2.2.3 Расчеты на прочность

Расчеты на прочность деталей и узлов лебедки выполняются по тяговому усилию, возникающему при допускаемой нагрузке на крюке, с учетом веса подвижных частей талевого механизма, кратности оснастки и потерь на трение при подъеме.

Определяем наибольший крутящий момент М_кр на подъемном валу лебедки:

(2.20)

где N – номинальная приводная мощность лебедки, Вт;

ω_б – угловая скорость вращения барабана, с^-1.

Принимаем N = 810*10³ Вт.

Угловая скорость вращения барабана определится по формуле:

(2.21)

Зная максимальный диаметр навивки каната на барабане D_к и наибольший крутящий момент М_кр на подъемном валу лебедки можно вычислить натяжение ведущей ветви каната:

(2.21)

2.3 Расчет вспомогательного тормоза

Для начала уточняем конструктивные параметры проточной части ротора гидравлического тормоза или, как принято это называть активный диаметр ротора. Активный диаметр ротора гидротормоза находится по следующей формуле подобия:

D_a = D_баз ; (2.22)

где М_баз, D_баз, n_баз- параметры базовой модели одноротоного гидротормоза

М_баз, - соответственно тормозной момент гидравлического тормоза,

D_баз- активный диаметр ротора гидротормоза,

n_баз- число оборотов ротора гидротормоза, об/мин (таблица 3.1).

М_тг, D_а, n_тг – параметры проектируемого гидротормоза.

При чем

М_тг = ; (2.23)

где - статистический момент на барабане лебедки приустновившемся движении спускаемой в скважину колоны

= Р_{хк.наиб} ; (2.24)

где Р_{хк.наиб} – наибольшое натяжение ходового конца каната при спуске колоны, Н;

- диаметр барабана по последнему ряду навивки каната,м.

Средняя частота вращения вала ротора гидротормоза, об/мин:

n_тг = ; (2.25)

- средняя скорость спуска колоны, = 1,0…0,8 м/с;

- число подвижных струн талевой системы;

- средний расчетный диаметр навивки каната на барабан лебедки;

n_тг = = = 80,2об/мин;

Таблица 2.1 -Область применения, типы гидротормозов и их основные размеры

Область применения при нагрузке	Тип	Rа	R1	h		Mт при n =250об/мин
до 1,4 МН	УТГ-1000	0,500	0,215	0,09		20 кН*М
Свыше 1,4 МН	УТГ-1200	0,600	0,220	0,09	0,078	45 кН*М
	УТГ-1450	0,725	0,225	0,118	0,2	110 кН*М

Наивыгоднейшее количество лопаток ротора гидротормоза находится по следующей зависимости:

R_a= 0,5D_a= 0,720;

где R_a - активный радиус ротора, м

R₁ – минимальный радиус на входе в ротор, принимается конструктивно для современных гидротормозов = 0,3…0,37

Откуда:R₁ = (0,3…0,37 );

;

– средняя толщина лопаток, м

Ее значения находятся в пределах = (0,30…0,40) м;

z= = 4 шт.

Средняя толщина лопаток принимается из технологических соображений, так как ротор и статоры гидротормоза буровых лебедок изготавливаются из отливок.

Длина подрезанных лопаток l_л определяется из соотношения:

= (0,30…0,40);

тогда = (0,30…0,40) = 0,21м;

Радиус подвода жидкости , м.

У лопастного гидротормоза наименьшее давление создается в середине проточной части. Поэтому подвод жидкости необходимо обеспечить в зазор между лопастными системами ротора и статора на радиусе

= ; (2.27)

Глубина проточной части h,м

h= (0,08…0,16) м;

= = = ; = 0,5