1.4 Вибір талевого каната та максимальної кратності талевої системи

Необхідно вибрати діаметри і тип талевого каната для оснащення талевої системи БУ (оснастка), а також перевірити запас міцності каната за динамічним навантаженням підйому і спуску.

Знаходимо натяг ведучої гілки каната при підйомі:

(1.21)

де P_вг – натяг ведучої гілки каната при підйомі, Н;

Р_тс – вага рухомого обладнання талевої системи, Н;

P_max – максимальне навантаження на гаку, Н;

U_т – кратність оснастки талевої системи (повинна бути парною);

_тс – ККД талевої системи, який залежить від числа шківів, діаметра каната, ступеню їх зносу, навантаження на гак тощо.

(1.22)

де К_а – коефіцієнт зменшення ваги колони за рахунок архімедової сили;

G_к.п – вага бурильної колони в повітрі, Н;

Р_тер – сила тертя і прихвата колони (велика при прихватах), Н.

, (1.23)

де _бр – густина бурового розчину, кг/м³;

_м – густина матеріалу труб, кг/м³.

, Н, (1.24)

де q – приведена вага 1м бурильних труб з урахуванням висадженої частини замків, кг/м;

l_БТ – довжина бурильних труб, м;

g – прискорення вільного падіння, м/с ;

q – вага 1м обважених бурильних труб, кг/м;

l – довжина обважених бурильних труб, м;

m – маса долота, кг;

Вага рухомого обладнання талевої системи визначається за формулою:

(1.25)

де – вага рухомого обладнання талевої системи, Н;

P_г – вага елеватора і гака зі стропами, Н;

Р_т.к – вага талевого каната при нижньому положенні гака (зазвичай приймають вагу 2/3 довжини каната талевої системи, Н;

Р_т.б – вага талевого блока, Н.

Розраховуємо для випадку використання корпусного елеватора.

Вагу елеватора і гака зі стропами визначаємо за формулою:

(1.26)

де m_г – маса гака, кг;

m_e – маса елеватора, кг (якщо наявний);

g – прискорення вільного падіння, g= 9,81 м/с².

Вага талевого блоку дорівнює:

(1.27)

де Р_т.б – вага талевого блока, Н;

m_т.б – маса талевого блока, кг;

Вага талевого каната при нижньому положенні гака:

(1.28)

де Р_т.к – вага талевого каната при нижньому положенні гака, Н;

l_к – довжина каната, яка необхідна для оснастки талевої системи БУ, м;

q_к – вага 1м змащеного каната, Н; q_к =4,2 кН.

g – прискорення вільного падіння, g= 9,81 м/с².

(1.29)

де Н – висота бурової вежі, м;

с – довжина каната, що огинає шків діаметром D_ш;

(1.30)

де D – діаметр шківів талевого блока, м;

С_о – довжина витків каната, які залишаються на барабані при опущеному до підлоги бурової гакоблоку, м; С_о=50...100 м.

, (1.31)

де z_т.б – число шківів талевого блока.

ККД рухомого обладнання талевої системи розраховуємо за формулою:

, (1.32)

де _ш – ККД кожного шківа. Для розрахунку приймають ККД кожного шківа

_ш= 0,96...0,97.

Для практичних розрахунків при повністю завантаженому гаку рекомендується прийняти:

Uт	6	8	10	12
т.с	0,874	0,841	0,810	0,770

При невеликих навантаженнях і ненавантаженому гаку ККД талевої системи значно менший, ніж при повному навантаженні.

Визначимо динамічне навантаження у ведучій гілці при спускові:

(1.33)

де – динамічне навантаження у ведучій гілці при спускові, Н;

Р – вага рухомого обладнання талевої системи, Н;

P_max – максимальне навантаження на гаку, Н;

U_т – кратність оснастки талевої системи (повинна бути парною);

_тс – ККД талевої системи, який залежить від числа шківів, діаметра каната, ступеню їх зносу, навантаження на гак тощо.

Як видно із формули (1.21) і (1.33), Р_в.г завжди більше, оскільки η_тс завжди менше від 1.

При виборі канатів для талевих систем потрібно перевірити запас міцності каната за динамічними навантаженнями підйому і спуску.

або , (1.34)

де S – запас міцності канатів;

R – розривне зусилля каната в цілому.

– мінімальний коефіцієнт запасу міцності.

Перевіряємо умову запасу міцності:

(1.35)

_{Умова запасу міцності виконується у всіх випадках.}

Кінцеве рішення про вибір талевого каната можна робити лише після порівняння його з існуючими прототипами талевих систем, призначених для роботи в аналогічних умовах.