6.2.1. Барабанға арқанның көп қабатты оратылу кинематикасы

Бұрғылау шығырларының айырмашылықты ерекшелігі барабанға арқанның көпқабаттты етіп оратылуы саналады, ол оның ықшамдылығын қамтамасыз етеді, яғни оның кішігірім ұзындығын ең төменгі шақтамалы диаметрде қамтамасыз етуі.

Бұрғылау шығыры үшін маңызды болатын барабан өлшемі (ұзындығы мен диаметрі), арқанның оратылу қабаты және арқанның оратылу диаметрі – барабанның арқансыйымдылығы.

Барабанның арқансыйымдылығы – тәлді блоктың бір свеча биіктігіне көтеруіндегі барабанға оралатын арқанның толық ұзындығы келесідей анықталады:

, (6.25)

мұндағы - барабанның арқансыйымдылығы, м; - бұрғылау құбырларының свеча ұзындығы,м; - тәлдік жүйенің тасымалдау саны; - барабан диаметрі, м; - арқан диаметрі; барабанның орам саны.

Тәлдік арқанды ауыстыру кезінде, тәлді блок бұрғылау қондырғысының еденіне салынады және осы жағдайда барабанда кем дегенде арқанның 3 орамдары қалуы тиіс.

Барабанда оратылатын арқан қабат санын құрылымдау кезінде бұрғылау свечасы 25-27м болғанда 3 тең деп және 36 м свечамен жұмыс істеу барысында 4 ке тең деп алынады.

Арқанның барабанға орамдалу шарты арқанның жарамдылық мерзімін анықтайды. Сондықтанда барабан диаметрін арттыру, қабаттық орамдалуды азайту, барабандарда арқанды орауда бунақтау, осылардың барлығы арқанның жүктелу режімін жақсартады, яғни оның ұзақ мерзімге жарамдылығын анықтайды.

Барабанның ұзындығы келесідей анықталады

, (6.26)

мұндағы - барабанның ұзындығы, мм; - әр орамдалу қабатындағы арқан орам саны, мм; - арқан диаметрі; - арқан орамдары арасындағы саңылаулар.

, (6.27)

мұндағы - қажет етілген арқансиымдылық, мм; - n қабаттың орам саны, м; n – барабанға арқанның оратылған қабат саны.

Әр қабаттың орам диаметрін анықтау үшін арқанның 14.11- суретте берілген оратылу сұлбасын қарастырамыз. Сұлбадан көріп отырғанымыздай ізделіп отырған диаметрлері келесідей анықталады:

(6.28)

мұндағы h – бір-бірімен шектесетін үш орамдардар түзілген үшбұрыштың биіктігі.

(6.29)

мұндағы - мм – орамдар арасындағы саңылаулар.

6.11-сурет Арқанның барабанға салыну сұлбасы:

А – жоғары орналасқан қабаттың орамдарының төмен орналасқан қабаттың орамдары арасындағы шұңқырында тұрақты орнығуы; б – жоғары жатқан орамдардың ауыспалы орнығуы («орамнан орамға» өту)

Егер m = 0 болса, онда

(6.30)

Мұндағы

Егер саңылау m мәнін арқанның диаметрін байланысты қабылдасақ, онда коэффициенті келесі кестеде берілген мәндерге ие болады.

6.1-кесте

коэффициент мәні

Арқан диаметрлері	Орамдар арасындағы саңылаулар	Коэффициент мәндері, 
25 28 30 32 35 38	1 1 1,5 1,5 2 20	0,854 0,855 0,851 0,852 0,849 0,85

Кестедегі мәліметтерден көріп отырғанымыздай, тәжірибелік есептеулерде барлық арқандар үшін деп қабылданады.

(6.30) тұжырымы мен деп ескергенде n – қабаттың орамдалу диаметрі келесіге тең

(6.31)

Әр қабаттағы орам саны

(6.32)

Барабанның ұзындығы (6.32) z орнына қойып, (6.27) тұжырым бойынша анықталады.

Орамның есептік диаметрі келесідей анықталады:

(6.32)

Барабанға көпқабатты орамдалудың ерекшелігі арқанның барабанға оралуының сындық (ауыспалы) зонасының болуы және барабанның сындық орны.

Барабанның сындық орны деп арқанның бір оралу қабатынан (6.12-сурет) екіншісіне ауысу орнын аталады. Арқанның көпқабатты оралуының сындық бөлігі деп, төмен жатқан 3 және 4 орамдары арасындағы үзілген шұңқырлардан (1-1 қима) арқанның орам шыңына (3-3 қима) ауысуы және ары қарай 3 және 2 орамдары арасына түсуі, яғни орамның бірінен екіншісінен ауысу зонасы.

6.12-сурет. Бір қабаттан екіншісіне арқан орамының ауысу сұлбасы

А рқанның тегіс барабандарға оратылуында арқанның бірінші қабаты көтеріп-түсіру жұмыстары барысында есілмейді және келесі қабаттарда берік орамдалуды қамтамасыз ету үшін бірінші қабаттың орамдарын қолмен нығыздалады. Мұнда әр орам барабанның шығыңқы шетіне параллель орналастырылады. Бірінші орамның екіншісіне өтуінде барабанның соңдарын бекіту орындарында жүзеге асырылады. бұрышындағы арқан шығыңқы шетінен 1-1 қимада ауытқиды (6.13 сурет) және осы бұрышта 5-5 қимаға дейін салынады. Ары қарай екінші орамды түзе отырып, арқан шығыңқы шетіне параллель орналастырылады.

6.13-сурет. Орамның орамға өту сұлбасы

Екінші орам біріншінің ауысуы орнына бұрышында келеді; ары қарай үшіншісі өтеді және солай жалғаса береді. Барабанның шығыңқы шеті бұрышының ауытқуы арқанның диаметрі мен барабанның диаметріне байланысты болдады.

Бірінші қабаттың ауысу бөлігіндегі арқанның ұзындығы келесі формуламен анықталады

(6.34)

мұндағы - орамның бірінші қабатының радиусы; - 1-1 және 5-5 қималары арасындағы бұрыш; - арқан диаметрі.

Бірінші орамнан екіншісіне ауысуы үшін бірінші қабатта қажетті арқанның ұзындығын арттыру, параллель орамдаумен салыстырғанда келесідей анықталады

(6.35)

6.12 және 6.13-суреттерден көріп отырғанымыздай, бірінші қабаттан екіншіге ауысудағы арқан ұзындығының өсімі келесі формуламен анықталады:

(6.35а)

мұндағы - ауысу кезіндегі арқанның шығыңқы шетіне еңкіштік өсі бұрышы.

Осындай жолмен екінші қабаттан үшіншіге, үшіншіден төртіншіге ауысу үшін қажетті қосымша арқан ұзындығын анықтауға болады. Сындық бөліктеріндегі арқанның қосымша ұзындықтарын 6.12 және 6.13-суреттерден ұқсас графоаналитикалық әдіспен анықтауға болады. Аталған жағдайда қосымша ұзындық арқанның барабан бойымен орын ауыстыруында және жақын орналасқан төменгі орамдардың шыңдары арқылы өтуінде құрылады. Бұл ауысулардың барлығы барабан диаметрінің бір жартысында ғана болады, нәтижесінде арқандардың қиылыстыра салынуында арқан орамының адырайып кетуіне алып келеді. Нәтижесінде біртегіс барабанға көпқабатты оратылған арқанның шынайы ұзындығы 6.14-суретте беріледі, мұндағы абциссалар осі бойымен атанақтың бұрылыстық бұрышы, ал ордината осі бойынша – барабанның бір градус бұрышына келетін арқан ұзындығы деп саналады.