Тема: “Талевая система буровой установки”
1. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ
1. Закрепить знания студентов по теории подъема и спуска бурильной колонны;
2. Получение практических навыков по выполнению оснастки талевой системы;
3. Изучение нагрузок, действующих в ветвях, талевой системы, и их измерение;
4. Изучение энергетических параметров талевой системы.
2. ОБОРУДОВАНИЕ, ПРИБОРЫ И ПРИНАДЛЕЖНОСТИ
1.Действующая модель талевой системы;
2.ЭВМ "Электроника ДЗ-28”;
3.Динамометры;
4.Ваттметр;
5.Секундомер;
6.Линейка измерительная;
7.Набор грузов;
8.Плакаты, схемы.
3. ОСНОВНЫЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ
При статическом положении (состояние покоя) усилия в ветвях талевого каната равны:
, (1)
где … - усилия в рабочих ветвях;
n - порядковый номер ветви;
- усилие в неподвижной ветви;
- усилие в ходовой ( подвижной ) ветви;
- нагрузка на крюке;
- кратность оснастки талевой системы.
Кратность оснастки определяется числом рабочих ветвей каната (число ветвей между талевым блоком и кронблоком ), либо удвоенным числом оснащенных шкивов талевого блока.
То есть ,
где - число оснащенных шкивов талевого блока.
Кратность оснастки талевой системы в буровых установках для глубин бурения от 1250 до 8000 м составляет от 4 до 12 (2) .
В процессе спуска и подъема (динамическое нагружение) вследствие трения в опорах шкивов талевого блока и кронблока, а также жесткости каната усилия в его ветвях неодинаковые. Для талевой системы буровых установок . Неподвижная ветвьталевого каната используется для установки специальных датчиков, позволяющих измерять нагрузку на крюке. Потери на трение оцениваются коэффициентом полезного действия (КПД) шкива, который для опор скольжения принимается равным 0,95...0,96, а для опор качения - 0,97...0,98 (1).В расчетах удобнее пользоваться коэффициентом сопротивления шкива, определяемым выражением:
,
где - КПД шкива.
При подъеме усилия натяжения в ветвях каната составят:
,
,
…………………………..
.
Для установившегося процесса, исходя из условия равновесия талевого блока, можно записать:
,
или .
Отсюда усилие натяжения неподвижной ветви каната при подъеме составит:
(1)
В процессе спуска усилия в ветвях каната определяются следующим образом:
,
,
…………………….
.
Тогда с учетом равновесного состояния талевого блока для установившегося движения при спуске усилие натяжения в неподвижной ветви каната можно выразить как
, (3)
Аналогично рассмотренному усилия натяжения в ходовой ветви талевого каната в период подъема и спуска можно записать как
, (4)
. (5)
Принимая во внимание тот факт, что знаменатель выражений (2), (3), (4) и (5) представляет собой геометрическую прогрессию, после определения её суммы получим
, (6)
, (7)
, (8)
. (9)
Практически при расчете натяжения ветвей каната КПД талевой системы буровой установки при подъеме и спуске принимается одинаковым. Тогда
, (10)
. (11)
Здесь - КПД талевой системы, определяемый выражением:
. (12)
Мощность на крюке подъемного механизма:
, (13)
где - средняя скорость движения крюка.
Общий КПД от крюка до двигателя:
, (14)
где - мощность двигателя для привода лебедки.
С другой стороны,
,
откуда (15)
Здесь - КПД трансмиссии от двигателя до вала лебедки.
В буровых установках для глубокого эксплуатационного и разведочного бурения в зависимости от конструкции силового привода =0,50…0,75 {2}.
4. Описание лабораторной установки.
Лабораторная установка (рис. 1) представляет собой размещенную на «вышке» 1 талевую систему, состоящую из кронблока 2 и талевого блока 3, на которых установлены шкивы 4. один из шкивов кронблока закреплен через динамометр 5. Взаимосвязь между шкивами 4 талевого блока и кронблока обеспечивается посредством каната 6, одна ветвь которого закрепляется неподвижно через динамометр 7. Вторая ветвь (ходовая) закрепляется на барабане 8 лебедки, вращение которому передается от электродвигателя 9 через червячный редуктор. Мощность, потребляемая электродвигателем 9, контролируется ваттметром 10. К талевому блоку присоединен выполняющий функции крюка грузонесущий стержень II, на который устанавливаются сменные грузы 12.
Для обслуживания талевой системы имеется верхняя площадка 13 и лестница-стремянка 14. Управление работой электродвигателя 9 обеспечивается от дистанционного переносного пульта 15.
рис. 1. Схема лабораторной установки
Рис 2. Схема оснастки 4X5 (i=8): а) – крестовая; б) - параллельная |
Рис 3. Схема оснастки 5X6 (i=10): а) – крестовая; б) – параллельная |
Скорость движения грузов определяется выражением:
.
Усилие натяжения подвижной ветви каната определяется зависимостью:
.
Определение КПД талевой системы.
Рассчитываются средние значения усилий натяжения ветвей, входящие в формулу (10) и (11):
,
.
Далее, исходя из формул (10) и (11), определяются значения КПД:
,
.
Среднее значение КПД талевой системы будет:
.
Расчет коэффициента сопротивления шкива.
Преобразовав выражение (12) относительно , получим:
. (16)
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.