Типы оснасток талевых механизмов

 

Правильный выбор кратности и схемы оснастки талевого механизма имеет важное значение. От кратности оснастки зависят диаметр и длина используемого каната, кинематика и нагруженность всей подъемной части бурового комплекса, включающей талевый механизм, буровую лебедку и ее привод. С увеличением кратности оснастки уменьшаются усилия в струнах каната и пропорционально возрастает длина каната, необходимая для подъема талевого блока на заданную высоту. При снижении усилий в струнах каната можно уменьшить его диаметр и соответственно диаметры барабана лебедки и шкивов талевого блока и кронблока.

Однако при увеличении длины каната возрастает необходимая канатоемкость барабана. Рост числа перегибов каната на шкивах, вызываемый увеличением кратности оснастки, можно компенсировать некоторым повышением запаса прочности каната, что более существенно влияет на его усталостную прочность, чем число перегибов.

Скорости подъема крюка υ_кр, определяются по формуле

 

υ_кр=π ∙ D_ср∙ (n_дв/60)∙i_тс∙i_тр, (1.2)

 

где D_СР- средний (расчетный) диаметр навивки каната на барабан, м;

n_ДВ- частота вращения вала двигателя лебедки, об/мин;

i_ТС- число подвижных струн талевой системы;

i_ТР- передаточное число трансмиссии (от вала двигателя до лебедки).

Из приведенной формулы имеем

 

i_тр= πD_срn_дв/60 ּ i_тсυ_кр, (1.3)

 

Как видно, необходимое передаточное число трансмиссии буровой лебедки уменьшается с увеличением кратности оснастки талевой системы. Благодаря меньшему редуцированию упрощается конструкция и снижается металлоемкость трансмиссии. Важно также отметить, что с увеличением кратности оснастки уменьшаются изгибающие и крутящие моменты, которые действуют на детали подъемного механизма, расположенные между лебедкой и двигателями, и возрастают запас сцепления фрикционных муфт и запас торможения ленточного тормоза лебедки, что благоприятно влияет на срок их службы. Поэтому при выборе кратности оснастки следует не только исходить из прочности каната, но и учитывать влияние кратности оснастки на конструк­тивные и эксплуатационные качества всего подъемного механизма буровой установки.

Последовательность огибания канатом шкивов кронблока и талевого блока определяется схемой оснастки талевого механизма. Различают параллельную и крестовую схемы оснастки. При параллельной оснастке оси кронблока и талевого блока располагаются в пространстве параллельно, а при крестовой перекрещиваются под углом 90°. Предпочтительнее крестовая схема оснастки, представленная на рисунке 1.2, при которой ходовая струна каната располагается на среднем шкиве кронблока и поэтому обеспечивается более равномерная и плотная навивка каната на барабан лебедки.

 

 

а – при ручной расстановке свечей (кронблок соосный):

НК – I – 5 – VI – 1 – II – 4 – V – 2 – III – 3 – IV – ХК;

б – при работе с комплексом АСП (кронблок несоосный):

НК – I – 5 - V – 1 – II – 4 – IV – 2 – III – 3 – VI – ХК; НК – неподвижный конец талевого каната; ХК – ходовой конец талевого каната

 

Рисунок 1.2. Развернутая схема и последовательность крестовой оснастки талевой системы

 

При параллельной оснастке ходовая струна располагается на одном из крайних шкивов кронблока, что ухудшает намотку каната из-за сравнительно большой разницы углов отклонения каната от плоскости вращения ходового шкива в крайних положениях каната на барабане лебедки. Опыт показывает, что при крестовой оснастке значительно уменьшаются раскачивание не нагруженного талевого блока при СПО, а также момент от сил упругости каната, вызывающей закручивание талевого блока.

 

 

Обзор элементов талевой системы

Талевые блоки

 

Талевый блок – подвижная часть талевой системы при спуско-подъемных операциях, предназначены для работы в районах с умеренным климатом (тип БТН) и с умеренным и холодным климатом.

Талевые блоки всех типоразмеров (конструктивно отличающиеся друг от друга только числом канатных шкивов) представляют собой канатные шкивы, насаженные на роликоподшипниках на ось, неподвижно установленную в двух щеках, закрепленных гайкой. Канатные шкивы на оси отделены друг от друга распорными кольцами. Подшипники смазываются индивидуально через продольное и радиальное отверстие в оси. На торцах оси выходы продольного канала закрыты пробками. По аналогии с кронблоками канатные шкивы талевого блока имеют боковые крышки, предохраняющие от попадания грязи и вытекания смазки.

Односекционный талевый блок, представленный на рисунке 1.3, состоит из двух щек 1 с приваренными накладками, изготовленными из стального листа. Щеки, соединяемые траверсой 10 и двумя болтовыми стяжками 3, образуют раму талевого блока. Между траверсой и стяжками в щеках имеется расточка для оси 5 шкивов. Ось крепится в щеках двумя гайками 11, предохраняемыми от отвинчивания стопорной планкой 6. Шкивы 8 на оси талевого блока устанавливаются на подшипниках качения 7 подобно шкивам кронблока. Для предотвращения выскакивания каната из канавки шкивов на стяжках 3 закреплен нижний кожух 2. С наружной стороны шкивы закрываются кожухами с прорезями в верхней части, предназначенными для выхода каната.

В талевом блоке число шкивов на единицу меньше, чем в парном с ним кронблоке. В отличие от кронблока талевый блок не испытывает нагрузок от натяжений ходовой и неподвижной струн каната, поэтому грузоподъемность его меньше, чем кронблока. Масса талевого блока должна быть достаточной для обеспечения необходимой скорости его спуска, в связи с чем талевые блоки обычно массивнее кронблока, хотя число шкивов и грузоподъемность последних больше. Талевые блоки изготовляют одно- и двухсекционными. Они предназначены соответственно для ручной расстановки свечей и для работы с комплексом АСП. Двухсекционные талевые блоки при необходимости могут быть использованы для ручной расстановки свечей.

 

 

 

 

1 – щека; 2 – кожух нижний; 3 – стяжка; 4 – отверстие; 5 – ось; 6 – планка стопорная; 7 – подшипники качения; 8 – шкив; 9 – гайка; 10 – траверса

 

Рисунок 1.3. Односекционный талевый блок

Кожухи талевого блока изготовляются из листовой стали либо литыми. Предпочтительнее литые кожухи, обладающие большей массой, благодаря которой возрастает скорость спуска незагруженного талевого блока. На нижних вытянутых концах имеются отверстия для осей, соединяющих талевый блок непосредственно с корпусом крюка. Для соединения с крюками, имеющими штропы, талевые блоки снабжаются серьгой, которая находится в отверстиях кронштейнов, приваренных к нижним концам щек. Серьга талевого блоказаводится под штроп крюка и крепится в отверстиях кронштейнов при помощипальцев. Подшипники смазываются пружинными масленками через отверстия 4в оси шкивов талевого блока.

Двухсекционный талевый блок, представленный на рисунке 1.4, состоит из двух трехшкивных секций 2 и 5, соединенных желобом 3, который направляет талевый блок при его перемещении вдоль свечи.

 

1 – шкив; 2, 5 – секции; 3 – желоб; 4 – буфер резиновый; 6 – ось; 7 –траверса; 8 – валик; 9 – скоба-подвеска; 10 – кожух шкивов; 11 – кожух дополнительный; 12 – устройство стопорное; 13 – подшипник качения; 14 - стакан

 

Рисунок 1.4. Двухсекционный талевый блок

 

Для расстановки свечей на два подсвечника, расположенных у противоположных граней буровой вышки, вместо желоба используется поворотная муфта. Установка шкивов 1 на осях, крепление осей в щеках каждой секции, смазка подшипников и их предохранение от загрязнения, а также кожухи 10 шкивов выполнены по аналогии с ранее рассмотренными конструкциями кронблоков и талевых блоков.

В щеках секций талевого блока установлены две параллельные оси 6 для подвески траверсы 7. Одновременно оси 6 служат для жесткого соединения секций талевого блока. В траверсе установлен стакан 14 на упорном шарикоподшипнике 13. К стакану на двух валиках 8 подвешена скоба-подвеска 9 с проушинами для штропов автоматического элеватора, используемого в ком­плексе АСП. При ручной расстановке свечей в проушины скобы 9 подвешиваются петлевые штропы для работы с обычными элеваторами. В процессе бурения скоба используется для подвески вертлюга. Положение скобы фиксируется замком 12.

В отличие от талевых блоков, используемых для ручной расстановки свечей, в рассматриваемой конструкции имеются дополнительный кожух 11 для защиты от возможных ударов и резиновый буфер 4, на который при подъеме талевого блока ложится центратор комплекса АСП. В других конструкциях двухсекционных талевых блоков щеки каждой секции соединяются осями, на которых устанавливаются специальные подвески с проушинами для штропов автоматического элеватора или трехрогого крюка (У4-300, УТБА-6-400).

Техническая характеристика талевых блоков приведена в таблице 1.1

 

Таблица 1.1 - Основные технические характеристики талевых блоков