Ленточно-колодочный тормоз лебедки буровой установки

КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ Пружины 14 снабжены устройством для регулирования натяжного усилия, например,механизмами передач винт-гайка (на схеме не показаны). Основные шкивы снабжены прикрепленными к ним в торцевой части дополнительными съемными шкивами 15, имеющими относительно меньшую ширину, чем первые. Шкивы 15 огибают стальные вспомогательные ленты 16, имеющие на рабочих поверхностях тормозные колодки 17 переменной длины,уменьшающихся от набегающего конца ленты к сбегающему. При этом,сбегающие и набегающие концы вспомогательной ленты 16, также как и основная лента, шарнирно связаны с шатунными шейками 11 коленчатого вала 1 и балансиром 13. Дополнительные съемные шкивы выполнены в виде кольцевой цилиндрической поверхности и прикреплены одной ребордой 18 к торцевой части основных шкивов при винтов с коническими головками (на схеме не показаны). Размеры и шаг распределения винтов по окружности реборды достаточны, чтобы обеспечить необходимую прочность соединения основного и дополнительного шкивов при их взаимодействии с соответствующими лентами. Другая реборда дополнительного шкива, может быть выполнена разъемной, например, в виде кольцевого диска 19 или другого приспособления, которые прикрепляются к ним также при помощи винтов (на схеме не показаны).(72) Ахметов Сайранбек Махсутович Ахметов Нуркен Махсутович Суюнгариев Габит Есжанович Канатов Артур Ержанович(73) Ахметов Сайранбек Махсутович Ахметов Нуркен Махсутович(54) ЛЕНТОЧНО-КОЛОДОЧНЫЙ ТОРМОЗ ЛЕБЕДКИ БУРОВОЙ УСТАНОВКИ(57) Ленточно-колодочный тормоз лебедки буровой установки состоит из коленчатого вала 1, который одним концом жестко связан с тормозной рукояткой 2 управления. Мотылевая шейка 3 коленчатого вала связана со штоком 4 цилиндра 5 пневмосистемы,способствующей оперативному управлению тормоза рукояткой. Тормозные шкивы 6 установлены на барабане 7 лебедки с двух концов и огибаются стальными лентами 8, имеющими на рабочей поверхности тормозные колодки 9. Сбегающие концы 10 лент шарнирно связаны с шатунными шейками 11 коленчатого вала, а набегающие концы 12 - с балансиром 13, плечи которого удерживаются на опоре при помощи пружин 14 растяжения связанных с ними шарнирно. 22844 Изобретение относится к буровой технике, в частности, к ленточно-колодочным тормозам лебедок буровых установок и может быть использовано для увеличения срока службы колодок при спуско - подъемных операциях в процессе бурения и освоения скважин. Известен рабочий орган ленточного тормоза,содержащий ленту и тормозные накладки в виде закрепленных на рабочей поверхности ленты отдельных тормозных элементов их фрикционного материала. Для более равномерного износа тормозных накладок по длине ленты отдельные тормозные элементы выполнены из материала различной износостойкостью и расположены в последовательности от наибольшей износостойкости на набегающем конце ленты до наименьшей износостойкости на сбегающем ее конце 1. Не смотря на то, что, такое выполнение тормозных накладок на рабочей поверхности ленты позволяет получить равномерный износ тормозных элементов по длине ленты, данное мероприятие требует значительных средств и затрат времени на изготовление фрикционных материалов с различными сцепными свойствами. Более того,данная конструкция ленты не позволяет равномерно распределить удельную нагрузку на рабочей поверхности ленты, являющегося одним из основных причин неравномерного износа тормозных элементов. Известна тормозная лента, выполненная в виде стальной ленты, содержащая укрепленную на ее рабочей поверхности плетенную асбестовую накладку. В целях более равномерного распределения удельного давления по длине ленты и упрощения ее конструкции, на рабочую поверхность сбегающего участка асбестовой накладки в рассеянном виде нанесены частицы порошка из металлокерамического фрикционного материала. Благодаря увеличению коэффициента трения на сбегающем участке ленты происходит перераспределение удельного давления по всей длине ленты, т.е. на набегающем участке оно понижается, а на сбегающем повышается. Таким образом, достигается выравнивание удельных давлений на обоих участках ленты и, следовательно,выравнивание величин износа на этих участках 2. Указанное изобретение имеет ряд недостатков. На наш взгляд, такая формулировка авторов получаемого эффекта от предложенной им тормозной ленты в не совсем корректна. Здесь,действительно выравнивается износ на набегающей и сбегающей участках ленты. Но это происходит не за счет перераспределения(выравнивания) удельного давления, а благодаря выравниванию коэффициента трения в соответствующих участках накладки ленты по той простой причине, что износ трущихся элементов прямо пропорционален к силе сухого трения определяемой по известной формуле,где- сила трения,- нормальная сила между лентой и шкивом, определяемая через удельное нормальное давление и площадь рабочей 2 поверхности (или рабочую длину) лентыкоэффициент трения. А в данной конструкции, как это явно видно из схем, регулируется только коэффициент трения за счет усиления шероховатости рабочей поверхности сбегающего конца ленты. В связи с этим, авторами также как и в случае 1 технический результат достигается только за счет равномерного износа тормозных элементов по длине ленты, и не более. Поэтому данная конструкция ленты не позволяет равномерно распределить удельную нагрузку на рабочей поверхности ленты. Более того, изготовление порошков из металлокерамики повышает абразивные свойства асбестовой накладки, что в случае наличия скольжения может привести к истиранию рабочей поверхности шкива. Известен ленточный тормоз, содержащий тормозной барабан, охватывающую его тормозную ленту, состоящую, по меньшей мере из двух частей,два конца которой при помощи шарниров соединены с механизмом натяжения. В данном устройстве, в целях равномерного распределения нагрузки (удельного давления) между лентой и барабаном два других конца ленты связаны между собой соединительным узлом, выполненным в виде рычага и упоров, установленных по разные стороны рычага с противоположных его концов. При этом названные концы тормозной ленты последовательно закреплены на упомянутом рычаге между упорами 3. Данный ленточный тормоз относится к тормозам двустороннего действия и позволяет получить независимость величины тормозного момента от направления вращения при сохранении величины замыкающего усилия на ленте. Недостатком вышеуказанного ленточного тормоза является то, что, процесс выравнивания удельного давления между барабаном и лентой производится для ее каждой части поочередно в зависимости от соответствующего направления вращения барабана, т.е. здесь не полностью используется фрикционные свойства обеих частей ленты. С другой стороны установка соотношений плеч рычагов соединительного узла конца лент отдельно для каждого условия нагружения усложняет конструкцию и обслуживание устройства. Более того, в ленточных тормозах машин тяжелого режима работы (лебедки буровых установок, портальных кранов, грейферов и др.),где, применяются, по меньшей мере, две тормозных колодочных лент, которые обхватывают тормозные шкивы, установленные с двух сторон барабана,применение указанной конструкции не может обеспечить необходимую работоспособность тормоза. Известна лента тормоза лебедки буровой установки с неравномерным креплением(распределением) колодок одинакового размера к рабочей поверхности ленты, шарнирно, по дуге ее обхвата, увеличивая шаг установки колодок по направлению от набегающего конца ленты к сбегающему предложенная Б.А. Злобиным 4. Благодаря такого выполнения конструкции ленты 22844 нагрузка на колодки выравниваются,а следовательно и удельное давление ленты распределяется между ними равномерно. Недостатком предложенного автором технического решения является то, что оно требует существенной переделки конструкции ленты действующей лебедки буровой установки. А как известно,переделка рабочих элементов действующей конструкции всегда влечет за собой больше материальных затрат, чем например,внесение в эту конструкцию других дополнительных рабочих элементов не изменяя принцип ее работы и компоновку. Достоинство таких решений - за счет более раннего выхода из строя дополнительных элементов, основные(заводские) конструкции действующих машин будут защищены от преждевременных износов. А изготовление или ремонт дополнительных элементов обойдется дешевле, чем замена или ремонт рабочих частей основной конструкции. Более того, применение дополнительных элементов позволяет более мобильно реализовать различные конструктивные решения или изменить(совершенствовать) их по мере необходимости. Наиболее близкой по конструкции и принципу работы является ленточный тормоз лебедки буровой установки,кинематическая схема которого содержит коленчатый вал, жестко связанный одним концом тормозной рукояткой, мотылевую шейку коленчатого вала, которая связана со штоком цилиндра пневмосистемы,способствующей оперативному управлению рукояткой тормоза,тормозные шкивы, которые установлены на барабане лебедки и огибаются стальными лентами,имеющими на рабочей поверхности фрикционные элементы (тормозные колодки). Сбегающие концы лент шарнирно связаны с шатунными шейками коленчатого вала, а набегающие концы с балансиром, плечи которого удерживаются к опоре при помощи регулируемых пружин растяжения 5. Недостатком этого тормоза является неравномерный износ тормозных колодок. Исходя из вышесказанного можно предполагать,что повышение эффективности ленточноколодочного тормоза лебедки буровой установки,по всей видимости, будет заключаться в обеспечении равномерного распределения нагрузок или трения между колодками за счет реализации предполагаемого технического решения применением дополнительных рабочих элементов,вносимых в компоновку тормоза без изменения его основной конструкции. Задача и технический результат достигается тем,что в ленточно-колодочном тормозе лебедки буровой установки, содержащем коленчатый вал,жестко связанный одним концом тормозной рукояткой, мотылевую шейку коленчатого вала,связанную со штоком цилиндра пневмосистемы,тормозные шкивы, установленные на барабане лебедки, огибаемые стальной лентой с равномерно прикрепленными к рабочей поверхности посредством шарниров тормозными колодками одинакового размера, сбегающие и набегающие концы которой шарнирно связаны соответственно с шатунными шейками коленчатого вала и балансиром, плечи которого удерживаются на опоре при помощи регулируемых пружин растяжения,тормозные шкивы снабжаются дополнительными съемными шкивами, прикрепленными к ним в торцевой части,огибаемых стальными вспомогательными лентами, имеющими на рабочих поверхностях тормозные колодки переменной длины, уменьшающихся от набегающего конца ленты к сбегающему. При этом шатунные шейки коленчатого вала и балансир, выполняются с возможностью обеспечения синхронной работы вспомогательной ленты с основной лентой тормоза,а дополнительные шкивы выполняются без спиц и втулок в виде кольцевой цилиндрической поверхности с установленными на них ребордами,через которых они прикрепляются к торцевой части основных шкивов при помощи резьбового соединения. На фиг. 1 показана принципиальная кинематическая схема описываемого ленточноколодочного тормоза лебедки буровой установки(общий вид) на фиг. 2 - поперечный разрез компоновки основного и дополнительного шкивов,а также огибаемых ими соответствующих лент. Ленточно-колодочный тормоз лебедки буровой установки состоит из коленатого вала 1, который одним концом жестко связан с тормозной рукояткой 2 управления. Мотылевая шейка 3 коленчатого вала связана со штоком 4 цилиндра 5 пневмосистемы,способствующей оперативному управлению тормоза рукояткой. Тормозные шкивы 6 установлены на барабане 7 лебедки с двух концов и сгибаются стальными лентами 8, имеющими на рабочей поверхности тормозные колодки 9. Сбегающие концы 10 лент шарнирно связаны с шатунными шейками 11 коленчатого вала, а набегающие концы 12 - с балансиром 13, плечи которого удерживаются на опоре при помощи пружин 14 растяжения связанных ними шарнирно. Пружины 14 снабжены устройством для регулирования натяжного усилия, например,механизмами передач винт-гайка (на схеме не показаны). Основные шкивы снабжены прикрепленными к ним в торцевой части дополнительными съемными шкивами 15,имеющими относительно меньшую ширину, чем первые. Шкивы 15 огибают стальные вспомогательные ленты 16, имеющие на рабочих поверхностях тормозные колодки 17 переменной длины, уменьшающихся от набегающего конца ленты к сбегающему. При этом, сбегающие и набегающие концы вспомогательной ленты 16,также как и основная лента, шарнирно связаны с шатунными шейками 11 коленчатого вала 1 и балансиром 13. Дополнительные съемные шкивы, в целях упрощения их изготовления и монтажа выполнены без спиц и втулок для посадки на вал, в виде кольцевой цилиндрической поверхности и прикреплены одной ребордой 18 к торцевой части основных шкивов при помощи резьбового соединения, например, винтов с коническими 3 22844 головками (на схеме не показаны). Размеры и шаг распределения винтов по окружности реборды достаточны чтобы обеспечить необходимую прочность соединения основного и дополнительного шкивов при их взаимодействии с соответствующими лентами. Другая реборда дополнительного шкива, может быть выполнена разъемной, например, в виде кольцевого диска 19 или другого приспособления,которые прикрепляются к ним также при помощи винтов (на схеме не показаны). Это обеспечивает свободный ход крепежного инструмента при соединении дополнительных шкивов к наружным торцам основных шкивов. Диаметры рабочих поверхностей основного и дополнительного шкивов могут быть выполнены одинаковыми или с небольшими отклонениями, в зависимости от требуемого тормозного момента, что никак не влияет на принцип управления тормозом от одной рукоятки. Центральные углы, образуемые при креплении к рабочей поверхности вспомогательной ленты 16 колодок 17 переменной длины, уменьшающихся от набегающего конца ленты к сбегающему должны удовлетворять условию кш ,где к - наименьший размер длины колодки, наименьший центральный угол расстановки колодок, ш - радиус от центра дополнительного шкива до центральной точки контакта колодки с рабочей поверхностью вспомогательной ленты. Ленточно-колодочный тормоз лебедки буровой установки работает следующим образом. В процессе торможения, усилие натяжения,посредством рукоятки 1, жестко связанного с ним коленчатого вала 2 и мотылевой шейки 3 передается штоку 4 цилиндра 5 пневмосистемы,способствующей оперативному управлению тормоза. Далее, вращение от коленчатого вала 2 передаются к шатунным шейкам 11, которые,натягивая сбегающие концы 10 основных лент 8,замыкают зазоры между ее тормозными колодками 9 и шкивами 6. Одновременно с основными лентами 8 замыкаются зазоры между колодками 17 вспомогательных лент 16 и дополнительными шкивами 15. Благодаря установки по длине рабочей поверхности вспомогательных лент 16 колодок 17 переменной длины,уменьшающихся от набегающего конца ленты к сбегающему, удельные давления на колодках 9 синхронно работающих с ними основных лент 8 выравниваются. При этом начальное натяжение на набегающих концах 12 лент 8 уравновешивается балансиром 13. Величина начального натяжения устанавливается при помощи механизмов передач винт-гайка (на схеме не показаны) смонтированных в пружинах 14 растяжения. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Брановер Л.И., Жемчугов Л.Е., Крыстя А.Ф.,Урасов Ю.Г. Рабочий орган ленточного тормоза. Описание изобретения к А.с. СССР 911063,МКИ 31665/04, 1982. 2. Дубинский СМ., Паланкер М.М. Тормозная лента. - Описание изобретения к А.с. СССР 626282, МКИ 31665/04, 1978. 3. Раевский А.Н. Ленточный тормоз. - Описание изобретения к А.с. СССР 815345, МКИ 31649/12, 1981. 4. Александров М.П. Тормоза подъемнотранспортных машин. Изд. 3-е, доп. и перераб. М. Машиностроение, 1976. - 383 с. - Описание к рисунку 4.7, с. 223228. 5. Баграмов Р.А. Буровые машины и комплексы.- Учебник для вузов. - М. Недра, 1988. - 501 с. Описание к рисунку . 1, а, с. 196199 (прототип). ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Ленточно-колодочный тормоз лебедки буровой установки, содержащий коленчатый вал,жестко связанный одним концом тормозной рукояткой, мотылевую шейку коленчатого вала,связанную со штоком цилиндра пневмосистемы,тормозные шкивы, установленные на барабане лебедки, огибаемые стальной лентой с равномерно прикрепленными к рабочей поверхности посредством шарниров тормозными колодками одинакового размера, сбегающие и набегающие концы которой шарнирно связаны соответственно с шатунными шейками коленчатого вала и балансиром, плечи которого удерживаются на опоре при помощи регулируемых пружин растяжения, отличающийся тем, что тормозные шкивы снабжены дополнительными съемными шкивами, прикрепленными к ним в торцевой части,огибаемых стальными вспомогательными лентами,имеющими на рабочих поверхностях тормозные колодки переменной длины, уменьшающихся от набегающего конца ленты к сбегающему. 2. Ленточно-колодочный тормоз лебедки буровой установки, по п.1, отличающийся тем, что шатунные шейки коленчатого вала и балансир выполнены с возможностью обеспечения синхронной работы вспомогательной ленты с основной лентой тормоза. 3. Ленточно-колодочный тормоз лебедки буровой установки, по п.1, отличающийся тем, что дополнительные шкивы выполнены без спиц и втулок в виде кольцевой цилиндрической поверхности с установленными на них ребордами,через которых прикреплены к торцевой части основных шкивов при помощи винтов.