Ленточный тормоз (стр. 2 из 5)
Преимущество ленточных тормозов – простота их конструкции и прогрессивное увеличение тормозного момента по мере поворота рычага. Что характеризируется зависимостью мощности торможения и перемещения подвижных концов ленты от угла поворота рычага. Конец тормозного рычага согласно правилам Госгортехнадзора [2] при полном торможении должен находиться на расстоянии не менее 0,8 – 0,9 м от пола буровой. Уменьшение хода рычага достигается регулировкой зазора между тормозными колодками лент и поверхностью шкивов. Дистанционное управление тормозов также активно используется. [1]
1.3 Элементы ленточного тормоза
Тормозные рычаги необходимо снабжать запирающимися устройствами, позволяющими бурильщику оставлять тормоз надежно заторможенным, исключающим проскальзывание барабана и самопроизвольное опускание бурильной колонны. Эти устройства выполняют как механическими, так и пневматическими.
Рукоятка управления ленточным тормозом установлена на консоли вала на напряженной посадке. Опорами вала служат два роликоподшипника, закрепленные в корпусах. Корпуса подшипников болтами крепятся к бонкам, которые привариваются к полу буровой.
В средней части вала на шпонке сидит рычаг для подсоединения тяги.
Крышки подшипников имеют лабиринтные уплотнения. Смазка подшипников осуществляется через масленки. [2]
Тормозной шкив, который изображен на рисунке 4, представляет собой стальной литой цилиндрический обод шириной 0,15 – 0,3 м и диаметром до 1,6 м с одной или двумя ребордами, при помощи которых он крепиться к диску барабана лебедки. Реборды служат для увеличения жесткости шкива. Сам шкив изнашивается быстрее, чем барабан, и должен быть сменным.
3 – колодка; 14 – крепление ленты; 16 – ролик поддерживающий
Рисунок 3 – Конструкция ленточно – колодочного тормоза
а – с ребрами жесткости, увеличивающими поверхность теплоотдачи; б – с запрессованным алюминиевым ребристым барабаном; в, г – с камерой для водяного охлаждения; д, е – без устройства для отвода теплоты; 1 – шкив; 2 – реборда барабана лебедки; 3 – охладитель кольцевой; 4 – кожух камеры кольцевого охлаждения; DТ – диаметр шкива тормоза
Рисунок 4 – Конструкции шкивов тормозов
По конструктивному оформлению шкивы тормозов выполняются весьма разнообразно. В большинстве случаях их лучше проектировать литыми. Конструкции с ребрами для воздушного охлаждения, отлитыми за одно целое со шкивом, которые изображены на рисунке 4а, можно проектировать для условий эксплуатации на Севере. Шкивы с вставным литым алюминиевым ребристым барабаном для охлаждения, которые изображены на рисунке 4б, широкого распространения не получили из-за сложности изготовления. Конструкции с камерами охлаждения, изображенными на рисунках 4в, г, можно успешно использовать в лебедках, применяемых в районах с умеренным и жарким климатом при бурении с небольшим числом СПО.
Шкивы менее удачных конструкций без охлаждающих устройств показаны на рисунках 4д, е.
Толщину шкива рассчитывают с учетом его износа, допускаемого 0,4 – 0,5 его толщины. Ширина должна быть на 5 – 10 мм больше ширины тормозных колодок.
Пневмоцилиндр поршневой одностороннего действия включается с подачи воздуха через отверстие в крышке. Под давлением воздуха поршень вместе с направляющим штоком перемещается в гильзе. В направляющем штоке установлен резиновый буфер со сферическим углублением пол головку штока. При включении пневмоцилиндра поршень через резиновый буфер выдвигает шток, который через рычаг поворачивает коленвал на затормаживание. Шток не связан с поршнем, поэтому при отключенном пневмоцилиндре пружина удерживает поршень в исходном положении. Уплотнением поршня служит резиновая манжета, зажатая между поршнем и диском направляющего штока. Войлочные кольца поршня пропитаны маслом и служат для смазывания поверхности трения гильзы.
Направляющей для трубы штока является втулка, установленная в стакане. Смазка поверхности трения втулки производится через масленку.
Шесть шпилек стягивают стакан с крышкой и одновременно крепят цилиндр к сварной стойке, которая на бонках устанавливается на площадке рамы.
Для исключения попадания грязи и воды между штоком и направляющей втулкой пневмоцилиндр закрыт кожухом.
Ленту тормоза выполняют из стальной полосы шириной, равной ширине колодок, толщиной 3 – 4 мм, облицованной с внутренней части тормозными колодками из фрикционного материала, колодки крепят к ленте болтами с потайными головками или стальными лепестками арматуры колодки. К обоим концам полосы приклепывают проушины для осей, соединяющих ленту с балансиром и коленчатым валом.
Для обеспечения одновременной работы обеих лент необходимо отрегулировать их натяжение следующим образом:
пружины оттяжек и роликовые опоры отрегулировать так, чтобы в отторможенном положении колодки не задевали тормозные шкивы;
вывернуть оба болта до соприкосновения колодок с балансиром, выдержав при этом горизонтальное положение балансира;
отсоединить левую ленту, вывернув болт с ушком, затормозить барабан подачей воздуха краном машиниста в пневмоцилиндр давлением 5 – 6,5 кг/см2;
подсоединить левую ленту, отсоединить правую и аналогично обеспечить размер;
после регулировки болты завернуть до упора, подсоединить обе ленты.
Тормозные колодки рекомендуют применять стандартных размеров из различных фрикционных материалов: тканевые, из прессованного асбестового волокна с металлической сеткой или специальных пластмасс и других фрикционных материалов. Материал для изготовления тормозных колодок должен обладать высоким коэффициентом трения (0,4 – 0,5), большой прочностью, теплостойкостью, обеспечивать небольшой износ колодок и тормозного шкива и хороший отвод тепла. [2]
Тормозные колодки могут быть различных типов: твердые прессованные и мягкие тканевые. Имеется также много различных промежуточных типов прессовано-тканевых колодок. Чем больше твердость колодок, тем меньше их износ, но тем быстрее изнашиваются тормозные шайбы. Мягкие тканевые колодки сами изнашиваются быстрее, но при этом износ тормозных шкивов меньше. Коэффициент мягких колодок обычно выше, чем твердых. Для лебедок глубокого бурения наилучшими являются прессованные колодки средней твердости. [2]
Для колодок применяют асбестокаучуковые материалы 6КХ – 1 и ретинакс ФК – 24А, в которой связкой служат фенолформальдегидные смолы. Колодки из ретинакса можно применять при удельной нагрузке 5 – 6 МПа и скорости торможения 50 – 60 м/с. Теплостойкость поверхности этого материала до 1000 ˚С. Твердость ретинакса НВ 33, плотность 2 · 103 кг/м3.
Балансиры служат для равномерного распределения тормозного усилия между двумя лентами и обеспечения равномерности их работы. Без балансирующих устройств тормоза приходилось ба часто регулировать зазор между тормозными колодками и барабаном, однако и это не обеспечивало бы их равномерную нагрузку и происходил бы повышенный износ тормозных колодок шкивов. В буровых лебедках балансиры обязательны.
Балансир представляет собой простую конструкцию в виде стальной литой или сварной балки, прикрепленной в середине осью к раме, на концах балансира смонтированы регулировочные болты, к которым крепятся тормозные ленты. Литые балансиры следует изготовлять из углеродистой стали, сварные из проката.
Механизмы управления тормозами проектируют различных конструкций: с непосредственным или дистанционным управлением, с жесткими механическим связями. Наиболее просты и надежны рычажные механизмы: с рычагом, воздействующим непосредственно на коленчатый вал, с которым соединены тормозные ленты; с рычагом, воздействующим на систему промежуточных рычагов; с рычагом, воздействующим на систему с зубчатыми секторами с переменным передаточным отношением; с рычагом, воздействующим на эксцентрик, который приводит в движение систему рычагов, связанных с тормозными лентами и др.
Во всех этих системах следует стремиться различными конструктивными средствами создать устройство, которое обеспечивало бы в начале торможения при небольшом повороте тормозного рычага большее перемещение тормозных лент и меньший выигрыш в силе. В конце торможения при меньшем перемещении лент больший выигрыш в силе. [1]
2. Патентное исследование
Технический уровень и тенденции развития оборудования для очистки бурового раствора приведены в таблице 1.
Конструкция оборудования рассмотренного в таблице 1, изображена на рисунках 5,6 и 7.
Таблица 1 – Технический уровень и тенденции развития ленточного тормоза
| Основные тенденции развития данного вида техники и направление поиска ведущих организаций (фирм) | Источники информации, подтверждающие тенденции и направление развития | Средства реализации тенденции | |
| В объектах ведущих организаций | В объектах разработки | ||
| 1 | 2 | 3 | 4 |
| Ленточный тормоз для имитации нагрузки механизма Ленточный тормоз | |||
| СССР Скворцов Д.С., Уманчик Н.П. а.с. 1087651 22.06.1981 23.04.1984 [4] СССР Сурков В.Т. Харив И.Ю. а.с. 981572 08.07.1980 15.12.1982 [5] |
| Известен ленточный тормоз для имитации нагрузки механизма, содержащий жестко установленный на валу последнего тормозной барабан, охватывающую его гибкую ленту, ветви которой связаны с натяжным устройством, имеющим одну неподвижную опору, расположенную между ветвями. |