2.2.10. Определение усилия торможения

Определим усилие торможения, которое необходимо приложить к рукоятке ленточного тормоза, используя данные, полученные в предыдущих разделах.

Рисунок 2.16. Схема для определения усилия торможения барабана лебедки, которое необходимо приложить к рукоятке ленточного тормоза.

Пусть, согласно рис. 2.16, натяжение ходового конца каната при спуске бурильной колонны, D_max — максимальный диаметр навивки каната на барабан лебедки, Т₁ и Т₂ — соответственно натяжение сбегающего и набегающего конца ленты, а — радиус кривошипа, l — длина рукоятки, Р — усилие торможения.

Определяем натяжение ходового конца каната при спуске бурильной колонны

где коэффициент полезного действия талевой системы, n – число рабочих струн, при оснастке талевой системы 5х6, n=10; коэффициент полезного действия барабана лебедки, =0,98; коэффициент, учитывающий действие инерционных сил при спуске колонны, =1,1.

Подставив значения, получим

Определяем натяжение сбегающего конца ленты Т₁ по формуле

где е — основание натуральных логарифмов, е = 2,73; f — коэффициент трения между тормозными колодками и шкивом, принимаем f = 0,5; — угол обхвата тормозной лентой шкива в рад. При угле обхвата 270°, равно 4,7 рад.

Определяем усилие торможения по формуле

где а — радиус кривошипа, а = 40÷60 мм, принимаем а = 50 мм; l — длина тормозной рукоятки, обычно l = 1200÷1400 мм, прини­маем l = 1250 мм. Тогда

Наличие в комплекте ленточного тормоза пневмоцилиндра облегчает усилие торможения бурильщика во время спуско-подъемных операций. Усилие торможения в этом случае определяют по формуле

где рабочее давление воздуха в пневмоцилиндре, =2÷4 кгс/ ; внутренний диаметр пневмоцилиндра, =180 мм; длина рычага штока пневмоцилинда, 50 мм.

2.2.11. Определение среднего удельного давления на тормозные шкивы барабана

Учитывая значения, полученные в предыдущих разделах, а также такие значения, как ширина тормозной ленты b=230 мм и диаметр тормозного шкива =1180 мм, определим среднее удельное давление на тормозной шкив барабана.

Определяем натяжение набегающего конца ленты по формуле

Наибольшее удельное давление на шкиве

Наименьшее удельное давление

Среднее удельное давление

2.2.12. Расчет тормозной ленты на прочность

Учитывая значения, полученные в предыдущих разделах, а также такие значения, как толщина ленты = 5 мм; число заклепок в ряду z = 3; диаметр заклепки = 20 мм и материал ленты — сталь Ст.5, предел прочности которой = 50—62 кгс/мм², произведем расчет тормозной ленты на прочность.

Наиболее опасным сечением ленты является сечение, ослабленное отверстиями под заклепки в месте ее соединения с ушками, при помощи которых лента крепится к балансиру. В этом сечении лента рассчитывается на прочность при растяжении:

где b — ширина ленты, b = 230 мм,

Коэффициент запаса прочности при растяжении

где = 0,5·50 = 25 кгс/мм²,

,

что больше допустимого. [K] ≥ 2.

Заклепки проверяем на прочность при напряжении среза

где i — количество плоскостей среза, i = 2.

Тогда

Коэффициент запаса прочности на срез:

где кгс/мм²

что явно достаточно.