1. Определяем вес поднимаемой колонны:

(IV.35)

г

3950-300

де L = 3950 м—длина бурильных труб; ^=300 Н —вес 1 м бурильных труб; Q_TC = 0,08 МН — вес подвижной части талевой системы; <Зубт = =0,12 МН —вес 50 м УБТ,

f 0,08+0,12^1,385 МН.

2. Определяем скорость начала подъема труб одним двигателем:

(IV.36)

где у_к — скорость подъема крюка, м/с; % — к. п. д. трансмиссий (принимаем Г|_у=0,78); =320 кВт — мощность двигатедя.

Полученный результат соответствует первой скорости установки при ос­настке 5X6 (0,176). Следовательно, подъем колонны надо начинать на пер­вой скорости

Далее вычислим, какой максимальный вес колонны можно поднимать на второй, третьей, четвертой и пятой скоростях:

0к2Ю8 _	0,4-10* 250
°кз Ю	0,68*101
_	250
*>К4 Ю2	1,05-Ю3
_	250
»К5 Ю4	1,49-Ю8

(IV.37)

<Эм = —^ - 0,24 МН;

v_Ki 10 1,05*10

Ск₅ = -^-=—^-т = 0,17 мн.

<?К2 = —₌ = _0>62 МН;

Максимальное число свечей, которое можно поднять из скважины на каждой скорости, будет следующим.

1. На пятой скорости при допустимой нагрузке 0,17 мн можно подни­мать ненагруженный элеватор и 30—40 м убт, вес которых вместе с подвиж­ной частью талевой системы составляет около 0,16 мн.

2. Число свечей, которое можно поднимать на четвертой скорости, опре­делим по формуле

(<Э_к4 —Q_K6 —0,2Q_yBT) 10^s __ (0,24 — 0,17 — 0,024) Ю³ __

Задача 2. По кинематической схеме буровой установки БУ-4000 оп­ределить третью скорость подъема крюка при оснастке талевой системы 5X6 и число свечей, которое может быть поднято на этой скорости.

Исходные данные: мощность на подъемном валу лебедки 600 кВт; ча­стот вращения вала двигателя 715 об/мин; диаметр барабана лебедки 0,835 м; диаметр талевого каната 35 мм; вес подвижной части талевой системы и утя­желенных бурильных труб 0,24 МН.

Определяем передаточное отношение от электродвигателя до подъем­ного вала для III скорости:

Иуз — ИрИру = 1,53 0,099 = 0,151.

Здесь Up = 1,53 — передаточное отношение редуктора силового агрегата; «р_У = 0,099 — передаточное отношение редуктора реверсивного устройства. Частота вращения подъемного вала на третьей скорости

Пбз — 715-0,151 = 109 об/мин.

Скорость подъема крюка на третьей скорости л D_p Пбз

0к₃

60 и

где D_p — средний диаметр барабана, принимаем £>_р = 0,95 м при двух ря­дах навивки каната;, «=10—передаточное отношение талевой системы.

Тогда

3,14-0,95-109 _п .

V_K3 = = °»⁵⁴ М/С*

60-10

Определяем максимальный вес труб, поднимаемых из скважины на третьей скорости:

ода мн,

„_ка 10³ 0,54-1000

(г)_у = 0,75 — к п. д. установки).

Определяем число свечей из 114-мм труб, которое можно поднять на третьей скорости:

с ^ (0,833 — 0.24) 10⁶ __?0 ³ 300-25

где 0,24 —вес УБТ, МН; 300—вес 1 м труб, Н; 25 — длина свечи, м.

Следовательно, на третьей скорости можно поднимать последние 79 све­чей и УБТ, находящиеся над долотом.

Расчет ленточного тормоза

Исходные данные: максимальная нагрузка на крюке 1,7 МН; расчетный диаметр барабана 0,835 м; оснастка талевой системы 5X6; диаметр тормозного шкива 1,46 м; ширина тормозной ленты 0,25 м.

Натяжение набегающего на барабан ведущей ветви каната при торможении (в МН)

где Q_K=1,7 МН — нагрузка на крюке; Q_Tc = 0,08 МН — вес под­вижной части талевой системы; и = 12 — передаточное отноше­ние талевой системы; г]_Тс = 0,825 — к. п. д. талевой системы.

р 1,7 + 0,08 ц _н ⁸ 12-0,825

Момент на барабане при этом

М₆ = Р

(Z)p==0,95 м — расчетный диаметр барабана с навитым кана­том).

М_б = 0,18-^ = 85кН-м.

⁶ 2

Натяжение набегающих концов лент (в Н) _{r =} (IV.42)

_еИ«_1

где 6=1,2— коэффициент запаса; F_r — окружное тормозное усилие (в Н),

= (IV.43)

D_T

[г — коэффициент трения колодок; а — угол обхвата тормозного шкива лентой, рад;

а = 270:360-2 = 4,71:

D_T — диаметр тормозного шкива (D_T=1,46 м).

ос о «0,35-4,71 с о

_Т=\ 2-^— ^ 140—— = 170 кН = 0,17 МН.

’ 1,46 e0.35-4.7i_! '5,2-1 Натяжение сбегающих концов лент

^{t =} £ = TJ = ³²'^{7 КН}- (!V-«)

Максимальное давление колодок на тормозной шкив (в Па) Т

(IV.45)

2BD_T/2

Здесь В — ширина тормозной ленты, м; D_T — диаметр тормоз­ного шкива, м.

Минимальное давление колодок на тормозной шкив t 32,7

9

Pmin

0 кПа.

2BD_T/2 [2 0,25-0,73 Тогда среднее удельное давление колодок на шкив

(IV.46)

Рср

Ртах Pmin __ 470 90 280 кПа

Момент на коленчатом валу тормоза

M_K = tr (IV.47)

(г=0,03 м — радиус кривошипа коленчатого вала тормоза). М_к = 32,7-0,03 = 0,98 кН-м.

Необходимое для торможения усилие на тормозной руко­ятке

р

(IV.48)

М_к — qpL 1ц

Здесь <7р = 500 Н — вес тормозной рукоятки; L~0,35 м — расстояние от центра тяжести тормозной рукоятки до оси вала (рис. IV. 16); l=R cos a, R — длина рукоятки тормоза; rj = 0,8— к. п. д., учитывающий трение в опорах, амортизаторе и др.

При а=30° и /=1,4 м

0

0,72 кН;

,98-0,5-0,35

1,4-0,8

при а=60° и /= 1,2 м р ₌ 0.98 -0.5-0,35 _{= 0 83 кН}

1,20,8

Для уменьшения усилия, которое должен приложить рабо­

ч

\

85 МПа.

ленты

ий к рукоятке, к тормозному валу лебедки присоединяется пневматический цилиндр.

Проверочный расчет тормоз­ной ленты. Тормозные ленты из­готовляются из стали 50.

Напряжение растяжения в се­чении ленты определяем по формуле

Т 0,17-104

л

2

2-10 сечения

S

Площадь (в м^а)

где 6 = 0,006 м — толщина ленты; 6 = 0,22 м — ширина ленты; 2=3 — число отверстий; = 0,014 м — диаметр отверстия.

При обрыве одной ленты тормозной момент передается на другую ленту, которая должна обеспечить торможение опус­каемой колонны. В этом случае а_тах — 2ол= 170 МПа, что для стали 50 вполне допустимо.

Конец ленты закреплен 12 заклепками, работающими на двойной срез. Напряжение среза в заклепках

2^ = 42 МПа;

2ndd₃ 2-12-0,006-0,014

Оз = 42 МПа, что значительно ниже допустимого.

Здесь Т\ — натяжение набегающего конца одной ленты,

Т_г = Г/2 - 0,17: 2 - 0,085 МН,

«=12 — число заклепок; =0,014 м — диаметр заклепок.

Цепные передачи

В буровых лебедках в качестве привода ее валов и ротора ши­роко применяются втулочно-роликовые цепи различного шага от 25 до 50 мм с числом рядов до 6.

Цепи стандартизированы и выбираются по окружному уси­лию Р (в Н), передаваемому цепью:

P = Nlv_u, (IV.49)

где N — расчетная мощность, кВт; и_ц — окружная скорость, м/с.

Цепи выбирают также по разрушающей нагрузке Q, кото­рая при данном запасе прочности k составляет

Q = kP. (IV.50)

Запас прочности тем больше, чем меньше шаг цепи и чем больше скорость ее движения.

Тепловой расчет регулирующего тормоза

Тепловой расчет бурового регулирующего тормоза сводится к определению поверхностей теплоотдачи и количества воды, необходимого для отвода образующегося тепла. Так как мощ­ность торможения по мере спуска бурильной колонны изменя­ется и к концу спуска достигает наибольшего значения, коли­чество воды, необходимой для охлаждения, в разные периоды, работы может быть различно.

Тепловой расчет регулирующего тормоза ведется по услов­ному количеству тепла, выделившегося в конце спуска ко­лонны, в кДж:

= (IV .51)

где N_T — мощность, поглощаемая регулирующим тормозом, кВт; tea — время спуска одной свечи, с; г — число спускаемых свечей в течение 1 ч.

При расчете количества тепла, поглощаемого тормозом, при­нимается средняя частота вращения его ротора:

^te60 (IV.52)

*р. ср

t_CuD₆ cpjt

Здесь I — длина свечи, м; Deep— средний диаметр намотки ка­ната на барабан, м; и — число ветвей каната в талевой ос­настке.

Количество тепла, отводимого поверхностью тормоза в те­чение 1 ч, в кДж:

Q

(IV. 53)

o— ^рт^4 (^1 ^г)>

где k_pr — коэффициент теплопередачи от поверхности тормоза воздуха; принимается &р_т = 40—60 кДж/(м² • ч • °С); П₄ — по­верхность регулирующего тормоза и холодильника, м²; t_x—тем­пература поверхности тормоза, °С (принимается не выше 80°С); ^2^35° С — температура окружающего воздуха.

К

Qb — Qo

оличество воды (в л/мин), подводимой к тормозу для от­вода тепла:

(IV-54)

(h-h) 60

(/₃ и /₄ — температуры отводимой и подводимой воды, °С). Таблица IV.2

Мощность тормоза NT, кВт	Нагрузка на крюке, МН	Разность температуры воды в тормозе (ta~ti), °С
		14	28	42	56	70	85
500	0,28	520	260	172	130	103	87
1000	0,56	1040	520	345	260	207	175
1500	0,84	1560	780	517	390	310	. 262
2000	1,12	2080	1040	690	520	415	350
2500	1,40	2600	1300	862	650	517	437
3000	1,68	3120	1560	1035	780	620	525
3500	1,96	3640	1820	1207	910	725	612
4000	2,24	4160	2080	1380	1040	830	700
4500	2,52	4680	2340	1552	1170	932	787
5000	2,80	3200	2600	1725	1300	1035	875

В табл. IV.2 приведены данные о количестве воды, необхо­димой для охлаждения при скорости спуска 1,8 м/с.

Если на буровой нет проточной воды, то следует предусмот­реть соответствующие устройства для ее охлаждения.