1.1 Общие сведения

1.2 Кинематические схемы ленточного тормоза

1.3 Элементы ленточного тормоза

2. Патентное исследование

3. Расчетная часть

3.1 Расчет главного тормоза. Усилия, действующие при торможении

3.2 Расчет колодочно – ленточного тормоза

3.3 Силы, действующие в рычажном механизме тормоза

3.4 Тепловой расчет главного тормоза

3.5 Проверочный расчет тормозной ленты

3.6 Расчет тормозного момента ленточного тормоза с применением ЭВМ

Общие выводы

Библиографический список

Введение

Тормозные системы буровых лебедок предназначены для создания усилия в ведущей струне, обеспечивающего надежное удерживание в статическом состоянии колонны максимального веса, на который рассчитаны установки; поглощения мощности при спуске колонны на длину одной свечи с наибольшей допустимой скоростью, контролируемой торможением, и остановки в конце спуска; плавной подачи бурильной колонны по мере углубления скважины при бурении за счет регулирования тормозного момента.

При спуске бурильной колонны развивается большая мощность, и поглощение ее механическими тормозами ограничивается предельно допустимыми температурами, возникающими на поверхностях трения, и возможностью отвода выделяемой теплоты этими тормозами. Предельная температура поверхностей трения обычно ограничивается 500 С. При более высоких температурах резко ухудшаются фрикционные качества тормозных колодок и прочность поверхности шкива. Спуск тяжелых колонн с большой скоростью и резким торможением приводит к тому, что местная температура на поверхностях трения достигает 1000 С и более.

Для выполнения всех требуемых операций в буровых лебедках необходимо предусматривать два вида тормозов: главный тормоз (останова), вспомогательный тормоз, регулирующий скорость спуска и поглощающий часть выделяющейся при этом энергии, и специальный механизм для регулирования скорости подачи долота при бурении. [1]

1. Теоретическая часть

1.1 Общие сведения

Тормозные шкивы монтируют непосредственно на барабане лебедки, что диктуется требованиями техники безопасности работ при бурении, кроме того, это уменьшает вращающиеся массы промежуточных элементов, что делается с целью улучшения динамических качеств лебедки. В буровых лебедках можно использовать как гидравлические, так и электродинамические вспомогательные тормоза, регулирующие скорость спуска.

Как указывалось выше, главные тормоза в ряде случаев выполняют функции устройства для подачи долота. Эти устройства могут иметь разнообразные конструкции, как воздействующие на основную тормозную систему, так и представляющие собой отдельные механизмы. Следует, однако, учитывать, что главные тормоза рассчитывают на торможение крюка, движущегося со скоростью 1 – 3 м/с и поглощающего при спуске мощность до 10000 кВт, в то время как при подаче бурильной колонны скорости спуска ничтожны (до 0,03 м/с), а мощность соответственно 5 – 30 кВт. Естественно, что один и тот же механизм тормоза не может полностью удовлетворить всем требованиям в столь широком диапазоне мощностей, так как коэффициенты трения при низких скоростях нестабильны; поэтому для бурения в тяжелых условиях целесообразно проектировать лебедки с устройствами, способными осуществлять тонкое регулирование скорости спуска и подачи при проходке.

В качестве главных тормозов буровых лебедок рекомендуют использовать простые ленточные или ленточно-колодочные тормоза. Колодочные тормоза в буровых лебедках не используют из – за громоздкости. Ленточные тормоза дифференциальные и суммарные также не применяют, первые из – за резкого торможения и малого пути растормаживания, вторые из – за того, что они предназначены обычно для двустороннего торможения и не обладают способностью прогрессивного увеличения силы торможения. Требование двустороннего торможения барабана к лебедкам не предъявляют (хотя барабаны вращаются в обе стороны, но натяжение каната всегда имеет одно направление).

Тормоза буровых лебедок поглощают большую мощность, в результате чего выделяется количество теплоты, которое мгновенно нагревает поверхность трения. В связи с этим хороший отвод выделяющейся теплоты при торможении является одним из важнейших качеств тормоза лебедки.

Система водяного охлаждения с камерами, расположенными под тормозными шкивами, имеет ряд недостатков: не устраняется большая разность температур на поверхностях торможения и внутренней поверхности шкива; необходим подвод воды к вращающемуся валу лебедки и отепление системы водоподвода во избежание замерзания зимой. Поэтому системы охлаждения следует проектировать в зависимости от нагруженности тормозов с охлаждением водой или воздухом. [1]

1.2 Кинематические схемы ленточного тормоза

По конструктивному выполнению и кинематическим схемам управления ленточные тормоза буровых лебедок выполняются довольно разнообразно, хотя принципиальное устройство тормозов разных конструкций мало отличается друг от друга.

На рисунке 1 приведены различные схемы управления тормозами. Тормоз лебедки, который изображен на рисунке 1а, состоит из двух шкивов, смонтированных на барабане, которые охватываются лентами с колодками. Тормозные ленты соединены одним концом с балансиром, который служит для равномерного распределения тормозного усилия между обеими лентами; другим – коленчатым валом. На коленчатом валу с одной стороны находится тормозной рычаг управления, а одно из его колен соединено с пневматическим цилиндром, увеличивающим тормозное усилие.

1 – тормозной рычаг; 2 – шкив тормозной; 3 – барабан лебедки; 4 – лента тормоза; 5 – коленчатый вал; 6 – кран управления пневмоцилиндром; 7 пневмоцилиндр; 8 – балансир

Рисунок 1а – Тормоз лебедки, тормозной рычаг которого смонтирован на коленчатом валу

1 – тормозной рычаг; 5 – коленчатый вал; 6 – кран управления пневмоцилиндром; 7 пневмоцилиндр; 8 – балансир; 9 – ось тормозного рычага; 10 тяга

Рисунок 1б – Тормоз лебедки с дистанционным управлением

1 – тормозной рычаг; 2 – шкив тормозной; 3 – барабан лебедки; 4 – лента тормоза; 5 – коленчатый вал; 6 – кран управления пневмоцилиндром; 7 пневмоцилиндр; 8 – балансир; 9 – ось тормозного рычага; 10 – тяга; 11 – толкатель; 12 – башмак ленты; 13 – аварийный пневмоцилиндр; 14 – обратный клапан;15 – баллон с жатым воздухом

Рисунок 1в – Тормоз лебедки с дистанционным управлением

--> ЧИТАТЬ ПОЛНОСТЬЮ <--