Буровая лебедка
Анализ функционального назначения, условий эксплуатации и причины отказов буровой лебедки. Кинематическая схема одновальной буровой лебедки. Постановка задачи разработки структурной и конструктивной схемы. Прямые скорости коробки перемены передач лебедки.
Рубрика | Производство и технологии |
Вид | реферат |
Язык | русский |
Дата добавления | 03.02.2016 |
Размер файла | 652,5 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
[Введите текст]
МОНГ.151000.955ПЗ |
||||||||||
Измм. |
Кол. |
№док |
Подп. |
Дата |
||||||
Разраб |
Клыпа Д.С. |
АНАЛИЗ ТЕНДЕНЦИИ И РАЗВИТИЯ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ |
Литер |
Лист |
Листов |
|||||
Проверил |
Москалева Е.М. |
у |
6 |
19 |
||||||
УГТУ, ТМО-3-11 |
||||||||||
Н. контр |
||||||||||
Утв. |
1. АНАЛИЗ ТЕНДЕНЦИЙ РАЗВИТИЯ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ
1.1 Анализ функционального назначения буровой лебёдки
С помощью буровой лебёдки и талевого механизма спускают, поднимают и удерживают на весу бурильную колонну, обсадные трубы и другой инструмент при бурении и креплении скважин. При подъеме вращательное движение, сообщаемое лебедке от привода, посредством талевого каната преобразуется в поступательное движение талевого блока. При спуске тормозные устройства буровой лебёдки ограничивают скорость талевого блока, опускающегося под действием собственного веса и веса подвешенного к нему инструмента. Буровые лебёдки используются также для передачи вращения ротору, свинчивания и развинчивания бурильных и обсадных труб, для подъёма и подтаскивания различных грузов при бурении скважины, монтаже и ремонте установки.
Буровые лебёдки относятся к главным агрегатам бурового комплекса, определяющим эффективность бурения. Следует учитывать, что они используются как при спуско-подъёмных операциях, так и при разбуривания забоя скважины.
К основным технологическим функциям лебедки относятся:
- поддержание заданной нагрузки на долото и подачу бурильной колонны при разбуривания забоя скважины;
- наращивание колонны по мере углубления скважины;
- подъём на поверхность и спуск в скважину бурильной колонны для смены долот, забойных двигателей и извлечения керна;
- спуск колонны обсадных труб при креплении скважины;
- спуск и подъём на трубах контрольно-измерительных приборов и ловильного инструмента при испытаниях и освоении скважин, ликвидации прихватов и других аварий в скважине.
1.2 Анализ условий эксплуатации и причины отказов буровых лебедок
Буровые лебёдки в отличие от лебёдок, используемых в грузоподъёмных машинах, работают в условиях, характеризуемых ступенчатым изменением действующих нагрузок. Систематические нагрузки возрастают с углублением забоя скважины, а в процессе спуско-подъёмных операций изменяются в десятки и сотни раз в зависимости от числа свечей в бурильной колонне.
Для лучшего использования мощности во время подъёма крюка с переменной по величине нагрузкой приводы лебедки должны быть многоскоростными.
Лебедка должна переключаться с больших скоростей подъёма на малые и обратно, обеспечивать плавное включение с минимальной затратой времени на эти операции. В случае прихватов и затяжек колонн сила тяги при подъёме на любой скорости должна быть быстро увеличена. Поэтому такое переключение должно осуществляться фрикционными муфтами без остановки барабана.
Лебедки должны отвечать требованиям технологии бурения и удовлетворять условиям их эксплуатации. Мощность и тяговое усилие их должны быть достаточными для выполнения наиболее тяжёлых технологических операций. Скорости подъёма и спуска должны обеспечивать безаварийность, экономичность и высокую производительность при спуско-подъёмных операциях. Для транспортировки в собранном виде габариты и масса лебёдок должны соответствовать нормам, установленным правилам перевозок железнодорожным транспортом. Необходимо учитывать, что габариты лебёдки ограничиваются площадью буровой и проходами, необходимыми для безопасного обслуживания лебедки и других механизмов.
Система управления лебёдкой должна исключить возможность одновременного включения более одной передачи и самопроизвольное отключение или переключение передачи. Наряду с этим система управления должна обеспечивать автоматическое отключение привода и одновременное включение тормоза при срабатывании предохранительных устройств.
При эксплуатации лебёдки наиболее часто встречаются следующие неисправности:
- Крюк на подъём идет с остановками, что может быть вызвано попаданием масла под муфты. Причина попадания масла должна быть устранена, а шкивы промыты бензином и вытерты.
- Порожний крюк медленно идёт вниз. Необходимо проверить, полностью ли растормаживаются колодки и не трут ли они о реборды шкивов.
- Тормозной рычаг полностью доходит до крайнего нижнего положения, но не тормозит. Причиной этого может быть попадание масла на шкивы или износ колодок. В первом случае шкивы протирают бензином, во втором ? подтягивают тормозные ленты.
- Не включается воздушный цилиндр тормоза, что может быть вызвано регулировкой троса управления краном либо неисправностью самого крана. Неисправный кран заменяют новым.
- Фрикционная катушка не даёт обратного хода при растормаживании. Необходимо отрегулировать ленты тормозных шкивов, обеспечивая полное растормаживание.
- Для поднятия груза фрикционной катушкой требуется большое усилие, иначе катушка не удерживает груз на весу. Причиной может быть попадание масла на ленты.
- Не включается барабан или ротор, что указывает на неисправность пневматической системы.
- Резкие рывки цепей и удары в цепных передачах при включении указывают на то, что цепи удлинились и имеют большое провисание. Работа удлинёнными цепями приводит к преждевременному их разрыву. В таких цепях необходимо снять одно - два звена.
В случае нагрева подшипников лебёдки, гидротормоза или коробки скоростей, если температура их выше 75-85о С, необходимо подшипники промыть в керосине и на 2/3 объёма заполнить свежей смазкой. Если подшипники продолжают греться, следует проверить параллельность и горизонтальность валов [2].
1.3 Анализ основных параметров буровой лебедки
К основным параметрам буровых лебёдок относится мощность, скорости подъёма, тяговое усилие, длина и диаметр барабана лебёдки. От правильного выбора указанных параметров зависят производительность, экономичность и габариты лебёдки, которые существенно влияют на эффективность бурения, транспортабельность и монтажеспособность всей буровой установки. Технические характеристики буровых лебедок приведены в таблице 1.
Мощность лебёдки определяется полезной мощностью на её барабане, которая должна быть достаточной для выполнения спуско-подъёмных операций и аварийных работ при бурении и креплении скважин заданной конструкции. При недостаточной мощности возрастает продолжительность спуско-подъёмных операций, чрезмерная мощность недоиспользуется вследствие ограниченных скоростей подъёма и приводит к неоправданным материальным и эксплуатационным расходам. В результате накопленного опыта установлено, что оптимальная мощность буровой лебёдки определяется из условий подъёма наиболее тяжелой бурильной колонны для заданной глубины бурения с расчётной скоростью 0,4-0,5 м/с.
Продолжительность спуско-подъёмных операций в бурении и топливно-энергитеческие затраты, связанные с их выполнением, зависят от скоростей и числа ступеней передач лебёдки. Максимальная и минимальная скорости выбираются с учетом требований, обусловленных технологией бурения, работой каната и безопасностью подъёма.
Максимальная скорость подъёма ограничивается безопасностью управления процессом подъёма и предельной скоростью ходовой струны, при которой обеспечивается нормальная навивка каната на барабан лебёдки. Для предотвращения затаскивания талевого блока на кронблок из-за ограниченного тормозного пути скорость подъёма крюка, согласно требованиям безопасности, не должна превышать 2 м/с. Нормальная навивка каната на барабан лебёдки, как показывает опыт, обеспечивается при скорости ходовой струны каната не более 20 м/с. При дальнейшим увеличении скорости для нормальной навивке каната необходимо увеличить диаметр барабана, что нежелательно, так как пропорционально возрастают крутящие и изгибающие моменты в деталях и узлах лебёдки.
Таблица 1 - Техническая характеристика буровых лебёдок
Параметры |
ЛБ-750 |
У2-2-11 |
У2-5-5 |
ЛБУ-1100М1 ЛБУ-1100М2 |
ЛБУ-1700Д ЛБУ-1700Э |
ЛБУ-3000 У2-300 |
|
Мощность на барабане, кВт |
560 |
660 |
810 |
810 |
1250 |
2650 |
|
Максимальное натяжение ходовой струны каната, кН |
200 |
210 |
270 |
250 |
340 |
420 |
|
Диаметр, мм: талевого каната барабана |
28 700 |
28 650 |
32 800 |
32 800 |
35 835 |
38 935 |
|
Длина барабана, мм |
1200 |
840 |
1030 |
1350 |
1445 |
1540 |
|
Число валов лебёдки |
1 |
2 |
3 |
1 |
1 |
2 |
|
Число прямых скоростей: коробкилперемены передач лебёдки ротора |
4 4 4 |
3 6 3 |
4 5 4 |
3 6 3 |
3 6 3 |
Бесступенчатая |
|
Число обратных скоростей: коробкилперемены передач лебёдки ротора |
4 4 4 |
3 6 3 |
4 5 4 |
3 6 3 |
3 6 3 |
Бесступенчатая |
|
Исполнение “быстрой” скорости |
Зависимое |
Не зависимое |
Зависимое |
Не зависимое |
- |
||
Тип вспомогательного тормоза |
Гидравлический |
Электромагнитный |
Гидравлический |
Электрический |
|||
Число слоёв каната на барабане |
3 |
4 |
5 |
3 |
4 |
4 |
|
Соединение РПД с лебёдкой |
- |
Прямое |
Прямое |
Через КПП |
Прямое |
||
Габариты, мм длина ширина высота |
9900 2530 1714 |
5970 3190 2270 |
7330 3500 2730 |
7090 2610 2430 |
8325 - - |
8740 3340 2560 |
|
Масса, т |
17,1 |
21,3 |
27,3 |
27,3 |
45,0 |
Минимальная скорость подъёма - резервная и используется для технологических целей: при расхаживании колонн бурильных и обсадных труб; при ликвидации осложнений и аварий, связанных с затяжкой и прихватом бурильных труб; при подъёме колонны труб через закрытые превенторы; при подъёме колонны труб в случае отказа одного из двигателей привода лебёдки. Следует отметить, что скорость подъёма, определяемая исходя из мощности привода и допускаемой нагрузке на крюке, обычно больше необходимой технологической скорости. Поэтому технологические скорости подъёма используются при ограниченных тяговых усилиях. Для этого в системе управления лебёдкой предусматривается предохранительное устройство, ограничивающее нагрузку на талевый механизм и вышку.
Число ступеней передач (скоростей) зависит от типа привода буровой лебёдки. При использовании электродвигателей постоянного тока имеем бесступенчатое изменение скоростей подъёма в заданном диапазоне регулирования.
В настоящее время в приводе буровых лебедок преимущественно используются дизели и электродвигатели переменного тока, обладающие жёсткой естественной характеристикой. В этих случаях число ступеней механических передач буровой лебёдки назначается из условия достаточно полного использования мощности двигателей. Степень использования мощности характеризуется отношением мощности, необходимой для подъёма груза, к установленной мощности двигателей. Степень использования мощности двигателей заметно возрастает при увеличении числа ступеней передач до 6. Дальнейшее увеличение числа ступеней передач существенно не влияет на степень использования мощности двигателей и вместе с этим вызывает значительные усложнения конструкции и управления передачами лебёдки. Поэтому целесообразно ограничивать число ступеней передач лебёдок, используемых в бурении до 6.
Диаметр барабана лебёдки выбирают в зависимости от диаметра талевого каната. С уменьшением диаметра барабана пропорционально снижаются действующие на подъемный вал лебедки крутящие и изгибающие моменты, пропорционально квадрату диаметра уменьшается момент инерции барабана и в результате снижаются динамические нагрузки при резком торможении. Однако при чрезмерном уменьшении диаметра барабана ухудшается навивка каната. На усталостные повреждения каната диаметр каната существенно не влияет, так как число перегибов каната на барабане в 10-15 раз меньше, чем на шкивах кронблока и талевого блока.
Длина барабана выбирается с таким расчётом, чтобы при заданном его диаметре обеспечить навивку каната в три-четыре слоя. При этом следует учитывать конструктивно приемлемую длину подъёмного вала, а также требования, обеспечивающие нормальные условия перехода каната на последующий слой у дисков барабана. В случае недостаточной длины барабана затрудняется переход каната на последующий слой вследствие трения между ходовой струной каната и дисками барабана. На длинном барабане навивка нарушается из-за чрезмерного отклонения ходовой струны каната от плоскости вращения направляющего шкива кронблока.
Окончательно длина барабана определяется с учётом числа слоёв навивки каната и конструктивно приемлемой длины подъёмного вала буровой лебёдки
1.4 Анализ конструктивного исполнения
Рассмотрим конструктивные схемы буровых лебёдок. Наиболее простые по конструкции - одновальные лебёдки с приводом главного вала через две цепные передачи непосредственно от коробки передач.
На рисунке 1 приведена кинематическая схема одновальной буровой лебедки III с коробкой перемены передач II, регулятором подачи долота I и трансмиссией IV ротора. Рассматриваемая схема используется в лебедке ЛБУ-1100М1 и является характерной для современных отечественных и зарубежных буровых лебедок. Подъёмный вал 25 лебёдки приводится цепными передачами 3 и 26 от приводного вала 4 и промежуточного вала 24 коробки перемены передач II, трансмиссионный вал 21 которой соединяется с приводом муфтой 22 и передает три прямые скорости (цепные передачи 12, 16, 17) и одну обратную (зубчатая передача 20, 23). Цепная передача 3 (81/21) включается шинно-пневматическими муфтами 2 и 9 под давлением воздуха, поступающего через вертлюжки на торцах соединяемых валов. Посредством этой передачи подъемному валу лебедки сообщаются I, II, III «тихие» скорости в зависимости от частоты вращения вала 24 коробки перемены передачи, переключаемой кулачковыми муфтами 18, 19, 13, 14 и 15. Цепная передача 26 (40/39) включается шинно-пневматической муфтой 27 через вертлюжок на правом торце подъемного вала. При этом скорости вращения IV, V, VI («быстрые») вала 24 передаются подъемному валу. Лебедка имеет две обратные скорости, передаваемые подъемному валу цепными передачами 3 и 26 зубчатым зацеплением 20, 23 коробки перемены передач.
1 - тахогенератор; 2,5,9;27;31 - шинно-пневматическая муфта; 3,12,16,17;26;30 - цепная передача; 4 - приводной вал; 6 - редуктор; 7 - муфта; 8 - электродвигатель; 10 - клиноременная передача; 11 - пневматический тормоз; 13,14,15,18,19;28 - кулачковые муфты; 20 - зубчатое зацепление, 21 - трансмиссионный вал; 22 - муфта; 23 - коробка перемены передачи; 24 - вал; 25 - вал лебедки; 29 - электромагнитный тормоз; 32 - ротор.
Рисунок 1- Кинематическая схема одновальной буровой лебедки ЛБУ-1100 М1.
Торможение лебедки осуществляется электромагнитным тормозом 29, соединяющимся с подъемным валом кулачковой муфтой 28. Ротор 32 приводится от подъемного вала лебедки цепной передачей 30, включаемой шинно-пневмати- ческой муфтой 31. В рассматриваемой лебедке подача долота осуществляется автоматически посредством регулятора подачи долота I, присоединяемого в процессе бурения скважины к подъемному валу лебедки шинно-пневматической муфтой 5 и цепной передачей 3. Регулятор подачи долота, состоящий из электродвигателя 8, муфты 7 и редуктора 6, используется также для подъема колонны труб в случае отказа основного привода. Клиноременная передача 10 служит для вращения масляного насоса. Пневматический тормоз II фиксирует положение вала, необходимое для включения кулачковых муфт и зубчатой передачи.
Кинематическая схема двухвальной буровой лебедки показана на рисунке 2. Эта схема используется в лебедках, приводимых от коробки перемены передач, передающей вращение трансмиссионному валу 5 посредством одной цепной передачи 4 вместо двух передач, принятых в ранее рассмотренной схеме одновальной лебедки. От трансмиссионного вала цепными передачами 3 «тихой» скорости
(69/29) и 8 «быстрой» скорости (36/37), которые включаются шинно-пневматическими муфтами 2 и 7, вращение передается подъемному валу 13 лебедки.
Число скоростей трансмиссионного вала 5 равно числу скоростей коробки перемены передач. На подъемном валу число скоростей удваивается благодаря передачам 3 и 8. Скорость спуска ограничивается гидродинамическим тормозом 10, соединяющимся с подъемным валом кулачковой муфты 9. В отличие от схемы на рисунке 1 ротор приводится не от подъемного, а от трансмиссионного вала. Для этого используются передачи 12 и 15, включаемые шинно-пневматической муфтой 11. Число скоростей ротора в рассматриваемой схеме равно числу скоростей коробки перемены передач. Цепная передача 6 соединяет регулятор подачи долота с трансмиссионным валом 5, от которого вращение передается подъемному валу лебедки цепной передачей 16, включаемой кулачковой муфтой 14. Такую схему имеют шестискоростные лебедки, приводимые от дизелей и электродвигателей переменного тока через трехскоростную коробку перемены передач. Тахогенератор 1 приводится цепью с шагом 12,7 мм.
1 - тахогенератор; 2,7,11 - шинно-пневматическая муфта; 3,4,6,8,12,15,16 - цепная передача; 5 - трансмиссионный вал; 9,14 - кулачковая муфта; 10 - гидродинамический тормоз; 13 - вал лебедки.
Рисунок 2 - Кинематическая схема двухвальной буровой лебедки.
В случае привода от электродвигателей постоянного тока кинематическая схема буровой лебедки упрощается. В отличие от рассмотренной лебедка не имеет коробки перемены передач и подъемный вал посредством эластичных и шинно-пневматических муфт соединяется с двумя противоположно расположенными двигателями.
Трансмиссионный вал лебедки служит для передачи вращения подъемному валу в случае выхода из строя одного из двигателей. Благодаря почти трехкратному снижению частоты вращения мощность одного двигателя оказывается достаточной для выполнения спуско-подъемных операций. В процессе бурения трансмиссионный вал используется для передачи вращения от регулятора подачи долота барабану лебедки.
Торможение лебедки при спуске колонны труб осуществляется электродвигателями, переходящими на работу в режиме генераторов, и обычным ленточным тормозом. Трехвальная лебедка приведённая на рисунке 3 состоит из подъемного
15, трансмиссионного 5, катушечного 3 валов и дополнительного вала 9 для привода ротора. Лебедка приводится от зубчатой коробки перемены передач с выходными ведущими и ведомыми валами. Ведущий вал коробки перемены передач соединяется карданным валом 6 с трансмиссионным валом 5 и посредством цепной передачи (28/25), включаемой шинно-пневматической муфтой 16, передает подъемному валу «быструю» скорость.
1 - фракционная катушка; 2 - планетарная передача; 3 - катушечный вал; 4 - цепная передача; 5 - трансмиссионный вал; 6 - карданный вал; 7,10,16 - шинно-пневматическая муфта; 8 - карданный вал; 9 - вал привода ротора; 11 - привод ротора; 12 - гидродинамический тормоз; 13 - двусторонняя кулачковая муфта; 14 - цепное колесо; 15 - подъемный вал.
Рисунок 3 - Кинематическая схема трехвальной буровой лебедки У2-5-5.
Ведомый вал коробки перемены передач имеет четыре скорости. Посредством карданного вала 8 ведомый вал коробки передач соединяется с зубчатым редуктором, у которого также два выходных вала. Один из них соединяется с подъемным валом лебедки шинно-пневматической муфтой 7, а второй -- с валом 9 привода ротора 11. Таким образом, лебедка имеет пять скоростей, из которых четыре «тихие» и одна независимая «быстрая», а ротор -- четыре частоты вращения. Катушечный вал 3 приводится цепной передачей 4, ведущее колесо Z=19 которой на подъемном валу 15 сблокировано со свободно посаженным цепным колесом Z=28 «быстрой» скорости. Таким образом, катушечный вал 3 находится в постоянном зацеплении с быстроходным валом коробки передач. На консоли катушечного вала установлена фрикционная катушка 1 с планетарной зубчатой передачей 2, используемая для вспомогательных работ на буровой. Вынужденное холостое вращение катушечного вала из-за неразъемного его соединения с быстроходным валом коробки передач--один из недостатков рассматриваемой кинематической схемы лебедки. Привод ротора осуществляется цепной передачей (21/45), включаемой шинно-пневматической муфтой 10, Гидродинамический тормоз 12 и цепное колесо 14 регулятора подачи долота присоединяются к подъемному валу лебедки двусторонней кулачковой муфтой 13.
На рисунке 4 показана буровая лебедка ЛБУ-1100, основные конструктивные элементы которой повторяются в других моделях современных отечественных и зарубежных лебедок 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 Л трансмиссии ротора. Вал трансмиссии ротора на сферических роликоподшипниках устанавливается в дополнительной расточке корпуса 10 и выносной опоре 12, закрепленной на раме лебедки. Масляные ванны, закрытые крышками 1 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.
1 - стойка; 2 - пульт бурильщика; 3 - корпус масляной ванны; 4 - рама; 5 - вал рукоятки управления; 6 - воздухопровод; 7 - барабан лебедки; 8 - стойка; 9, 20 - тахогенератор; 10 - корпус; 11 - вал трансмиссии; 12 - опора; 13 - кулачковая муфта; 14 - электромагнитный тормоз; 15, 16, 18, 19 - кожух; 17 - тормозной вал. Рисунок 4 - Буровая лебедка ЛБУ - 1100
1.5 Постановка задачи разработки структурной и конструктивной схемы. Выбор базовой конструкции буровой лебёдки
Основная задача проектирования буровой лебёдки заключается в том, чтобы применить в разрабатываемой конструкции новые решения, позволяющие повысить надежность и эффективность эксплуатации, снизить металлоемкость, энергозатраты и обеспечить удобство и безопасность её обслуживания.
Исходя из заданной нагрузки на крюке выбираем буровую лебёдку ЛБУ-1100М1 по таблице 1.
Буровая лебёдка ЛБУ-1100М1 имеет следующую техническую характеристику:
- мощность на барабане, N=810 кВт;
- максимальное натяжение ходовой струны, Рхк=250 кН;
- число валов ?1;
- число прямых скоростей коробки перемены передач лебёдки,? 6;
- число обратных скоростей коробки перемены передач лебёдки, ?2.
1.6 Эскизная проработка узла конструкции
Изобретение относится к бурению нефтяных и газовых скважин, преимущественно к оборудованию для бурения глубоких наклонно направленных скважин. лебедка одновальный буровой коробка
Известны различные конструкции буровых лебедок, наиболее существенные отличия которых определяются их кинематикой, например лебедки типа У2-5-5, У2-2-11. Недостатком этих лебедок является то, что конструкции приводов роторов представлены цепными передачами и муфтами управления, которые соединяют трансмиссионный вал лебедки и ротор и выполняют только одну функцию - передачу крутящего момента от привода на ротор.
Известна буровая лебедка, содержащая трансмиссионный вал, подъемный вал, муфты управления, электромагнитный тормоз и трансмиссию ротора, крутящий момент на которую передается через шинно-пневматическую муфту от трансмиссионного вала лебедки. Недостатком этой конструкции лебедки, в частности привода ротора, является отсутствие устройств позволяющих воздействовать на привод ротора управляемым тормозным моментом.
Цель изобретения - повышение эффективности работы за счет воздействия на трансмиссию ротора управляемым тормозным моментом. Сущность изобретения заключается в том, что лебедка снабжена цепной передачей и муфтой для ее включения, которые соединяют привод ротора и вал электромагнитного тормоза лебедки, что позволяет при необходимости соединить вал трансмиссии ротора с валом тормоза и воздействовать на привод ротора тормозным моментом, величина которого регулируется. Существенным отличием лебедки является наличие цепной передачи и муфты ее включения между приводом ротора и валом электромагнитного тормоза. Наличие такой кинематической связи в конструкции лебедки позволяет достичь цели изобретения. На чертеже изображена кинематическая схема предлагаемой лебедки. Лебедка содержит трансмиссионный вал 1, подъемный вал 2, муфту 3 управления, электромагнитный тормоз 4, трансмиссию ротора 5, муфту 6 ротора, цепную передачу 7 и кулачковую муфту 8, соединяющую валы электромагнитного тормоза и трансмиссии ротора. Ведущая звездочка 9 передачи 7 жестко связана с ведущей звездочкой цепной передачи "трансмиссия ротора - ротор". Ведомая звездочка 10 с кулачковой полумуфтой установлена на подшипнике на валу электромагнитного тормоза. Другая кулачковая полумуфта посажена на шлицах на вал тормоза и обеспечивает включение-выключение муфты. Механизм включения, муфты торможения ротора сблокирован с механизмом включения кулачковой муфты электромагнитного тормоза и исключает возможность одновременного включения обеих муфт и одновременной передачи на вал электромагнитного тормоза крутящего момента через цепную передачу 11 и вал 2 с одной стороны и трансмиссию ротора 5 с другой стороны.
Работает лебедка в режиме торможения ротора следующим образом. Воздействием механизма включения на муфту 8 последняя включается и связывает в единую кинематическую цепь вал тормоза 4, передачу 7, трансмиссию ротора 5 и ротор. Реактивный момент от бурильного инструмента передается на вал тормоза 4, где осуществляется его торможение с заданной интенсивностью. Изменением тормозного момента на валу тормоза можно установить необходимую частоту вращения бурильной колонны под воздействием реактивного момента от забойного двигателя.
Использование изобретения при турбинном способе бурения дает возможность воздействовать на привод ротора тормозным моментам, величина которого может изменяться, что позволит достичь следующих преимуществ: путем обеспечения контролируемого вращения бурильной колонны ' под воздействием реактивного момента от забойного двигателя влиять на формирование траектории наклонно направленной скважины; произвести обкатку нового долота на забое с меньшей частотой вращения в начале бурения; не останавливая процесса бурения, повернуть бурильную колонну на необходимый угол для ориентирования компоновки.
1.7 Патентные исследования
В патентном исследовании рассматриваются изобретения, повышающие эффективность работы буровых лебёдок. Целью данного исследования является поиск новых конструктивных решений в области усовершенствования конструкции лебёдок, чтобы повысить их надежность, безопасность, снизить энергозатраты.
В таблице 2 приведён технический уровень и тенденции развития буровых лебёдок.
Таблица 2 - Технический уровень и тенденции развития канатоведущего шкива.
Основные тенденции развития данного вида техники и направления поиска ведущих организаций |
Источники информации, подтверждающие тенденции и направления поиска |
Средства реализации тенденции |
||
В объектах ведущих организаций |
В объекте разработки |
|||
1 |
2 |
3 |
4 |
|
Буровая лебёдка |
СССР П.П. Мелинишин, А.А. Старков, И.М. Фрыз А.с. 1716066, 11.03.90-29.02.92 [4]. |
Цель изобретения - повышение эффективности работы за счет воздействия на трансмиссию ротора управляющим тормозным моментом. Буровая лебедка состоит из трансмиссионного вала, подъемного вала с барабаном, муфт управления, электромагнитного тормоза, установленного на валу, трансмиссии ротора и муфты управления трансмиссии ротора. Вал тормоза и вал трансмиссии ротора связаны между собой посредством цепной передачи и муфты ее включения, которая размещена на валу тормоза. В режиме торможения ротора при включении муфты , последняя связывает в единую кинематическую цепь вал тормоза, передачу, трансмиссию ротора и ротор. |
Буровая лебедка, включающая трансмиссионный вал, подъемный вал с барабаном, связанный с валом электромагнитного тормоза, трансмиссию ротора и муфты управления, отличающаяся тем, что, с целью повышения эффективности работы за счет воздействия на трансмиссию ротора управляемым тормозным моментом, вал электромагнитного тормоза связан с трансмиссией ротора посредством цепной передачи и муфты ее включения. В режиме торможения ротора при включении муфты, последняя связывает в единую кинематическую цепь вал тормоза, передачу, трансмиссию ротора и ротор. |
|
Буровая лебёдка |
СССР В.И. Васильков А.с. 687223, 08.01.74-25.09.79 [5]. |
Лебедка бурового станка, содержащая барабан, пустотелый вал, и гибкие штанги, отличающаяся тем, что, с целью упрощения конструкции, пустотелый вал выполнен с отверстием в стенке, а гибкая штанга установлена в пустотелом вале и в отверстии. |
||
Буровая лебёдка |
СССР В.С. Бутков, В.В. Киселёв, А.П. Уваров А.с. 1694839, 13.12.88-30.11.91. |
Лебедка буровой установки с отбором мощности на ротор, включающая барабанный вал, кинематически связанный с ведомым валом коробки передач, который, в свою очередь, кинематически связан с ведущим валом и силовым приводом, ведущую и ведомые звездочки, связанные цепной передачей, шинно-пневматические |
Муфты и вал отбора мощности на роторе, отличаются тем, что бы, с целью снижения массы и уменьшения габаритов, коробка передач выполнена в виде планетарного редуктора, коронная шестерня которого установлена с возможностью поочередного взаимодействия посредством шкива с двумя шинно-пневматическими муфтами, одна из которых неподвижно закреплена на корпусе коробки передач, а другая соединена ведущим валом |
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Анализ конструкций буровых лебедок отечественного и зарубежного производства, описание выбранного прототипа. Расчет и выбор параметров буровой лебедки: на прочность барабана лебедки, венца цепного колеса, подъемного вала. Монтаж, эксплуатация и ремонт.
курсовая работа [10,0 M], добавлен 30.10.2009Определение диаметра и длины грузового барабана лебедки, крутящего момента и частоты вращения. Выбор электродвигателя буровой лебедки. Проверочный расчет редуктора, определение запаса прочности вала. Конструирование корпуса редуктора, крышек подшипников.
курсовая работа [1,0 M], добавлен 17.02.2015Проект привода электрической лебедки. Кинематический расчет редуктора с рациональными показателями массы, размеров и себестоимости; требования по безотказной работе и ресурсу. Подбор двигателя и муфты; расчет подшипников, валов; разработка конструкции.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 29.06.2012Кинематическая схема скипового подъемника. Расчет редуктора и исполнительного тормоза для лебедки. Выбор метода крепления каната к барабану. Разработка гидравлического привода затвора бункера. Расчет припусков и допусков. Выбор режущих инструментов.
дипломная работа [1,5 M], добавлен 22.03.2018Технические средства для проведения спуско-подъемных операций. Талева подъемная система установки, ее элементы. Подготовка талевого каната к оснастке. Устройство и назначение буровой лебедки, компоновочные схемы ее выполнения на современном этапе.
презентация [674,8 K], добавлен 18.10.2016Кинематическая схема грейферной лебедки с фрикционной муфтой. Выбор канатов и двигателя, редукторов, тормозных муфт и тормозов. Определение числа оборотов барабана и передаточного числа механизма подъема. Расчет фрикционной муфты, длины барабанов.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 03.12.2012Выбор двигателя и определение общего передаточного отношения, моментов, мощностей и частот вращения лебедки с червячно-цилиндрическим редуктором. Расчет передач, входящих в конструкцию механизма. Конструирование механизма и проверка его на прочность.
курсовая работа [3,1 M], добавлен 06.02.2012Проект привода электрической лебедки, включающей в себя электродвигатель, червячный редуктор, клиноременную передачу. Кинематические и силовые характеристики редуктора, обеспечивающие требуемое тяговое усилие и производительность. Корпус и система смазки.
курсовая работа [2,1 M], добавлен 13.05.2013Особенности и методы расчета механизма лебедки: выбор каната, крюка по грузоподъемности и режиму работы. Расчет траверсы и блоков подвески, барабана и его оси. Обоснование выбора электродвигателя, редуктора, тормоза, муфты. Расчет их основных показателей.
курсовая работа [463,2 K], добавлен 25.05.2010Устройство и эксплуатация цепных и ременных передач буровых установок. Коробки перемены передач, муфты сцепления. Характер износа основных деталей трансмиссии насосов буровой установки 3200 ДТУ, технологическая последовательность их капитального ремонта.
дипломная работа [515,5 K], добавлен 09.06.2016Технические расчет и чертежи основных элементов лебедки грузового лифта. Определение нагрузок, расстояния между опорами и реакций в опорах, возникающих при основных режимах работы лифтовой установки. Построение эпюр изгибающих и крутящих моментов.
курсовая работа [479,9 K], добавлен 02.02.2012Добыча нефти и газа. Определение параметров характеристики оборудования, необходимых для условий эксплуатации. Расчёты на прочность деталей. Реакции опор от натяжения цепи. Транспортировка, монтаж, техническое обслуживание и ремонт оборудования.
дипломная работа [241,8 K], добавлен 09.01.2014Динамический расчет системы автоматической стабилизации тока ваерной лебедки. Исследование устойчивости системы. Моделирование замкнутой системы. Построение логарифмических частотных характеристик системы, удовлетворяющих заданным показателям качества.
курсовая работа [725,7 K], добавлен 06.09.2016Проект двухступенчатого цилиндрического редуктора как составной части привода тяговой лебедки для транспортирования ЛА по стартовой площадке. Расчет параметров основных узлов механизма; конструктивная разработка деталей корпуса изделия; подбор крепежа.
курсовая работа [767,7 K], добавлен 04.06.2011Кинематический и силовой расчёт привода барабана лебедки. Выбор электродвигателя. Передаточные отношения привода и отдельных передач. Частоты вращения, угловые скорости и мощности. Расчет зубчатых колес редуктора. Конструктивные размеры корпуса редуктора.
курсовая работа [332,0 K], добавлен 18.02.2012Общие сведения о электролебедках. Устройство и область применения. Расчет и выбор параметров лебедки, полиспаста и каната. Расчет геометрических размеров блоков и барабана. Расчет крепления каната, привода лебедки. Выбор электродвигателя, редуктора, муфт.
курсовая работа [2,6 M], добавлен 13.08.2015Расчет подъемной канатоведущей и канатосборной лебедки; открытой зубчатой передачи, механизма передвижения тележки, тормозного момента. Выбор каната, подшипников, электродвигателя и редуктора. Определение нагрузок, действующих на перематывающие барабаны.
курсовая работа [1,2 M], добавлен 01.02.2011Увеличение полезного объема доменных печей. Транспортировка материалов от бункерной линии в доменную печь. Управление механизмами системы загрузки. Электропривод лебедки зондов. Функциональные узлы для выходных сигналов. Основная схема включения таймера.
курсовая работа [1,2 M], добавлен 16.05.2012Тип подъемника, назначение, его технические данные. Расчет мощности электродвигателей приводов механизма. Циклограмма работы электроприводов и цепи управления. Выбор питающего напряжения и рода тока. Возможные неисправности в работе схемы управления.
дипломная работа [3,3 M], добавлен 18.11.2016Определение времени совмещённого цикла крана, режимов работы механизмов, статистической мощности электродвигателя. Выбор редуктора, тормоза и муфты. Обоснование компоновочной схемы лебедки. Расчет производительности крана, блоков, нагрузок на опоры крана.
курсовая работа [670,3 K], добавлен 05.11.2014