3.4. Оснастка талевой системы

Порядок прохождения талевого каната через канатные шкивы кронблока и талевого блока имеет существенное значение для распределения нагрузки на ноги вышки и для правильной навивки каната на барабан лебедки, а также влияет на срок службы каната. В талевой системе число шкивов кронблока всегда на один больше, чем в талевом блоке, а количество ветвей в оснастке четное:

; (3.20)

, (3.21)

где u_т.б и u_к.б — число шкивов талевого блока и кронблока.

Число блоков, их размеры и количество ветвей каната в талевой системе определяются грузоподъемностью на крюке, тяговым усилием лебедки, количеством слоев навивки каната на барабан, размерами, прочностью и скоростью намотки на барабан талевого каната [13, с. 183], рис.3.1.

Скорость ведущей ветви каната _в по условиям намотки на барабан лебедки не должна превышать 20 м/с, т. е.

м/с,

где v_к — скорость крюка.

В то же время натяжение ведущей ветви:

(3.22)

где R_д — расчетное разрывное усилие каната в целом;

п_ — запас прочности каната по отношению к максимальной нагрузке.

Число шкивов в талевой системе определяется из соотношения:

. (3.23)

Чем больше шкивов и ветвей в оснастке, тем сильнее истирается канат, а чем меньше шкивов и ветвей, тем канат более нагружен и сокращается его усталостная долговечность. Увеличение кратности оснастки способствует повышению объема СПО, выполняемых канатом до разрушения из-за усталостных повреждений [14].

Наибольшее распространение имеют системы оснастки 56 и 67. При бурении мелких скважин применяют оснастки 34 и 45.

На рис. 3.1. приведена номограмма для расчета запаса прочности талевых канатов в зависимости от нагрузки на крюке, диаметра каната и кратности оснастки. На крайней правой шкале показана ожидаемая относительная долговечность каната в зависимости от запаса прочности, установленная по данным натурных испытаний каната на усталость. За 100 % долговечности условно принято число циклов до разрушения каната от усталости при пятикратном запасе прочности.

Рис. 3.1. Номограмма для расчета запаса прочности талевых канатов

3.3. Натяжение ветвей талевой системы и коэффициент полезного действия

Натяжение Р_х.к в подвижной ветви каната, навивающегося на барабан лебедки, и Р_м.к в неподвижной ветви при заданной нагрузке Q на крюке (кН) при весе подвижных частей талевой системы F_т, указанных в табл. 3.1, и заданной оснастке определяются по соответствующей формуле табл. 3.1 [16].

Таблица 3.1

Операция	Подъем инструмента	Спуск инструмента
Натяжение в подвижной ветви, Pх.к. , кН
Натяжение в неподвижной ветви, Pм.к., кН

В таблице 3.1 приняты следующие обозначения:

i — число ветвей талевой системы (кратность полиспаста);

_т.с —КПД талевой системы,

(3.24)

₁ — приведенный КПД одного шкива, который принимается равным 0,97 [16].

Подсчитанные значения _т.с и ^_т.с приведены в табл. 3.2.

Таблица 3.2

Оснастка талевой системы	34	45	56	67
т.с	0,900	0,874	0,849	0,825
т.с	0,898	0,870	0,842	0,816

Натяжение в струнах талевой оснастки (см. рис. 3.2):

а) при подъеме крюка:

, (3.25)

где  — коэффициент, зависящий от жесткости каната и от величины потерь на трение в опорах канатного шкива,

(3.26)

б) при спуске крюка:

(3.27)

В работе [17] рекомендуются следующие рациональные значения веса подвижных частей талевой системы современных буровых установок

(табл. 3.3).

Таблица 3.3.

Номинальная грузоподъемность установки Q, кН	Оснастка талевой системы, i	Длина свечи L, м	Рациональный вес подвижных частей талевой системы, кН
500	45	18 - 24	45 - 55
800	45	24	50 – 60
1250, 2000	55	24 - 36	75 - 85
2000	67	24 - 36	95 - 105

Меньшее значение веса подвижных частей следует применять для талевых систем с крюкоблоком и для свечей большей длины.