Дәріс 11. Көтеру механизмнің кинематикасы

Аспапты көтеру тахограммасы

Кинематиканың мәні – көтеру механизмін тездетуін және жылдамдығын анықтайды. Кинематикалық мәніне берілгендер көтеру биіктігі, кинематикалық нобай және қозғалтқыштың, көтеру механизм үзбесінің өлшемін анықтау болып табылады. Көтеріп-түсіру операциясы кезінде көтері биіктігі һ бұрғылау свечаның ұзындығынан асады, яғни нақтырақ айтсақ h≈1,021. түсіру кезінде элеватор немесе клиньнің босауы үшін бұрғылау колоннасы кішкене көтеріледі, сондықтан бұрғылау свечасын көтеру және түсіру кезінде орын ауыстыру бірдей болып келеді.

Бір свечаның көтеру және түсіру уақытында жылдамдықтың өзгеруі тахограмма болып саналады. Көтеру механизмі үшін трапеция сияқты формада болса, онда көтерудің үш берілісті тахограммасы сипатталады. Бірінші кезеңде лебедка барабанының қызуы басталады, осы сәтте жылдамдықпен сәйкес крюктің қозғалысы тездетіледі, нөлден бастап бастапқы санына дейін өседі. Крюк жылдамдығының өзгеру сипаты қызу кезеңде лебедка жетегінен және оны басқаратын бұрғышының талабына тәуелді болады. Бұрғылау лебедканың қызу режимі әрі қарай көтеруге әсер етпейді. Бірақ динамикалық салмақтарды төмендету үшін қызу кезіндегі тездету минимальді болуы қажет. Жылдамдықтың сызықты өсуі кезінде 11 суретте келтірілген, бұдан төмендегі формуланы аламыз:

(20)

(21)

мұнда: a₁ – қызу кезіндегі крюктің тездетуі, м/с²;

крюктің бастапқы берілген жылдамдығы, м/с;

қызу ұзақтылығы, с;

қызу кезеңінде крюктің жолы, м;

қисық жылдамдықтың иілу бұрышы.

11 Сурет. Көтеру тахограммасы

Екінші кезең берілген крюк қозғалысына сәйкес келеді, осы кезде қозғалтқыш және лебедка барабаны бірқалыпты жиілікпен қайтып келеді. Берілген қозғалыс кезеңіндегі көтеру жылдамдығы:

(22)

мұнда: лебедка барабанындағы арқан диаметрі, м;

лебедка трансмиссиясының саны;

көтеру механизмін ұштастыру.

Әрі қарай арқан диметрін өзгерткенде әр келесі қабатқа арқан өту кезінде тахограммада көтеру жылдамдығы берілген қозғалыс кезеңінде сатылы түзу сызық байқалады. Кинематикалық есептеулерде көтеру жылдамдығының орташа мәні қолданылады.

(23)

мұнда: крюктің соңғы берілген көтеру жылдамдығы, арқанның соңғы қабат диаметрі бойынша анықталады.

Көтерудің орташа жылдамдығы лебедка барабанының және арқанның орташа диаметрі бойынша есептеледі.

(24)

Берілген орташа жылдамдықты есептей отырып, көтерудің екінші кезеңі үшін төмендегі формуланы аламыз

(25)

мұнда: крюктің үдеуі, м/с²;

берілген қозғалыстың ұзақтылығы, с;

берілген қозғалыс кезеңіндегі крюк жолы, м.

Үшінші кезеңде бұрғылау лебедкасының тежелуі байқалады, бұл жағдайда көтерудің соңғы берілген жылдамдығы нөлге дейін төмендейді. Тежелу жылдамдығының сызықты өзгеру кезінде төмендегі формуланы аламыз

(26)

мұнда: тежеу кезінде крюктің үдеуі, м/с²;

тежелу басындағы крюктің жылдамдығы, м/с;

тежелу ұзақтығы, с;

тежелу кезеңіндегі крюктің жолы, м.

Көтеру ұзақтылығы

(27)

Берілген аумақты масштабта көтеру биіктігі тахограмма алаңымен сипатталады:

(28)

Берілген биіктікке көтеру ұзақтылығын есептеу үшін көтерудің орташа жылдамдығы қолданылады, лебедканың тежеуінде жіне қызу кезеңінде крюк жылдамдығын өзгерту:

(29)

Көтеру тахограммасындағы орташа жылдамдық келесі теңдеуден анықталады:

(30)

осыдан

(31)

Алынған формула, крюктің орташа жылдамдығы көтерудің орташа жылдамдығынан төмен болып келеді. 12 суретте крюктің орташа жылдамдығы тік бұрышты тахорамма биіктігімен саналады, оның ауданы трапеция сияқты тахограмма ауданымен тең келеді. Тік бұрышты тахограмма тәжірибе жүзінде есептелмейді, осыдан тездету және тежелу шексіздік болып келеді

Берілген орташа жылдамдық крюктің орташа жылдамдығына қатынасын тахограмманы толтыру коэффициенті деп аталады:

(32)