Проверочный расчет базовых узлов и деталей лебедки ЛБУ22-670

5 ПРОВЕРОЧНЫЙ РАСЧЕТ БАЗОВЫХ УЗЛОВ И ДЕТАЛЕЙ

1) Сделать проверочный расчет размеров барабана лебедки ЛБУ22-670 и числа рядов навивки каната.

Исходные данные: диаметр бочки барабана D_б=0,5 м; длина  барабана L_б=1,18 м; диаметр каната d_к=28 мм; оснастка 5х6.

Диаметр навивки каната (в м) определяем по формуле :

D_pi = D_б + (2z_i-1)·d_к·α,                                            (4)

где z_i — число рядов навивки каната на барабане; α =0,93 — коэффициент сжатия каната.

Диаметр намотки по первому ряду каната (в м):

D_р1 = 0,5 + 0,028 = 0,528.

Диаметр намотки по второму и третьему рядам (в м)

D_p2 = D_р1 + 2·d_k·α = 0,528 + 2·0,028·0,93 = 0,554;

D_p3 = D_p1 + 4·d_k·α = 0,528 +4·0,032·0,93 = 0,58.

Число витков каната в одном ряду

m=L_б·β/t                                                        (5)

где  β= 0,92÷0,95 — коэффициент    неравномерности    навивки   каната;   t=0,033 м — шаг навивки каната.

Тогда

m = 1,18·0,95/0,033≈34 витков .

Принимая, что в первом ряду находится 10 нерабочих витков каната (m_з=10), определяем безопасную длину этого постоянно навитого на барабан каната:

l_з=π·D_рл·m_з=3,14·0,528·10≈17 м.

Необходимая длина наматываемого на барабан каната (в м) для подъема бурильных труб

L=ε·l·u_ТС+l_з.                                                    (6)

Здесь ε = 1,05÷1,15 — коэффициент, учитывающий пробег крюка при подъеме; l=27 м — длина свечи; u_ТС = 10 — число рабочих струн оснастки.

L₁₀= 1,05·27·10 +17 = 196 м.

Длина одного ряда каната (в м), навиваемого на барабан:

l_i=π·D_рi·m.                                                      (7)

Для первого ряда

l₁ = 3,14·0, 528·34 = 56 м;

для второго ряда

l₂ = 3,14·0,554·34=59 м;

для третьего ряда

1₃ = L- l₁- l₂= 196- 56- 59 = 81 м.

Число витков в третьем ряду

m_з = l_з/(π·D_рз )= 81/(3,14·0,58) = 45 витков.

Из расчета видно, что при длине барабана 1,18 м и числе витков в одном слое 34 для подъема свечей длиной 27 м для работы с навивкой каната в три слоя может быть применена талевая система с кратностью полиспаста u_TC = 10, т.е. оснастка 5х6 допускает работу со свечами длиной 27м.

2) Проверить диаметр тормозных шкивов барабана лебедки ЛБУ-1100.

Диаметр тормозных шкивов зависит от диаметра первого ряда навивки каната на барабан и определяется соотношением:

D_ш =(1.85÷2.5)D_р1.                                         (8)

Диаметр тормозного шкива D_ш = 0,9 м, тогда отношение D_ш/D_р1 = 0,9/0,528= 1,705, что допустимо, так как это отношение больше 1,8.

3) Определить усилия натяжения набегающего и сбегающего концов тормозной ленты и проверить давление колодок на барабан.

Исходные данные: максимальная нагрузка на крюке G_k=2,2 MH; диаметр барабана лебедки ЛБУ22-670 D_б=0,5 м; оснастка талевой системы 5x6; диаметр тормозного шкива 0,9 м; ширина тормозной ленты 0,23 м; материал колодок — ретинакс; допустимая удельная нагрузка σ_mах=0,8, а σ_min=0,5 МПа.

Натяжение набегающего на барабан ведущей струны каната при торможении

P_ВТ=(G_к+G_ТС)·η_ТС·k_д/u_ТС,                                   (9)

где G_TС = 0,l MH — вес подвижной части талевой системы; u_ТС = 10 -кратность талевой системы; η_ТС=0,83 — к, п. д. талевой системы; k_д =1,1 - коэффициент динамичности.

P_ВТ =(2,2+0,1)·0,83·1,1/10=0,21MH.

Момент на барабане

М_б= P_ВТ·D_бр/2                                                (10)

 (D_бр = D_бр =0,594 м [4 c. 80]—расчетный диаметр  барабана с   навитым   канатом   по третьему слою, при котором момент на барабане будет наибольшим).

М_б = 0,21·0,594·10³/2=62,4 кН·м.

Натяжение (в кН) набегающих концов лент (рисунок 3)

                                        

Рисунок 3- Схема распределения усилий на тормозной рукоятке

S_н=k·F_Т·е^µ·α/ (е^µ·α-1),                                              (11)

где k= 1,2 — коэффициент запаса; F_Т —окружное тормозное усилие, кН

F_T = Mб·2/D_T= 62,4·2/0,9= 138,6 кН;

µ— коэффициент трения колодок, примем µ=0,35(для ретинакса ФК-24А)[рик с.290, т.IX.5]; α — угол обхвата тормозного шкива лентой, рад, α=270:360·2·π=4,71; D_T =0,9 м— диаметр тормозного шкива.

S_н= 2 ·138,6 · е^0,35·4,71/ (е^0,35·4,71-1)=210кН.

Натяжение сбегающих концов лент

S_c = S_н /е^µ·α = 210/ е^0,35·4,71= 48 кН.

Максимальное давление колодок на тормозной шкив

р_мах = S_н /2·B·D_T=210/2· (0,23·0,9)= 692 кПа = 0,69 МПа

(В — ширина тормозной ленты, м).

Полученное давление допустимо, так  как  σ_min=0,5 МПа <p_mаx<σ_max.=0,8 МПа

Минимальное давление колодок на тормозной шкив

р_min= S_с 2/2·B·D_T =48/(0,23·0,9)=247 кПа = 0,25 МПа.

Среднее давление колодок на шкив

р_ср = (р_mах+р_min)/2= (0,69+0,25)/2 = 0,47 МПа

Средняя удельная нагрузка

σ_cр=(σ_mах+σ_min)/2=(0,8+0,5)/2 = 0,65 МПа.

Следовательно, р_ср=0,47 МПа <σ_ср=0,65 МПа, что допустимо.