3.6. Выбор диаметра канатного шкива и профиля канавки под канат

Практикой установлено следующее соотношение между диаметром каната d_к и диаметром канатного шкива D_ш по ручью [9]:

(3.37)

Диаметр канатного шкива D_ш зависит от диаметра каната d_к и от величины коэффициента запаса прочности k выбранного каната его можно определить из следующего условия [14]:

, (3.38)

где B — условный параметр, величина которого равна 150—160.

В американской практике значения D_ш определяются по следующей формуле [15];

D_ш = N_max P_x.кmax / P_{p *} d_к , (3.39)

где N_max - безразмерный коэффициент,

; (3.40)

где Q_max — максимальная грузоподъемность на крюке, кН;

Р_р — разрывное усилие в канате в целом, кН;

P_x.кmax — максимальное натяжение подвижного конца каната, кН;

d_к — диаметр каната; мм.

Важное значение для нормальной работы каната имеет правильное очертание ручья шкива. На рис. 3.5 представлен профиль канавки шкива. Там же представлена связь элементов профиля с диаметром каната d_к [9, с. 191]:

(3.41)

H=1,75d_к (3.42)

Д ля предотвращения интенсивного изнашивания канатов и боковых стенок канавок шкивов угол развала их в талевых системах принимается не менее 50º. Чистота поверхности канавки должна быть не ниже значений, приведенных на рис. 3.6. Канавка должна быть закалена ТВЧ (или пламенем) до твердости HRC>45 [4] на глубину не менее 3 мм.

Рис. 3.6. Профиль канавки канатного шкива

Давление между канатом и канавкой [5] :

, (3.43)

где P_н — номинальное натяжение каната, МН.

Допустимое удельное давление между канатом и канавкой:

а ) шкивы из среднеуглеродистой стали канавки обработаны до чистоты , [р] = 600 — 700 МН/м²;

б ) шкивы из марганцовистой стали, поверхность канавки за­калена и отшлифована до чистоты, [р]=1750 - 2800 МН/м².

Ширина ступицы канатных шкивов определяется размерами подшипников.

3.7. Расчет заправочной длины талевого каната (выбор оптимальной длины)

Оптимальная (заправочная) длина талевого каната, требующаяся для одной оснастки талевой системы буровой установки, определяется зависимостью [19]:

, (3.44)

где L_н - несматываемая длина п-витков каната на барабане лебедки D_бn_в;

D_б - диаметр барабана лебедки;

n_в - число витков (8  10);

L - расстояние от оси барабана лебедки до оси кронблока, м;

п - общее число ветвей в талевом механизме (это число рабочих струн оснастки);

l - максимальное расстояние от оси кронблока до оси талевого блока в его нижнем положении при эксплуатации, м;

L_к - расстояние от оси кронблока до оси барабана механизма крепления неподвижной ветви каната;

Z - число витков каната на обойме механизма крепления неподвижной ветви каната;

D_об - диаметр обоймы механизма крепления неподвижной ветви каната.

В зависимости от высоты вышки и схемы оснастки используют следующую заправочную длину канатов:

Высота вышки, м	Заправочная длина каната при оснастке, м
	45	56	67
41	450	570	-
53 - 54	-	750	850

Для сокращения расхода каната необходимо использовать талевые канаты увеличенной длины и эксплуатировать их с перепуском. Исследованиями [20] установлено, что для серийных буровых установок грузоподъемностью 1250 кН (с талевой системой) целесообразно использовать канаты длиной до 2000 м, а на установках грузоподъемностью 2000 или 3000 кН — 1700 м. Увеличение длины канатов нежелательно ввиду больших трудностей, связанных с производством ”длинных” канатов.