2.2.2. Расчет частоты вращения подъемного вала лебедки

Для определения частоты вращения подъемного вала лебедки воспользуемся кинематической схемой, приведенной на рисунке 1.5.

Коробка перемены передач получает мощность от силового привода установки на ведущий вал с помощью четырехрядной цепной передачи. На этом валу на шпонках закреплены две цепные звездочки z=27, передающие две частоты вращения ведомому валу коробки через цепные колеса z=52 и z = 34, находящиеся на валу на подшипниках качения и включаемые с помощью двусторонней зубчатой муфты.

Третье цепное колесо z =34 закреплено на ведущем валу на подшипниках и включается зубчатой муфтой, а затем передает вращение на ведомый вал через цепное колесо z=27, установленное на валу на шпонке. Таким образом, ведомый вал получает от ведущего три частоты вращения. При помощи двух цепных передач 21x81 и 39x40 число частот вращения подъемного вала увеличивается до шести. Барабан от цепных колес z=81 и z=40 включается с помощью шинно-пневматических.

Вращение на ротор от КПП передается включением цепных передач 39x40 и 40x33. Ротор включается шинно-пневматической муфтой МШ500.

Если принять частоту вращения ведущего вала КПП равной , то для определения частоты вращения подъемного вала лебедки надо сделать следующие вычисления:

Из приведенных вычислений видно, что шестая частота вращения лебедки почти в 10 раз выше первой. Такое высокое соотношение позволяет более эффективно использовать установленную мощность при подъеме. Низкая же первая частота вращения дает возможность ликвидировать аварии в случае прихвата колонны в скважине.

2.2.3. Расчет скорости подъема крюка и навивки каната на барабан

Зная частоту вращения подъемного вала и диаметр барабана лебедки , определим скорости подъема крюка по следующей формуле:

где – число рабочих струн при оснастке 4х5;

60 – для перевода частоты вращения вала в 1 мин в частоту вращения 1 с.

Скорости крюка ( ):

«Тихие»

«Быстрые»

Скорость навивки каната на барабан при оснастке 4х5 в 8 раз выше скорости подъема крюка и составит соответственно: 1,68 ; 2,56 4,08 6,16 9,44 14,88 .

При оснастке 5х6 скорость навивки каната на барабан будут в 0,8 раза меньше, т.е. 1,34 2,05 ; 3,26 ; 4,93 ; 7,55 11,9

2.2.4. Определение количества рядов талевого каната на барабане лебедки

Определим средние диаметры рядов навивки каната на барабан лебедки, зная диаметр барабана лебедки 700 мм; длину барабана 840 мм; диаметр талевого каната 28 мм (выбран согласно таблице 1.1, как диаметр талевого каната серийного прототипа буровой лебедки); количество нерабочих витков в первом ряду 10; оснастка талевой системы 5х6; высота подъёма крюка 25 м.

Рисунок 2.9. Схемы для определения размеров барабана:

а) отклонение каната при навивке на барабан, б) диаметры навивки каната, в) способы укладки каната по слоям навивки

Средний диаметр первого ряда

Средний диаметр любого другого ряда можно определить по формуле

где коэффициент, учитывающий расстояние между рядами навивки каната. При гладком барабане 0,9÷0,93. Принимаем 0,93; z – число рядов, т.е. вместо z необходимо подставлять 1,2,3,4,5 и т.д.

и т.д.

Имея все необходимые данные, определяем средние диаметры навивки каната

Для определения количества рядов каната находим число витков в ряду, канатоемкость барабана и длину каната, которая навивается на каждый ряд.

Число витков в ряду:

где длина бочки барабана, 1200 мм;

коэффициент неравномерности навивки каната на барабан,

0,92÷0,95. Принимаем 0,95;

диаметр каната, 28 мм.

Тогда

Принимаем = 41.

Канатоемкость барабана определим по формуле:

где высота подъема крюка, 25 м;

количество рабочих струн талевой системы, 10;

длина нерабочих витков каната первого ряда (не менее 3).

В нашем случае 10.

Длина каната, наматываемого на каждый ряд

Длина каната трёх рядов составит

Канатоемкость барабана, согласно приведенному расчету, 272,9 м.

Находим действительную длину каната четвертого ряда:

Число витков в четвертом ряду

Таким образом, на барабан лебедки при подъеме колонны на высоту

25 м наматывается 3 полных ряда каната и 24 витка на четвертый ряд.

Расчетная канатоемкость барабана и наибольший диаметр навивки каната определяют наименьший диаметр реборд.

Фактическая канатоемкость барабана обычно значительно больше вследствие необходимости увеличения диаметра реборд для крепления тормозных шкивов. Диаметр тормозных шкивов выбирают в пределах: . Барабаны лебедок вместе с валом и шкивами должны подвергаться статической балансировке с точностью 5 Н·м.