8. Тормозные устройства буровой лебедки. Расчетная схема и выбор конструктивных размеров ленточного тормоза.

Тормозные устройства, применяемые в буровых машинах и механизмах, по назначению делятся на основные и вспомогательные. Основные предназначены для остановки машин и механизмов и приводятся в действие в конце движения либо при длительных перерывах в работе, вспомогательные же — для длительного торможения с целью снижения скорости движения. В качестве основных тормозов в буровых машинах и механизмах используются фрикционные тормозные устройства, которые подразделяются на ленточные и колодочные.

В ленточном тормозе рабочий элемент — гибкая лента с фрикционными накладками, которые прижимаются к тормозному шкиву при угловом смещении одного из концов ленты. В колодочном тормозе рабочий орган — колодки, которые при встречном линейном смещении прижимаются к наружной поверхности тормозного барабана.

9. Вспомогательные тормоза буровой лебедки. Конструктивная схема гидродинамического тормоза, принцип действия. Основные параметры.

Электромагнитные тормоза, применяемые в буровых лебедках, делятся на индукционные и порошковые.

Индукционный тормоз – В результате взаимодействия тока якоря с магнитным полем возникает тормозной момент, противодействующий вращению подъемного вала лебедки под действием спускаемой колонны труб. Кинетическая энергия спускаемого груза поглощается якорем и вызывает его нагрев. Для снижения температуры нагрева и обеспечения нормальной работы обмоток возбуждения и подшипников электромагнитные тормоза снабжаются воздушным и водяным охлаждением.

Порошковые тормоза отличаются от индукционных тем, что воздушный зазор между станиной и якорем заполнен ферромагнитным порошком, повышающим магнитную проницаемость зазора и в результате этого величину создаваемого тормозного момента. Кроме того, посредством порошка образуется механическая связь между станиной и якорем тормоза и благодаря этому частота вращения не влияет на величину тормозного момента.

Г идродинамические тормоза буровых лебедок, используемые для ограничения скорости спуска бурильных и обсадных труб в скважину, представляют собой лопаточное гидравлическое устройство, состоящее из вращающегося ротора и неподвижного статора, рабочая полость которых заполнена жидкостью. Гидродинамический тормоз действует подобно /гидромуфте в тормозном режиме, при котором турбинное колесо заклинивается и скольжение становится равным 100%. При вращении радиальные лопатки ротора отбрасывают жидкость от центра к периферии и направляют ее на лопатки статора. Пройдя по межлопаточным каналам статора, жидкость вновь попадает на лопатки ротора и, таким образом, устанавливается замкнутая циркуляция жидкости между ротором и статором.

Силы гидравлических сопротивлений, обусловленные трением жидкости в межлопаточных каналах и потерей напора на удары в вихревых зонах между лопатками ротора и статора, создают тормозной момент, противодействующий вращению ротора. Величина тормозного момента зависит от диаметра и частоты вращения ротора и регулируется уровнем наполнения гидродинамического тормоза рабочей жидкостью. Механические потери, вызываемые трением в опорах и уплотнениях вала ротора, не влияют существенно на величину тормозного момента. Механическая энергия, поглощаемая в процессе торможения, превращается в тепловую и вызывает нагрев рабочей жидкости и деталей гидродинамического тормоза.

Гидродинамические тормоза характеризуются внутренними и внешними показателями. К внутренним показателям, относятся расход и напор рабочей жидкости, циркулирующей в межлопаточной полости гидродинамического тормоза. Гидравлическая мощность, тормозной момент и угловая скорость — внешние показатели гидродинамического тормоза.

Гидравлическая мощность тормоза (в Вт)

где — плотность рабочей жидкости, кг/м⁸; — ускорение свободного падения, м/с²; — расход рабочей жидкости, равный объему рабочей жидкости, протекающему через лопастную систему в единицу времени, м /с; Н — напор рабочей жидкости, м.

Тормозной момент, создаваемый гидродинамическим тормозом

В нешней характеристикой гидродинамического тормоза называют зависимость тормозного момента от частоты вращения ротора при постоянном уровне наполнения.