. Принимаем равным 2.

Общее число ветвей талевого каната равно:

.

Следовательно, должна быть применена оснастка талевой системы 1х2.

2. Выбираем диаметр талевого каната. Для геологоразведочных буровых установок, согласно правилам Госгортехнадзора, диаметр талевого каната выбирают в соответствии с расчётом на статическую прочность по формуле:



где – разрывное усилие каната, кН,

– коэффициент запас прочности (принимаем = 3),

– максимальное натяжение струны талевого каната (соответствует грузоподъёмности лебёдки), кН



Выбираем канат двойной свивки типа ЛК-О конструкции 6х19+1ос диаметром 12 мм с разрывным усилием , изготовленный из стали , с площадью сечения всех проволок ([2], табл. 12.1).

3. Определяем диаметр барабана лебёдки в зависимости от диаметра каната по формуле:



Полученное значение округляем до ближайшего большего по одному из рядов нормальных линейных размеров (ГОСТ 6636-69).

По ряду Ra 20 принимаем

4. Вычисляем длину барабана по формуле (19):



5. Определяем расчётную канатоёмкость по формуле (20), приняв =3:



6. Рассчитываем число витков каната в одном слое навивки по формуле (21), приняв коэффициент, учитывающий зазоры между витками и поперечную деформацию каната а = 1,1:



7. Вычисляем общую длину каната на барабане по формуле (23), приняв

---

Z=3, b=0,93:



8. После выбора конструкции и определения основных размеров барабана необходим его расчёт на прочность. При навивке каната в стенках бочки барабана возникают напряжения сжатия, изгиба и кручения. В связи с тем, что осевой и полярный моменты сопротивления сечения барабана большие, напряжения изгиба и кручения, возникающие в стенке барабана, несущественны. Поэтому расчёт проводим только по напряжениям сжатия по формуле ([3], с.309):



где Р - натяжение ведущей ветви каната (грузоподъёмность лебёдки), Н;

— толщина стенки бочки барабана, м:

,

где для барабана стального литья;

А — коэффициент, зависящий от числа навиваемых слоев и других факторов,

– шаг навивки каната на барабан. Принимаем

- допустимые напряжения сжатия, Па.

Допустимые напряжения сжатия материала бочки барабана =500 МПа ([3], табл. 6), считая, что бочка барабана изготовлена из углеродистой стали 30.

При числе слоев навивки Z=3 коэффициент А равен ([1], с. 309):



где λ — коэффициент, зависящий от диаметра каната, модуля его упругости и толщины стенки барабана:



где МПа — модуль упругости стали;

- модуль упругости каната, МПа:

,

где =0,33…0,35 ([1], с.157). Принимаем

---

Условие прочности выполняется.
3. Расчёт усилий, передаваемых зажимным патроном ведущей трубе при бурении.

Рис. 3. Схема гидропатрона Рис. 4. Схема сил, действующих на обойму и кулачок.

Схема верхнего пружинно-гидравлического постоянно замкнутого патрона, служащего для зажима ведущей трубы показана на рис 3. Кулачки 2 опираются на уступы шпинделя 1 и могут перемещаться в радиальном направлении при осевом смещении обоймы 3. Число кулачков зависит от размера проходного отверстия патрона. В патронах с небольшим проходным сечением применяют два кулачка. Осевое смещение обоймы, опирающейся на подшипник 4, происходит при движении поршня 5 и сжатии или растяжении рабочих пружин 6. Осевое усилие Р от рабочих пружин 6 передается на обойму и за счёт наличия наклонных под углом поверхностей каната с кулачком трансформируется в радиальное усилие R (рис.4).

Усилие, действующее в гидравлическом патроне (в кН) определяется из выражения:



где R - сила прижатия кулачка к ведущей трубе; = 0,10÷0,15 – коэффициент трения скольжения.



где – сила сцепления между кулачками и ведущей трубой;

- коэффициент между зубьями кулачка и трубой, принимаемый , а для кулачка с твердосплавными вставками . Если зажимной патрон имеет два кулачка, то сила притяжения каждого кулачка:



где

---

полное усилие, передаваемое ведущей трубе:

(32)

здесь - окружное усилие, направленное нормально к осевому усилию механизма подачи.



где - максимальное значение крутящего момента при максимальной частоте вращения;

- наружный диаметр ведущей трубы.

Осевое усилие (максимальное усилие механизма подачи):

(34)

где – вес бурильной колонны



где N - номинальная мощность двигателя станка, кВт;

- мощность, затрачиваемая на привод станка, кВт.



где п - частота вращения бурового снаряда, определяемая из уравнения баланса мощности (в кВт.)

(36)

здесь , и - мощности, затрачиваемые соответственно на привод станка, холостое вращение бурового снаряда и разрушение горной породы на забое; - дополнительные затраты мощности при создании осевой нагрузки на породоразрушающий инструмент (ПРИ):

(37)

Таблица 3

Данные для расчёта усилий, передаваемых зажимным патроном ведущей трубе при бурении.

---

Глубина скважины, м	Типоразмер бурильных труб	Диаметр коронки, мм	Осевая нагрузка, кН	Мощность двигателя станка, кВт	Средний зенитный угол, град	Плотность промывочной жидкости,	Число кулачков в зажимном патроне
700	ТБСУ-55*4,5	59/42	10	30	2	1120	2

Указание:

1. Угол принять равным

2. Диаметр ведущей трубы принять равным диаметру бурильных труб.

Решение:

1. Определим по формуле (37):



2. Для определения воспользуемся формулой (2) для высоких частот вращения. Приняв k_c=1,5 и вычислив , будем иметь:





3. Вычисляем по формуле (12):



4. Находим из уравнения (7):



где

5. Уравнение баланса мощности:



6. Тогда:



7. Вычисляем максимальное значение по формуле (35):



Здесь

---

Смотрите также файлы

• Тема Предмет философии.docx

• Вопросы к экзамену Электронное правительство рф общегосударственная система электронного документооборота.docx

• Понятие банковского кредита, виды кредитов, принципы кредитования.docx

• Итоги 5 встреч с клиентами.docx

• Практическая работа 2 Выполнил студент Найданов А. Ю. Преподаватель Чижикова М. Ю 2023г. Вариант 2 Задание 1.docx