Расчет параметров буровой лебедки. Кинематический расчет лебедки

Выбираем прототип по максимальному натяжению ведущей ветви каната: ЛБУ-1200 Д1
1. Мощность лебедки:
Nб=Gбк+GтсV рηтс
(2.1)
где Nб- мощность на барабане лебедки, кВт;
Gб к- вес бурильной колонны, кН;
Gтс- вес подвижных частей талевого каната, кН
V р- расчетная скорость подъема крюка, V р=0,5 м/с;
ηтс- КПД талевой системы, ηтс=0,825
Pх к=Gб к+Gтсβ2nβ-1β2n-1
(2.2)
где n- число шкивов талевого блока;
β- коэффициент сопротивления шкива талевой системы
β=1ηшк
(2.3)
где ηшк- КПД шкива, ηшк=0,97
Из (2.2) следует:
Gб к+Gтс=Pх кβ2n-1β2nβ-1
Gб к+Gтс=2901,0312-11,03121,03-1=2886,6 кН
Вес подвижный частей талевого механизма при оснастке талевой системы 6x7 и диаметром талевого каната 32 мм вычисляется по формуле:
Gтс=0,05…0,06Gб к+Gтс
(2.4)
Gтс=0,06∙2886,6=173,2 кН
Следовательно, вес бурильной колонны будет равен:
Gб к=Gб к+Gтс-Gтс
(2.5)
Gб к=2886,6-173,2=2713,4 кН
Тогда мощность на барабане лебедки Nб по (2.1)
Nб=173,2∙0,50,825=104,97 кВт
Мощность привода:
Nпл=Nбηтр
(2.6)
где Nпл- мощность привода лебедки, кВт;
ηтр- КПД трансмиссии при электроприводе, ηтр=0,8
Nпл=104,970,8=131,2 кВт
Максимальная скорость подъема крюка для талевых механизмов с кратностью оснастки iтс≤10 vmax=2 м/с
Минимальная скорость подъема крюка vmin=0,2 м/с
Промежуточные скорости подъема крюка:
vi=vi-1∙φ
(2.7)
где φ- знаменатель геометрической прогрессии
φ=z-1vmaxvmin
где z- число скоростей лебедки, z=5
φ=420,2=1,778
v2=vmin∙φ
v2=0,2∙1,778=0,356 м/с
v3=v2∙φ
v3=0,356∙1,778=0,633 м/с
v4=v3∙φ
v4=0,633∙1,778=1,12 м/с
v5=v4∙φ
v5=1,12∙1,778=1,99 м/с
v2, v3, v4, v5- скорости подъема соответственно на второй, третьей и четвертой, пятой передачах.
Диаметр барабана лебедки:
Dб=23…26dк
(2.8)
где Dб- диаметр барабана лебедки, мм;
dк- диаметр каната, мм
Dб=25∙32=800 мм
Окончательно Dб выбираем по прототипу: Dб=800 мм
Диаметр конечного слоя навивки:
Dк=Dб+α2K-1dк
(2.9)
где Dк- диаметр конечного слоя навивки, мм;
α- коэффициент, учитывающий уменьшение диаметра навивки, вследствие смещения каната в промежутки между витками предыдущего слоя, α=0,93;
K- число слоев навивки каната, K=4
Dк=800+0,932∙8-1∙32=1247 мм
Средний диаметр барабана:
Dср=Dк+Dб2
(2.10)
Dср=1247+8002=1023,5 мм
Число оборотов барабана при промежуточных скоростях:
ni=60∙vi∙iтсπ∙Dср
(2.11)
где vi- скорость подъема, м/с;
Dср- средний диаметр барабана лебедки, мм;
iтс- кратность талевой системы
nmin=n1
nmax=n5
(2.12)
n1=60∙0,2∙103,14∙1023,5=0,037
n2=60∙0,356∙103,14∙1023,5=0,066
n3=60∙0,633∙103,14∙1023,5=0,118
n4=60∙1,12∙103,14∙1023,5=0,209
n5=60∙1,99∙103,14∙1023,5=0,371
Длина бочки барабана:
Lб=1,5…2,2Dб
(2.13)
Lб=1,8∙800=1440 мм
Число витков каната в оном слое:
c=Lбdк
(2.14)
c=144032=45
Длина каната, используемого на барабане лебедки:
Lк=lсв+1,5iтс
(2.15)
Lк=24+1,5∙10=255 м
Нагрузка на крюке, преодолеваемая лебедкой на каждой скорости:
Pкрi=Nб∙ηтсvi-Gтс
(2.16)
где vi- скорость подъема, м/с;
ηтс- КПД талевой системы, ηтс=0,825;
Gтс- вес подвижных частей талевого механизма, кН;
Nб- мощность на барабане лебедки, кВт;
Pкрi- предельная нагрузка на крюке при подъеме
Pкр1=104,97∙0,8250,2-173,2=432,8 кН
Pкр2=104,97∙0,8250,356-173,2=243,08 кН
Pкр3=104,97∙0,8250,633-173,2=136,63 кН
Pкр4=104,97∙0,8251,12-173,2=77,15 кН
Pкр5=104,97∙0,8251,99-173,2=43,3 кН
Вывод: нагрузка на крюке, преодолеваемая лебедкой: максимальная – на первой скорости Pкр1=432,8 кН, минимальная – на пятой скорости Pкр5=43,3 кН