1.2. Кинематические и конструктивные схемы лебедок
Наиболее простые по кинематической и конструктивной схеме одновальные однобарабанные лебёдки (риунок. 1.1). Подъёмный вал с барабаном 2 приводится непосредственно от коробки передач 1 двумя цепными передачами 3 и 4, которые попеременно включаются с помощью осевых фрикционных муфт. Благодаря двойной цепной передаче в лебёдке в 2 раза больше скоростей, чем в коробке передач. Эти лебёдки имеют значительно меньшую массу по сравнению с двух- и трёхвальными, 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 лебёдок по следующим причинам. Однобарабанные лебёдки целесообразно применять в буровых установках большой грузоподъёмности, для которых устанавливают вспомогательную лебёдку в виде отдельного агрегата. Однако создать коробку передач большой необходимой мощности трудно. Лебёдки малой и средней мощности по массе не вызывают особых затруднений в монтаже и транспортировке, поэтому их выполняют универсальными.
Рисунок 1.1. Схема одновальной лебедки
Лебёдка У2-5-5 наиболее широко применяется в бурении. Она входит в комплект буровых установок БУ-4000. Кинематическая схема ее показана на рисунок 1.2. Это двухвальная однобарабанная лебёдка со встроенным зубчатым редуктором и зубчатой коробкой передач, выполненной в виде отдельного агрегата и кинематически связанной с лебёдкой карданными валами 6 и 9 (коробка передач на схеме не показана). Коробка передач сообщает лебёдке все пять скоростей и может изменять направление вращения, что необходимо при работе с дизельным приводом.
Рисунок 1.2. Кинематическая схема лебедки У2-5-5
Через карданный вал 9 и вал-шестерню (z=27) зубчатое колесо (z=93) редуктора лебёдки сообщает подъёмному валу четыре первых скорости. Привод барабана лебёдки 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 подъёмному валу независимая повышенная скорость V. Она включается шинно-пневматической муфтой 7 и предназначена в основном для подъёма 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 лебёдки 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 подъёмном валу на подшипниках качения установлено цепное колесо 16 с кулачковой полумуфтой. Через это колесо подъёмный вал цепной передачей связан с автоматом подачи долота на забой. Соосно с подъёмным 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.
Лебёдка 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: подъёмного вала 13 с барабаном и трансмиссионного вала 5. Из-за отсутствия катушечного вала необходима установка на буровой вспомогательной лебёдки. Привод лебёдки осуществляется от цепной коробки перемены передач, которая имеет три скорости.
Имея две собственных скорости, лебёдка вместе с коробкой передач располагает шестью скоростями. Первая включается на коробке передач, остальные — с пульта бурильщика с помощью шинно-пневматических муфт. Реверсионное вращение валов лебёдки в установках с дизельным приводом
включается на коробке скоростей. В установках с электроприводом частота вращения вала лебёдки изменяется с пульта бурильщика за счет реверса электродвигателей.
Рисунок 1.3. Кинематическая схема лебедки У 2-2-1
Цепная коробка передач кинематически связана с трансмиссионным валом лебёдки 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 подъёмный вал передаются IV, V и VI скорости. Цепными передачами 16 и 6 подъёмный вал с барабаном соединяется с регулятором подачи долота. РПД включается в работу кулачковой муфтой 14. Вал гидродинамического тормоза 10 соединяется – с подъёмным валом путем включения кулачковой муфты 9. Подъёмный 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 1.4). 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.
Подъемный вал 25 лебёдки 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 подъёмный 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 подъёмном 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 лебёдки 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 жёстко 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.
Рисунок 1.4. Кинематическая схема лебедки ЛБУ-1100
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.
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 подъёмному валу 25. Обратное вращение подъёмного 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 лебёдок типа ЛБУ: ЛБУ-1100М1 и ЛБУ-1100М2. Отличие их заключается в том, что во второй модификации применено водяное охлаждение тормозных шкивов. Лебёдки 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.
Лебёдка ЛБУ-3000 принципиально отличается от всех других отечественных буровых лебёдок. В отличие от лебёдок с механическими трансмиссиями частота и направление вращения подъёмного вала с барабаном в этой лебёдке изменяются легко и плавно (бесступенчато) по кривой постоянства
мощности. Это достигается за счет непосредственного подсоединения к подъёмному валу двух электродвигателей постоянного тока. При спуске колонн приводные электродвигатели работают в режиме генераторов и выполняют функции тормозных машин.
Рисунок 1.5. Кинематическая схема лебедки ЛБУ-3000
На рисунке 1.5 показана кинематическая схема лебёдки ЛБУ-3000. Электродвигатели постоянного тока 1 соединены эластичными муфтами 2 с промежуточными валами 13, которые через шинно-пневматические муфты 16 соединены с подъёмным валом 15. В случае выхода из строя одного электродвигателя тяжёлые колонны можно поднимать вторым двигателем. Для этого отключают шинно-пневматические муфты 16 и включают муфты 4. В результате движение от одного из двигателей передается через цепную передачу 3 промежуточным валам 9 и 12, соединенным эластичной муфтой 8. С промежуточного вала через цепную передачу 10 и включенную кулачковую муфту 14 мощность передается подъёмному валу. Для включения в работу РПД
7 во время бурения необходимо включать кулачковые муфты 6 и 14. Подъёмный вал 15 цепной передачей соединен с командоаппаратом 11, а валы электродвигателей — с центробежным реле, отключающим питание двигателей при частоте их вращения выше допустимой.
В лебёдку ЛБУ-3000 входят три закрытых цепных редуктора, смонтированных на общей раме и служащих одновременно опорами для валов. Кроме них промежуточный и подъёмный 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 лебёдочный агрегат устанавливается на бетонном фундаменте. На раме лебёдки с задней стороны находится масляная станция, предназначенная для смазки подшипников и цепей редукторов.
Лебёдки 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.
