Сервомеханизм

Сервомеханизм является исполнительным элементом системы дистанционного управления дизелей буровой установки и монтируется на силовом агрегате.

Он состоит из цилиндра с крышкой, поршня, штока и пружины. Работа его заключается в следующем. Под действием предварительно поджатой пружины поршень со штоком постоянно находятся в крайнем левом положении. При подаче воздуха под поршень, он под давлением перемещается вправо, сжимая пружину. Перемещение поршня зависит от давления в полости цилиндра сервомеханизма. Давление изменяется краном машиниста с пульта бурильщика. Шток сервомеханизма связан серьгой с рейкой топливного насоса дизеля, поэтому перемещение штока будет вызывать перемещение рейки топливного насоса дизеля, и связано с увеличением или уменьшением оборотов дизеля.

Шинно-пневматическая муфта

Шинно-пневматические муфты (ШПМ) предназначены для соединения и разобщения как на ходу, так и во время остановок вращающихся валов трансмиссий буровой установки. Муфты обеспечивают возможность дистанционного включения механизма, смягчению ударов при включении и при работе, и компенсируют небольшие перекосы и несоосности соединяемых валов, запущенных при монтаже.

Применяемые в буровых установках ШПМ являются гибкими сцепными фрикционными муфтами обжимного типа со съёмными резиновыми баллонами.

Шинно-пневматическая муфта

Обжимная ШПМ (см. рисунок) состоит из резинового баллона 3 с ниппелем 5, который закрепляется на стальном ободе 4 гайкой. Ниппель нужен для подвода сжатого воздуха. К внутренней цилиндрической поверхности баллона прикреплены металлические колодки с прикреплёнными фрикционными накладками 1. Колодки крепятся с помощью гладких шпилек, пропущенных через отверстия в протекторной части баллона и прошплинтованных по бокам проволокой.

Баллон – резинотканная кольцевая камера овального сечения. Он предназначен не только для прижатия фрикционных прокладок к шкиву муфты 2, но и для передачи крутящего момента. Баллон состоит из внутренней резиновой камеры, многослойной обкладки из прочных прорезиненных тканей (корда) и наружного слоя резины, предназначенной для защиты корда от внешней среды и механических повреждений. По наружной цилиндрической поверхности баллона привулканизированы металлические планки с резьбовыми отверстиями для крепления баллона с помощью винтов к наружному стальному ободу. Реборда наружного обода муфты с помощью болтов соединяется с диском, ступица которого на шпонке посажена на один из соединяемых валов. На втором валу также на шпонке посажен находящийся внутри муфты шкив. При поступлении сжатого воздуха через ниппель в баллон муфты, он расширяется и прижимает фрикционные накладки к шкиву; в результате трения между колодками и шкивом происходит сцепление ведущего вала с ведомым.

Роторы

Роторы буровой установки предназначены для передачи вращения буровому инструменту при роторном бурении, периодическом проворачивания инструмента при бурении забойными двигателями, а также для удержания колонны бурильных и обсадных труб при спуско-подъёмных операциях. Ротор является редуктором, передающим вращение вертикально подвешенной колонне бурильных труб от горизонтального вала трансмиссий.

Ротор состоит из станины, имеющей расточку для стакана, в котором смонтирован приводной вал с конической шестернёй зубчатой передачи. В станине установлен основной упорный подшипник, на который упирается стол ротора с посаженным на него зубчатым венцом зубчатой передачи. Станина и стол ротора имеют кольцевые проточки, образующие лабиринтные уплотнения для предохранения масляной ванны от попадания раствора. В станину ротора запрессована втулка, образующая полость для масляной ванны основной опоры ротора. Снизу в станине установлен вспомогательный подшипник, предназначенный для центрирования стола ротора и восприятия направленных вверх нагрузок; подшипник опирается на фланец, который крепится болтами к нижнему торцу стола ротора. Фланец выполнен с цилиндрической вертикальной стенкой, образующий полость для масляной ванны вспомогательного подшипника. Для предохранения попадания раствора в масляную ванну снизу установлено лабиринтное кольцо, крепящееся болтами к станине ротора. Зазор между фланцем и лабиринтным кольцом перекрыт отбойным щитком, прикреплённым к фланцу вращающимся столом. Сверху установлена крышка ротора, прикреплённая к станине болтами. Приводной вал опирается на два конических подшипника и роликовый подшипник, которые смонтированы в стакане. Стакан со стороны шестерни перекрыт торцовой крышкой, а со стороны роликового подшипника – торцовым лабиринтным уплотнением.

Между подшипниками имеется полость для масляной ванны. На приводной вал устанавливается цепное колесо. По торцу диск стола ротора имеет вертикальные пазы, в которые входит фиксатор стопорного устройства стола. Фиксатор приварен к втулке, перемещающейся вертикальной в стакане, сверху к втулке приварена рукоятка с пластинами, входящими в пазы на крышке ротора. На одной пластинке имеется стрелка, указывающая положение фиксатора.

Снизу стопор подсоединён к пружине, удерживающей его в нужном положении. Стол ротора с наружного торца имеет квадратное углубление, в которое входит фланец втулки, устанавливаемой в стол со смонтированной в ней вертикальными стойками для поднятия клиньев пневматического клинового захвата (ПКР).

Частоту вращения ротора изменяют при помощи передаточных механизмов путём смены цепных колёс. В основном все роторы имеют одинаковую конструкцию, различаются по грузоподъёмности, проходным отверстиям в столе и приводом ведущего вала – цепным или карданным.

Монтируют ротор по центру вышечного основания на двух подроторных балках. Современные конструкции оснований вышечно-лебёдочного блока комплектуются под роторными балками, которые определяют место монтажа ротора. При агрегатном способе монтажа можно установить ротор на деревянных брусьях сечением 36 на 36 см с пазами под ротор шириной 15 см и глубиной 8-10 см. На основании ротор поднимают краном, а на подроторной балке – при помощи талевой системы. Монтируют ротор после установки шахтового направления, расстояние от нижней плоскости ротора до торца шахтового направления должно быть не меньше 400 мм.

Правильность монтажа ротора проверяется на точке пересечения шнуров, натянутых по диагонали ног вышки: вертикальная ось ротора должна совпадать с отвесом, опущенным из точки пересечения шнуров; в горизонтальной плоскости ротор проверяется по уровню. Если привод ротора осуществляется от цепной передачи лебёдки, то продольная ось ротора по приводному валу должна находиться на поперечной оси буровой. В этом случае проверяется правильность монтажа ротора по совпадению цепных колёс ротора и лебёдки в одной плоскости. Параллельное смещение колёс допускается не более 2 мм на 1 м длины – это проверка осуществляется с помощью шнура. Для предохранения ротора от смещения в сторону лебёдки, при натяжении цепи между станиной ротора и рамой лебёдки устанавливают распорку или ввинчивают упорные болты в кронштейн, приваренные к подроторным балкам.

ПКР-560

Пневматический клиновой захват ПКР-560

ПКР-560 состоит из втулки, двух конических вкладышей, клиньев с плашками. Втулка и вкладыши неподвижны относительно стола, а клинья с плашками могут перемещаться по наклонным пазам вкладыша. При перемещении вниз, клинья скользят по наклонным пазам вкладыша и сближаются в радиальном направлении. Под действием радиального усилия, возникающего в клиньях от собственного веса колонны, плашки зажимают трубу, и колонна удерживается в роторе; для освобождения зажатой трубы клинья перемещаются вверх одновременно с колонной труб, поднимаемой крюком.

Привод клинового захвата осуществляется при помощи пневматического цилиндра, закреплённого на кронштейне станины ротора. Шток пневматического цилиндра соединяется с коротким плечом рычага, длинное плечо рычага на конце имеет вилкообразную форму и надевается на ролики кольцевой рамы, с которой соединяются стойки, перемещающиеся в вертикальных направляющих пазах втулки. Верхние концы стоек укреплены в траверсе, которая рычагами соединяется с клиньями; под действием сжатого воздуха, подаваемого в поршневую полость пневмоцилиндра, шток поршня поворачивает рычаг против часовой стрелки, при этом кольцевая рама вместе со стойками, траверсой и рычагами перемещаются вверх и поднимает клинья. Обратное перемещение клиньев осуществляется при подаче сжатого воздуха в штоковую полость пневмоцилиндра и повороте рычага по часовой стрелке. Рычаги обеспечивают перемещение клиньев в радиальном направлении при их подъёме и опускании.

Вес бурильной колонны, удерживаемый клиновым захватом, ограничивается допускаемым контактным давлением между плашками и телом трубы. Для снижения контактных давлений пользуются удлинёнными клиньями и специальными плашками, охватывающими трубу с минимальным зазором между их продольными торцами. В некоторых конструкциях вместо 3-ёх используется 6 клиньев, что способствует более равномерному распределению контактного давления.