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

Величины нагрузок для расчета сечения Аг при монтажном экс­ центриситете е = 0,15 см и перекосе у = 1°

Суммарный изгибающий момент при расчете по монтажным нор­ мам

M S A = 34 230 + 5570 = 39 800 кгс • см. Суммарный момент в сечении ^ п р и е = 0,15 см и у = 1°

MSA = 49 610 + 50 810 = 100 420 кгс • см.

Дальнейший расчет сведен в табл. 19.

Приведенный расчет вала цепного редуктора для привода насос­ ной трансмиссии буровой установки БУ-75Бр без учета и с учетом

(1,5—1.8). Этим можно объяснить случаи усталостного разрушении указанного вала в сечении At на опытных образцах буровых уста­ новок БУ-75Бр при их испытании.

Приведенный расчет валов по предложенному методу показал, что действительный запас прочности вала на выносливость при неточном монтаже агрегатов в этом случае ниже на 25% .

В л и я н ие т о ч н о с т и и з г о т о в л е н и я и м о н т а ж а ш и н н о п н е в м а т и ч е с к и х муфт на вибрации машин

Работа по определению вибраций в буровых установках БУ-75Бр, проведенная ВНИИнефтемашем в 1959 г., позволила установить, чтої

— наибольшие по величине вибрации имеются на участках у цеп* ного редуктора, оснащенного четырьмя шиннопневматическими муф­ тами для кинематической связи с другими агрегатами;

— частота колебаний на отдельных участках буровой установки определяется в основном скоростью вращения вала агрегата, располо­ женного вблизи объекта исследования.

Ниже определены источники сил, возбуждающие вибрации буро­ вых установок.

В результате отклонения фактических размеров деталей от номи­ нальных при изготовлении и сборке шиннопневматических муфт ось окружности, касательной к поверхности трения фрикционных коло­ док, обычно бывает смещена относительно оси баллона на величину ем . При включении муфты диаметр этой окружности уменьшается до размера диаметра шкива, а их оси совмещаются. Смещение оси коло­ док на величину еы приводит к появлению переменной радиальной

Однако оси валов, соединенные муфтой, практически всегда экс­ центричны, поэтому радиальные силы Qe, действующие на шкив

вплоскости эксцентриситета е, имеют большее значение по сравнению

ссилой Qa. Величина этой силы может быть определена из выражения

(со — угловая частота колебаний, равная угловой скорости вращения вала).

Максимальная сила, действующая при вибрации на валы, с учетом монтажного эксцентриситета е составит

По замерам, сделанным на муфтах ШПМ-500 и ШПМ-700, эксцен­ триситет ем относительно невелик и находится в пределах 0,2—0,8 мм. Несмотря на это, амплитуда силы, возбуждающей вибрации, дости­ гает большой величины. Например, при эксцентриситете еы — 0,8 мм и давлении воздуха в баллоне р = 8 кгс/см2 амплитуда возбуждающей силы муфты ШПМ-700, подсчитанная по формуле (IV. 15), равна 1560 кгс. Этим можно объяснить большое значение амплитуды коле­ баний цепного редуктора установки БУ-75Бр на участке муфты ШПМ-700, достигающее 0,63 мм, при допустимой амплитуде 0,2 мм.

Г л а в а V

П Н Е В М А Т И Ч Е С К О Е У П Р А В Л Е Н И Е М У Ф Т А М И Б У Р О В Ы Х У С Т А Н О В О К

Системы пневматического управления обеспечивают выполнение необходимых функций буровых установок и других машин в соответ­ ствии с возможностями их кинематики и конструкции. Цепи управле­ ния могут быть независимыми для включения и выключения отдель­ ных агрегатов или взаимосвязанными с необходимой блокировкой, например для управления группой агрегатов, состоящей из буровой лебедки, автомата подачи долота на забой и противозатаскивателя.

В комплект оборудования системы пневматического управления машиной входят:

компрессоры для подачи сжатого воздуха и аппаратура автомати­ ческого регулирования производительности и давления в системе; воздухосборники (ресиверы) для хранения необходимого запаса

сжатого воздуха; устройства для очистки воздуха от воды, масел и твердых вклю­

чений; устройства для предотвращения замерзания конденсата в элемен­

тах управления; стальные, шланговые и вращающиеся воздухопроводы для подачи

воздуха от компрессоров к исполнительным устройствам; аппаратура управления, в том числе распределители, обратные

клапаны, предохранительные клапаны, переключательные клапаны, клапаны-разрядники, дроссели и др.;

приборы контроля и вспомогательная аппаратура — манометры, звуковые сигналы и др.;

исполнительные устройства, в том числе пневматические фрик­ ционные муфты, пневмоцилиндры и др.

Существуют три разновидности системы пневматического упра­ вления:

1) однопроводная с прямой подачей воздуха исполнительному устройству из магистрального воздухопровода через распределитель

сручным управлением с пульта;

2)двухпроводная с подачей воздуха исполнительному устройству из магистрального воздухопровода через распределитель, располо­ женный рядом с этим механизмом; управление осуществляется ди­ станционно другим распределителем вручную с пульта через второй воздухопровод;

3) электропневматическая с подачей воздуха исполнительному устройству из магистрального воздухопровода через электропневма­ тический клапан, расположенный рядом с муфтой или пневмоцилиндром; управление этим клапаном осуществляется дистанционно элек­ трическим путем с помощью переключателя на пульте.

Оборудование системы пневматического управления состоит из четырех основных групп: оборудования для подачи и очистки сжа­ того воздуха; аппаратов и оборудования управления; воздухопрово­ дов; пневматических исполнительных устройств.

С и с т е м ы п н е в м а т и ч е с к о г о управления

Из существующих в настоящее время разновидностей систем пнев­ матического управления машинами наиболее распространенной яв­ ляется однопроводная система. Почти все агрегаты буровых устано­ вок и ряда других нефтяных машин отечественного и зарубежного производства оснащаются такой системой управления. Исключение составляет управление оперативными пневматическими фрикцион­ ными муфтами некоторых буровых установок грузоподъемностью 125 тс и выше, комплектуемых двухпроводной системой.

При оперативном включении муфт число циклов работы системы пневматического управления составляет более 40 в 1 ч, при неопера­ тивном включении оно не превышает 5.

Наиболее характерная однопроводная схема управления приме­ няется на буровых установках Уралмаш 5Д. Управление муфтами буровой лебедки этой установки осуществляется распределителем — четырехклапанным краном, установленным на пульте бурильщика. Рукоятка крана имеет три положения, соответствующие включению муфт ШПМ-1070 или ШПМ-700 либо их отключению. Воздух посту­ пает к этому крану из магистрального воздухопровода через сблоки­ рованный с ним двухклапанный кран противозатаскивателя.

При повороте рукоятки четырехклапанного крана на пульте в по­ ложение «тихий» воздух из магистрали поступает через кран противо­ затаскивателя, если он не отключен, и через четырехклапанный кран на пульте в муфту ШПМ-1070. Включение этой муфты позволяет поднимать груз на трех скоростях лебедки. При переводе рукоятки крана в положение «выключено» магистральный воздухопровод от­ ключается, а воздух из муфты выходит сначала через кран, а затем через клапан-разрядник в атмосферу.

Таким же способом включается муфта ШПМ-700 (четвертая ско­ рость).

На рис. 67 показана схема однопроводной системы управления муфтами привода барабанного вала буровой лебедки. В табл. 20 приведены условные обозначения элементов пневматического упра­ вления машин.

Управление большинством агрегатов и механизмов современных буровых установок, в том числе силовыми агрегатами, буровыми насо­ сами, коробками перемены передач, автоматами подачи долота, при-

водом роторов и т. д. производится по однопроводной системе. При этом управление агрегатами и механизмами блокируется в соответ­ ствии с требованиями их функционирования.

Оборудование двухпроводных пневматических систем управления, применяемых для включения оперативных муфт буровых лебедок, изготовляется с нерегулируемыми распределителями дискретного

Ограничи­ тель подъе­ ма /па/ге8вго\

блока

Рис. 67. Схема однопроводной системы управления.

Система управления включением муфт привода барабанного вала буровой лебедки по двухпроводной схеме с нерегулируемыми распределителями применяется на ряде отечественных и зарубежных буровых установок, например на установке Уралмаш 125БД. На этой установке управление муфтами ШПМ-700 и ШПМ-1070 буровой ле­ бедки так же, как и на установке Уралмаш 5Д, осуществляется с по­ мощью четырехклапанного крана, установленного на пульте буриль­ щика.

Воздух поступает к этому крану из магистрального воздухопро­ вода через сблокированные с ним двухклапанный кран противозатаскивателя и четырехклапанный кран управления муфтой автомата подачи долота. При этом рукоятка крана автомата должна быть по­ ставлена в положение «лебедка». Между обоими кранами установлен электропневматический распределитель, выполняющий роль допол­ нительного блокировочного устройства, исключающего возможность включения барабана при включенной муфте автомата подачи.

Четырехклапанный кран на пульте не подает воздух непосред­ ственно в муфту. Он только управляет включением пневматиче­ ских распределителей, установленных непосредственно около