Вольченко Дмитро Олександрович. Обгрунтування методів та засобів покращення експлуатаційних параметрів стрічково-колодкових гальм бурових лебідок

Краткое описание

Вольченко Дмитро Олександрович. Обгрунтування методів та засобів покращення експлуатаційних параметрів стрічково-колодкових гальм бурових лебідок: дис... канд. техн. наук: 05.05.12 / Івано-Франківський національний технічний ун-т нафти і газу. - Івано-Франківськ, 2004

Вольченко Д.О. Обгрунтування методів та засобів покращення експлуатаційних параметрів стрічково-колодкових гальм бурових лебідок”.- Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.05.12 - машини нафтової і газової промисловості. - Івано-Франківський національний технічний університет нафти і газу. - Івано-Франківськ, 2004.
Розглянуті методи і засоби покращення експлуатаційних параметрів стрічково-колодкових гальм бурових лебідок. На модельному гальмі в лабораторних умовах досліджені фрикційні вузли з нерухомими і рухомими накладками, встановленими зі сталим і змінним кроком на гальмівній стрічці, а також по периметру робочої поверхні гальмівного шківа. Проаналізовані і випробувані різні конструкції бандажів, набраних з фрикційних накладок, з’єднаних пружинами різної жорсткості, та відмічені особливості їхньої роботи. Оцінена динамічна і теплова навантаженість різних типів фрикційних вузлів гальм при циклічних режимах навантаження, а також довговічність їхніх накладок. Запропоновано методики розрахунку основних експлуатаційних параметрів різних типів фрикційних вузлів гальм.
За результатами проведених досліджень на прикладі розроблених нових та удосконалених існуючих конструкцій фрикційних вузлів гальм проілюстровано низку методів та засобів покращення їхніх експлуатаційних параметрів і відмічені найефективніші з них.

В результаті виконаних теоретичних і експериментальних досліджень нових та удосконалених різних типів фрикційних вузлів стрічково-колодкових гальм бурових лебідок при циклічних режимах навантаження пар тертя в лабораторних умовах запропоновано методи і засоби покращення їхніх експлуатаційних параметрів. При цьому:
1. Встановлені і проаналізовані закономірності зміни експлуатаційних параметрів (зусиль натягів гілок гальмівної стрічки, нормальних зусиль, питомих навантажень, коефіцієнтів тертя і взаємного перекриття, поверхневих температур і температурних градієнтів) по гілках стрічки серійного стрічково-колодкового гальма бурової лебідки, а також їхнє співвідношення в парах тертя інших типів фрикційних вузлів.
2. Вперше розроблено фізичну модель і досліджено перебіг процесів макротеплоутворення, теплопровідності і тепловіддачі в довкілля при роботі зовнішніх і внутрішніх фрикційних вузлів стрічково-колодкового гальма з рухомими накладками, при цьому встановлені суттєві відмінності в їхній теплонавантаженості.
3. Виконано математичний опис динамічних процесів в різних типах фрикційних вузлів стрічково-колодкових гальм бурових лебідок і отримані аналітичні залежності для визначення:
- зусилля натягу набігаючої гілки гальмівної стрічки з урахуванням основних динамічних характеристик розглядуваних фрикційних вузлів;
- повного видовження гальмівної стрічки при розміщенні на дузі її охоплення фрикційних накладок зі сталим і змінним кроком з урахуванням деформацій її набігаючої та збігаючої гілок.
4. Вперше запропоновано методики розрахунку:
- кроку встановлення фрикційних накладок на стрічці з метою цілеспрямованого перерозподілу питомих навантажень між її гілками за рахунок зміни коефіцієнтів взаємного перекриття;
- деформацій елементів (гальмівної стрічки, тяги, гальмівного вала) стрічково-колодкового гальма з рухомими фрикційними накладками та досліджено вплив цих деформацій на величину кутового переміщення кривошипа колінчастого вала гальма бурової лебідки;
- величини переміщень фрикційних накладок у бандажі для встановлення виду деформації з’єднувальних пружин і подальшої оцінки стійкості пружної системи, якою є бандаж.
5. В результаті проведених експериментальних досліджень різних типів фрикційних вузлів, виконаних у вигляді бандажів, що складені з чотирьох, шести і восьми широких накладок, з’єднаних між собою пружинами сталої і змінної жорсткості, встановлені закономірності впливу коефіцієнта взаємного перекриття у зовнішніх і внутрішніх фрикційних вузлах гальма на величини сил тертя, питомих навантажень, коефіцієнтів тертя, поверхневих температур і температурних градієнтів, а також зношування робочих поверхонь накладок. Вперше виявлено наявність стабілізаційних зон розподілу питомих навантажень і коефіцієнтів тертя по ширині накладок і встановлена їхня протяжність.
6. Експериментальні дослідження підтвердили правильність теоретичних висновків досить високою точністю одержаних результатів. Значення зусиль натягів гілок гальмівної стрічки та їхніх деформацій, отриманих розрахунковим шляхом, відрізняються від експериментальних даних на 7,0-12,0%.
7. На основі результатів досліджень за участю автора розроблені, виготовлені і випробувані зразки нових конструкцій фрикційних вузлів стрічково-колодкових гальм бурових лебідок, які дозволяють керувати їхньою динамічною і тепловою навантаженістю. Конструкції цих вузлів, а також барабанно-колодкових гальм захищені деклараційними патентами України і патентами на винаходи Росії.
8. За отриманими результатами теоретичних і експериментальних досліджень різних типів фрикційних вузлів стрічково-колодкових гальм бурових лебідок намічені шляхи їхніх перспективних розробок і сформульовані задачі подальших досліджень в галузі удосконалення існуючих і створення нових конструкцій гальм із залученням останніх досягнень матеріалознавства і сучасних методик динамічного і теплового розрахунку.