Файл: Антонов А.А. Пневматические фрикционные муфты в нефтяной промышленности.pdf

образца из резины на основе каучука СКС-30 с 40 вес. ч. канальной сажи при амплитуде деформации 26,5% и частоте колебаний 50 Гц от температуры, измеряемой с помощью термопары (рис. 20).

Рассчитав установившуюся среднеобъемную температуру вну­ треннего протектора, изготовленного, например, из резины на основе каучука СКС-30, при заданной частоте включений муфты в процессе

(z — число циклов нагружения протектора в і ч ) .

Из формулы (11.17) видно, что около 90% тепловой энергии, образующейся в процессе оперативного включения муфты, погло­ щается металлом шкива. Поэтому при конструировании оперативной муфты целесообразно ее шкив выполнять в виде лопастного вентиля­ тора для улучшения условий охлаждения.

На нагрев резиновых деталей шиннопневматической муфты тра­ тится всего около 6% общего количества тепла, выделяющегося в процессе буксования. Однако в абсолютных цифрах эта доля для муфт буровых лебедок исчисляется одной или несколькими сотнями килокалорий за каждое включение.

Поэтому для увеличения долговечности оперативной муфты при ее конструировании необходимо принять все возможные меры для тепловой изоляции резиновых деталей от фрикционных накладок.

0 О = 5,3 ккал/м2 -ч-°С (по графику на рис. 19) при окружной ско­ рости вращения муфты 14 м/с; Fm = 0,44 м2 ; Го = 20° С.

4. Период охлаждения toxlt определяем для трех наиболее харак­ терных режимов эксплуатации с числом циклов 30, 40 и 50. Время буксования муфты при включении принимаем равным 3,6 с. Осталь­ ное время между двумя включениями муфта охлаждается.

Время нагрева при сцеплении

ШМ-700 для каждого режима работы с учетом того, что она изгото­ вляется с протектором из резины на основе каучука СКС-30.

При z — 30 и Г у с т = 93° С в соответствии с графиком на рис. 20

При z = 40 и Г у с т — 118° С предельное число циклов нагружения муфты резко снижается пг = 0,4-106 . Долговечность муфты также уменьшается

Расчет долговечности шиннопневматической муфты достаточно хорошо подтверждает необходимость разделения оперативных муфт на две группы — с тяжелым тепловым режимом при числе включе­ ний более 40 в 1 ч и с легким тепловым режимом при меньшей частоте включений. Такое разделение позволяет разграничить технические требования к муфтам в зависимости от условий их работы.

К о м п е н с и р у ю щ а я с п о с о б н о с т ь о ж н н о п н е в м а т и ч е с к и х муфт

После окончания монтажа буровой установки валы агрегатов, соединенные шиннопневматической муфтой, практически всегда рас­ положены относительно друг друга эксцентрично и с перекосом. Несоосность валов в процессе их работы вызывает циклическую деформацию упругого звена муфты (ее баллона) и появление усилий и моментов, дополнительно нагружающих детали агрегатов. Однако расчет этих деталей с учетом указанных нагрузок можно проводить только при наличии необходимых данных о компенсирующей способ­ ности муфт.

Критерием для оценки компенсирующей способности муфты является ее жесткость или обратный ей параметр — податливость. Чтобы определить податливость, необходимо рассмотреть способ­ ность муфты к упругим деформациям и установить влияние эксцен­ триситета и перекоса валов на образование дополнительных на­ грузок.

В процессе работы баллон муфты может подвергаться деформа­ циям четырех видов:

крутильной — от закручивания при передаче мощности от одного вала на другой;

боковой — от параллельного смещения вала шкива относительно вала диска с баллоном при эксцентриситете;

осевой — при смещении вала шкива относительно вала диска с баллоном в осевом направлении;

угловой — при перекосе валов.

Крутильную деформацию баллона — угол закручивания — можно определить с помощью одного из основных параметров муфты — крутильной податливости бк , которая равна отношению угла пово­

тической муфты определяется экспериментально на основании урав­

где Н — высота профиля каркаса баллона по осям обечаек; tc—•

напряжения к среднему соответственно для внутреннего и наружного протекторов; h1 и h2 — толщина соответственно внутреннего и на­ ружного протекторов; G — модуль упругости сдвига резины про­ тектора; Яг и i ? 2 — средний радиус соответственно внутреннего и наружного протекторов; Ъ-^ и Ь2 — ширина соответственно вну­ треннего и наружного протекторов.

Дополнительные нагрузки на валы от боковой деформации бал­ лона при эксцентриситете, от осевой деформации при осевом сме­ щении валов и от угловой деформации при перекосе валов муфты можно определить, зная боковую, осевую и угловую податливость.

Боковой податливостью муфты называется смещение вала шкива в боковом (радиальном) направлении относительно вала диска с бал­ лоном (в см) от действия радиальной силы в 1 кгс.

Осевой податливостью назовем смещение валов муфты относи­ тельно друг друга в осевом направлении (в см) от действия осевой силы в 1 кгс.

Угловой податливостью можно назвать перекос вала шкива относительно вала диска с баллоном (в рад) от действия изгибающего

на образование дополнительных нагрузок на валы агрегатов, соединенные шиннопневматической муфтой

Дополнительные нагрузки от эксцентриситета валов можно опре­ делить, зная боковую податливость баллона муфты. Приближенная зависимость между крутильной бк и боковой (радиальной) б г податливостями баллона шиннопневматической муфты [11] имеет вид