Стабілізація навантаженості фрикційних вузлів стрічково-колодкових гальм бурових лебідок - Автореферат

ІВАНО-ФРАНКІВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ НАФТИ І ГАЗУРобота присвячена підвищенню ефективності роботи фрикційного вузла стрічково-колодкових гальм шляхом стабілізації навантаженості фрикційного вузла на основі моделювання його напружено-деформованого стану та зношування на режимах спуску бурильної колони та буріння й обґрунтування методик розрахунків конструктивних і експлуатаційних параметрів гальма. Створені та досліджені математичні моделі фрикційного вузла - аналітична ділянки гальмівної стрічки, скінчено-елементна фрикційної накладки при її зношуванні та скінчено-елементна фрикційного вузла в розімкненому стані та на початку гальмування - в широкому діапазоні зміни його конструктивних параметрів і навантажень. Дано обґрунтування вдосконалених конструктивних рішень на основі стабілізації навантаженості деталей фрикційного вузла. Ключові слова: бурова лебідка, стрічково-колодкове гальмо, фрикційний вузол, гальмівна стрічка, фрикційна накладка, напружено-деформований стан, зношування, модель, конструктивні та експлуатаційні параметри. Созданы и исследованы математические модели фрикционного узла - аналитическая участка тормозной ленты, конечно-элементные НДС фрикционной накладки при ее изнашивании и деформации фрикционного узла в разомкнутом состоянии и в начале торможения - в широком диапазоне изменения его конструктивных параметров и нагрузок.Умови роботи фрикційних вузлів таких гальм досить складні, а високий рівень нестабільності силового навантаження зумовлює інтенсивне та нерівномірне зношування робочих поверхонь їхніх фрикційних накладок. Аналіз виконаних науково-дослідних робіт з дослідження конструкції стрічково-колодкових гальм бурових лебідок показав наявність резерву як для удосконалення конструкції їхніх фрикційних вузлів і підвищення ефективності процесу гальмування, так і підвищення точності методик проектного розрахунку. Тому підвищення ефективності роботи стрічково-колодкового гальма бурових лебідок шляхом стабілізації навантаженості його фрикційних вузлів є актуальною задачею, а її вирішення має важливе народногосподарське значення. Підтвердити експериментальним шляхом на фізичній моделі фрикційного вузла стрічково-колодкового гальма бурової лебідки теоретично встановлений взаємозвязок між силовою навантаженістю, НДС і зношуванням робочих поверхонь фрикційного вузла та його конструктивними параметрами. Предмет дослідження - напружено-деформований стан фрикційного вузла та зношування його фрикційних накладок, вплив стабілізації силової навантаженості фрикційного вузла на ефективність його роботи.В першому розділі проведено аналіз: сучасних конструкцій фрикційних вузлів стрічково-колодкових гальм бурових лебідок, їхньої навантаженості і зношування на різних режимах роботи бурової установки, довговічності фрикційних накладок у процесі виконання спуско-піднімальних операцій і буріння, способів зменшення нестабільності їхньої навантаженості та нерівномірності зношування, а також методик розрахунку експлуатаційних параметрів гальм. Показано, що існуючі конструкції головного механічного гальма бурових лебідок мають значний резерв для їхнього удосконалення, передовсім шляхом стабілізації силової навантаженості фрикційного вузла, а обґрунтування методів і засобів стабілізації його навантаженості для підвищення ресурсу й ефективності роботи гальма, а також точності проектного розрахунку його конструктивних параметрів, потребує дослідження НДС деталей фрикційного вузла, розподілу питомих навантажень у фрикційних парах і їхнього зношування. З метою дослідження НДС фрикційної накладки під дією заданих сил з боку гальмівної стрічки та реакцій у контакті „накладка - шків”, встановлення закономірностей розподілу питомих навантажень у робочому контакті фрикційної накладки та її зношування розроблені її двовимірні скінчено-елементні (СЕ) моделі. За допомогою поліноміальних моделей другого порядку виду оцінено вплив конструктивних параметрів гальмівної стрічки та її навантаженості (параметрів h, D, L, Rш, Q) на деформацію стрічки над накладкою, коефіцієнт КР.С, згинальні моменти й еквівалентні напруження в стрічці та відношення згинальних напружень до еквівалентних (параметр V).

2. Основний зміст роботи