4. Методика и последовательность компонования талевой системы

Исходными данными для компонования талевой системы являются результаты расчетов грузоподъемности, число ветвей канатов в оснастке, диаметр каната. Габариты и конструкция отдельных узлов талевой системы зависят от общей комплектации буровой установки (размеры и размещение лебедки, число слоев навивки каната), от конструкции вышки и принятой технологии выполнения спуско-подъемных операций.

4.1. Эскизное компонование

В эскизной компоновке разрабатывают основную схему и общую конструкцию узла (иногда несколько вариантов). Не разрабатывая конструкции узла в целом, и выделив главное, определяют основные размеры, необходимые для последующих расчетов перед рабочим компонованием.

Кронблок – неподвижная часть талевой системы – монтируется на жесткой сварной раме и устанавливается на наголовнике буровой вышки.

Конструкция кронблока зависит от типа используемой вышки. Кронблоки различаются по конструктивным схемам: с соосным расположением всех шкивов или с расположением ходового шкива в перпендикулярной остальным шкивам плоскости (“несоосно”). Несоосное расположение обусловлено необходимостью перемещения талевого блока вдоль свечи при использовании комплекса АСП (автоматизации спуско-подъемных операций) для механизированной расстановки свечей.

Для эскизного компонования по принятой номинальной грузоподъемности талевой системы необходимо:

• принять предварительно кратность полиспаста (отношение числа рабочих струн к числу ходовых);

• рассчитать усилие в ходовом канате и разрывное усилие каната в целом;

• выбрать канат и по его диаметру определить диаметр шкива;

• определить конструкцию опоры шкива и выбрать подшипник (предварительно, по диаметру оси кронблоков).

В опорах шкивов применяют обычно недорогие радиальные роликоподшипники, устанавливаемые по два в один шкив, или роликовые конические двухрядные. Шкивы монтируются секциями на отдельных осях, длину которых нужно определять по выбранным подшипникам с учетом распорных колец и фланцевых крышек, размеры которых можно найти в справочной литературе.

Талевые блоки изготавливают одно- и двухсекционными. Первые применяются с ручной расстановкой свечей, вторые – для работы с комплексом АСП.

Для эскизного компонования односекционного талевого блока необходимо знать диаметры шкивов, нагрузку на них. По этим данным предварительно выбирают тип подшипника и схему опоры шкива, рассчитывается на прочность ось шкивов. По ширине подшипников, размерам их распорных колец и крышек определяют длину оси шкивов. Это основной размер для последующих расчетов и рабочей компоновки.

Особенность компонования двухсекционного талевого блока связана с необходимостью размещения между секциями направляющего желоба, размеры которого необходимо увязать с диаметром бурильных труб. В остальном последовательность эскизной компоновки та же: выбирается схема подшипниковой опоры, типы и размер подшипников, определяются длины осей каждой секции.

Крюкоблоки, включающие талевый блок и крюк с подвеской, требуют при эскизной компоновке той же проработки размеров, что и у талевого блока. Но необходимо дополнительно рассчитать нагрузку на кронблок и определить ход пружины, а также диаметр прутка для ее изготовления и число витков.

После эскизного компонования выполняются проверочные расчеты элементов узла: оси - на статическую прочность и на сопротивление усталости, подшипников - на долговечность и безотказность, пружин - на статическую прочность с учетом коэффициента снижения допускаемого напряжения при циклическом напряжении.

По результатам расчетов корректируются размеры и осуществляется рабочее компонование, которое должно включать проработку всех элементов узла и способов их соединения.