Капремонт лебёдки

Трансмиссия привода ротора состоит  из цепной передачи 30, передающей мощность с подъемного вала через спаренную  шинно-пневматическую муфту 31 коническому  редуктору 32. От него передача осуществляется через вертикальный карданный вал  к верхнему коническому редуктору, который связан горизонтальным карданным  валом непосредственно с приводным  валом ротора.

Рисунок 1.4 Кинематическая схема  лебедки ЛБУ-1100

Прямые I, II и III скоростей  передаются с трансмиссионного вала 21 через цепные передачи 12, 16 и 17 путем  поочередного включения кулачковых муфт 13, 14, 15 и 18, 19. С промежуточного вала 24 через шинно-пневматическую муфту 9, цепную передачу 3 и шинно-пневматическую муфту 2 скорости передаются на подъемный  вал барабана лебедки. Скорости IV, V и VI с промежуточного вала 24 передаются цепной передачей 26 через шинно-пневматическую муфту 27 подъемному валу 25. Обратное вращение подъемного вала осуществляется при  введенных в зацепление зубчатых колесах 20—23. Цепные передачи 3 и 26 обеспечивают две обратные скорости барабана лебедки.

Промышленностью выпускаются  две модификации лебедок типа ЛБУ: ЛБУ-1100М1 и ЛБУ-1100М2, Отличие их заключается в том, что во второй модификации применено водяное  охлаждение тормозных шкивов. Лебедки  ЛБУ-1100 предназначены для комплектации установок БУ-5000. При этом в установках с электроприводом трансмиссия  ротора обычно отсутствует, а привод ротора осуществляется от отдельного электродвигателя.

ГНК УГТУ. 150411.51.055.КП

Лист

13

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лебедка ЛБУ-3000 принципиально отличается от всех других отечественных буровых лебедок. В отличие от лебедок с механическими трансмиссиями частота и направление вращения подъемного вала с барабаном в этой лебедке изменяются легко и плавно (бесступенчато) по кривой постоянства мощности. Это достигается за счет непосредственного подсоединения к подъемному валу двух электродвигателей постоянного тока. При спуске колонн приводные электродвигатели работают в режиме генераторов и выполняют функции тормозных машин.

В лебедку ЛБУ-3000 входят три  закрытых цепных редуктора,, смонтированных на общей раме и служащих одновременно опорами для валов. Кроме них  промежуточный и подъемный валы имеют по одной дополнительной подшипниковой  опоре, смонтированной на раме. РПД  и двигатели привода установлены  на отдельных рамах, соединенных  с рамой лебедки стяжными болтами. Весь лебедочный агрегат устанавливается  на бетонном фундаменте. На раме лебедки  с задней стороны находится масляная станция, предназначенная для смазки подшипников и цепей редукторов.

Лебедки ЛБУ-3000 (У2-300) в буровых  установках Уралмаш 300ДЭ, Уралмаш 300Э  и БУ-15000 установлены под полом  буровой. Тормозная рукоятка, расположенная  у пульта бурильщика, соединена системой рычагов и тяг с тормозным  валом ленточных тормозов.

1.3 Описание выбранного  прототипа

По заданию прототипом в нашей работе является буровая  лебедка ЛБУ-1100, кинематическая схема  которой приведена на рисунке 1.4.

Техническая характеристика лебедки приведена в таблице 1.1

На рисунке 2.1 ([3], с. 174-175)показана буровая лебедка ЛБУ-1100, основные конструктивные элементы которой повторяются  в других моделях современных  отечественных и зарубежных лебедок  для эксплуатационного к глубокого  разведочного бурения. Лебедка монтируется  на сварной металлической раме 4, приспособленной для ее перевозки и перемещения подъемным краном при монтажно-демонтажных работах. К раме приварены корпуса масляных ванн 3 и 10 цепных передач, соединяющих лебедку с коробкой перемены передач. В отцентрированных отверстиях корпусов масляных ванн установлен подъемный вал с барабаном 7 буровой лебедки.

ГНК УГТУ.150411.51.055.КП

Лист

14

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

В корпусе 10 размещается вторая цепная передача, используемая для привода вала 11 трансмиссии ротора. Вал трансмиссии ротора на сферических роликоподшипниках устанавливается в дополнительной расточке корпуса 10 и выносной опоре 12, закрепленной на рамс лебедки. Масляные ванны, закрытые крышками и промежуточными кожухами 15 и 19, соединяются с коробкой перемены передач. Для устранения утечек масла, используемого для смазки цепных передач, в стыковых разъемах масляных ванн устанавливаются прокладки.

Промежуточные кожухи при  транспортировке лебедки вводятся во внутреннюю полость масляных ванн, а наружные их фланцы закрываются  кожухами 16 и 18. На раме со стороны пульта 2 бурильщика смонтированы стойка 8 балансира, тормозной вал 17 и вал 5 рукоятки управления ленточным тормозом. Электромагнитный тормоз 14 крепится к раме соосно с подъемным валом и соединяется с ним кулачковой муфтой 13. На раме установлены два тахогенератора 9 и 20.

Тахогенератор 9 предназначен для контроля частоты вращения стола ротора и соединяется цепной передачей с валом 11 трансмиссии ротора. Тахогенератор 20 соединяется с валом электромагнитного тормоза и предназначен для контроля скорости спуска колонн труб при автоматическом режиме работы электротормоза. На стойке 1 установлен командоаппарат комплекса АСП для блокировки перемещений механизма захвата свечи и талевого блока. Привод командоаппарата осуществляется от цепной звездочки на подъемном валу лебедки.

К раме крепится воздухопровод 6 системы пневматического управления лебедкой.

Подъемный вал (Приложение А) —основа буровой лебедки. Между  коренными подшипниками 15 подъемного вала 19 напрессованы ступицы дисков барабана 18. В правом более доступном для работы диске имеется внутренний прилив (сечения А—А и С—С) для крепления талевого каната планкой 32 и болтами 33. В буровых лебедках канат крепится с внутренней либо наружной стороны диска. Узел крепления должен быть надежным и удобным в работе. Наружное расположение узла крепления более доступно и удобно для быстрого крепления и освобождения каната. Недостаток наружного крепления — повреждение витков каната в результате трения с верхней кромкой углубления для заделки каната.

ГНК УГТУ.150411.51.055.КП

Лист

15

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Наиболее распространены простые  в изготовлении барабаны с гладкой  наружной поверхностью. Для улучшения  намотки барабан лебедки снабжается съемными накладками, имеющими параллельные и переходные спиральные канавки  для укладки витков каната. Симметричное расположение параллельных и спиральных участков канавки на длине отдельных  витков способствует снижению инерционных  нагрузок от дисбаланса, создаваемого в результате одностороннего увеличения радиуса навивки в местах перехода смежных слоев каната.

Рисунок 2.1 Буровая лебедка  ЛБУ-1100

К дискам барабана крепятся тормозные шкивы 16 (Приложение А). В рассматриваемой конструкции тормозные шкивы снабжены кольцевой рубашкой для охлаждающей воды. Вода в тормозных шкивах циркулирует по замкнутому циклу. Для этого через устройство 8 на торце вала и трубку, установленную внутри вала, по трубам 20 вода поступает в правый, а затем в левый шкив, из которого по кольцевому пространству между отверстием вала и подводящей трубкой отводится в приемный бак для последующего использования. Пробки 17 в тормозных шкивах служат для слива воды во избежание ее замерзания при длительных остановках лебедки.

ГНК УГТУ.150411.51.055.КП

Лист

16

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Коренные роликовые радиально-сферические  подшипники 15 подъемного вала, установленные в расточках корпуса масляной ванны, смазываются густой смазкой через тавотницы 34. Внутренние обоймы роликоподшипников фиксируются па валу распорными втулками, а наружные — торцовыми крышками корпуса подшипника. Для компенсации температурных удлинений вала между корпусом 35 и наружной обоймой 36 одного из подшипников имеется необходимый зазор (узел 1 Приложение А). Радиальные и торцовые лабиринтные уплотнения в крышках служат для удержания смазки в подшипниках.

Цепное колесо 1 тихоходной передачи и шкив шинно-пневматической муфты 12 имеют общую ступицу 2, посаженную на вал на свободно вращающихся роликовых радиально-сферических подшипниках, подобных подшипнику 21. На валу внутренние обоймы подшипников фиксируются втулками. Наружная обойма правого подшипника в расточке ступицы фиксируется от осевых перемещений пружинным кольцом и крышкой. Левый подшипник в ступице устанавливается свободно. Обод 10 шинно-пневматической муфты 12 планшайбой 5 крепится к ступице 6, напрессованной на вал.

Воздух для включения  шинно-пневматической муфты 12 поступает через вертлюжок 7, воздухопровод 4 и клапан-разрядник 11. При отказе муфты и в случае недостаточного давления воздуха для соединения муфты используются аварийные болты 9, которые ввертываются в приливы планшайбы и входят в пазы шкива. По правилам безопасности установка аварийных болтов 9 обязательна при использовании буровой лебедки для подъема вышки. Разъемное соединение цепного колеса 1, шкивов 14, 24 и планшайб 5, 26 со ступицами позволяет ремонтировать муфты и заменять цепное колесо без съема напрессованных на вал ступиц.

Кожух 13 предохраняет шкив 14 от попадания масла. Подшипники ступицы 2 смазываются с помощью масленки 3 с трубкой, ввернутой в ступицу. Аналогично на другом конце подъемного вала установлены шинно-пневматическая муфта 25 и цепные колеса 22 «быстрой» скорости лебедки и 23 трансмиссии ротора. Воздух к шинно-пневматической муфте 25 поступает через вал электромагнитного тормоза, вертлюжок 28, отверстие в вале 19, воздухопровод 30 и клапан-разрядник 31.

Кулачковые полумуфты 27 и 29 используются для соединения подъемного вала с валом электромагнитного тормоза. Для устранения биения при вращении крупные детали подъемного вала и вал в сборе подвергаются балансировке. Все болтовые соединения подъемного вала лебедкой законтрены.

ГНК УГТУ.150411.51.055.КП

Лист

17

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Вал 9 привода ротора устанавливается на двух роликовых радиально-сферических подшипниках 1 (рисунок 2.2). Левый подшипник устанавливается в корпусе масляной ванны. Корпус правого подшипника крепится к раме буровой лебедки. Подшипники закрыты фланцевыми крышками, снабженными лабиринтным уплотнением. Ведущее двухрядное цепное колесо 3 вращается от подъемного вала и установлено на ступице 11, закрепленной на валу шпонкой. Ведомое цепное колесо z = 27 выполнено в виде шкива-звездочки 4, свободно вращающейся относительно вала на роликоподшипниках 10.

Планшайба 7 шинно-пневматической муфты 6 с помощью шпонки жестко закреплена на валу 9. Воздух в муфты подводится через вертлюжок 12 и отверстия в вале. В аварийных случаях для соединения муфты могут быть использованы болты 8. На вертлюжке 12 имеется цепная звездочка для привода тахогенератора, контролирующего частоту вращения стола ротора. Противоположная консоль вала 9 может быть использована для соединения с двигателем в случае индивидуального привода ротора. Подшипники смазываются через тавотницы 2 и 5.

Рисунок 2.2 Вал привода  ротора в сборе

ГНК УГТУ.150411.51.055.КП

Лист

18

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

2. Расчетная часть

2.1 Расчет и  выбор параметров буровой лебедки

К основным параметрам буровых  лебедок относятся мощность, скорости подъема, тяговое усилие, длина и  диаметр барабана лебедки. От правильного  выбора указанных параметров зависят  производительность, экономичность, габариты и масса лебедки, которые существенно  влияют на эффективность бурения, транспортабельность  и монтажеспособность всей буровой  установки.

Определяем скорость ходовой  струны каната на i-ой скорости по известной  зависимости

  (2.1.1)

где v_i – скорость подъема на i-ой скорости, м/с;

i_т.с – кратность оснастки.

По ([3], табл. II.3) i_т.с = 14.

Максимальная  скорость подъема ограничивается безопасностью управления процессом подъема и предельной скоростью ходовой струны, при которой обеспечивается нормальная навивка каната на барабан лебедки. Для предотвращения затаскивания талевого блока на кронблок из-за ограниченного тормозного пути скорость подъема крюка, согласно требованиям безопасности, не должна превышать 2 м/с.

Для талевых механизмов с  кратностью оснастки принимаем t_т.с˂10 v_max=2,0 м/с.

Минимальная скорость подъема — резервная и используется для технологических целей: при расхаживании колонн бурильных и обсадных труб; при ликвидации осложнений и аварий, связанных с затяжкой и прихватом бурильных труб; при подъеме колонны труб через закрытые превенторы; при подъеме колонны труб в случае отказа одного из двигателей привода лебедки. Величина минимальной скорости подъема принимается в установленных практикой бурения пределах: v_min=0,2 м/с.

Отношение предельных скоростей  определяет диапазон регулирования скоростей подъема лебедки:

  (2.1.2)

ГНК УГТУ. 150411.51.055.КП

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

 Студент

Шатков А.М.

Расчётная часть

Литер

Лист

Листов

 Руковод.

Потолицын Н.А.

19

 Консульт.

МО-409

Промежуточные скорости подъема определяются из геометрического ряда чисел

  (2.1.3)

где φ-знаменатель геометрической прогрессии.

  (2.1.4)

где k — число передач.

Разбивка скоростей в  геометрической прогрессии позволяет  обеспечить относительно равное изменение  смежных скоростей, и поэтому  большая часть скоростей располагается  в зоне низших передач, используемых для подъема колонн бурильных  и обсадных труб сравнительно большего веса. Наряду с этим геометрический ряд передач позволяет сохранить  степень загрузки буровой лебедки  при переходе с одной передачи на последующую.

В соответствии с числом передач прототипа, принимаем k = 6.

Итак, определяем промежуточные  скорости подъема:

-вторая скорость

-третья скорость

-четвертая скорость

-пятая скорость

-шестая скорость окончательно

Определяем скорости ходовой  струны каната:

-первая скорость

-вторая скорость

ГНК УГТУ. 150411.51.055.КП

Лист

20

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

-третья скорость

-четвертая скорость

-пятая скорость

-шестая скорость

Диаметр барабана выбираем в зависимости от диаметра талевого каната:

  (2.1.5)

где d_к-диаметр каната, м.

В соответствии с диаметром  каната d_к=32 мм ([3], табл. 11.3), применяемом на прототипной лебедке принимаем d_к=32 мм.

Принимаем D_б=740 мм.

Диаметр конечного  слоя навивки каната на барабан

  (2.1.6) 

где α=0,93 — коэффициент, учитывающий  уменьшение диаметра навивки вследствие смещения каната в промежутки между  витками нижнего слоя;

К-число слоев навивки.

В соответствии с числом слоев навивки К=3 ([3], табл. 11.3), применяемом  на прототипной лебедке принимаем  К=3.

По допускаемым отклонениям  ходовой струны талевого каната длину  барабана выбираем в пределах

  (2.1.7)

где l_б- длина барабана, м;

Н – расстояние между  осями подъемного вала буровой лебедки  и направляющего шкива кронблока, м.

Принимаем Н примерно равной высоте буровой вышки Н=45 м.

Принимаем l_б=1500мм.

ГНК УГТУ. 150411.51.055.КП

Лист

21

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата