18 Ланцюгові передачі бурових установок

18.1 Загальні відомості

У бурових установках переважно використовуються ланцюгові передачі. В однорядному численні загальна довжина ланцюгів, використовуваних у сучасних бурових установках, досягає 6-7 тис. ланок. Ланцюгова передача складається з ведучої відомої зірочок і їхнього ланцюга, що огинає. Залежно від напрямку обертання зірочки головною гілкою ланцюга може бути як верхня, так і нижня. Кращі передачі з верхньою головною гілкою.

По конструктивному виконанню розрізняють відкриті і закриті передачі з горизонтальним і похилим розташуванням осі, що з'єднує центри зірочок. Передачі з кутом нахилу до обрію до 30 відносяться до горизонтального, із 30 до 60 — до похилого. Вертикальні передачі мають кут нахилу осі до обрію 60-90 і вимагають установки додаткових пристроїв для попереднього натягу ланцюга.

Розрізняють одноконтурні і багатоконтурні ланцюгові передачі. У багатоконтурних між валами, що з'єднуються, встановлено декілька паралельно розташованих ланцюгових передач з однаковими і різними передатними числами.

18.2 Типи, основні параметри і розміри ланцюгів

Ланцюг являє собою гнучку конструкцію, зібраний із послідовно з'єднаних жорстких ланок. Ланцюги, використовувані для передачі механічної енергії від одного вала іншому, називаються привідними. По конструктивних ознаках привідні ланцюги (рис. 18.1) відносяться до роликового і складаються із зовнішніх і внутрішніх ланок, що чергуються, кожний із яких збирається з двох пластин, напресованих на валики 2 із шплінтом 3 або на втулці 6. Втулки складаються з роликів 7, що при вході в зачеплення з зірочкою провертаються відносно втулок. Завдяки цьому зменшується тертя і знижується знос поверхонь контакту зубів зірочки і роликів. Зовнішні 1 і внутрішні 5 пластини по контурі нагадують вісімку.

Площа поперечного перетину по вушках приблизно дорівнює площі перетину пластини в середній її частині (шийки). Однак, внаслідок великих місцевих напруг у зоні отворів, що є концентратором напруг, втомна міцність у поперечному перетині отворів менша, ніж у шийки пластини. Отвори внутрішніх пластин розточують по діаметру втулок, що спряжені з ними, і більше діаметра отворів зовнішніх пластин, що розточуються по діаметру валика. Рівно міцність зовнішніх і внутрішніх пластин забезпечується за рахунок відповідного збільшення ширини внутрішніх пластин.

Валики ланцюга розкочують або розвальцьовують із одного кінця, і вони мають отвір на іншому кінці. Сполучена ланка є складовою частиною ланцюга і складається з зовнішньої пластини з нерухомо закріпленими валиками (вилки), сполучної пластини і шплінтів. При непарному числі ланок ланцюг з'єднується перехідною ланкою, що складається з перехідних пластин 8, валика, втулки і ролика 9.

У бурових установках внаслідок великих навантажень і швидкостей переважно використовується багаторядний ланцюг (рис.18.1,б), що відрізняється від однорядною довжиною У валиків і наявність проміжних пластин 4, що відрізняються від зовнішніх діаметром отворів. Зовнішні пластини з'єднуються з валиком із натягом, а проміжні – із зазором 0,02 мм, що полегшує складання багаторядного ланцюга.

Слід зазначити, що номінальний крок внутрішніх пластин дорівнює кроку ланцюга. У зовнішніх пластин номінальний крок менше кроку ланцюга на розмір зазору між втулкою і валиком, а в проміжних пластин – на розмір зазору між отвором пластини і валиком. При натягу ланцюга зазори вибирають, а кроки внутрішніх і зовнішніх ланок вирівнюють. В результаті цього забезпечується рівномірне навантаження зовнішніх і проміжних пластин. На відміну від зовнішніх і внутрішніх пластин проміжні виготовляють без фаски на зовнішньому контурі. Нижче приведені основні

розміри пластин (у мм) для ланцюга з кроком t =50,8 мм.

Тип пластини	внутрішня	зовнішня	проміжна
Ширина пластини	46	40	40
Ширина шийки пластини	32	27	27
Діаметр отвору під валики		14,1+0,035	14,31+0,035
Діаметр отвору під втулку	20,57+0,045	--	--
Крок пластини	50,8+0,11	50,720,055	50,650,055
Довжина пластини	96,8	92,7	92,7
Фаска	1,5	1,5	--
Товщина пластини, s	6.4	6.4	6.4
Маса, кг	0,146	0,128	0,128

а — однорядна; б — трирядна

Рисунок 18.1 — Приведений роликовий ланцюг

Пластини ланцюга виготовляють із холоднокатаного прокату підвищеної точності, одержуваного зі сталі марки 30ХН3А. Після термообробки пластини мають твердість HRC 38–45. При вирубці повздовжня вісь пластин має бути розташована уздовж волокон металу. Як показали порівняльні випробування, прийнята марка сталі має достатній опір втоми, гарну оброблюваність і стабільні механічні властивості після термообробки. Товщина пластини – розрахунковий параметр ланцюга, що визначає її міцність.

Валик, що нерухомо закріплюється в отворах пластин зовнішньої ланки, являє собою циліндричний стрижень із конічними торцями, що полегшують складання ланцюга. У зіб-раному ланцюзі конічні торці валиків розкочують або розвертають. Валики повинні мати достатню міцність, зносостійкість й опір ударним навантаженням. Від діаметра валика залежать міцність ланцюга і контактний тиск у шарнірі ланцюга. Виготовляють валики зі сталі марки 12ХН3А за ДСТУ 4543-71 або зі сталі марки 25Н3 по ЧНТУ/ЦНИИЧМ 377-60, цементують на глибину 0,05-0,08 від їхнього діаметра, і після термообробки вони мають твердість поверхні HRC 54-61 і серцевини HRC 43-48. Кінці валиків перед розкочуванням піддають відпалу.

Втулки ланцюга виготовляють із сталі марки 12ХН3А або 12ХН2 і піддають цементації на глибину 0,3-0,7 мм для ланцюгів із кроком 31,75 і 38,1 мм і 0,4-0,8 мм із кроком 44,45-63,5 мм. Твердість після термообробки HRC 54-61. Втулки входять в отвори пластини з натягом і для усунення зрізу металу торці їх зовнішнього діаметру округляють. Частина поверхні втулки, що контактує з отвором пластини, бажано полірувати.

Ролики ланцюга безпосередньо контактують із зубами зірочок і піддаються ударам і зносу. Діаметр ролика вибирають у залежності від кроку ланцюга. Він є вихідним параметром для побудови профілю зірочки. Виготовляють їх із сталі марки 30ХН3А і гартують до твердості HRC 45-52.

З’єднання валик-пластина і втулка-пластина, що збираються з натягом, перевіряють на провертання. Моменти, що крутять, необхідні для провертання втулок і валиків щодо пла-стини, зростають із збільшенням кроку ланцюга і повинні бути в межах, регламентованих технічними вимогами ДСТУ 21834-76.

Число деталей, використовуваних для складання ланцюга, залежить від рядності і числа кроків (ланок)

зовнішніх пластин ;

проміжних пластин ;

внутрішніх пластин ;

валиків ;

втулок і валиків — довжина ланцюга в кроках; а – число рядів ланцюга).

Число шплінтів дорівнює числу сполучних ланок.

Роликові ланцюги характеризуються наступними геометричними параметрами (див. рис. 18.1) крок t, діаметр ролики d, відстань між внутрішніми пластинами , ширина ланцюга В.

Крок ланцюга вимірюється відстанню між осями двох роликів внутрішніх і зовнішніх ланок при натягнутому стані ланцюга під навантаженням, рівної 0,01 від руйнуючого навантаження. Розрізняють дійсний крок, що вимірюється між суміжними ланками, і середній крок, обумовлений як частка від розподілу довжини деякого відрізка ланцюга на число ланок, що входять у даний відрізок .