Значения коэффициентов влияния

Таблица 5.1

в	520700	7001000
	0.05	0.1
	0	0.5

Коэффициент запаса прочности n при расчете деталей талевой системы на выносливость рекомендуется брать равным 1,3 — 1,5.

5.2. Определение расчетных нагрузок, действующих на талевую

систему

Нагрузка на талевый блок

, (5.13)

где Q - нагрузка на крюке талевой системы, кН;

G_к - вес крюка, кН.

Нагрузка на ветви талевого каната

, (5.14)

где G_б - вес талевого блока, кН.

Нагрузка на кронблок с учетом веса талевого блока и веса каната (в кН)

(5.15)

где P_х.к и P_м.к - натяжение ведущей и закрепленной ветви талевого каната, кН.

Максимальные расчетные нагрузки будут при наибольшей (максимальной) нагрузке на крюке, т. е. при ,определяемой из уравнения (3.9).

5.3. Расчет опор канатных шкивов кронблока и талевого блока на долговечность

Расчет и подбор подшипников выполняется после определения нагрузок и предшествует расчету осей блоков.

В кронблоках и талевых блоках применяются преимущественно роликоподшипники с короткими цилиндрическими роликами. Они обладают значительно большей радиальной грузоподъемностью, чем шарикоподшипники. При одинаковом диаметре и нагрузке роликовые подшипники легкой серии в четыре раза долговечнее шариковых той же серии. Кроме того, в проектируемых узлах отсутствует осевая нагрузка, а оборотность значительно ниже допускаемой.

Принимая во внимание необходимость осевой фиксации шкивов, чаще используют роликоподшипники с одной ребордой на наружном или внутреннем кольце (условное обозначение типа 12000 или 42000), рис. 5.1.

По методике подбора стандартных подшипников – ГОСТ 18854-73 и ГОСТ 18855-73 – различают подбор подшипников [23]:

- по динамической грузоподъемности для предупреждения усталостного выкрашивания;

- по статической грузоподъемности для предупреждения статических деформаций.

Первая методика рассматривается ниже, а расчет статической грузоподъемности необходимо выполнять в том случае, если в процессе эксплуатации возможны аварийные режимы нагружения и появление нагрузок, кратно превышающих эквивалентную расчетную.

Рис. 5.1. Установка подшипников:

1 – шкив; 2 – кольцо пружинное; 3 – подшипник; 4 – крышка; 5, 6 – кольца распорные

Выбор подшипников по динамической грузоподъемности C (по заданному ресурсу или долговечности) выполняют, если частота вращения n10 мин^-1 и нагрузка P  0.5С. Условие подбора: С_потр  С_пасп.

Потребная динамическая грузоподъемность определяется расчетом эквивалентной динамической нагрузки на подшипник по циклограмме действительного нагружения. Если такой циклограммы нет, эквивалентную нагрузку определяют по рекомендациям, основанным на имеющемся опыте эксплуатации подобных машин.

Подшипники шкивов подбирают для наиболее нагруженного и вращающегося с наибольшей скоростью шкива кронблока ведущей ветви. Эквивалентная нагрузка на подшипник определяется по формуле:

, (5.16)

где k – коэффициент нагрузки; k= 0,35…0,4.

Для ориентировочных расчетов при выборе подшипника по приближенной эквивалентной нагрузке P_э применяют уравнение [23]:

, (5.17)

где f_d – коэффициент динамического нагружения, учитывающий безопасность и надежность работы механизма (для канатных шкивов рекомендуется брать f_d=4,5…5);

f_n - коэффициент частоты вращения, выбирается по числу оборотов подшипника n [23, табл.17].

Число оборотов наиболее нагруженного шкива:

, (5.18)

где m – число рабочих струн;

V_к – скорость подъема крюка талевой системы;

D – диаметр шкива по центру каната (D = D_ш + d_к) ;

d_к – диаметр каната.

Динамическая грузоподъемность и ресурс связаны эмпирической зависимостью:

, (5.19)

где L₁₀ – ресурс, млн. оборотов;

P_э –эквивалентная нагрузка;

p = 3 для шариковых и p = 10/3 для роликовых подшипников.

Номинальная долговечность в часах при постоянной частоте вращения подшипника:

, (5.20)

где n – частота вращения, об/мин.

Долговечность опор канатных шкивов в часах должна быть увязана с продолжительностью бурения всей скважины:

(5.21)

где i – число скважин, которые должны быть пробурены талевым блоком или кронблоком без их ремонта, обычно i =5…6 скважин (на нефть и газ) и 50…60 скважин в разведочном бурении (на воду и твердые полезные ископаемые);

 - доля продолжительности спуско-подъема к общей продолжительности бурения одной скважины ( = 0,2…4);

T_б – время бурения одной скважины, ч.

По динамической грузоподъемности подбирается тип и размер подшипника, выбирается конструктивная схема опоры шкива, прорисовывается эскиз оси блоков, и на основе расчета прочности оси уточняются требуемые размеры подшипника, рис. 5.2, приложения 3, 4.