6 Расчет мощности электродвигателя

И МАССЫ МАХОВИКА ДЛЯ МЕХАНИЧЕСКИХ

КЛЮЧЕЙ АПР И АШК

Механические ключи предназначены для механизации операций по свинчиванию и развинчиванию резьбовых соединений при их спуске-подъеме в скважинах.

Режим работы ключа - повторно-кратковременный. В каждом цикле нагрузка не остается постоянной, а периодически меняется от минимальной до максимальной при свинчивании и от максимальной до минимальной при развинчивании. В обоих случаях – и при свинчивании, и при развинчивании – максимальные моменты прикладываются лишь на 0,75-1,3 оборота резьбы. На остальных оборотах вращающий момент в десятки раз меньше максимального.

Для выравнивания резко возрастающей нагрузки, приходящейся на двигатель, в ключах предусмотрено искусственное увеличение махового момента электропривода путем установки маховика. Для резкого увеличения момента на вращателе ключа раскрученный маховик отдает накопленную энергию вращателю и через трубозажимное устройство трубе или штанге; это позволяет ускорить операции, исключить коробку скоростей и использовать маломощный легкий и более дешевый двигатель.

Для каждого двигателя существует предельное значение момента, допустимого по условиям нормальной работы двигателя, превышать которое нельзя даже кратковременно. Отношение этого максимально допустимого момента к номинальному называется перегрузочной способностью двигателя, которая для асинхронного двигателя определяется по формуле согласно [4, с.18]

. (6.1)

Номинальный момент двигателя равен

, (6.2)

где N_дв – номинальная мощность двигателя, Вт;

n_{дв –} частота вращения при номинальной нагрузке об/мин.

Средний пусковой момент двигателя равен

. (6.3)

6.1 Расчет моментов инерции вращающихся частей ключа

Суммарный момент инерции на валу двигателя определяем согласно [4, с.19]

; (6.4)

; (6.5)

, (6.6)

где J_дв – момент инерции двигателя;

G D_дв²– маховой момент ,кг·м²;

J_м, J_кл, J_вр – момент инерции соответственно маховика, ключа,

вращателя (водила), кг·м².

; (6.7)

; (6.8)

, (6.9)

где m₁, m₂ , m₃ – масса соответственно маховика, ключа и вращателя;

τ₁ , τ₂ – наружный и внутренний радиусы маховика;

l – длина ключа;

τ₃ – радиус окружности вращения водил.

6.2 Определение времени проведения операций за один цикл

свинчивания

Время пуска двигателя

, (6.10)

где t _no – время пуска двигателя, не связанного с механизмом:

.

Время, затрачиваемое на полное свинчивание резьбового соединения:

, (6.11)

где t = 60 /n_вр – время, затрачиваемое на один оборот вращателя;

n – число свинчиваемых витков резьбы (для штанг диаметром 25 мм

n = 13, для НКТ диаметром 73 мм n = 17).

Время действия минимального крутящего момента

t₂ = t_p – t₃ , (6.12)

где t₃ – время, необходимое для повышения крутящего момента от

минимальной величины до максимальной ( ).

Тогда время одного цикла равно

t_Σ = t_n+t_p+t₄ , (6.13)

где t₄ – время, необходимое для подъема или выброса труб или штанг

на мостки.