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

в использовании поршня в качестве пневматического нажимного устройства.

На рис. 57 показана поршневая фрикционная муфта фирмы «Айр-о-Матик» буровой установки «Унит Риг». Как видно

Рис. 56. Дисковая торцовая дпафрагменная муфта.

из рисунка, фланец муфты выполнен в виде неподвижного поршня. Между наружной частью нажимного подвижного диска с цилиндри­ ческой поверхностью и фланцем размещено манжетное уплотнение. В месте подвижной посадки нажимного диска на ступице корпуса

Г л а в а IV

У З Л Ы М А Ш И Н С П Н Е В М А Т И Ч Е С К И М И Ф Р И К Ц И О Н Н Ы М И М У Ф Т А М И

Наиболее сложным комплексом оборудования считаются буровые установки для эксплуатационного и глубокого разведочного бурения нефтяных и газовых скважин. К более простым видам машин отно­ сятся станки для геологопоисковых работ, насосные установки, электростанции и др. Во всех этих машинах муфты входят в число важнейших узлов, от работоспособности которых значительно зависит эффективность эксплуатации машин.

Поэтому правильный выбор типа муфты и ее конструктивная привязка для того или иного узла так же, как и определение рацио­ нальных параметров этой муфты, имеет большое значение для рабо­ тоспособности машины.

На рис. 58 приведена кинематическая схема современной буровой установки БУ-80БрД, в которой применяются шиннопневматические муфты четырех типоразмеров — ШПМ-300, ШПМ-500,, ШПМ-700 и ШПМ-1070. Для дистанционного управления включением и выклю­ чением силовых агрегатов, ротора и буровых насосов используются муфты ШПМ-500. Дистанционное управление переключением пере­ дач в коробке скоростей осуществляется с помощью двух муфт ШПМ-700. Для оперативного включения барабанного вала подъем­ ного механизма используется муфта ШПМ-1070. Такая же муфта является соединительным элементом валов буровой лебедки и гидро­ динамического тормоза.

Ниже рассмотрены конструкции различных узлов машин с пнев­ матическими муфтами, применяемых в нефтяной промышленности.

Б а р а б а н н ы е валы буровых л е б е д о к

Пневматические фрикционные муфты применяются в конструкциях барабанных валов для оперативного включения и выключения при­ вода в процессе бурения. Для этой цели можно использовать всешесть типов муфт, перечисленных в главе I I I . В установках отече­ ственного производства для включения вала барабана применяют в основном шиннопневматические муфты ШПМ-700 и ШПМ-1070. Причем при бурении скважин глубиной до 3000 м лебедка оснащается одинарными муфтами ШПМ-700 или ШПМ-1070, а при бурении на

глубину от 3000 до 5000 м используются сдвоенные муф­ ты ШПМ-1070. Барабанные валы новых буровых устано­ вок грузоподъемностью 200 тс оснащаются дисковыми фрик­ ционными муфтами.

В буровых установках США в качестве оперативных муфт барабанных валов ис­ пользуются главным образом пневмокамерные вентилируе­ мые муфты с цилиндрической поверхностью трения, а также дисковые пневмокамерные муфты.

ских муфт типа «СВ». В бы­ строходных передачах бара­ банных валов с приводом без турботрансформаторов — 57,6% муфт цилиндрического обжимного типа и 42,4% ди­ сковых муфт. В числе первых 45,7% муфт типа«УС»и11,9% муфт типа «СВ». В установ­ ках с дизельгидравлическим и дизельэлектрическим при­

сковых муфт различных фирм.

На рис. 59, 60 и 61 пока­ заны барабанные валы бу­ ровых лебедок, оснащенных

Рис. 60. Барабашшй вал буровой лебедки фирмы «Внльсоы».

пневматическими фрикци­ онными муфтами. На ри­ сунке 59 приведен вал барабана лебедки совре­ менной буровой установки БУ-80БрД. Эта лебедка имеет одну передачу от коробки на вал с шинно­ пневматической муфтой ШПМ-1070 І для операти­ вного включения. Вторая муфта 2 на противополож­ ной стороне вала предназ­ начена для оперативного включения гидродинамиче­ ского тормоза. Обе муфты снабжены пальцами 3 для жесткого соединения муфт на случай выхода их из строя.

На рис. 60 изображен барабанный вал лебедки установки «Вильсон» (США). Этот вал имеет две передачи — тихоход­ ную 1 и быстроходную 2. Для включения тихоход­ ной передачи в корпус тор­ мозного шкива 3 встроена двухдисковая пневмокамерная муфта 4 конструк­ ции этой же'фирмы. Быст­ роходная передача вклю­ чается однодисковой пневмокамерной муфтой 5, вст­ роенной в корпус второго тормозного шкива 6. Кон­ струкция барабанного вала со встроенными муфтами очень компактна, но усло­ вия охлаждения муфт не­ удовлетворительные, по­ этому она не получила большого распростране­ ния. Лебедки фирмы «Вильсон» оснащаются в основном муфтами фирмы «Вичита».

На рис. 61 показан барабанный вал лебедки буровой установки 4ДН-315 (Румыния) с двумя муф­ тами — тихоходной 1 и быстроход­ ной 2 передач. Муфты тихоходной и быстроходной передач—двух­ дисковые диафрагменные.

У с т р о й с т в а для соединения валов

Пневматические фрикционные муфты, в том числе шиннопневматические, пневмокамерные и мно­ гокамерные, широко используются в нефтяной промышленности для соединения соосных валов различ­ ных агрегатов. Распространению таких устройств способствовало существовавшее мнение о малой чувствительности муфт к несо­ осности валов.

Однако в отличие от большин­ ства других машин, имеющих жест­ кие фундаменты и работающих длительное время без демонтажа оборудования, буровые установки после окончания бурения очеред­ ной скважины каждый раз разби­ рают на отдельные блоки и перево­ зят на другие точки бурения. На новом месте оборудование монти­ руют, а затем проверяют соосность и перекос валов соединенных агре­ гатов. Монтажные работы ослож­ няются тем, что оборудование бу­ ровой установки собирается не на одном, а на нескольких металличе­ ских основаниях, не имеющих же­ стких связей между собой. Поэтому при сборке установки в полевых условиях необходимая точность взаимного расположения агрега­ тов не всегда обеспечивается.

При конструировании машин не всегда учитываются большие до­ полнительные нагрузки, возника­ ющие в узлах соединения муфтами

Рис. 63. Соединение цепного редуктора с насосной трансмиссией карданным валом с шиннопневматической муфтой.

различных типов, встроенные в конструкцию клиноременного шкива,

вой муфте фрикционные диски имеют накладки с обеих сторон, но сцепляютсятолько с одной стороны. Вторые накладки служат в ка­ честве резервных.

Р а с ч е т валов, соединенных шиннопневматической муфтой

В результате появления прогиба валов от действия рабочих и дру­ гих нагрузок эксцентриситет между валами муфты при передаче крутящего момента отличается по величине от первоначального.

Рис. 65. Расчетные схемы валов, соеди­ ненных шиннопнев­ матической муфтой:

а — схема для определе­

ния радиальной силы QR; б — схема для опре­

деления изгибающего мо - мента My

Величина эксцентриситета ен между валами шиннопневматической муфты в процессе работы агрегатов составляется из геометрической суммы эксцентриситета, образовавшегося при монтаже, стрел про­ гиба консолей обоих валов от действия рабочих нагрузок и усилия QR (рис. 65, а)