Pásová brzda je hlavní brzdou vrtacího protahovacího zařízení. Navrženo k zastavení a držení vrtací kolony a dalších nástrojů spouštěných nebo zvedáných ze studny. Při absenci regulátoru posuvu vrtáku slouží pásová brzda k udržení axiálního zatížení vrtáku a podávání vrtné kolony při prohlubování dna vrtu.
průměr brzdové kladky:
šířka pracovní plochy brzdové kladky:
počet padů v jedné pásce:
kde α – úhel opásání pásu brzdové řemenice;
φ – úhel sevření kladky s jedním blokem;
γ – úhel mezery mezi podložkami.
brzda se vzdáleným umístěním brzdové páky a přímým připojením konců pásky k vyvažovačce a klikové hřídeli;
brzda má také dálkové pákové uspořádání a upevnění konců pásů ke klikovému hřídeli a vyvažovačce pomocí botek;
brzda s pneumatickou fixací polohy brzdové páky.
Konstruktivní provedení
Vrtací soupravy používají dvoupásmovou brzdu, která má oproti jednopásmové brzdy důležité výhody:
spolehlivost dvoupásmové brzdy, která zůstane funkční, pokud jeden z pásem selže;
Rozložení brzdného momentu na dvě kladky umožňuje snížit kontaktní tlak na polovinu a zvýšit životnost brzdových kladek a destiček.
Konce pásků jsou spojeny s vyvažovačem a čepy ojnice klikového hřídele. Konec pásky připojený k balanceru se nazývá postupující konec a opačný konec se nazývá unikající konec. Při brzdění se klikový hřídel otáčí a běžící konce pásků se pohybují po oblouku popsaném poloměrem čepů ojnice.
Otočením klikového hřídele se brzda zavírá a otevírá pomocí rukojeti brzdy. U navijáků umístěných na podlaze místa vrtání je rukojeť brzdy instalována na konzole brzdového hřídele. U navijáků umístěných pod podlahou vrtného místa je rukojeť brzdy spojena s klikovým hřídelem pomocí pák a tyčí.
K provoznímu brzdění navijáku spolu s ručním slouží pneumatický pohon, skládající se z brzdového válce, jehož táhlo je spojeno s klikovým čepem klikového hřídele, a regulačního regulátoru.
Mezi destičky jsou instalovány distanční vložky s mezerou 1,7. 4,2 mm, které usnadňují těsné usazení destiček k povrchu brzdových kladek. Rovnoměrnost radiální vůle mezi brzdovým obložením a řemenicí po obvodovém oblouku je regulována pružinovými válečky a opěrnými kladkami. Pružiny zároveň slouží k sejmutí řemene z kladky při uvolnění navijáku.
1, 2 – kliková hřídel brzdy; 3 – stojan; 4 – rám navijáku; 5 – vyvažovačka; 6 – cvočky;
7 – tlačná pružina; 8 – sklo se závitem; 9 – ložiska; 10 – šroub; 11 – kladka brzdy; 12 – brzdové pásy; 13 – buben navijáku; 14 – brzdové destičky; 15 – rozpěrky; 16 – jarní chlapi; 17 – opěrný váleček.
Obrázek 4.18 – Pásová brzda
Ocelové třecí pásy s třecím obložením obíhají kolem válcových brzdových kladek, které jsou namontovány na bubnu navijáku. V důsledku tření mezi stacionárními obloženími a brzdovou kladkou vzniká brzdný moment, který působí proti otáčení bubnu a udržuje jej v klidu.
Návrh jednotlivých uzlů
Jsou vyrobeny z ocelového pásu o tloušťce 6…10 mm, zakřiveného podél průměru brzdových kladek. Šířka pásky se volí v závislosti na použitých podložkách (standardní šířka je 220. 260 mm). Délka pásky se vypočítá na základě průměru a úhlu ovinutí (270…340º) brzdové kladky, přičemž se bere v úvahu tloušťka obložení.
Délka pásky má otvory pro uchycení obložení a je opatřena koncovými oky pro připojení k hřídeli a vyvažovačce brzdy. Konce pásků jsou zajištěny nýty Ø20mm.
Lisované podložky, materiál Retinax FK-24A (složení azbest-pryskyřice, μ=0,35. 0,41) nebo materiál 432C (μ=0,46. 0,48), rozměry 230x120x32, poloměr zakřivení 590 mm, počet podložek 25 .. .27 ks.
Materiál pro výrobu destiček musí mít vysoký koeficient tření, velkou pevnost, tepelnou odolnost, zajistit malé opotřebení destiček a brzdové kladky a dobrý odvod tepla.
Vlivem vysokých kontaktních tlaků se intenzivněji opotřebovávají podložky umístěné na straně postupujícího konce pásu.
Vyvažovačka slouží k vyrovnávání napětí brzdových pásů a je to rovnoramenná páka. Vyvažovačka se otáčí na ose upevněné ve stojanu, který je přišroubován k rámu navijáku. Průběžné konce pásků jsou připojeny k vyvažovači pomocí šroubů a závitových misek. Šroub má očko pro připojení k brzdovému pásku a závit pro našroubování misky.
Metoda výpočtu brzdného momentu
Konstrukční brzdný moment pásové brzdy:
Мt.l. = к (Мumění. + Мdv + Мdp),
kde к – faktor bezpečnosti brzdění, k=1,2;
Мumění. – statický moment na bubnu navijáku od maximální síly v laně při rovnoměrném pohybu struny spouštěné do studny, kN∙m;
Мdv – dynamický moment na bubnu navijáku od přídavné síly v laně při brzdění rotujících hmot zvedacího hřídele a pojezdu, kN∙m;
Мdp – dynamický moment na bubnu navijáku od přídavné síly v laně při brzdění dopředu se pohybujících hmot, , kN∙m.
kde Рxxmax – maximální síla v laně při spouštění sloupu:
kde J – moment setrvačnosti rotujících hmot zvedací hřídele a prvků pojezdového systému při spouštění sloupu, redukovaný na konstrukční průměr bubnu, kN∙m∙s 2 ;
a – zpomalení kolony při klesání:
kde Vcmax – maximální rychlost spouštění nejtěžší vrtací kolony, m/s;
Schéma ručně poháněného bubnového navijáku je na Obr. 1.
Obr. 1. Schéma ručního bubnového navijáku
Naviják se skládá z pouzdra 1; 2 rukojeti; hnací 3, mezilehlé 4 a hnané 5 hřídele; buben 6; vysokorychlostní a nízkorychlostní převodové stupně 7,8 a rohatkový mechanismus 9. Naviják funguje následovně. Jeden nebo více pracovníků působících na rukojeti 2 vytváří točivý moment na hřídeli 3, který je přenášen na hřídel 4 pomocí ozubeného kola a mezihřídele 5. V tomto případě se buben 6 namontovaný na hřídeli 5 otáčí a lano, namotané kolem něj, zvedá náklad. Západkový mechanismus 9 zajišťuje, že břemeno je drženo ve zvednutém stavu bez použití síly na rukojeti.
Tažná síla ručního navijáku se určí z výrazu:
kde Р – síla působící na rukojeť jedním nebo více pracovníky (N), R – délka rukojeti, mm; D – průměr bubnu navijáku, mm; i – celkový převodový poměr obou stupňů; – Účinnost navijáku.
Schéma ručního pákového navijáku je na Obr. 2.
Rýže. 2. Schéma ručního pákového navijáku
Činnost navijáku je založena na protahování lana tažným mechanismem. Otáčením přední rukojeti 1 se pohybuje tyč 2 a otáčí se vodítko 3. Vodítko je spojeno tyčí 10 s těly přední 9 a zadní 8 rukojeti. Náušnice 5 a 6 jsou instalovány v tělech rukojetí, ve kterých jsou umístěny sušenky 7, které zakrývají lano. Když otočíte rukojetí 1 ve směru hodinových ručiček, matice chapadla 9 uvolní lano a pohybují se podél lana spolu s pouty doprava. V tomto okamžiku drží matice 8 chapadla lano upnuté. Při otáčení rukojetí 1 proti směru hodinových ručiček uchopovací matice 9 sevřou lano a tahají jej doleva, v tomto okamžiku uvolňovací matice 8 lano uvolní. Rukojeť 4 se používá pro couvání.
Hlavní výhodou takového navijáku je jeho velmi nízká hmotnost. Například naviják s tažnou silou 3 tf váží 55 kg, z toho 25 kg je lano.
Schémata elektricky poháněných navijáků jsou na Obr. 3.
Rýže. 3. Elektricky poháněné navijáky: a) vysokorychlostní; b) pomalu se pohybující
Naviják se skládá z rámu 1, na kterém je namontován elektromotor 2, převodovka 3, buben 4, brzda 5. Hřídele elektromotoru a bubnu jsou spojeny spojkou 6. Nízkorychlostní navijáky lze vybavit s otevřeným ozubeným kolem, jak je znázorněno na obrázku 3b. Jsou známé konstrukce navijáků, ve kterých se jako převodový mechanismus používají šneková kola.
Nízkorychlostní navijáky určené pro tažení břemene po vodorovné nebo k ní blízké rovině lze vyrobit bez brzdového mechanismu (obr. 3 b).
Navíjecí navijáky (viz obr. 4) se používají pro dlouhé délky lana (ve skluzech, na vlečných plavidlech, v důlních a věžových jeřábech) ke snížení síly v laně při jeho vícevrstvém navíjení na buben, čímž se eliminuje drcení lana. lano.
Rýže. 4. Navíjecí naviják
U těchto navijáků jsou bubny 1 a 3 navzájem pevně spojeny ozubeným kolem 2. Když se bubny otáčejí, protijedoucí lano přichází k bubnu 3 a prochází podél prstencových drážek obou bubnů a obklopuje je. Pohyblivá větev lana z bubnu 1 vstupuje do navijáku 6 pro sběr lana a je pokládána v řadách pomocí pokládacího stroje 7 lana. V tomto případě je síla v této větvi podstatně menší než síla běžící větve.
Cívka pro sběr lana je poháněna do otáčení řetězovým převodem 4 s kotoučovou spojkou 5 omezujícího krouticího momentu. Spojka kompenzuje rozdíl v rychlostech navíjení vrstev lana spojený se změnami poloměru vrstev. Pro vyložení podpěr, na které působí velké napínací síly lana, jsou instalovány rozpěrné válečky 10. Naviják je poháněn od elektromotoru 8 přes převodovku 9 a otevřená ozubená kola 2.
Jedním z typů trakčních navijáků jsou elektrické čepy nebo kabotany.
Tyto mechanismy mohou mít buben 5 umístěný vodorovně (obr. 5a) nebo svisle (obr. 2 b, c).
Rýže. 5. Elektrické věže:
a – s vodorovným bubnem; b, c – s vertikálním bubnem
Zvláštností principu činnosti elektrických kolíků je vytváření tažné síly na laně 1 v důsledku třecích sil proti bubnu. Za tímto účelem ho lano, aniž by mělo pevné spojení s bubnem, obejde ve 3–4 otáčkách. V tomto případě se jeho náběhová větev volí ručně nebo se navíjí na pomocný buben 6 přes vychylovací blok 4. V druhém případě je k pohonu otáčení bubnu 6 použit elektromotor 7 s nízkým výkonem. Otáčení třecího bubnu 2 zajišťuje hlavní elektromotor 8 přes čelní převodovku 9 nebo šnekové kolo 10. Činnost elektrické vlásenky probíhá následovně. Pro vytažení břemene (pracovní zdvih) je ovládací páka 3 ovladače 5 nastavena do polohy „Navíjení“ a oba motory 7 a 8 se začnou otáčet jedním směrem. V tomto případě se rychlost otáčení motoru 7 nastaví automaticky v závislosti na rychlosti navíjení lana na třecí buben 2. Když se rukojeť 3 přesune do polohy „Navíjení lana“, hlavní motor 8 a tření buben 2 se začnou otáčet v opačném směru a směr otáčení motoru 7 se nemění. Tato kombinace otáčení bubnu vytváří odpor vůči navíjení lana, díky čemuž je udržováno v napjatém stavu.
Třecí bubny mají obvykle proměnný průměr, zvětšující se směrem k jeho okrajům, což zajišťuje, že lano neustále sjíždí dolů do středu bubnu.
V praxi se nejvíce používají elektricky poháněné bubnové navijáky. Jako pohon lze použít jakýkoli typ komerčně vyráběného motoru. Nejvíce se však používají asynchronní třífázové motory na střídavý proud s rotorem nakrátko nebo fázově vinutým rotorem. Motor s veverkou je levnější, spolehlivější a lehčí než motor s vinutým rotorem. Nevýhodou těchto motorů je však obtížná úprava rychlosti otáčení a přehřívání při opakovaném krátkodobém provozu. Potřebný výkon motoru je stanoven v závislosti na hmotnosti zvedaného břemene a rychlosti jeho zvedání.
Drum – prvek zvedacích navijáků určený k navíjení lana a převodu translačního otáčení břemene na rotační pohyb mechanismu. Bubny se dělí na řetězové a lanové, na jedno a dvoukladkové. Lanová lana se podle tvaru vnější plochy dělí na válcová, kuželová a konoidní. Válcové jsou buď hladké, nebo závitové. Závitové se používají pro jednovrstvé navíjení lana. Závitové bubny zajišťují rovnoměrné boční zatížení působící na lano při navíjení na buben, což zvyšuje životnost lana.
Lano se k bubnu upevňuje různými způsoby, z nichž nejčastější je vnější upevnění pomocí upínací lišty.
Minimální přípustný průměr bubnu, měřený podél středové osy, závisí na průměru lana a požadovaná délka závisí na konstrukci a průměru bubnu a také na délce a průměru lana navinutého na něm.
Mechanismus přenosu.Převodový mechanismus navijáků může být otevřený ozubený převod, standardní převodovky, řetězový pohon nebo kombinovaný mechanismus obsahující libovolná dvě z výše uvedených převodů.
Největší přednost se dává standardním spirálovým převodovkám. Velikost převodovky se volí podle požadovaného převodového poměru a přenášeného výkonu.
Spojky. Spojka je strojní prvek určený ke spojení hřídelů a přenosu točivého momentu. Do navijáků lze použít téměř všechny typy vyráběných spojek. Nejpoužívanější jsou však: čepové spojky pro spojování rychloběžných hřídelí a zubové spojky pro spojování pomaloběžných hřídelí.
Velikost spojky se vybírá z referenční knihy v závislosti na kroutícím momentu na hřídelích.
Brzdy. Zařízení pro zdvihací stroje určené ke zpomalení rychlosti otáčení hnacích hřídelí a udržení břemene zavěšeného.
Podle konstrukce se dělí na pásové, blokové a kotoučové. Založeno na principu činnosti normálně zavřeno a normálně otevřeno. Podle druhu pohonu – brzdy s mechanickým, elektromagnetickým a elektrohydraulickým pohonem.
U navijáků se nejčastěji používají brzdy čelistové, běžně uzavřené s elektromagnetickým nebo elektrohydraulickým pohonem.
Velikost brzdy se vybírá z katalogů v závislosti na vypočteném brzdném momentu na hřídeli, na které je brzda instalována.
Kromě toho je povinným prvkem téměř všech zvedacích mechanismů řetězový kladkostroj.
Lotospast– systém pohyblivých a pevných bloků spojených lanem a určených k získání síly nebo rychlosti. Ve zvedacích mechanismech se řetězové kladkostroje používají především k získání síly.
Hlavní charakteristikou kladky je násobnost, která ukazuje, kolikrát vám daná kladka umožňuje získat na síle nebo rychlosti. Zatímco však nabíráme na síle, ztrácíme v rychlosti navíjení lana na buben oproti rychlosti zvedání břemene a ve vzdálenosti pohybu břemene oproti délce lana navinutého na bubnu.
