Обоснование конструктивно-кинематической схемы лебедки

Приступая к разработке буровой установки, конструктор должен решать, какую лебедку в каждом конкретном случае целесообразней применить.

При небольшой высоте оснований и расположении лебедки на уровне пола буровой лучше применять универсальные лебедки. В случае установки лебедки ниже пола буровой — специализированные одновальные.

Рис. 16 Одновальная специализированная буровая лебедка мощностью 750 кВт: 1 — станина; 2 — рычаг тормозной; 3, 6 — трансмиссии тихой и быстрой скоростей; 4 — тормоз ленточный; 5 — барабан подъемный; 7 — тормоз, регулирующий электродинамический; 8 — станция управления электродинамическим тормозом

При выборе схемы лебедки следует предварительно проанализировать существующие кинематические и схемы различных лебедок и оценить их недостатки и преимущества.

Конструктивная схема лебедки определяется:

• · расположением и типом передач, приводящих во вращение барабан (цепная, зубчатая или карданная);
• · мощностью;
• · типом двигателей;
• · видом силового привода в целом;
• · высотой и конструкцией оснований.

На выбор схемы лебедки влияет расстояние между осями вала главного барабана и выходного вала коробки передач, а также угол наклона передачи.

Компоновочные схемы буровых лебедок приведены на рис. 17. Наиболее простые по конструкции — одновальные лебедки с приводом главного вала через две цепные передачи непосредственно от коробки передач с двумя фрикционными муфтами сцепления для оперативного включения барабана. Эти лебедки имеют меньшую массу по сравнению с двухи трехвальными, что облегчает монтаж, демонтаж и транспортировку очень мощных лебедок.

В лебедках средней мощности, масса которых не затрудняет монтажа и транспортировки, некоторое усложнение конструкции за счет совмещения главных и вспомогательных функций вполне оправдано. Поэтому их можно выполнять универсальными двухи трехвальными, а при необходимости и двухвальными с дополнительным барабаном.

Рис. 17. Схемы буровых лебедок: 1 — регулирующий тормоз; 2, 8 — муфты фрикционные быстрой и тихой скоростей; 3 — трансмиссия привода ротора; 4, 7 — трансмиссия быстрой и тихой скоростей привода подъемного вала лебедки; 5 — барабан лебедки; 6 — станина; 9 — коробка передач; 10 — трансмиссия силового привода; 11, 12 — валы трансмиссионный и катушечный; 13 — барабан тартальный

Выбор схемы лебедки должен базироваться на анализе существующих схем различных лебедок и оценке их преимуществ и недостатков.

Рассмотрим кинематические схемы лебедок.

Кинематическая схема лебедки БУ 2500 ДГУ весьма разветвлена, что обусловливает громоздкость компоновки, наличие большого количества силовых элементов, расходующих свой ресурс во время работы, а также большие энергетические потери из-за низкого КПД.

Компоновка привода БУ 2500 ЭУ несколько проще, однако, в этой установке применен маломощный электродвигатель в приводе лебедки; имеется цепная передача и индукционная муфта скольжения, что также обуславливает большие энергетические потери при работе.

На рис. 18, 19 представлена схема лебедки ЛБУ-1100ЭТ-3А производства Уралмашзавода.

Буровые лебедки серии «ЭТ» (электрический привод и торможение электродвигателем), по сравнению с традиционными лебедками с цепными передачами, имеют следующие преимущества.

В лебедках серии «ЭТ» отсутствуют:

• · цепные передачи;
• · шинно-пневматические муфты;
• · вспомогательный тормоз (электромагнитный, электрический индуктивный, гидродинамический);
• · ленточный тормоз;
• · рукоятка управления тормозом.
• 2. Лебедки имеют уменьшенные габаритные размеры, а их масса меньше на 20…30% по сравнению с лебедками с цепными передачами.
• 3. Лебедки имеют идеальную подъемную характеристику, регулирование скорости подъема и спуска осуществляется на 100%.

Привод регулируемый. Электродвигатель (электродвигатели) главного привода может быть как постоянного, так и переменного тока. Электродвигатель лебедки может использоваться в режимах:

• · приводного электродвигателя, при подъеме бурильной колонны;
• · тормозной машины, при спуске бурильной колонны;
• · регулятора подачи долота, при бурении.

Рис. 18 Лебедка ЛБУ 1100ЭТ- 3

Рис. 19 Кинематическая схема лебедки ЛБУ-1100-ЭТ-3

Применение талевой системы с двумя тяговыми струнами в современных конструкциях лебедок (рис. 20) равнозначно применению двух талевых систем с уменьшенным в два раза передаточным числом оснастки полиспаста При тех же самых нагрузках на крюке усилия в канатах остаются такими же, как и при простой оснастке. Однако, при сохранении скоростного режима подъема и спуска, на уровне существующего, необходимо уменьшить частоту вращения подъемного вала в два раза, и, так как, на барабан одновременно должны навиваться две тяговые струны, то крутящий и тормозной момент на подъемном валу лебедки возрастут в два раза.

В результате, за счет изменения динамических характеристик подъемного агрегата увеличивается срок службы каната.

Рис. 20. Кинематическая схема двухстороннего подъемного агрегата с приводом от электродвигателей постоянного тока для талевой системы с двумя тяговыми струнами (последовательная работа планетарных вставок)