1.1.4 Ленточные тормоза
В ленточных тормозах тормозной момент создается за счет трения фрикционного материала, укрепляемого на стальной ленте, огибающей шкив о поверхность тормозного шкива.
В зависимости от расположения точек крепления концов ленты относительно оси вращения тормозного рычага ленточные тормоза подразделяются на суммирующие, простые и дифференциальные.
а-суммирующий; б–простой; в–дифференциальный
Рисунок 1.5 - Ленточные тормоза
1.1.5 Ленточные тормоза буровых лебедок
Тормозные устройства по назначению делятся наосновные и вспомогательные.
Основные предназначены для осуществления остановки барабана БЛ, вспомогательные – для длительного торможения с целью снижения скорости движения.
В БЛ в качестве основного тормоза используется ленточный, а вспомогательного – гидродинамический или электрический.
В БЛ в качестве основного используется 2-х ленточный тормоз, выбор которого обусловлен:
- надежностью в работе (сохраняет работоспособность при отказе одной из лент);
- тормозной момент распределяется на два шкива, т.е. в двое уменьшается контактное давление, следовательно повышается долговечность тормозных шкивов и колодок.
К ленточному тормозу БЛ предъявляются следующие требования:
тормозной момент должен быть достаточным для надежного удержания колонны труб наибольшей массы, соответствующей допускаемой грузоподъемности лебедки;
привод тормоза должен обеспечить плавное регулирование тормозного момента и мягкую посадку на стол ротора колонны;
тормоз должен растормаживаться одновременно с включением лебедки и исключать самопроизвольное торможение и расторможение;
температура на поверхности трения фрикционной пары должна соответствовать допускаемой температуре нагрева материала пары;
конструкция тормоза должна исключать самопроизвольное торможение и расторможение и обеспечить легкость управления, удобство и доступность осмотра, регулирования и замены износившихся деталей и узлов.
Установка тормозных шкивов непосредственно на барабан лебедки требует увеличения необходимого тормозного момента. Однако при отсутствии промежуточных звеньев между тормозом и талевым канатом обеспечивается надежность и безопасность торможения.
1-рычаг; 2-коленчатый вал; 3-стойка балансира; 4-рама лебедки; 5-балансир; 6-шпильки; 7-пружина; 8-резьбовые стаканы; 9-корпус подшипников коленчатого вала; 10-болты; 11-тормозные шкивы; 12-тормозные ленты; 13-барабан лебедки; 14-тормозные накладки; 15-дистанционные планки.
Рисунок 1.6 – Общий вид 2-х ленточного тормоза буровой лебедки
В ленточном тормозе рабочий элемент – гибкая металлическая лента с фрикционными накладками, которые прижимаются к тормозным шкивам при угловом смещении одного из концов ленты.
Ленточный тормоз - основной тормоз буровой лебедки. Он предназначен для остановки и удержания в неподвижном состоянии бурильной колонны и другого инструмента, спускаемых и поднимаемых из скважины. Ленточный тормоз при необходимости может быть использован в качестве вспомогательного. Например, в случаях отказа или недостаточного тормозного момента вспомогательного тормоза лебедки для снижения скорости спуска колонны труб в скважину используется ленточный тормоз. При отсутствии регулятора подачи долота ленточный тормоз служит для поддержания осевой нагрузки на долото и подачи бурильной колонны по мере углубления забоя скважины.
К
инематические
схемы ленточного тормоза буровых
лебедок показаны на рисунке 1.7.
а–У-2-2-11; У-2-5-5; б–ЛБУ-1100;в–ЛБУ-1700; ЛБУ-3000;г–У2-300
Рисунок 1.6 - Кинематические схемы ленточных тормозов лебёдки
Барабан лебедки - наиболее тихоходный орган в кинематической цепи подъемного механизма. Однако при отсутствии промежуточных звеньев тормозом и талевым канатом обеспечиваются подъёмность и безопасность торможения лебедки.
Концы ленты соединяются с балансиром 10 и шатунными шейками 9 коленчатого вала 8. Конец ленты, соединяемый с балансиром, принято называть набегающим, а противоположный, соединяемый с коленчатым валом - сбегающим. Сбегающие концы лент, обхватывающие тормозные шкивы под углом более 2700, соединяются с коленчатым валом посредством обоими О и кронштейнов К. При торможении коленчатый вал поворачивается и сбегающие концы лент перемещаются по дуге, описываемый радиусом шатунных шеек.
После выбора свободного хода фрикционные накладки принимаются к тормозным шкивам. Величина свободного хода зависит от радиальных заторов между фрикционными накладками и тормозными шкивами, образующихся при растормаживании. Направления вращения барабана при спуске должно совпадать с направлением углового смещения тормозных лент торможения лебедки. В случае вращающиеся шкивы будут затягивать тормозные ленты и благодаря этому уменьшается усилие, необходимое для торможения. При подъеме тормозные шкивы, вращаясь в обратном направлении, будут отбрасывать тормозные ленты и тем самым способствовать растормаживанию лебедки одновременно с включением ее привода.
Под давлением воздуха, поступающего через клапан 20 от сети или баллона 18, шток цилиндра 19 выдвигается и проушина 16 освобождает шейку 17 тормозного вала, обеспечивая управление тормозом рукояткой 1 или пневмоцилиндром 7, как в нормально разомкнутых тормозах. В аварийных ситуациях давление воздуха в пневмоцилиндре 19 падает и под действием возвратной пружины шток перемещается в обратном направлении. Проушины 16 штока поворачивают тормозной вал и в результате этого лебедка автоматически затормаживается. В этом состоянии тормоз действует как нормально замкнутый.
Исполнительный орган пневматического привода ленточных тормозов - тормозной цилиндр одностороннего действия, в котором рабочий ход поршня совершается под действием сжатого воздуха и обратный ход под действием пружины.
При подаче сжатого воздуха в поршневую полость цилиндра поршень под действием создаваемого усилия сжимает пружину и перемещает штык, который поворачивает рычаг вместе с коленчатым валом ленточного тормоза.
Плавность торможения достигается постепенным увеличением давления воздуха в цилиндре тормоза, обеспечиваемым краном Казанцева. При расторможенном давлении воздуха в цилиндре снижается и поршень под действием пружины отводится в исходное положение.
Шток возвращается в исходное положение рукояткой тормоза, поворачиваемый при растормаживании ленточного тормоза. Положение толкателя внутри штока поршня обеспечивает независимое управление тормозом внутри штока поршня посредством механического и пневматического приводов.
Пружинные тормозные цилиндры служат для автоматического торможения лебедки. Поршень соединяется со штоком, снабженным проушиной для соединения с рычагом тормозного вала. В процессе нормальной работы лебедки пружины постоянно сжаты под давлением воздуха, поступающего через отверстие в полость цилиндра. При авариях отключается подача воздуха и давление в полости падает.
Под действием пружины шток возвращается в исходное положение и замыкает тормоз. Плавность аварийного торможения обеспечивается дросcелирующей шайбой, через которую воздух удаляется из цилиндра.
4А для которого коэффициент трения по стали равен 0,3, допускаемое контактное давление 1,2 МПа, обеспечивает торможение при скоростях скольжения до 30-40 м/с притемпературе на поверхности трения шкивов 700-12000С.