Талевый канат

Назначение

Стальные проволочные канаты, используемые для соединения буровой лебедки с кронблоком и талевым блоком, называются талевыми канатами. В процессе эксплуатации талевые канаты подвергаются растяжению и многократным перегибам на шкивах кронблока, талевого блока и барабане лебедки, в результате которых происходит усталостное разрушение их. Наружные проволоки каната подвергаются износу на шкивах и барабане лебедки, поэтому ускоряется процесс их усталостного разрушения. Вследствие недостаточной долговечности возрастают потребление талевых канатов и вынужденные простои буровых установок в ожидании смены изношенных канатов, что отрицательно влияет на технико-экономические показатели бурения.

Типы

Согласно ГОСТ 16853-88, талевые канаты для эксплуатационного и глубокого разведочного бурения изготовляются в трех исполнениях, различающихся по типу используемых сердечников:

1 – с металлическим сердечником (м. с);

2 – с органическим трехпрядным сердечником (о. с.);

3 – с пластмассовым стержневым сердечником (и. с.).

а — с металлическим сердечником; б — органическим трехпрядным; в — пластмассовым

Рисунок 4.1 – Талевые канаты

Талевые канаты изготовляют путем двойной свивки — проволок в круглые пряди, а последних в однослойные шестипрядные канаты (тросы). Шестипрядная конструкция обладает рациональным соотношением диаметров прядей и сердечника, при котором обеспечивается выгодное сочетание прочности и гибкости каната.

В зависимости от взаиморасположения проволок в прядях различают канаты с точечным (ТК) и линейным (ЛК) касанием (контактом) проволок. Канаты с линейным касанием проволок более долговечны. Испытания показывают, что их наработка в 1,5—2 раза превышает наработку канатов с точечным касанием. Талевые канаты относятся к типу ЛК-РО, отличающемуся тем, что в отдельных слоях пряди используются проволоки разного (Р) и одинакового (О) диаметров.

Каждая прядь талевого каната содержит 31 проволоку. Эти проволоки свиты в три слоя: (1+6)+(6.6)+12. Первый слой (1 + 6) состоит из шести проволок одинакового диаметра и центральной проволоки. Второй слой (6.6) состоит из шести толстых и шести тонких проволок, а третий из двенадцати проволок более толстых, чем в первом и втором слоях. Благодаря принятой конструкции прядей обеспечиваются достаточная гибкость и износостойкость талевого каната, необходимые для его эффективной работы.

По роду свивки различаются канаты крестовой и односторонней свивки. В канатах крестовой свивки проволоки в пряди свиты в одну сторону, а пряди в канат — в противоположную. В канатах односторонней (параллельной) свивки проволоки и пряди свиты в одну сторону. При крестовой свивке наружные проволоки располагаются параллельно, а при односторонней — под углом к оси каната. Канаты односторонней свивки вследствие гибкости и плотности расположения проволок по сечению обладают повышенной выносливостью и износостойкостью. Однако они непригодны для буровых установок, так как вызывают закручивание свободно подвешенного талевого блока из-за чрезмерных свивочных напряжений в проволоках каната. В канатах крестовой свивки проволоки деформируются в разных направлениях при свивке прядей и каната, поэтому свивочные напряжения оказываются незначительными.

Канаты имеют правое и левое направление свивки. При правом направлении свивки пряди располагаются слева вверх направо, а при левом — справа вверх налево. Направление свивки выбирается в зависимости от положения каната относительно барабана и направления укладки его витков на барабане. Наматывание на барабан лебедки сопровождается подкручиванием каната в результате его смещения относительно ранее навитого на барабан витка. Поэтому направление свивки следует выбирать так, чтобы при намотке на барабан канат подкручивался в направлении своей свивки. В этом случае дополнительная подкрутка способствует упорядоченной и плотной укладке каната на барабан. При многослойной намотке направление свивки выбирается из условия упорядоченной и плотной укладки первого слоя, способствующего нормальной намотке последующих слоев.

Длина талевого каната устанавливается заказчиком. Различают канаты нормальной длины — для работы с перепусками — и укороченные.

Диаметр каната, мм	25	28	32	35	38
Длина каната, м, не менее - нормального - укороченного	1000 450	1200 570	1500 750	2000 1000	2000 1200

Проволоки для канатов изготовляют из высокоуглеродистой стали с добавками 0,4…0,7 %, марганца и 0,3 % кремния. В результате термической обработки и наклепа при протяжке (волочении) предел прочности проволоки может быть увеличен до 2600 МПа. Пряди и металлические сердечники талевых канатов изготовляются из светлой (без защитного металлического покрытия) проволоки с пределом прочности 1600—1800 МПа. Проволоки с более высоким пределом прочности обладают пониженной усталостной прочностью и поэтому для изготовления талевых канатов не используются. Важное значение имеет однородность проволоки по ее длине.

Канат выбирают по разрывному усилию каната в целом:

,

где к – коэффициент запаса прочности каната;

Р_х.к.max – максимальное натяжение ходовой ветви талевого каната:

,

где Q_кр.доп. – допускаемая нагрузка на крюке;

G_тс – вес подвижных частей талевой системы;

U_тс – число подвижных струн;

η_тс – КПД талевой системы.