МОДЕРНИЗАЦИЯ ТОРМОЗНОЙ СИСТЕМЫ БУРОВОЙ ЛЕБЕДКИ ЛБУ-1100-Дипломная работа-Оборудование для бурения нефтяных и газовых скважин

В данном дипломном проекте представлены результаты конструкторской проработки варианта тормозной системы буровой лебедки ЛБУ-1100. Проект базируется на материалах, собранных на преддипломной практике, и на анализе научно-технической и патентной информации. На их основе в пояснительной записке представлены технико-экономические обоснования выбранного варианта технического предложения, а также проработаны вопросы обеспечения безопасности и защиты окружающей среды при использовании нового оборудования. Станина представляет собой металлическую сварную раму, на которой монтируются узлы лебедки. Станина должна предохранять отдельные детали лебедки от повреждения и утери при транспортировке, а также делает лебедку более жесткой и прочной. Если же лебедка установлена на крупноблочном основании, то на повторный монтаж ее при строительстве буровой, по существу, совсем не затрачивается время.
Подъемный вал (рис.1.2) является главным валом буровой лебедки, а в ряде новых конструкций (например, в лебедке ЛБ-750) единственным. На конце вала 7 укреплена шинно-пневматическая муфта 1, служащая для включения лебедки от звездочки 2.
На другом конце вала смонтированы звездочка 8, трансмиссия регулятора подачи долота и барабан 9 муфты включения вспомогательного тормоза. В средней части подъемного вала 7 между коренными подшипниками 3 напрессован и закреплен на шпонке барабан. Он состоит из бочки 6 и дисков 5. Наружная поверхность барабана гладкая или с канавками под определенный диаметр талевого каната.
С обоих концов барабана к дискам на болтах крепятся тормозные шкивы 4, поверхность которых даже при наличии вспомогательных тормозов во время торможения нагревается до температуры, в ряде случаев превышающей 900° С. Поэтому к этим деталям лебедки предъявляются большие требования.

Рис 1.2. - Подъемный вал лебедки

На рис. 1.3 показана тормозная система лебедки. Тормозные шкивы изготовляются Уралмашзаводом из сталей марок 35ХНЛ и 30ХМЛ с термической обработкой — закалкой и высоким отпуском. Можно изготовлять шкивы из сталей других марок (5ХГСЛ, 20ХМЛ и др.) с соответствующей термообработкой. Во избежание серьезных аварий необходимо тщательно следить за состоянием тормозных шкивов: при появлении на поверхности трещин их своевременно следует заменять.

Главными недостатками ленточных тормозов являются неравномерный износ фрикционных накладок сбегающей и набегающей ветвей, а так же их перегрев из-за трения, особенно при длительной и непрерывной работе.
Конструктивные решения (изобретения), направленные на устранение недостатков ленточно-колодочных тормозов можно разделить на три группы:
-изобретения, в которых применяется (техническим результатом которых является) охлаждение колодок потоками воздуха или жидкости;
-изобретения, в которых применяется охлаждение колодок с помощью термобатарей, состоящих из термоэлементов с электронной и дырочной про-водимостью;
- изобретения, в которых применяется уравновешивание тормозных уси-лий, а следовательно и износа, на колодках сбегающей и набегающей ветвей применением подвижных фрикционных пар либо резиновой пневмокамеры.
На листе № представлены описания изобретений к патентам, направ-ленные на устранение недостатков ленточных колодочных тормозов.
Из рассмотренных конструкторских предложений наиболее отвечающим задаче по улучшению технических и экономических показателей ленточных тормозов является патент № 2 270 942 «Двухступенчатый ленточно-колодочный тормоз с трехслойным резинотросовым кольцом», который при-нимаем для разработки в данном проекте.
При использовании решений по данному патенту в конструкции ленточ-ного колодочного тормоза износ фрикционных накладок (колодок) будет происходить равномерно по всей поверхности трения. Следовательно, сокра-тится их расход и время простоев буровой установки из-за ремонта тормоз-ных лент (замены колодок). Кроме того, за счет увеличения поверхности тре-ния более чем вдвое уменьшится удельное давление на фрикционную пару и улучшится отвод тепла от рабочего тела.
Таким образом, модернизация тормозной системы ленточного колодочного тормоза буровой лебедки ЛБУ-1100 кроме экономии фрикционных накладок, уменьшения времени на ремонт тормоза и замену колодок, позволит исключить из конструкции лебедки водяную систему охлаждения шкивов.
Сравнивая количество теплоты, поглощаемое тормозом за одно торможение [формула (11.8)] при экстремальном режиме спуска (МСТ и п — максимальные), с количеством теплоты, одновременно отводимым лучеиспусканием [формула (11.13)] и конвекцией [формула (11.14)], можно установить, достаточна ли площадь поверхностей охлаждения тормозных шкивов. Если условие (11.16) не соблюдается и W> WОХЛ, то необходимо увеличить отвод тепла путем оребрения поверхностей шкивов либо искусственным их охлаждением. Отвод тепла с поверхности трения может быть улучшен при изготовлении тормозных шкивов из материалов, обладающих высокой теплопроводностью.
Рассматриваемый метод теплового расчета не претендует на получение точных результатов и используется для предварительных оценок теплового режима ленточного тормоза буровых лебедок. Более достоверные результаты могут быть получены на основе модельных и натурных испытаний.