Курсовая работа. Ленточный тормоз Аграгат А-50. ТОРМОЗНАЯ СИСТЕМА БУРОВОЙ ЛЕБЕДКИ

Тормозные устройства, применяемые в буровых машинах и механизмах по назначению делятся на основные и вспомогательные. Основные предназначены для остановки машин и механизмов и приводятся в действие в конце движения либо при длительных перерывах в работе, вспомогательные же для длительного торможения с целью снижения скорости движения. В качестве основных тормозов в буровых машинах и механизмах используются фрикционные тормозные устройства, которые подразделяются на гидродинамические и колодочные.
В ленточном тормозе рабочий элемент- гибкая лента с фрикционными накладками, которые прижимаются к тормозному шкиву при угловом смещении одного из концов ленты.
Буровые лебедки, помимо ленточных тормозов, оснащаются дополнительными регулирующими тормозными устройствами. Назначение их состоит в поглощении энергии, выделяющейся при спуске колонны бурильных труб в скважину, в результате чего на долю ленточного тормоза остается только остановка колонны при ее посадке на ротор. При этом скорость опускания колонны можно регулировать.
Широко распространены в качестве регулирующих тормозных устройств гидродинамические и электрические тормоза с замкнутой системой водяного охлаждения, они присоединяются к подъемным валам лебедок при помощи кулачковых или обгонных муфт.
Тормоз следует устанавливать на быстроходных валах машины, испытывающих наименьший вращающий момент, что позволяет уменьшить размеры тормоза, зависящие от необходимого тормозного момента. Замыкание и размыкание тормозных устройств осуществляется посредством механического, пневматического и электрического приводов, снабженных ручным либо автоматическим управлением. Автоматическое управление обеспечивает остановку в аварийных ситуациях.


Тормозная система

Для торможения подъемного вала лебедки во время спуска труб в скважину, а также при подаче их на забой в процессе бурения лебедка снабжается двухленточным колодочным тормозом, На первом чертеже показана принципиальная типовая схема тормозной системы буровой лебедки.
Для уменьшения усилия торможения к противоположному концу тормозного вала присоединяется пневматический цилиндр. При поступлении в его полость сжатого воздуха поршень передвигается и через шток, присоединенный к коленчатому валу тормоза, поворачивает последний, прижимая ленты с колодками к тормозным шкивам лебедки. Если необходимо остановить или замедлить частоту вращения барабана, бурильщик рукой нажимает тормозную рукоятку по направлению к полу буровой. При этом подаётся давление по гидропробкам, вследствие чего он присоединяется к балансиру, остаются неподвижными, а горизонталь-ные, закрепленные на шейках коленчатого вала тормоза, натягиваются, и колодки, прикрепленные на их внутренних поверхностях, охватывают шкивы барабана и затормаживают его.
Тормозная лента — это стальная лента, к которой на болтах или скобах крепятся тормозные колодки. При помощи шарниров лента соединяется с коленчатым валом тормоза и балансиром. Для равномерного и полного отхода колодок от шкивов барабана к наружной поверхности лент прикрепляются оттяжные устройства.
Колодки, изготовленные из ретинакса, обладают более высокими качествами и наиболее широко распространены. Для крепления их к ленте концы металлических пластин, запрессованных в материал колодки, загибаются на наружную поверхность ленты.
Колодки прикрепляются иногда к лентам либо медными или алюминиевыми заклепками, либо с помощью болтов. Головки болтов углубляются в колодках и, таким образом, не соприкасаются с наружной поверхностью тормозных шкивов. В среднем на 1000 м проходки расходуется 70—80 колодок.
Гидродинамический тормоз предназначен для облегчения труда бурильщика, так как в связи с увеличением глубин скважин и веса бурильных труб при торможении лебедки во время спуско-подъемных операций необходимо прикладывать большие усилия к ленточному тормозу. К подъемному валу лебедки при помощи муфты присоединяется вспомогательный тормоз, автоматически ограничивающий и регулирующий скорость спуска бурильных или обсадных труб, превращая часть выделяющейся энергии в тепло. Ленточный тормоз лишь останавливает колонну труб во время посадки ее на ротор.

Тормозной момент М, создаваемый гидродинамическим тормозом, зависит от частоты вращения ротора тормоза и степени заполнения его полости жидкостью. Чем выше частота вращения ротора, тем больше развиваемый им тормозной момент. Тормозной момент увеличивается также пропорционально диаметру ротора в пятой степени.
Гидродинамический тормоз состоит из ротора, статора, закрытого с боков крышками . Муфтой он присоединяется к торцу подъемного вала лебедки . Статор, по существу, является основанием и крепится болтами к раме лебедки. Наклонные ребра при наличии воды в тормозе во время вращения ротора в процессе спуска колонны способствуют созданию значительного сопротивления вращению вала. Во время вращения этого вала в обратную сторону (при подъеме колонны) сопротивление воды значительно уменьшается.
Гидродинамический тормоз сообщается с холодильником с помощью двух резиновых шлангов. Через шланг вода из холодильника поступает в корпус тормоза, где благодаря высоким скоростям циркуляции и встречному наклону лопаток создается значительный тормозной момент. При правильном выборе объема воды, залитой в тормозную систему, можно установить оптимальную для каждого конкрет-ного случая скорость спуска колонны. Следует всегда помнить, что чем меньше скорость спуска, тем меньший тормозной момент развивает гидродинамический тормоз и тем большую нагрузку испытывает ленточный тормоз. Чтобы при подъеме колонны и ненагруженного элеватора на преодоление трения лопастей ротора о жидкость, находящуюся в тормозе, не затрачивалась излишняя мощность, необходимо последней отключать от подъемного вала. Это легко выполняется в том случае, если тормоз отключается один раз в начале подъема труб. Но при отключении его перед каждым подъемом элеватора в процессе спуска труб значительно увеличивается время спуско-подъемных работ. В двух- и трехроторных тормозах с большим диаметром ротора (1,45 м) потери на трения, возникающие при подъеме крюка, достигают больших величин
Для облегчения и сокращения затрат времени на отключение тормоза от подъемного вала лебедки гидродинамические тормоза укомплектовываются обгонными муфтами, которые при обратном направлении вращения вала автоматически отключают тормоз от лебедки и включают его при прямом вращении. Таким образом, применение мощных обгонных муфт во избежание значительных потерь энергии при вращении подъемного барабана во время подъема ненагруженного элеватора является большим недостатком этих тормозов.

Описание изображения к авторскому свидетельству № 2263832 
Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в ленточно-колодочных тормозах буровых лебедок. Ленточно-колодочный тормоз содержит тормозной шкив и тормозную ленту с установленными на ней подвижными фрикционными накладками. Ленточно-колодочный тормоз содержит отдельные неподвижные фрикционные накладки в начале набегающей ветви тормозной ленты, на середине тормозной ленты и в конце сбегающей ветви тормозной ленты. Между неподвижными фрикционными накладками находятся подвижные фрикционные накладки, которые в своей верхней части по их ширине имеют разрезы, посаженные в Со¬образные пазы тормозной ленты. Подвижные фрикционные накладки имеют возможность перемещения относительно внутренней поверхности тормозной ленты и рабочей поверхности шкива. На набегающей и сбегающей ветвях тормозной ленты расположено неодинаковое количество подвижных фрикционных накладок, связанных между собой пружинами различной жесткости. Техническим результате является возможность перераспределения удельных нагрузок и частичное выравнивание их по ветвям тормозной ленты, что повышает эффективность действия тормоза и способствует равномерному износ подвижных фрикционных накладок.
Описание изображения к авторскому свидетельству № 691624
Ленточный тормоз содержит барабан, охватывающую его тормозную ленту, набегающий конец которой подпружинен в натяжное устройство, отличающееся тем, что с целью стабилизации тормозного момента, натяжное устройство выполнено в виде взаимодействующих между собой рычага, один конец которого шарнирно установлен на основании тормоза, а второй прикреплён к концам набегающей и сбегающей ветвей ленты, и подпружиненного ролика.
 Ленточный тормоз отличающийся тем, что с целью стабилизации прижима ролика, пружина, поджимающая ролик, вторым концом соединена шарнирно с натяжным узлом.
 Тормоз работает следующим образом.
 При торможении рычаг под действием усилия пружины поворачивается, при этом ролик перемещается по криволинейному пазу. Усилие передаётся рычагом на пружину, которая растягивается и перемещает набегающий конец ленты.
 Усилия пружин подобраны так, чтобы они создавали номинальный тормозной момент.
 Когда тормозной момент станет больше номинального, перемещающийся набегающий конец ленты передаёт усилие через пружину рычагу. При этом, поворачиваясь, рычаг перемещает ролик по криволинейному пазу, растягивает вторую пружину. Пружина воздействуя через ролик на рычаг поменяет момент торможения.
Описание изображения к авторскому свидетельству № 1116238
 Тормоз работает от усилия прилагаемого к тормозному рычагу бурильщиком.
Две тормозные ленты охватывают тормозные шкивы ба¬рабана. Одним концом ленты присоединяются к балансиру установленному на стойке на раме лебедки перед бараба¬ном, а другим концом — к тормозному валу. Сбегающие концы лент, обхватывающие тормозные шкивы под углом более 270° , соединяются с коленчатым валом посредством обоймы и кронштейнов При торможении коленчатый вал поворачивается и сбегающие концы лент перемещаются по дуге, опи-сываемой радиусом шатунных шеек. После выбора свободного хода фрикционные накладки при¬жимаются к тормозным шкивам.
Гидродинамические тормоза буровых лебедок, используемые для ограничения скорости спуска бурильных и обсадных труб в сква¬жину, представляют собой лопаточное гидравлическое устройство, состоящее из вращающегося ротора и неподвижного статора, который является и корпусом, ра¬бочая полость которых заполнена жидкостью. Гидродинамический тормоз действует подобно гидромуфте в тормозном режиме, при котором турбинное колесо заклинивается и скольжение становится равным 100%. При вращении радиальные лопатки ротора отбра¬сывают жидкость от центра к периферии и направляют ее на ло¬патки статора. Пройдя по межлопаточным каналам, жид¬кость вновь попадает на лопатки ротора и, таким образом, уста¬навливается замкнутая циркуляция жидкости между ротором и статором. Используется когда вес колонны 100-200 Кн. Значительно облегчает труд бурильщика.

Заключение

Сочетание различных тормозов позволяет повысить эффективность торможения и меньшему износу деталей и узлов тормозной системы, облегчает труд работающего и предотвращает возможные аварии, связанные с талевой системой буровой установки. Гидродинамический тормоз играет очень большую роль в буровой установки, в частности при проведении СПО.