25. Ротор. Назначение, устройство, условия работы, основные требования. Расчет и выбор основных параметров ротора.

Ротор -- это редуктор передающий вращение вертикально подвешенной колонне от горизонтального вала трансмиссии. Станина ротора воспринимает и передает на основание все нагрузки, возникающие в процессе бурения и при спускоподъемных операциях. Внутренняя полость станины представляет собой масляную ванну. На внешнем конце вала ротора, на шпонке, может цепное колесо или полумуфта карданного вала. При отвинчивании долота или для предупреждения вращения бурильной колонны от действия неактивного момента ротор застопоривают защелкой или стопор-ным механизмом. При передаче вращения ротору от двигателя через лебедку ско-рость вращения ротора изменяют при помощи передаточных меха-низмов лебедки или же путем смены цепных колес. Чтобы не свя-зывать работу лебедки с работой ротора, в ряде случаев при ротор-ном бурении применяют индивидуальный, т. е. не связанный с ле-бедкой, привод к ротору. В проходное отверстие ротора вставляются 2 вкладыша. Затем в зависимости от диаметра труб на ротор ставятся соответствующие клинья, которые присоединяются к четырём параллелям. Параллели в свою очередь приводятся в движение при помощи ПКР (пневматические клинья ротора), которые крепятся с противоположной стороны от вала ротора. При помощи педали, которая находится на пульте, бурильщик поднимает, либо опускает клинья. Когда начинается бурение, клинья снимают с ротора, освобождая тем самым квадратное отверстие вкладышей. Затем в этом отверстии фиксируется так называемый кельбуш - подвижно закреплённая на ведущей трубе гайка, которая двигается по ней вверх-вниз. Дальше с помощью трансмиссии задаются необходимые обороты ротора, и он приводится во вращение с пульта бурильщика. Ознакомление с методикой рациональной отработки долот. Чтобы рационально отработать долото, необходимо выполнить норму по проходке. По мере углубления забоя породоразрушающий инструмент изнашивается, и для того, чтобы износ не произошёл раньше времени, необходимо соблюдать режим бурения. Режим бурения включает в себя обороты ротора или забойного двигателя, нагрузку на долото и давление в насосах (на стояке). Так, для правильной отработки долота нагрузка на него должна составлять на более 75 % веса колонны УБТ. Перегрузка долота может обернуться его преждевременным износом или сломом шарошки, а недогрузка - падением проходки. Обороты ротора и давление на стояке задаются по геолого-техническому наряду.

ротор предназначен для:

1. вращения поступательного движения бурильной колонны в процессе проходки скважины роторным способом;

2. восприятие реактивного крутящего момента и обеспечения продольной подачи бурильной колонны при использовании забойных движений;

3. удержание бурильной или обсадной колонны труб над устьем скважины при наращивании и СПО;

4. проворачивание инструмента при ловильных работах.

Ротор различается по:

1. диаметру проходимого отверстия;

2. мощности;

3. допускаемой статической нагрузкой;

Роторы:

1.      неподвижные;

2.      перемещающие возвратно-поступательного относительно устья скважин в вертикальном положении;

Привод ротора осуществляется от: лебёдки, коробки передач или индивидуального привода.

Передачи:

а)   зубчатых;

б)   карданных;

в)   цепных.

Изменение скоростей и моментов вращения.

1.      ступенчатое;

2.      непрерывно-ступенчетая;

3.       непрерывная;

В двух исполнениях:

1.      с пневматическим клиновым захватом ПКР для удержания труб;

2.      без ПКР.

Станина – стальная отливка коробчатой формы.

Внутренняя полая часть станины – масенная ванна для смазки конической зубчатой пары и подшипников опор стола ротора и продольного вала.

Стол ротора – основная вращающаяся часть, приводящая во вращение через разъемные вкладыши и зажимы ведущую трубу, и соединенную с ней спущенную в скважину бурильной колонны.

Две шаровые опоры:

Главная – воспринимает динамические, циклические действия нагрузки:

а)   радиальная от передаваемого крутящего момента;

б)   осевые от трения ведущие трубы о зажимы ротора;

в)    статическая нагрузка от веса колонн труб и других элементов при установке их и стол ротора.

Вспомогательная – служит для восприятия радиальных нагрузок от зубчатой передачи и осевых ударов при бурении или подъеме колонны.

Периферийный зазор между стеной и столом ротора выполнен в виде лабиринта, предупреждающего проникновение раствора и грязи внутрь станины и выбрасывания смазки из ротора при вращении стола. Сверху стол закрыт ограждением.

Горизонтально приводимый вал с конической шестерней монтируется на роликовоподшипниках во втулке.

 Роликовоподшибники воспринимают радиальные и осевые нагрузки от зубчатой передачи. На внешнем конце вала монтируется цепная звездочка, либо шарнир карданного вала.

Разъемные вкладыши, состоящие из двух половин, устанавливают в проходное отверстие ротора, верхнюю часть, снабжая выемкой. Верхняя часть вкладышей также имеет форму, в которую входят выступы верхней части зажимов верхней трубы.

Стопорное устройство служит для фиксации стола ротора. При переводе рукоятки в рабочее положение выдвигается, входящий в одну из спиральных прорезей на наружной поверхности стола, и препятствует вращению.

Долговечность ротора зависит от конструкции, качества изготовления, действия на него нагрузок и ухода за ним.

Наиболее уязвимые элементы – коническая зубчатая передача и опоры стола.

Передаточное отношение U=2,5…4

Модуль зубчатых конических колес 10…20 мм

Для обеспечения надежной и безопасной работы конические зубчатые колеса передачи изготавливают с круговым или тангенциальном зубом с углом наклона до 30⁰

Окружные скорости конической передачи 15…20м/с и более, то степень точности 6.

Колеса изготавливаются из легированных сталей, и после нарезки зуб их повторно подвергают термической обработке до твердости 50…58HRC.

Обработка производится ТВ 4 или нагревом горелки с последующим охлаждением водой.

Долговечность опор ротора принимают 3000г. при эквивалентной динамической нагрузке, создаваемой при вращении буровой колонны заданной длинны при частота вращения её 100об/мин.

Наиболее нагруженный подшипник, установленный у ведущего конического колеса, поэтому применяют сдвоенный конический роликоподшипник, а на другом конце – конический роликоподшипник, это позволяет компенсировать тепловое удлинение вала, не нарушая регулировки установки и зазор в коническом зацеплении.