2000

Модернизация вала подъемного ЛБУ-1200 при помощи накладок типа ЛЕБУС-Курсовая работа-Оборудование для бурения нефтяных и газовых скважин

ID: 172102
Дата закачки: 31 Июля 2016
Продавец: nakonechnyy_lelya@mail.ru (Напишите, если есть вопросы)
    Посмотреть другие работы этого продавца

Тип работы: Работа Курсовая
Форматы файлов: AutoCAD (DWG/DXF), КОМПАС, Microsoft Word
Сдано в учебном заведении: ИНиГ

Описание:
В данном дипломном проекте на основании анализа конструктивных особенностей и недостатков подъемных валов буровых лебедок, несущих основные нагрузки при спуско-подъемных операциях в процессе бурения, разработаны дополнительные конструктивные элементы защиты, повышающие межремонтный период подъемного вала.
В первой главе проведен анализ существующих конструкций буровых лебедок.
Во второй главе проведена патентная проработка конструктивных элементов подъемного вала буровой лебедки.
В третьей главе дано описание предложенных элементов защиты бочки барабана подъемного вала и его реборд.
В расчетной – четвертой части проекта проведены расчеты ленточного тормоза, определены усилия необходимые для полной остановки спускаемого груза, выполнены прочностные расчеты тормозной ленты, барабана лебедки, определены частоты вращения редуктора подъемного вала и другие расчеты.
В пятой главе рассмотрены вопросы монтажа, эксплуатации и ремонта буровых лебедок.
В экономической части проекта определены затраты на изготовление разработанной конструкции подъемного вала и произведен расчет экономической эффективности от внедрения модернизированной тормозной системы.
Заключительный раздел посвящен вопросам безопасности и экологичности проекта.
Буровые лебёдки выполняют следующие функции: натяжение и наматывание на барабан ведущей струны каната талевой системы при подъеме, сматывание каната при спуске бурильных и обсадных колон и ненагруженного крюка с элеватором, как во время СПО, так и бурения, при наращивании, подаче и других операциях.
Лебёдка должна осуществлять регулирования скорости спуска и полную остановку крюка на всей длине его хода; натяжение вспомогательного каната при свинчивании и развенчивании колонн (при отсутствии специальных ключей), при подъеме и спуске грунтоносок и подъем различных грузов, оборудования и вышек в процессе монтажа и демонтажа установок. В некоторых конструкциях лебедка служит для передачи вращения ротору.
Спуск и подъем бурильных колон производят много раз, все операции повторяются систематически в строго определенной последовательности, а нагрузки на лебедку при этом носят циклический характер. При подъеме крюка мощность подводится к лебедке от двигателей, а при спуске, наоборот, тормозные устройства должны преобразовать освободившуюся энергию в теплоту. Для лучшего использования мощности во время подъема крюка с переменной по величине нагрузкой приводы лебедки должны быть многоскоростными.
Управление лебедкой сосредоточено на посту бурильщика, который расположен на буровой площадке. Лебедка, вспомогательный привод лебедки, привод лебедки уста¬навливаются на рамы-секции основания.
Все рамы-секции конструктивно выполнены таким образом, что с установленным на них оборудованием они удобны для транспортирования мелкими блокам.
Привод лебедки осуществляется от одного электродвигатели. Мощность от электродвигателя через эластичную втулочно-пальцевую муфту передается на ведущий вал коробки передач. Включение первой скорости и третьей осуществляется кулачковой муфтой, а второй скорости и пятой шиннопневматической муфтой МШ-700 «ведомый вал», а четвертая и шестая скорости шиннопневматической муфтой МШ-700 «ведущий вал».
Цепи в коробке передач четырехрядные с шагом 44,45 мм.
Передача мощности с коробки передач на лебедку осуществляется цепной передачей Z =24/41 цепь трехрядная с шагом 50,8 мм. Таким образок подъемный вал лебедки имеет шесть скоростей вращения. В качестве вспомогательного тормоза на лебедке применен электромагнитный порошковый тормоз ТЭП-45, выполняющий функции регулятора подачи долота.
Ленточный тормоз - основной тормоз буровой лебедки. Он предназначен для остановки и удержания в неподвижном состоянии бурильной колонны и другого инструмента, спускаемых и поднимаемых из скважины. Ленточный тормоз при необходимости может быть использован в качестве вспомогательного. Например, в случаях отказа или недостаточного тормозного момента вспомогательного тормоза лебедки для снижения скорости спуска колонны труб в скважину используется ленточный тормоз. При отсутствии регулятора подачи долота ленточный тормоз служит для поддержания осевой нагрузки на долото и подачи бурильной колонны по мере углубления забоя скважины.
Согласно ГОСТ 12.2.041-79, к ленточным тормозам предъявляются следующие требования:
- тормозной момент должен быть достаточным для надежного удержания в неподвижном состоянии колонны труб наибольшей массы, соответствующей допускаемой грузоподъемности лебедки;
- привод тормоза должен обеспечить плавное регулирование тормозного момента и мягкую посадку на стол ротора спускаемой в скважину колонны труб;
- тормоз должен растормаживаться одновременно с включением привода лебедки;
- температура на поверхностях трения фрикционной пары не должна превышать допускаемой температуры нагрева материалов, используемых в тормозной паре;
- конструкция тормоза должна исключать самопроизвольное торможение и растормаживание и обеспечить легкость управления, удобство и доступность осмотра, регулирования и замены износившихся деталей и узлов.
В буровых лебедках в качестве основного используется двухленточный тормоз, обладающий важными преимуществами по сравнению с одноленточным. В первую очередь следует отметить надежность двухленточного тормоза, сохраняющего работоспособность при отказе одной из лент. Распределение тормозного момента на два шкива позволяет вдвое уменьшить контактные давления и, следовательно, повысить долговечность тормозных шкивов и колодок.
Кинематические схемы ленточного тормоза буровых лебедок показаны на рисунке 1.3 Стальные ленты 4 с фрикционными накладками огибают цилиндрические тормозные шкивы 2, которые установлены на барабане 3 лебедки. В результате трения между неподвижными накладками и тормозными шкивами возникает тормозной момент, противодействующий вращению барабана и удерживающий его в неподвижном состоянии. Установка тормозных шкивов непосредственно на барабане лебедки требует увеличения необходимого тормозного момента, так как барабан лебедки - наиболее тихоходный орган в кинематической цепи подъемного механизма. Однако при отсутствии промежуточных звеньев между тормозом и талевым канатом обеспечиваются надежность и безопасность торможения лебедки.
Концы лент соединяются с балансиром 10 и шатунными шейками 9 коленчатого вала 8. Конец ленты, соединяемый с балансиром, принято называть набегающим, а противоположный, соединяемый с коленчатым валом, - сбегающим. Сбегающие концы лент, обхватывающие тормозные шкивы под углом более 270° (рисунке 1.3, в, г), соединяются с коленчатым валом посредством обоймы О и кронштейнов К. При торможении коленчатый вал поворачивается и сбегающие концы лент перемещаются по дуге, описываемой радиусом шатунных шеек.
После выбора свободного хода фрикционные накладки прижимаются к тормозным шкивам. Величина свободного хода зависит от радиальных зазоров между фрикционными накладками и тормозными шкивами, образующихся при растормаживании. Направление вращения барабана при спуске должно совпадать с направлением углового смещения тормозных лент при торможении лебедки. В этом случае вращающиеся шкивы будут затягивать тормозные ленты и благодаря этому уменьшатся усилия, необходимые для торможения. При подъеме тормозные шкивы, вращаясь в обратном направлении, будут отбрасывать тормозные ленты и тем самым способствовать растормаживанию лебедки одновременно с включением ее привода.
Поворот коленчатого вала для замыкания и размыкания тормоза осуществляется тормозной рукояткой. В лебедках, расположенных на полу буровой площадки, тормозная рукоятка устанавливается на консоли тормозного вала (рисунке 1.3, а). В лебедках, которые находятся под полом буровой площадки (рисунке 1.3, б, в, г), тормозная рукоятка с валом 13 на подшипниках 11 монтируются на полу буровой площадки и соединяются с коленчатым валом 8 посредством рычагов 12, 15 и тяги 14.
Для оперативного торможения лебедки наряду с ручным используется пневматический привод, состоящий из тормозного цилиндра 7, шток которого соединяется с мотылевой шейкой 5 коленчатого вала, и регулятора управления 6. Пневматический привод облегчает труд бурильщика при спуско-подъемных операциях. В лебедках большой мощности тормозной привод снабжается пневмоцилиндром 19 (рисунке 3,в,г) для автоматического торможения лебедки при падении давления в пневмосистеме, при обесточивании буровой и при подъёме талевого блока.
Под давлением воздуха, поступающего через клапан 20 от сети или баллона 18, шток цилиндра 19 выдвигается и проушина 16 освобождает шейку 17 тормозного вала, обеспечивая управление тормозом рукояткой или пневмоцилиндром 7, как в нормально разомкнутых тормозах. В аварийных ситуациях давление воздуха в пневмоцилиндре 19 падает и под действием возвратной пружины шток перемещается в обратном направлении. Проушины 16 штока поворачивают тормозной вал и в результате этого лебедка автоматически затормаживается. В этом состоянии тормоз действует как нормально замкнутый.
Тормозные ленты 12 изготовляются из стального листа толщиной 6-10 мм, изогнутой по диаметру тормозных шкивов 11 барабана 13 лебедки (рисунок 1.4). Ширина ленты выбирается в зависимости от используемых колодок, ширина которых по стандарту составляет 220-260 мм. Длина ленты рассчитывается по диаметру и углу обхвата (270-340°) тормозного шкива с учетом толщины накладок. Лента по длине имеет отверстия для крепления накладок 14 и снабжена концевыми проушинами для соединения с валом 2 и балансиром 5 тормоза.
Вследствие больших контактных давлений тормозные колодки, расположенные со стороны набегающего конца ленты, изнашиваются более интенсивно. Тормозные колодки крепятся к ленте стальными планками, запрессованными в тело колодки. Для этого концы планок выводят через отверстия в ленте и загибают с наружной стороны.
Крепление тормозных колодок при помощи болтов и заклепок с потайными головками более трудоемко. Между колодками с зазором 1,7 - 4,2 мм установлены дистанционные планки 15, способствующие плотному и равномерному поверхности тормозных шкивов. Равномерность радиального зазора между тормозными накладками и шкивом по дуге обхвата регулируется пружинными оттяжками 16 и опорными роликами 17. Одновременно пружинные оттяжки служат для отвода ленты от шкива при растормаживании лебедки. Тормозные шкивы и диски барабана 13 между собой соединяются на скользящих посадках
Балансир поворачивается на оси, установленной в стойке 3, которая крепится болтами к раме 4 лебедки. К балансиру посредством болтов 10 и резьбовых стаканов 8 присоединяются набегающие концы тормозных лент. Болт имеет ушко для соединения с тормозной лентой и резьбу для навинчивания стакана. При проворачивании стакана болт перемещается по резьбе и регулирует радиальный зазор между шкивом и тормозными накладками, образующийся в разомкнутом тормозе. Если зазоры отрегулированы неодинаково, балансир поворачивается на своей оси и опускает конец ленты, которая охватывает тормозной шкив с большим зазором. В результате этого достигается одновременное затягивание тормозных лент с одинаковым усилием.
 Угол поворота балансира возрастает с увеличением разности радиальных зазоров на шкивах тормоза. Если зазоры на каждом из двух шкивов отрегулированы одинаково, то при торможении балансир сохраняет горизонтальное положение. Опоры стаканов имеют сферическую форму, обеспечивающую их самоустанавливаемость при отклонениях балансира от горизонтального положения. Пружина сжатия 7 выбирает осевой зазор между балансиром и стаканом, образующийся при растормаживании.
 Через отверстия в раме проходят шпильки 6, соединяющиеся на резьбе со стаканами балансира. На хвостовики шпилек навинчены аварийные гайки, воспринимающие натяжение ленты при обрыве либо чрезмерном радиальном зазоре одной из лент тормоза. Аварийные гайки завинчиваются с осевым зазором относительно нижней опорной плиты на раме лебедки. Величина зазора зависит от свободного хода ленты и не должна превышать допускаемого значения. При чрезмерном зазоре торможение лебедки одной лентой становится невозможным, так как после выбора свободного хода тормозные накладки не будут прижаты к шкиву. Поэтому перемещение набегающего конца ленты ограничивается зазором между аварийной гайкой и опорной плитой рамы, допускаемую величину которого по требованиям безопасности следует постоянно контролировать в процессе эксплуатации лебедок.
  Привод ленточного тормоза состоит из коленчатого вала 2, установленного на радиальных сферических подшипниках, корпуса 9 которых закреплены на раме лебедки. Шатунные шейки коленчатого вала посредством тяг соединяются со сбегающими концами тормозных лент. Обойма тяги надевается на вал и устанавливается на полувтулках из антифрикционных материалов. Согласно требованиям безопасности (ГОСТ 12.2.041-79), конец тормозной рукоятки при замкнутом тормозе должен отстоять от пола площадки бурильщика на расстоянии не менее 80…90 см, а прикладываемое к рукоятке мускульное усилие не должно превышать 250 Н.
Увеличение угла поворота рукоятки при замыкании тормоза свидетельствует о чрезмерном радиальном зазоре между тормозными накладками и шкивами, вызванном их износом в процессе эксплуатации. Для восстановления нормального положения рукоятки при замыкании тормоза необходимо уменьшать образовавшийся зазор путем подтяжки тормозных лент резьбовыми стаканами балансира. Рукоятка тормоза, как указывалось, устанавливается на конце тормозного вала либо на отдельном валу, соединяемом с тормозным валом лебедки посредством рычага и механических передач.
На рисунке 1.5 показано устройство ручного управления тормозом, смонтированное на отдельном валу. Тормозная рукоятка 5 приварена к ступице 9 зубчатого сектора, закрепленного на валу 13 шпонкой. Вал смонтирован на сферических подшипниках 12, корпуса 10 и 15 которых закреплены болтами на отдельной плите 8. Регулируемой по длине тягой рычаг 14 соединяется с рычагом коленчатого вала, синхронно воспринимающим движения тормозной рукоятки. Рассматриваемое устройство используется для дистанционного управления ленточным тормозом буровых лебедок.
Привод тормоза снабжен стопорным устройством, состоящим из зубчатого валика 2 и тормозного шкива 3. Валик 2 устанавливается в корпусе 10 на подшипниках 11 и находится в зацеплении с зубчатым сектором , закрытым кожухом 7. Шкив 3 охватывается тормозной лентой 4, концы которой крепятся к рычагу с грузом 6 и образуют суммирующий ленточный тормоз. Рычаг поворачивается на оси, запрессованной в корпусе 10. Под действием момента, создаваемого грузом 6, тормозная лента, обхватывая шкив, удерживает валик 2 и находящийся с ним в зацеплении зубчатый сектор от приворота. При этом тормозная рукоятка, жестко связанная с сектором 1, фиксируется в заданном положении. Тормозная рукоятка и другие детали привода тормоза обладают достаточной жесткостью, необходимой для устранения потери хода при включении тормоза.
Исполнительный орган пневматического привода ленточных тормозов - тормозной цилиндр одностороннего действия, в котором рабочий ход поршня совершается под действием сжатого воздуха, а обратный ход - под действием пружины. Конструкции тормозных цилиндров буровых лебедок показаны на рисунке 6. Обычный тормозной цилиндр 12 (рисунке 1.6, а) используется для оперативного торможения лебедки и состоит из поршня 1, гильзы 2, штока 5, крышек 3 и 14 Поршень уплотняется резиновой манжетой, зажатой болтами диска Глухая крышка 14 уплотняется резиновой прокладкой и имеет коническое резьбовое отверстие для подвода сжатого воздуха в цилиндр.
Верхняя крышка 3 имеет горловину с втулкой 8 для направляющего штока поршня. Пружина 4 отжимает поршень в крайнее нижнее положение. Крышки тормозного цилиндра затягиваются шпильками 9 и 13. Внутри штока поршня установлена резиновая шаровая опора 11 штока 5, соединяющегося с рычагом 6 коленчатого вала 7. Тормозной цилиндр крепится к стойке 10, установленной на раме лебедки. При подаче сжатого воздуха в поршневую полость.
Плавность торможения достигается постепенным увеличением давления воздуха в цилиндре тормоза, обеспечиваемым краном Казанцева. При растормаживании давление воздуха в цилиндре снижается, и поршень под действием пружины отводится в исходное положение. Шток 5 возвращается в исходное положение рукояткой тормоза, поворачиваемой при растормаживании лен точного тормоза. Положение толкателя внутри штока поршня обеспечивает независимое управление тормозом посредством механического и пневматического приводов.
Пружинные тормозные цилиндры (рисунок 1.6,б) служат для автоматического торможения лебедки. Поршень 2 соединяется со штоком 1, снабженным проушиной А для соединения с рычагом тормозного вала. В процессе нормальной работы лебедки пружины 5 постоянно сжаты под давлением воздуха, поступающего через отверстие В в полость Б цилиндра. При авариях отключается подача воздуха и давление в полости Б падает. Под действием пружины шток возвращается в исходное положение и замыкает тормоз.
Плавность аварийного торможения обеспечивается дросселирующей шайбой, через которую воздух удаляется из цилиндра. Перекосы поршня и штока устраняются благодаря шарнирному креплению тормозного цилиндра 4 к стойке 3 рамы лебедки.


Комментарии: Изобретение [15] относится к технике бурения скважин, а именно к лебедкам буровых станков. Буровая лебедка содержит барабан, привод, тормоз барабана, тормоз включения вращения барабана, управляющие системы тормозов, пульт управления. Пульт управления (рисунок 2.1) включает основание, стойку, планку (9) пульта управления и рычаги (10), (11) управляющих систем тормозов. Планка (9) пульта управления выполнена с возможностью горизонтального перемещения относительно стойки (8) и снабжена наклонными относительно оси симметрии пульта направляющими. С направляющими (13) взаимодействуют рычаги (10, 11) управляющих систем.
Для обеспечения возможности горизонтального перемещения планки (9) пульта управления относительно основания (7) в планке (9) выполнен паз (14). Со стойкой (8) скреплен размещенный в пазу (14) болт (15), при этом стенки паза (14) служат направляющими для болта (15) при горизонтальном перемещении планки (9). Этим достигается повышение надежности конструкции.
Буровая лебедка (рисунок 2.2), содержит барабан 1, привод 2, тормоз барабана 3, тормоз включения вращения барабана 4, управляющие системы тормозов 5, пульт управления 6, включающий основание 7, стойку 8, планку 9 и рычаги 10, 11 управляющих систем тормозов. Планка 9 пульта управления выполнена с возможностью горизонтального перемещения относительно стойки 8 и снабжена наклонными относительно оси симметрии 12 пульта направляющими 13, с которыми взаимодействуют рычаги 10, 11 управляющих систем соответственно тормоза и барабана. Для обеспечения возможности горизонтального перемещения планки 9 пульта управления относительно основания 7 в планке 9 выполнен паз 14, а со стойкой 8 скреплен размещенный в пазу 14 болт 15, при этом стенки паза 14 служат направляющими для болта 15 при горизонтальном перемещении планки 9.
Работает устройство следующим образом. При включении вращения барабана тормоз барабана должен быть расторможен, и, наоборот, при торможении барабана лебедки привод вращения должен быть отключен. Это достигается попеременной работой тормозов 3, 4, которые через управляющие системы 5 срабатывают за счет перемещения рычагов тормозов из одного крайнего положения в другой. Между рычагами находится планка 9, которая за счет горизонтального перемещения при работе рычагов обеспечивает:
- возможность свободного разматывания барабана лебедки при выполнении технологических операций, где требуется «свободный сброс» груза, при этом оба рычага находятся в крайнем правом положении;
- возможность притормаживания при переключении вращения барабана с одного направления вращения на другое (растормаживание), при этом оба рычага находятся около среднего положения;
- исключение одновременного включения привода лебедки и тормоза барабана, что привело бы к выходу из строя устройства, рычаги не могут находиться одновременно в крайнем левом положении.
Таким образом, предложенное техническое решение позволит:
- повысить надежность конструкции;
- обеспечит безопасность работ при проведении спускоподъемных операций.
Сущность другого изобретения [15] заключается в том, что коробка передач лебедки выполнена в виде двух планетарных рядов, солнечные шестерни которых установлены на ведущем валу коробки передач. Коронная шестерня первого ряда укреплена в корпусе коробки передач. Водило с сателлитами этого ряда через коронную шестерню второго планетарного ряда связано с ведомым валом, который выполнен полым и установлен концентрично ведомому валу, который связан с водилом и сателлитами второго планетарного ряда. Оба ведомых вала жестко связаны со шкивами шиннопневматических муфт, связанных с барабанным валом и имеющих возможность поочередного взаимодействия со шкивами. Использование изобретения позволяет осуществить создание компактной лебедки буровой установки с достаточной надежностью работы.



Размер файла: 19,8 Мбайт
Фаил: (.rar)

Скачать

Добавить в корзину

Занесено в корзину

        Коментариев: 0

Есть вопросы? Посмотри часто задаваемые вопросы и ответы на них.
Опять не то? Мы можем помочь сделать!

Некоторые похожие работы:

К сожалению, точных предложений нет. Рекомендуем воспользоваться поиском по базе.