Монтаж, обслуживание и ремонт ленточного тормоза буровой лебёдки БУ 2000/125 ЭП-1

ВВЕДЕНИЕ

1. КРАТКИЙ ОБЗОР И АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩЕГО ОБОРУДОВАНИЯ

2. НАЗНАЧЕНИЕ, ТЕХНИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА, КОНСТРУКЦИЯ И ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ ЛЕНТОЧНОГО ТОРМОЗА БУРОВОЙ ЛЕБЁДКИ БУ 2000/125ЭП

2.1 Назначение

2.2 Техническая характеристика ленточного тормоза

2.3 Конструкция и принцип действия ленточного тормоза

3 МОНТАЖ, ОБСЛУЖИВАНИЕ И РЕМОНТ ЛЕНТОЧНОГО ТОРМОЗА БУРОВОЙ ЛЕБЁДКИ БУ 2000/125 ЭП -1

3.1 Монтаж

3.2 Обслуживание ленточного тормоза буровой лебедки БУ2000/125ЭП-1

3.3 Ремонт ленточного тормоза буровой лебедки БУ 2000/125 ЭП-1

4. БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ

5. РАСЧЁТНАЯ ЧАСТЬ

5.1 Расчет ленточного тормоза буровой лебедки

5.2 Определить усилия необходимое для полного торможения спускаемого груза

5.3 Расчет тормозной ленты на прочность

5.4 Расчет барабана лебедки на прочность

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ

Создание машин, отвечающих потребностям народного хозяйства, должно предусматривать их наибольший экономический эффект и высокие технико-экономические и эксплуатационные показатели.

Основные требования, предъявляемые к создаваемой машине: высокая производительность, надежность, технологичность, ремонтопригодность, минимальные габариты и масса, удобство эксплуатации, экономичность, техническая эстетика. Все эти требования учитывают в процессе проектирования и конструирования.

Техническое задание на проект содержит общие сведения о назначении и разработке создаваемой конструкции, предъявляемые к ней эксплуатационные требования, режим работы, ее основные характеристики (геометрические, силовые, кинематические и др.).

Для современного периода развития нефтяной промышленности Российской Федерации характерна неблагоприятная геолого-технологическая структура запасов нефти, в которой доля традиционных (технологически освоенных) запасов составляет лишь 35%. В то же время на долю трудноизвлекаемых запасов нефти (низкопроницаемые пласты, остаточные запасы, глубокопогруженные горизонты, высоковязкие нефти, подгазовые зоны) приходится 2/3, или 65%.

Следует отметить, что крупнейшие месторождения, открытые в

60—70-х гг. XX века, в результате интенсивной эксплуатации значительно истощились. Обводненность продукции этих месторождений достигла 80—90% и более Большинство буровых установок в парке оборудования ОАО «Татнефть» изготовлены в 80-х годах и нуждаются в обновлении, модернизации или замене.

Внедрение современных технологий привело к росту удельных затрат на бурение и требует глубокой модернизации существующего парка буровых установок нефтяной компании. Однако увеличение затрат очень быстро окупается значительно более высоким качеством бурения скважин.

Скважины, пробуренные с использованием современных технологий, как правило, имеют дебит в несколько раз превышающий дебит скважин, пробуренных по традиционной технологии.

Рост цен на бурение стимулирует буровых подрядчиков к совершенствованию технологии бурения и обновлению бурового оборудования.

В последние несколько лет в условиях резкого роста сервисного рынка нефтяная компания ОАО «Татнефть» активизировала закупки нового оборудования.

Машиностроительными заводами России, специализирующимися на проектировании и изготовлении бурового оборудования, было построено около 200 новых буровых установок, в том числе и мобильные буровые установки. Агрегаты большой грузоподъемности от 100 и более тонн применяются в основном для бурения и поэтому называются мобильными буровыми установками.

Инжиниринговыми службами разработаны новые конструкции буровых установок, приспособленных для проведения разведочного и эксплуатационного бурения в условиях российских месторождений нефти и газа.

В результате глубокой модернизации буровые установки оснащаются плавно регулируемым приводом, современными системами контроля и управления, системами автоматизации бурового процесса, экологически чистыми циркуляционными системами, новыми мощными буровыми насосами. Для персонала обеспечиваются безопасные и комфортные условия работы. Обновление оборудования позволяет практически в двое повысить производительность работ при бурении, и в значительной мере снизить величину удельной аварийности и травматизма в нефтяной промышленности.

Рост аварийности хотя и наблюдается, но в значительной меньшей пропорции, нежели рост объемов бурения, в абсолютных показателях снижается смертность персонала, вызванная аварийными ситуациями.

1. КРАТКИЙ ОБЗОР И АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩЕГО ОБОРУДОВАНИЯ Буровые лебедки серии ЭТ — оригинальная разработка, представляющая собой размерный ряд лебедок грузоподъемностью от 125 до 500 т, обеспечивающих эффективную работу по проведению спускоподъемных операций и бурению.

Лебедки серии ЭТ имеют единую кинематическую схему и конструкцию, оснащены электроприводом постоянного тока, работающим по схеме «тиристорный преобразователь-двигатель» .

Лебедки просты по устройству, компактны и их масса меньше лебедок с цепной трансмиссией.

Уникальная конструкция лебедок серии ЭТ позволяет отказаться от традиционных конструктивных элементов: цепной передачи, шинно-пневматических муфт, электромагнитного или гидродинамического тормоза, ленточного тормоза и рукоятки управления тормозом.

Конструктивные особенности и преимущества:

— зубчатая трансмиссия позволяет получить на подъемном валу «тихую» и «быструю» скорости. «Быстрая» скорость — для подъема и спуска бурильной колонны и порожнего элеватора, «тихая» скорость предназначена для работы с обсадной колонной и ликвидации аварий.

— многофункциональный привод: электродвигатель привода лебедки обеспечивает не только подъем, но и регулируемый спуск бурильных и обсадных колонн и порожнего элеватора до полной остановки и удержания в неподвижном состоянии; регулируемая подача долота на забой в режиме регулятора подачи долота; при отказах в сети основного электроснабжения двигатель способен произвести подъем бурильных труб, работая от дизельной электростанции мощностью 200 кВт.

— дисковой тормоз включает в себя 2 диска, 2 системы привода — рабочую и аварийную. Тормоз с приводом от рабочего цилиндра используется для фиксации в неподвижном состоянии. Износ колодок и дисков практически исключен.

— барабан: на барабане выполнена нарезка и предусмотрена защита реборд кольцевыми накладками из износостойкой стали.

— бесконтактные уплотнения: особая конструкция уплотнена не только исключает протекание масла наружу, но и проникновение пыли и влаги внутрь корпуса трансмиссии; в уплотнении отсутствуют изнашиваемые детали типа манжет.

— дистанционное управление создает комфортные условия труда. Все управление практически сводится к управлению рукояткой командоаппарата системы управления двигателем. Бурильщик может работать в положении «сидя» .

Буровые лебедки с цепной трансмиссией — основная функция лебедки — наматывание на барабан, сматывание с барабана и стопорение ведущей струны талевого каната при выполнении следующих операций технологического процесса строительства скважин:

— спуск и подъем буровых труб;

— спуск обсадных труб;

— подача инструмента на забой;

— передача вращения ротору при отсутствии индивидуального привода ротора;

— аварийный подъем инструмента.

Конструктивные особенности и преимущества:

— укомплектованы регулятором подачи долота на забой, который обеспечивает подъем и опускание вышки при монтаже и демонтаже буровой установки;

— конструкция лебедки позволяет осуществлять подъем бурильного инструмента с одновременным вращением ротора;

— переключение скоростей в коробке передач, включение и отключение вспомогательного тормоза, регулятора подачи долота производится посредством механизмов переключения;

2. НАЗНАЧЕНИЕ, ТЕХНИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА, КОНСТРУКЦИЯ И ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ ЛЕНТОЧНОГО ТОРМОЗА БУРОВОЙ ЛЕБЁДКИ БУ 2000/125ЭП

2.1 Назначение Ленточный тормоз участвует в большом объеме спуско-подъемных операций, выполняемых буровой лебедкой в процессе проводки нефтяных и газовых скважин. Он состоит из тормозного рычага, расположенного на коленчатом валу, тормозных лент с фрикционными колодками и тормозного пневмоцилиндра. Пневмоцилиндр включается в работу, когда максимальное усилие бурильщика на тормозном рычаге составляет 250Н и более.

2.2 Техническая характеристика ленточного тормоза

1. Максимальная нагрузка на крюке -1,25МН

2. Расчетный диаметр барабана — 0,55 м

3. Оснастка талевой системы — 4 х 5

4. Диаметр тормозных шайб — 1,18 м

5. Ширина тормозных лент — 0,24 м

6. Допустимая удельная нагрузка Натяжение набегающего на барабан лебедки каната при торможении мак=0,8, а мин=0,5 МПа.

2.3 Конструкция и принцип действия ленточного тормоза Тормоз ленточный состоит из двух лент с двадцатью закрепленными на каждой ленте колодками из фрикционного материала. Сбегающие концы лент через втулки, оси, соединяются через шпонки с тормозным валом. Тормозной вал опирается на два подшипника.

Подшипники закрытого типа — со смазкой, дополнительная их смазка не требуется.

На кулачке имеется рычаг с проушиной для подсоединения тормозной яги с усилителем.

1- балансир; 2- опора; 3- цилиндр пневматический; 4- лента тормозная;

5- опора; 6- ограничитель передний; 7- планка; 8- шайба с упором;

9- палец; 10- держатель; 11- пружина; 12- тяга; 13- вал тормозной;

14- крышка кожуха Рисунок 1 — Ленточный тормоз буровой лебёдки БУ 2000/125 ЭП Набегающие концы тормозных лент через палец с шайбами, стяжку соединяются с балансиром. Стяжка имеет расточку под пружину, которая вставляется в стакан, вваренный в раму и при помощи стяжки, путем ее вращения, регулируется зазор между колодками лент и тормозными шкивами барабанного вала. Балансир при помощи оси связан шарнирно с опорой, которая крепится при помощи болтов и гаек к раме лебедки.

Стяжка с балансиром связана сферической поверхностью для выравнивания небольших перекосов относительно балансира. Балансирный узел служит для выравнивания усилий между лентами и обеспечивает торможение одной лентой при обрыве другой.

Для правильной работы тормозных лент необходимо при регулировке зазоров между лентами и тормозными шкивами добиваться равенства зазоров между стяжкой и стаканом под пружину 5 мм, после регулировки тяга и стяжка должны быть законтрены гайкой.

Для регулировки зазора между колодками лент и тормозным шкивом в верхней части служит тяга, которая одним концом соединяется с рым-болтом на ленте, а другим через резьбовую втулку, шайбу, пружину тяги, стакан шарнирно с кронштейном, приваренным на кожухе лебедки. Вращая резьбовую втулку в ту или другую сторону добиваются равномерного зазора, после чего контрят гайкой.

Пневматический цилиндр представляет собой два последовательно соединенных пневмоцилиндра, разделенных диафрагмой. Нерабочие полости цилиндров сообщаются с атмосферой через дренажные отверстия.

Пневмоцилиндр рабочей системы торможения состоит из цилиндра, в котором перемещается поршень, уплотненный манжетой. К поршню болтами прикреплен шток, скользящий во втулке, запрессованной в цилиндре. Сжатый воздух от рабочей системы управления тормозом подводится через отверстие в полость перед поршнем.

Давление воздуха создает усилие, которое сжимает возвратную пружину и перемещает поршень и связанный с ним шток, вызывая затяжку тормозных лент. Тормозной момент, а, следовательно, и усилие на штоке и поршне, зависит от давления, которое создается краном тормозной тяги.

В ленточных тормозах к шкиву прижимается стальная лента, которую для увеличения силы трения и предотвращения износа покрывают асбестовой обкладкой. Принцип действия ленточного тормоза основан на законе трения гибкой нити.

Ленточные тормоза бывают простого, дифференциального и суммирующего типа.

В простом ленточном тормозеодин конец ленты прикреплен к станине, другой — к рычагу; замыкают тормоз грузом, размыкают — при помощи электромагнита.

При расчете ленточного тормоза исходной величиной является тормозной момент Tт, зная величину которого и приняв диаметр тормозного шкива, можно определить необходимое окружное усилие на шкиве, создаваемое силами трения между лентой и шкивом.

Для определения рабочего усилия К рассмотрим равновесие тормозного рычага и составим уравнение моментов сил, действующих на рычаг относительно его точки закрепления.

Когда тормозной шкив вращается в обратном направлении, силы натяжения So и Sт меняются местами и необходимое для создания тормозного момента Тт усилие К на рычаге увеличивается.

Это делает нецелесообразным применение простого ленточного тормоза для механизмов поворота и передвижения, когда требуется торможение в двух направлениях движения.

При определении давления на шкив тормоза необходимо иметь в виду, что натяжение ленты в разных точках дуги обхвата различно.

Ленточные тормоза на нагрев и износ проверяют так же, как и колодочные, по условной величине pv (v — окружная скорость на шкиве, м/с), а среднее давление р равно р = (Sт+S0)/DB.

Допускаемые значения pv для ленточных тормозов принимают меньше, чем для колодочных, вследствие худших условий охлаждения. Для стопорных ленточных тормозов pv? 25 МПа*м/с, для спускных pv? 15 МПа· м/с.

3. МОНТАЖ, ОБСЛУЖИВАНИЕ И РЕМОНТ ЛЕНТОЧНОГО ТОРМОЗА БУРОВОЙ ЛЕБЁДКИ БУ 2000/125 ЭП -1

3.1 Монтаж

Лебедка устанавливается на раму, затем устанавливается барабанный вал, который крепится болтами с гайками, выставляются торцы звездочек, путем перемещения корпуса редуктора по пазам в раме (смещение и перекос торцов звездочек должен быть не более 0,8 мм).

Барабанный вал с одной стороны связан с ленточным тормозом.

Ленточный тормоз центрируется относительно барабанного вала при помощи прокладок и за счет зазоров в корпусе тормоза, крепится болтами.

С другой стороны барабанный вал своими лабиринтами входит в лабиринты редуктора, по которым происходит уплотнение барабанного вала с редуктором. На этом же конце находятся, которые закрываются кожухом.

Тормоз лебедки взаимодействует своими двумя лентами с тормозными шкивами барабанного вала. Барабанный вал, ленточный тормоз закрыты кожухом, причем кожух лебедки имеет легко открывающиеся дверцы, обеспечивающие легкий доступ к обслуживаемым узлам тормозной системы и барабанного вала.

3.2 Обслуживание ленточного тормоза буровой лебедки БУ2000/125ЭП-1

Правильная эксплуатация лебедки и других систем и узлов лебедочного модуля повышает их долговечность и обеспечивает надежную и бесперебойную работу.

Постоянного наблюдения и периодической регулировки требует ленточный тормоз.

По мере износа колодок тормозных лент увеличивает ход штоков пневмоцилиндров и появление на их гильзах в заторможенном положении контрольных рисок говорит о необходимости подтянуть ленты и заново произвести регулировку тормоза.

Для этого надо растормозить тормоз, чтобы ленты были свободными. Затем отпустить контргайки и, вращая стяжки подтянуть ленты, обеспечив равномерный круговой зазор между колодками и тормозными шкивами в пределах 3 -5 мм. Затем затормозить тормоз и проверить равенство зазоров между балансиром и стаканами пружин. В случае неравенства зазоров, необходимо растормозить тормоз и подтянуть стяжку со стороны меньшего зазора, опустив на столько же стяжку с противоположной стороны. Добившись равенства зазоров, затянуть контргайки.

Кроме того, необходимо восстановить необходимый зазор между роликом ограничителя отхода ленты и самой лентой, равный 4±1 мм. Для этого необходимо ослабить контргайку и, вращая винт ключом, установить необходимый зазор. Затем затянуть контргайку.

Если зазор между колодками ленты и тормозным шкивом мал в верхней части шкива (лента лежит на шкиве), то необходимо дополнительно поджать пружину.

При длительных спуско-подъемных операциях раз в смену и по мере износа колодок необходимо контролировать одновременную работу двух лент по равенству зазоров. В случае их неравенства, произвести их выравнивание, как указано выше.

Замена тормозных лент производится при износе колодок до толщины 10 мм. Для этого снимают кожух, отсоединив верхние оттяжные пружины лент. Отсоединяют ленты от тяг и рычагов тормозного вала, расшплинтовав и выбив соединительные пальцы. Затем снимают ленты с тормозных шкивов на бочку барабана и извлекают их наружу. Заменив колодки тормозные, производят монтаж лент в обратной последовательности, после чего производят регулировку тормозной системы.

При замене тормозных колодок на лентах необходимо проверить геометрию ленты и соответствие ее размеров чертежу. При необходимости, произвести правку ленты, т.к. работа деформированными лентами может привести к неполадкам тормозной системы, как правило, затруднен спуск пустого крюка.

Техническое обслуживание барабанного вала сводится к замене тормозных шкивов при их износе свыше 10 мм на сторону. Для замены тормозных шкивов необходимо демонтировать кожух лебедки, тормозные ленты и гидравлический тормоз, кожухи муфт, муфту.

Снять крышку редуктора, отсоединить цепи, снять блок шкивов и звездочек, отвернуть болты крепления корпусов к раме лебедки. Снять барабан с валом и демонтировать тормозные шкивы.

Сборку производят в обратной последовательности.

После сборки проверить радиальное биение шкивов, оно должно быть не более 1,2 мм.

При замене тормозных шкивов запрещается подпиливать шпонки, на которые устанавливаются шкивы. Это приводит к недопустимому биению шкивов и неправильной работе тормоза.

Операции по замене тормозных шкивов следует производить кранами соответствующей грузоподъемности при демонтированной крыше модуля или в мастерских.

3.3 Ремонт ленточного тормоза буровой лебедки БУ 2000/125 ЭП-1

Для успешного и быстрого проведения ремонта обслуживающий персонал должен хорошо изучить оборудование лебедки.

Системой планово-предупредительного ремонта предусматривается проведение технического обслуживания оборудования и проведение текущего и капитального ремонтов.

Периодическое техническое обслуживание и текущий ремонт осуществляется в процессе эксплуатации для обеспечения работоспособности оборудования.

При техническом обслуживании осуществляются такие работы, как проверка затяжки болтовых соединений, при необходимости замена шплинтов, проверка и регулировка ленточного тормоза, контроль.

При текущем ремонте производится частичная разборка оборудования и связанная с этим остановка.

При этом производится проверка центровок агрегатов, замена изношенных колодок тормозных лент, замена тормозных шкивов, прокладок, регулировки тормозной системы, проверка крепления всех болтовых соединений, смазка узлов согласно карте смазки.

При износе колодок нужно заменять все колодки одновременно. Так же комплектно следует заменять колодки на тормозных лентах, причем рекомендуется производить эту операцию при поднятом из скважины инструменте, т.к. последовательно возрастающая нагрузка на крюке при спуске инструмента на забой создает благоприятные условия для приработки новых колодок.

Капитальный ремонт — наиболее сложный и трудоемкий вид планового ремонта, при котором производится полная разборка оборудования с последующим ремонтом или заменой всех изношенных деталей, а также работы, входящие в объем технического обслуживания и текущего ремонта.

Капитальный ремонт предназначен для полного восстановления работоспособности ленточного тормоза.

4. БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ В процессе эксплуатации лебедки необходимо выполнять следующие требования:

— все наружные движущиеся и вращающиеся части тормоза должны быть ограждены прочными металлическими щитами, работа без защитных кожухов над и тормозными лентами запрещается;

Тормозная система — один из основных узлов буровой лебедки. Чтобы исключить возможность тяжелых аварий, необходимо тщательно следить за исправностью тормозного устройства, за ограждением зубчатого передающего механизма тормоза. В противном случае возможно попадание в него посторонних предметов, что будет препятствовать перемещению тормозной рукоятки, в результате чего может произойти или затаскивание талевого блока под кронблок, или удар талевого блока о роторный стол. При этом не исключена возможность возникновения несчастных случаев.

При работе пневматическим тормозом необходимо следить за давлением в цилиндре тормоза; оно должно быть в пределах 0,2—0,3 МПа. Торможение должно быть плавным. Для этого надо плавно поворачивать рукоятку на тормозном рычаге. Резкий поворот приводит к быстрому повышению давления в цилиндре и резкому торможению барабана, в результате чего может произойти рывок крюка с возможным срывом подвешенного инструмента и падением его на рабочую площадку.

При пневматическом управлении лебедок необходимо систематически следить за исправностью пневмосистемы. Неисправности в ней сказываются на работе лебедки и могут быть причиной несчастного случая. Следует также обратить внимание на работу компрессоров, герметичность воздухопроводов, исправность крана Казанцева.

При ремонте или замене узлов пневмосистемы необходимо:

— отключить компрессорную станцию. При этом на пульте бурильщика и на автомате включения станции (на щите управления) вывесить плакаты «Не включать. Работают люди»;

— предупредить персонал вахты о предстоящих работах;

— открытием пробно-спускных кранов на воздухосборниках выпустить воздух из системы. Для ускорения удаления воздуха допускается включение в работу на «холостой ход» автоматического ключа АКБ-3М2.

Только после проведения вышеперечисленных мероприятий разрешается производство ремонтных работ по замене и ремонту узлов пневмоуправления.

После окончания ремонтных работ необходимо проверить герметичность системы пневмоуправления. При соединении воздухопроводов с резинотканевым рукавом для облегчения их надевания наконечники трубопроводов рекомендуется покрыть сухим тальком.

При эксплуатации шинно-пневматических муфт необходимо соблюдать следующие правила.

— следить за давлением воздуха при включении муфт. При недостаточном давлении воздуха происходят пробуксовка муфт, нагрев и усиленный износ колодок.

— тщательно оберегать тормозные колодки от попадания на них дизельного топлива, смазочных масел, керосина и прочих веществ, растворяющих резину, а также от механических повреждений. Загрязненные маслом места надо обмыть теплой водой с мылом.

При использовании буровых лебедок, не имеющих фиксатора положения, для укрепления тормозной рукоятки необходимо применять устройства в виде цепи, прочно прикрепленной к полу, или мягкого троса, пропущенного через пол, с привязанным к нему грузом.

Чтобы исключить аварии при работе лебедки, необходимо периодически проверять состояние ленточного тормоза. Один раз в течение каждой вахты при длительных спуско-подъемных операциях и несколько раз по мере износа колодок надо регулировать натяжение тормозных лент. Ленты тормозов должны быть натянуты равномерно и плотно охватывать оба шкива. При проскальзывании тормоза следует отрегулировать ленты и коромысло.

При полном торможении лебедки рукоятка тормозного рычага должна отстоять от пола буровой на расстоянии 80—90 см. В этом положении тормозной рычаг должен надежно фиксироваться.

Если ход рукоятки при торможении составляет не менее 60° (от верхнего положения), это означает, что колодки износились и требуется подтянуть ленты.

С целью снижения температуры на рабочей поверхности тормозных шкивов, растрескивания и разрывов необходимо:

— время спуска колонны на длину свечи 24 метра не сокращать менее 20 секунд;

— время остановки колонны не должно быть меньше 5−6 секунд.

— при сокращении времени торможения на поверхности шкивов возникают высокие температуры, вызывающие появление трещин на рабочей поверхности шкива и способствующие преждевременному износу тормозных колодок.

— износ тормозных шкивов не должен превышать 15 мм на сторону. Замер износа производится во время смены тормозных колодок и осуществляется при помощи стальной линейки, установленной на реборде тормозного шкива.

— комплект тормозных колодок с крепежной планкой считается изношенным и подлежит замене в том случае, когда толщина первой колодки, считая от набегающего конца ленты, становится равной 8 мм. При достижении указанного износа все колодки, установленные на ленте, подлежат замене.

Запрещается частичная замена колодок на тормозной ленте.

— при наличии трещин на рабочей поверхности шкива, длинной более 80 мм и шириной порядка 0,2 — 0,5 мм шкивы подлежат немедленной замене. Запрещается производить заварку трещины на тормозных шкивах и работать с подъемным валом, имеющим заваренные трещины на тормозных шкивах.

— крепление тормозного шкива к барабану подъемного вала лебедки должно осуществляться при помощи специальных болтов. Применение других болтов не допускается.

— разрешение на эксплуатацию вала барабана лебедки после проверки всех параметров возлагается на механика участка и заместителя начальника БПО.

Для облегчения работы бурильщика, а также увеличения срока службы (особенно тормозных колодок и шкивов) лебедки комплектуются вспомогательным гидравлическим тормозом, который требуется подключать в работу в соответствии с инструкцией по монтажу и эксплуатации лебедки. Необходимо следить, чтобы гидротормоз в процессе работы был заполнен жидкостью до необходимого уровня. В противном случае уменьшается эффективность его действия и затрудняется процесс притормаживания. Количество воды нужно регулировать при помощи контрольных кранов.

5. РАСЧЁТНАЯ ЧАСТЬ

5.1 Расчет ленточного тормоза буровой лебедки ремонт ленточный тормоз лебёдка Условия: Определить усилия натяжения набегающего и сбегающего концов тормозной ленты и проверить давление колодок на барабан лебедки.

Исходные данные

1. Максимальная нагрузка на крюке -1,25МН

2. Расчетный диаметр барабана — 0,55 м

3. Оснастка талевой системы — 4 х 5

4. Диаметр тормозных шайб — 1,18 м

5. Ширина тормозных лент — 0,24 м

6. Допустимая удельная нагрузка Натяжение набегающего на барабан лебедки каната при торможении

мак=0,8, а мин=0,5 МПа.

где Рх — натяжение каната в кН.

Qнагрузка на крюке в кН.

Qт.с — вес подвижной части талевой системы (=100кН) или 0,1МН Кчисло рабочих струн талевой системы (при оснастке 4×5, К=8)

т.с — КПД талевой системы (т.с =0,84)

nкоэффициент динамичности (n=1,1)

При нагрузке на крюке 1,25 МН.

Момент на барабане при этом

где Дбр =0,668м — расчетный диаметр барабана с навитым канатом по третьему слою, при котором момент на барабане будет наибольшим.

Тогда

Натяжение (в кН) набегающих концов лент

Где К = 1,2 — коэффициент запаса

FT — окружное тормозное усилие, кН Мб — момент на барабане Дт = 1,18м — диаметр тормозного шкива

— коэффициент трения колодок, примем =0,35;

— угол охвата тормозных шайб (шкива) лентой, (радианах) Тогда

Натяжение сбегающих концов лент

Sн — натяжение набегающих концов ленты

— коэффициент трения колодок

— угол охвата тормозных шайб (шкива) лентой Максимальное давление тормозных колодок на тормозной шкив

Sн — натяжение набегающих концов ленты В — ширина тормозных лент Дт — диаметр тормозного шкива

Полученное давление допустимо, так как мин Рмах мах Минимальное давление колодок на тормозной шкив

Sн — натяжение набегающих концов ленты В — ширина тормозных лент Дт — диаметр тормозного шкива

Среднее давление колодок на шкив Рмах — максимальное давление тормозных колодок на тормозной шкив Рмин — минимальное давление колодок на тормозной шкив Средняя удельная нагрузка

мак — максимальное натяжение набегающего на барабан лебедки каната при торможении

мин — минимальное натяжение набегающего на барабан лебедки каната при торможении

Следовательно, Рср ср., что допустимо

5.2 Определить усилия необходимое для полного торможения спускаемого груза Динамическое усилие торможения зависит от скорости торможения, т. е. силы, прикладываемой к тормозной рукоятке. Оно может быть учтено с помощью коэффициента запаса торможения «KT», который установлен в пределах 1,5- 2,0 по отношению к статической тормозной силе при наибольшем весе груза на крюке.

При этом должно соблюдаться условие, чтобы наибольшая тормозная сила вызывала усилие в ведущей ветви талевого каната, не превышало его разрывную прочность: «Rg»

где РТ. qдинамическое усилие торможения,

РТ.стстатическое тормазная сила,

РТтормазная сила,

КТкоэффициент запаса торможения,

ДШдиаметр тормозного шкива,

Дмахнаибольший диаметр навивки каната на барабан лебедки,

Rqразрывная прочность каната.

Для определения усилия, которое необходимо приложить к тормозной рукоятке необходимо определить момент на коленчатом валу тормоза.

где t — натяжение сбегающего конца тормозных лент, кН.

r= 0,03м — радиус рычажка коленчатого вала тормоза необходимое для торможения усилие на тормозной рукоятке где — КПД равный 0,8 учитывающий трения в опорах амортизаторе и прочее МТ — крутящий момент на тормозном валу =1,2кНм

Q — 50 кг (500Н) -вес тормозной рукоятки

L =0,35м — расстояние от центра тяжести тормозной рукоятки до оси вала (см. Рис) (проекция на горизонтальной плоскости)

= l. cos

l — 1.6м — длина рукоятки тормоза (проекция в зависимости от)

— КПД =0,8, учитывающий трение в опорах, амортизаторе и др.

При угле наклона тормозной рукоятки относительно пола буровой =30, =0,8 м усилие торможения.

При угле наклона рукоятки тормоза =60 =1,4 м усилие торможения Рациональный угол наклона рукоятки тормоза — 60

Так как усилие рабочего (бурильщика) не должно быть более 0,25кН, то для создания необходимой силы торможения используется пневматический цилиндр.

5.3 Расчет тормозной ленты на прочность

Наиболее опасным сечением ленты является сечение, ослабленное отверстиями под заклепки в местах её соединения с ушками, при помощи которых лента крепится к балансиру. В этом сечении лента рассчитывается на прочность при растяжении.

Исходные данные для расчета:

— толщина ленты, =5 мм. ;

zчисло заклепок, в ряду, z = 4;

dдиаметр заклепки, d =20мм;.

материал лентысталь СТ-5, предел прочности которой в=50 МПа;

натяжение набегающего на тормозной шкив конца ленты, Тн= 185кН;

напряжение растяжения в сечении в ленте.

где в — ширина ленты, в = 0.240мм;

Коэффициент запаса прочности при растяжение

]

где ср = 0,5 В =0.5×50 =25 МПа тогда

что больше допустимого, к 2 ;

Заклепки проверяем на прочность при напряжении среза:

где, iколичество плоскостей среза, i=2

dдиаметр заклепки

zчисло заклепок Тн — натяжение набегающего на тормозной шкив конца ленты тогда

Коэффициент запаса прочности на срез

[ЛИТ.9-Стр.182]

о.ср=0,75ср = 0,7525 =18,5 кг/мм2 тогда

что явно достаточно.

5.4 Расчет барабана лебедки на прочность При намотке каната барабан испытывать сложные напряжения от изгиба, кручения и сжатия. Задачей предусмотрен расчет барабана лебедки при СПО максимально-допустимого груза, если:

натяжение ходового конца каната, Рх= 176 кН;

диаметр бочки барабана, Dб=0,55 м;

диаметр талевого каната, dк = 0,025 м;

материал для изготовления барабана, сталь 35Л;

у которого в = 50 кг/мм2 (500 МПа);

расстояние между ступицами барабанаl1=989 мм;

Напряжение изгиба где W — момент сопротивления изгибу тела барабанов в мм3

Dб — диаметр лебедки барабана лебедки

D1 — внутренний диаметр барабана лебедки

D1=Dб-2б

где б — толщина стенки барабана;

б = (0,03 0,07) Dб + (610) мм тогда б = 0,05 Dб+10 = 0,5 550 + 10 =37,5 мм и D1= Dб — 2б =550−75 =475 мм определим «W»

отсюда напряжение изгиба на барабане лебедки

2. Расчет прочности на кручение

[ЛИТ.6 — Стр. 142]

Мкр — крутящий момент

Wкр — момент сопротивления кручению тела барабана

где

D5 — диаметр пятого ряда навивки каната на барабан лебедки (считаем, что на барабан навивается пять рядов каната)

Px — натяжение ходового конца каната

D5=Dб+dк+0.8dк

а=0,93 — коэффициент неравномерности укладки каната на барабане.

d — диаметр талевого каната

Dб — диаметр барабана лебедки Тогда D5 = 550+25+0,93 825 = 78,3 см Момент сопротивления кручению тела барабана

Dб — диаметр бочки барабана,

D1 — внутренний диаметр барабана

Тогда

3. Расчет прочности на сжатие барабана лебедки где Рхусилие в ходовой ветви оснастки, =176 000 Н;

dк — диаметр каната, =25 мм;

— толщина стенки барабана = 37,5 мм.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В данном курсовом проекте я провёл краткий обзор и анализ существующего оборудования. Детально описал конструкцию ленточного тормоза буровой лебёдки БУ 2000/125 ЭП1 и принцип его действия. Описал как производится монтаж и ремонт тормоза. Методы решения основных неполадок которые можно решить на месте и те которые производятся на предприятий в связи с этим ремонт происходит более тщательный т. е. капитальный. Провёл полный расчёт ленточного тормоза буровой лебёдки. Также определил усилия необходимые для полного торможения спускаемого груза, расчёт тормозной ленты на прочность во всех расчётах проверил какие допустимы нагрузки, они соответствовали допустимым.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ Архипов К. И., Попов В. И. Справочник инженера-механика по ремонту нефтяного оборудования. — Альметьевск: ТатАСУнефть, 1996. — 188с.

Баграмов Р. А. Буровые машины и комплексы: Учебник для вузов. — М.: Недра, 1988. — 501 с.

Буяновский Н.И., Лесецкий В. А. Буровые машины и механизмы — М.: Недра, 1967. — 405 с.

Ильский А.Л., Шмидт А. П. Буровые машины и механизмы: Учебник для техникумов. — М.: Недра, 1989. — 396 с.

Лесецкий В.А., Ильский А. Л. Буровые машины и механизмы: Учебник для техникумов. — М.: Недра, 1980. — 391 с.

Лобкин А. Н. Обслуживание и ремонт буровых установок. — М.: Недра, 1985. — 320 с.

Раабен А.А., Шевалдин П. Е., Максутов Н. Х. «Монтаж и ремонт бурового и нефтепромыслового оборудования»: М., Недра 1980. — 385 с.

Руденко Н.Ф., Александров М. П., Лысяков А. Г. Курсовое проектирование грузоподъемных машин. — М.: Машиностроение, 1971.-464с.

Технический паспорт «Буровая установка БУ 2000/125 ЭП — 1». — «ВЗБТ», 2000.