Тормоза лебедки и их расчет

Тормоза лебедки предназначены для торможения бара­бана или пускового диска (водила) при спуско-подъемных опе­рациях. По назначению различают тормоза подъема, спуска и вспомогательные, или регулирующие.

Расчет тормозов лебедок включает определение величины тормозных моментов при спуске и подъеме (для планетарных и дифференциальных лебедок), силы сжатия колодок тормоза или натяжения тормозной ленты, а также значения опорных реакций осей поворота колодок и давления между обкладками или тор­мозной лентой и шкивом.

В качестве тормозов подъема и спуска применяют фрик­ционные колодочные и ленточные тормоза.

К фрикционным тормозам предъявляют следующие тре­бования:

- надежность, быстрое и плавное торможение;

- постоянный тормозной момент при заданной силе тор­можения;

- легкость регулировки и замены элементов трения;

- отсутствие перегрева при длительной работе;

- небольшие масса и размеры, удобное управление.

Тормозные моменты.

В планетарных лебедках, которая установлена на станке СКБ-5,есть два тормоза: тормоз подъема, выполняющий в станке функцию муфты включения лебедки, и тормоз спуска, служащий для остановки спускаемого груза. Условия работы этих тормозов силы, действующие на них, различны, поэтому рассмотрим их отдельно.

Тормоз спуска. В период торможения барабана лебедки на него действуют: статический момент, вызываемый массой опускаемого груза; динамический момент, вызываемый силами инерции вращающихся двигающихся поступательно масс; момент, вызываемый силами сопротивления движению бурового снаряда в скважине и выталкивающей силой промывочной жидкости. При этом последний момент направлен противоположно первым двум и по величине примерно равен динамическому моменту.

Тормозной момент при спуске колонны труб в скважину равен:

(3.1)

где - это коэффициент запаса тормозного момента, =1,5-2,0; - вес бурового инструмента, опускаемого в скважину:

по паспортным характеристикам станка СКБ-5 глубина бурения алмазными коронками = 800 м. и твердосплавными коронками = 500м., диаметр бурения соответственно для них равен – 59мм и 93 мм. Следовательно, для твердосплавного бурения выбираются бурильные трубы D = 68мм и вес одного погонного метра таких труб = 7,04 даН/м, а для алмазного: D = 54 мм и = 6,04 даН/м. Из этого следует, что для твердосплавного бурения =L_скв* = 500*7,04 = 3520 даН, для алмазного соответственно = 4832 даН. Так как расчет проводится по наибольшему статическому моменту, то выбираем второе значение = 4832 даН = 48320 Н;

- КПД шкива талевой системы: = 0,96; m – число сокращающихся струн m = 2;

D – диаметр навивки каната на барабан по среднему слою: D = , где - диаметр каната; D = 320 + 16 + 8 = 344 мм или D = 0,344 м.

Таким образом тормозной момент при спуске будет равен:

Тормоз подъема. При расчете тормоза подъема результирующий момент на барабане лебедки необходимо определять, исходя из максимальной грузоподъемности буровой установки без учета сил, так как максимальная грузоподъемность, регламентированная стандартом, учитывает все возможные силы, которые будут действовать на установку данного класса при бурении скважин , и на эту максимальную грузоподъемность она должна быть рассчитана.

Тормозной момент при подъеме колонны у планетарных лебедок создается на пусковом диске (водиле) при его остановке с помощью колодочного тормоза для развития необходимого крутящего момента на барабане лебедки.

Крутящий момент на барабане при подъеме лебедки будет равен:

(3.2)

где - коэффициент дополнительных сопротивлений: = 1,3; - КПД талевой системы: ; следовательно, получаем:

;

Величина пускового момента зависит помимо и от типа планетарной передачи. При включении барабана лебедки на подъем окружное усилие, действующее на зубцы сателлитов, , где - делительный диаметр зубчатого венца. Суммарное усилие, действующее на оси сателлитов, равно . Чтобы удержать пусковой диск, к тормозной шайбе необходимо приложить момент: . Заменяя и подставляя выражение (3.2), получаем :

Рис 4. Схема сил, действующих на сателлит планетарной системы лебедки СКБ-5

(3.3)

где и - число зубцов соответственно на солнечной шестерне и зубчатом венце. По техническим характеристикам станка СКБ-5: = 45 и = 81.

Таким образом, пусковой момент будет равен: