой и зависимой «быстрой» скоростью. Как известно, при спуске бурильных и обсадных труб в соответствии с последовательностью выполняемых операций используются две скорости: тихая -- для приподъема колонны труб с целью освобождения клиньев или элеватора и быстрая -- для последующего подъема незагруженного элеватора за очередной свечой. Для ускорения спуска переключение указанных скоростей не должно много времени и поэтому осуществляется фрикционными муфтами с поста бурильщика. Буровые лебедки с независимой схемой скоростей позволяют поднимать незагруженный элеватор на быстрой скорости независимо от тихой скорости, используемой для приподъема. При зависимой схеме незагруженный элеватор поднимают на разных скоростях, равных либо пропорциональных скорости, используемой для приподъема колонны труб.

По числу валов различают одно-, двух- и трехвальные буровые лебедки. Одно- и двухвальные лебедки снабжаются отдельной коробкой перемены передач. В трехвальных лебедках скорости подъема изменяются с помощью передач, установленных между валами самой лебедки. Для вспомогательных работ двух- и трехзальные буровые лебедки снабжаются фрикционной катушкой. В случае использования одновальной лебедки для этого подключают дополнительную вспомогательную лебедку.

Буровые лебедки различаются по числу скоростей, передаваемых ротору, и кинематической схеме передач, установленных между лебедкой и ротором.

По способу управления подачей долота различают буровые лебедки с ручным и автоматическим управлением, осуществляемым посредством регулятора подачи долота.

Наряду с указанными особенностями различают лебедки с капельной и струйной смазками цепных передач; воздушным и водяным охлаждением тормозных шкивов. А также гидродинамическим и электромагнитным вспомогательными тормозами; ручным и дистанционным управлением.

3.1 Анализ конструкций буровых лебедок отечественного производства

Техническая характеристика наиболее распространенных буровых лебедок отечественного производства приведена в таблице 4.

Таблица 4 Техническая характеристика буровых лебедок

Показатели	У2-2-11	У2-5-5	ЛБУ-1100	ЛБУ-1700
Максимальное натяжение ведущей ветви каната, кН	210	273	250	340
Диаметр, мм: талевого каната бочки барабана тормозных шкивов	28 650 1180	32 800 1450	32 750 1450	35 835 1450
Длина бочки барабана, мм	840	1030	1350	1445
Число слоев каната на барабане	4	5	3	4
Мощность привода, кВт	662	809	809	1250
Число валов лебедки	2	3	1	1
Число прямых скоростей: коробки перемены передач лебедки ротора	3 6 3	4 5 4	3 6 3	3 6 3
Число обратных скоростей: коробки перемены передач лебедки ротора	1 2 1	4 4 4	1 2 1	1 2 1
Исполнение «быстрой» скорости	Зависимое	Независимое	Зависимое	Независимое.
Тип вспомогательного тормоза	Гидравлический	Электромагнитный	Гидравлический
Ширина тормозной колодки, мм	230	230	230	230
Число слоев навивки каната на барабан	4	5	3	4
Масса, т	21,3	27,1	40,2	51,3

Наиболее простые по кинематической и конструктивной схеме одновальные однобарабанные лебедки (рисунок 8). Подъемный вал с барабаном 2 приводится непосредственно от коробки передач 1 двумя цепными передачами 3 к 4, которые попеременно включаются с помощью осевых фрикционных муфт. Благодаря двойной цепной передаче в лебедке в 2 раза больше скоростей, чем в коробке передач. Эти лебедки имеют значительно меньшую массу по сравнению с двух- и трехвальными, меньшие габариты и соответственно более легко выполняются их монтаж и демонтаж. Основной недостаток этой схемы -- отсутствие катушечного вала и, как следствие, невозможность выполнения вспомогательных операций. Эта схема не используется в реально существующих конструкциях буровых лебедок по следующим причинам. Однобарабанные лебедки целесообразно применять в буровых установках большой грузоподъемности, для которых устанавливают вспомогательную лебедку в виде отдельного агрегата. Однако создать коробку передач большой необходимой мощности трудно. Лебедки малой и средней мощности по массе не вызывают особых затруднений в монтаже и транспортировке, поэтому их выполняют универсальными.

Рисунок 8 Схема одновальной лебедки

Лебедка У2-5-5 наиболее широко применяется в бурении. Она входит в комплект буровых установок БУ-4000. Кинематическая схема ее показана на рисунке 8. Это двухвальная однобарабанная лебедка со встроенным зубчатым редуктором и зубчатой коробкой передач, выполненной в виде отдельного агрегата и кинематически связанной с лебедкой карданными валами 6 и 9 (коробка передач на схеме не показана). Коробка передач сообщает лебедке все пять скоростей и может изменять направление вращения, что необходимо при работе с дизельным приводом.

Через карданный вал 9 и вал-шестерню (z = 27) зубчатое колесо (z = 93) редуктора лебедки сообщает подъемному валу четыре первых скорости. Привод барабана лебедки 13 на этих скоростях включается путем пуска сжатого воздуха в спаренную шинно-пневматическую муфту 8. Параллельно через карданный вал 6, трансмиссионный вал 5 и цепную передачу со звездочками z = 25 и z = 28 от коробки передач сообщается подъемному валу независимая повышенная скорость V. Она включается шинно-пневматической муфтой 7 и предназначена в основном для подъема ненагруженного элеватора.

Вал 5 находится в постоянном вращении и передает движение через цепную передачу 4 со звездочками z = 19 и z = 35 катушечному валу 3, на котором смонтирована фрикционная катушка 1 с планетарной передачей 2. Вращение катушечного вала не зависит от включения шинно-пневматической муфты 7. От редуктора лебедки через шестерню (z = 44) мощность передается на трансмиссионный вал ротора 10. Далее через цепную передачу со звездочками z = 45 и z = 21 мощность передается на приводной вал ротора 12. Привод ротора включается в работу сдвоенной шинно-пневматической муфтой 11.

С левой стороны барабана на подъемном валу на подшипниках качения установлено цепное колесо 16 с кулачковой полумуфтой. Через это колесо подъемный вал цепной передачей связан с автоматом подачи долота на забой. Совместно с подъемным валом установлен гидродинамический тормоз 14. Кулачковая муфта 15 включает в работу или гидродинамический тормоз во время спуска колонн, или автомат подачи долота в процессе бурения.

Лебедка У2-2-11 предназначена для комплектации буровых, установок БУ-3000 с дизельным или электроприводом. Кинематическая схема ее приведена на рисунке 1.3. Лебёдка состоит из двух валов: подъемного вала 13 с барабаном и трансмиссионного вала 5. Из-за отсутствия катушечного вала необходима установка на буровой вспомогательной лебедки. Привод лебедки осуществляется от цепной коробки перемены передач, которая имеет три скорости.



Рисунок 9 Кинематическая схема лебедки У2-5-5

Имея две собственных скорости, лебедка вместе с коробкой передач располагает шестью скоростями. Первая включается на коробке передач, остальные -- с пульта бурильщика с помощью шинно-пневматических муфт. Реверсионное вращение валов лебедки в установках с дизельным приводом включается на коробке скоростей. В установках с электроприводом частота вращения вала лебедки изменяется с пульта бурильщика за счет реверса электродвигателей.

Цепная коробка передач кинематически связана с трансмиссионным валом лебедки цепной передачей 4, по которой передаются три прямые и одна обратная скорости. При включенной шинно-пневматической муфте 2 (ШПМ-1070) и выключенной 7 (спаренная ШПМ-700) с трансмиссионного вала 5 на подъемный вал 13 цепной передачей 3 передаются I, II и III скорости. Эти же скорости передаются цепной передачей 15 на трансмиссионный вал привода ротора, с которого включением скоростей муфты 11 (ШПМ-500) через цепную передачу 12 движение передается приводному валу ротора.

Выключив муфту 2 и включив муфту 7, через цепную передачу 8 на подъемный вал передаются IV, V и VI скорости. Цепными передачами 16 и 6 подъемный вал с барабаном соединяется с регулятором подачи долота. РПД включается в работу кулачковой муфтой 14. Вал гидродинамического тормоза 10 соединяется - с подъемным валом путем включения кулачковой муфты 9. Подъемный вал цепной передачей соединен с командоаппаратом 1. Цепные передачи подвода мощности к подъемному валу -- трехрядные с шагом цепи 50,8 мм, для привода ротора и включения РПД -- двухрядные с тем же шагом.

Лебедка ЛБУ-1100 состоит из собственно лебедки III, коробки скоростей II, регулятора подачи долота I и трансмиссии привода ротора IV (рисунок 11). Одновальная однобарабанная лебедка установлена на отдельной раме, которая с помощью стяжек соединяется с общей рамой коробки скоростей и РПД. Трансмиссия привода ротора также смонтирована па отдельной раме.

Рисунок 10 Кинематическая схема лебедки У 2-2-11

Подъемный вал 25 лебедки с барабаном смонтирован на подшипниках качения, корпуса которых установлены на раме. Справа на валу на подшипниках качения смонтировано двойное цепное колесо с z = 40, которое сблокировано с шинно-пневматической муфтой 27. На конце вала посажена кулачковая полумуфта 28, которая соединяет подъемный вал с валом электромагнитной тормозной машины 29. Электромагнитный тормоз включается в работу путем передвижения на тормозном валу ответной кулачковой полумуфты. Привод полумуфты -- пневматический с дистанционным управлением. Слева на подъемном валу на подшипниках качения установлено цепное колесо с z = 81, сблокированное с шинно-пневматической муфтой 2. На конце вала установлена звездочка для соединения его цепной передачей с тахогенератором 1.

Приводной блок лебедки состоит из цепной коробки скоростей и регулятора подачи долота. В коробке скоростей смонтированы на подшипниках качения трансмиссионный вал 21 и промежуточный вал 24. На трансмиссионном валу жестко посажены два цепных колеса с z = 27 и на подшипниках качения установлено цепное колесо с z = 30, сблокированное с кулачковой полумуфтой 18. Вторая полумуфта 19 сблокирована с зубчатым колесом 20, С правой стороны трансмиссионного вала находится шинно-пневматическая муфта 22 для включения привода. С левой стороны на этом же валу смонтирован шкив тормозной шинно-пневматической муфты 11, которая предназначена для быстрого торможения валов и их фиксации при переключении скоростей кулачковыми муфтами и зубчатым зацеплением. Для смазки подшипников и цепей установлен масляный шестеренчатый насос 10, привод которого осуществляется от трансмиссионного вала с помощью клиноременной передачи.

На промежуточном валу на подшипниках качения смонтированы цепные колеса с z = 52 и z = 34, сблокированные соответственно с кулачковыми полумуфтами 13 и 15. На этом же валу неподвижно посажены цепные колеса с z=27 и z = 39 и зубчатое колесо 23. Левый конец промежуточного вала 24 соединяется соосно с помощью шинно-пневматической муфты 9 со вторым промежуточным валом 4, на котором неподвижно посажено цепное колесо с z=21 и шинно-пневматическая муфта 5 для соединения его с валом редуктора РПД. Регулятор подачи долота смонтирован на общей раме с коробкой скоростей и состоит из редуктора 6, колодочного тормоза 7 и приводного электродвигателя 8.

Трансмиссия привода ротора состоит из цепной передачи 30, передающей мощность с подъемного вала через спаренную шинно-пневматическую муфту 31 коническому редуктору 32. От него передача осуществляется через вертикальный карданный вал к верхнему коническому редуктору, который связан горизонтальным карданным валом непосредственно с приводным валом ротора.

Рисунок 11 Кинематическая схема лебедки ЛБУ-1100

Прямые I, II и III скоростей передаются с трансмиссионного вала 21 через цепные передачи 12, 16 и 17 путем поочередного включения кулачковых муфт 13, 14, 15 и 18, 19. С промежуточного вала 24 через шинно-пневматическую муфту 9, цепную передачу 3 и шинно-пневматическую муфту 2 скорости передаются на подъемный вал барабана лебедки. Скорости IV, V и VI с промежуточного вала 24 передаются цепной передачей 26 через шинно-пневматическую муфту 27 подъемному валу 25. Обратное вращение подъемного вала осуществляется при введенных в зацепление зубчатых колесах 20--23. Цепные передачи 3 и 26 обеспечивают две обратные скорости барабана лебедки.

Промышленностью выпускаются две модификации лебедок типа ЛБУ: ЛБУ-1100М1 и ЛБУ-1100М2, Отличие их заключается в том, что во второй модификации применено водяное охлаждение тормозных шкивов. Лебедки ЛБУ-1100 предназначены для комплектации установок БУ-5000. При этом в установках с электроприводом трансмиссия ротора обычно отсутствует, а привод ротора осуществляется от отдельного электродвигателя.

Лебедка ЛБУ-3000 принципиально отличается от всех других отечественных буровых лебедок. В отличие от лебедок с механическими трансмиссиями частота и направление вращения подъемного вала с барабаном в этой лебедке изменяются легко и плавно (бесступенчато) по кривой постоянства мощности. Это достигается за счет непосредственного подсоединения к подъемному валу двух электродвигателей постоянного тока. При спуске колонн приводные электродвигатели работают в режиме генераторов и выполняют функции тормозных машин.

В лебедку ЛБУ-3000 входят три закрытых цепных редуктора, смонтированных на общей раме и служащих одновременно опорами для валов. Кроме них промежуточный и подъемный валы имеют по одной дополнительной подшипниковой опоре, смонтированной на раме. РПД и двигатели привода установлены на отдельных рамах, соединенных с рамой лебедки стяжными болтами. Весь лебедочный агрегат устанавливается на бетонном фундаменте. На раме лебедки с задней стороны находится масляная станция, предназначенная для смазки подшипников и цепей редукторов.

Лебедки ЛБУ-3000 (У2-300) в буровых установках Уралмаш 300ДЭ, Уралмаш 300Э и БУ-15000 установлены под полом буровой. Тормозная рукоятка, расположенная у пульта бурильщика, соединена системой рычагов и тяг с тормозным валом ленточных тормозов.

3.2 Анализ конструкций буровых лебедок зарубежного производства

Фирмы США выпускают лебедки, рассчитанные на самую различную глубину бурения, с механическим, дизель-гидравлическим и электрическим приводами. Обычно на лебедках применяют ленточный тормоз, который способен к самозатягиванию и хорошо поддается ручному управлению. Дизельный привод для лебедок выполняется в трех вариантах: передача мощности с помощью цепной трансмиссии, через гидротрансформатор (дизель-гидравлический привод) и через муфтовые передачи (рис. 12).

Рисунок 12 Технические характеристики лебедок, выпускаемых фирмами США

Фирма Braden Winch, отделение фирмы Braden Industries, Inc., предлагает широкий выбор лебедок, используемых при разработке нефтяных и газовых месторождений. Эти лебедки устанавливают на автомобилях, транспортирующих буровые установки. Фирма производит также автомобили, тягачи, сварочные машины и транспортные средства общего назначения (более подробное описание продукции фирмы приведено в рекламном разделе сборника).



Рисунок 13 Техническая характеристика муфтовых передач лебедок, выпускаемых фирмами США

3.3 Описание выбранного прототипа

По заданию прототипом в нашей работе является буровая лебедка ЛБУ-1100.

Буровая лебедка ЛБУ-1100, основные конструктивные элементы которой повторяются в других моделях современных отечественных и зарубежных лебедок, предназначена для эксплуатационного и глубокого разведочного бурения. Лебедка монтируется на сварной металлической раме 4, приспособленной для ее перевозки и перемещения подъемным краном при монтажно-демонтажных работах. К раме приварены корпуса масляных ванн 3 и 10 цепных передач, соединяющих лебедку с коробкой перемены передач. В отцентрированных отверстиях корпусов масляных ванн установлен подъемный вал с барабаном 7 буровой лебедки.

В корпусе 10 размещается вторая цепная передача, используемая для привода вала 11 трансмиссии ротора. Вал трансмиссии ротора на сферических роликоподшипниках устанавливается в дополнительной расточке корпуса 10 и выносной опоре 12, закрепленной на рамс лебедки. Масляные ванны, закрытые крышками и промежуточными кожухами 15 и 19, соединяются с коробкой перемены передач. Для устранения утечек масла, используемого для смазки цепных передач, в стыковых разъемах масляных ванн устанавливаются прокладки.

Промежуточные кожухи при транспортировке лебедки вводятся во внутреннюю полость масляных ванн, а наружные их фланцы закрываются кожухами 16 и 18. На раме со стороны пульта 2 бурильщика смонтированы стойка 8 балансира, тормозной вал 17 и вал 5 рукоятки управления ленточным тормозом. Электромагнитный тормоз 14 крепится к раме соосно с подъемным валом и соединяется с ним кулачковой муфтой 13. На раме установлены два тахогенератора 9 и 20.

Тахогенератор 9 предназначен для контроля частоты вращения стола ротора и соединяется цепной передачей с валом 11 трансмиссии ротора. Тахогенератор 20 соединяется с валом электромагнитного тормоза и предназначен для контроля скорости спуска колонн труб при автоматическом режиме работы электротормоза. На стойке 1 установлен командоаппарат комплекса АСП для блокировки перемещений механизма захвата свечи и талевого блока. Привод командоаппарата осуществляется от цепной звездочки на подъемном валу лебедки.

К раме крепится воздухопровод 6 системы пневматического управления лебедкой.

Подъемный вал -- основа буровой лебедки. Между коренными подшипниками 15 подъемного вала 19 напрессованы ступицы дисков барабана 18. В правом более доступном для работы диске имеется внутренний прилив (сечения А--А и С--С) для крепления талевого каната планкой 32 и болтами 33. В буровых лебедках канат крепится с внутренней либо наружной стороны диска. Узел крепления должен быть надежным и удобным в работе. Наружное расположение узла крепления более доступно и удобно для быстрого крепления и освобождения каната. Недостаток наружного крепления -- повреждение витков каната в результате трения с верхней кромкой углубления для заделки каната.

Наиболее распространены простые в изготовлении барабаны с гладкой наружной поверхностью. Для улучшения намотки барабан лебедки снабжается съемными накладками, имеющими параллельные и переходные спиральные канавки для укладки витков каната. Симметричное расположение параллельных и спиральных участков канавки на длине отдельных витков способствует снижению инерционных нагрузок от дисбаланса, создаваемого в результате одностороннего увеличения радиуса навивки в местах перехода смежных слоев каната.

Рисунок 14 Буровая лебедка ЛБУ-1100

К дискам барабана крепятся тормозные шкивы 16. В рассматриваемой конструкции тормозные шкивы снабжены кольцевой рубашкой для охлаждающей воды. Вода в тормозных шкивах циркулирует по замкнутому циклу. Для этого через устройство 8 на торце вала и трубку, установленную внутри вала, по трубам 20 вода поступает в правый, а затем в левый шкив, из которого по кольцевому пространству между отверстием вала и подводящей трубкой отводится в приемный бак для последующего использования. Пробки 17 в тормозных шкивах служат для слива воды во избежание ее замерзания при длительных остановках лебедки.

...