Обгрунтування працездатності стрічково-колодкового гальма з рухомими фрикційними накладками бурової лебідки

Практичне значення одержаних результатів. На основі розробки основних положень дисертації створено алгоритми робочих процесів стрічково-колодкового гальма з рухомими фрикційними накладками бурових лебідок. Рекомендації, викладені в роботі, можуть бути використані в конструкторських бюро заводів нафтового обладнання при проектуванні нових та удосконаленні існуючих конструкцій гальм даного типу.

Результати теоретичних і експериментальних досліджень, а також методика розрахунку основних динамічних параметрів стрічково-колодкових гальм з рухомими фрикційними накладками бурових лебідок використано в ВАТ “Карпатнафтомаш” (м. Калуш, Івано-Франківської обл.) та в навчальному процесі кафедри механіки машин при читанні лекцій з дисципліни “Основи теорії, розрахунку та переміщення вантажів” (розділ “Стрічково-колодкові гальма”).

Особистий внесок здобувача.

1. Встановлено і теоретично досліджено особливості процесу гальмування стрічково-колодкового гальма з рухомими накладками, який складається з кількох стадій. Сформульовано умови, за яких працездатність фрикційних пар тертя є найвищою для певного режиму гальмування [2, 8].

2. Отримано аналітичні залежності для визначення динамічної навантаженості деталей стрічково-колодкового гальма з рухомими накладками з урахуванням їхнього пружного з'єднання [3, 5].

3. Розроблено методику розрахунку експлуатаційних параметрів стрічково-колодкового гальма з рухомими фрикційними накладками бурової лебідки [4].

4. Проаналізовано вплив режимів гальмування на працездатність стрічково-колодкового гальма з рухомими фрикційними накладками із залученням отриманих аналітичних залежностей сумарної роботи сил тертя у фрикційних парах [6].

5. Розроблено нові схеми конструкцій нетрадиційних стрічково-колодкових гальм з покращеними експлуатаційними параметрами [1].

Апробація роботи. Основні положення роботи доповідались та обговорювались на: ІV Міжнародному симпозіумі з трибології фрикційних матеріалів (м. Ярославль, 2000 р.) ; міжнародній конференції “Зносостійкість та надійність вузлів тертя машин” (м. Хмельницький, 2000 р.) ; міжнародній науково-технічній конференції “Проблеми розвитку піднімально-транспортної техніки” (м. Луганськ, 2000 р.) ; науково-технічній конференції професорсько-викладацького складу Івано-Франківського державного технічного університету нафти і газу (м. Івано-Франківськ, 2000 р.) ; на розширеному засіданні кафедри технічної механіки Кубанського державного технологічного університету (м. Краснодар, 2001 р.) ; механіки машин Івано-Франківського національного технічного університету нафти і газу (м. Івано-Франківськ, 2001р.) ; загально-інженерних дисциплін Бережанського агротехнічного інституту Київського національного аграрного університету (м. Бережани, Тернопільської обл., 2001 р.) ; деталей машин національного університету “Львівська політехніка” (м. Львів, 2001 р.) ; на розширеному науковому семінарі за спеціальністю 05. 05. 12 – Машини нафтової і газової промисловості (м. Івано-Франківськ, 2001 р.).

Публікації. За темою дисертації опубліковано 8 наукових праць, з них двоє тез доповідей та одноосібна стаття.

Структура і обсяг дисертації. Дисертація містить: вступ, чотири розділи, висновки, список використаної літератури з 124 найменувань, додатки, і викладена на 207 стор. машинописного тексту з 44 рисунками та 7 таблицями.

 

 

У вступі обгрунтовано актуальність шляхів підвищення працездатності стрічково-колодкового гальма бурових лебідок за допомогою нових та удосконалених його конструкцій. Сформульовано мету і методи досліджень, окреслено наукову новизну і практичне значення отриманих результатів, наведено перелік їхньої апробації.

В першому розділі наведено аналіз динамічної і теплової навантаженості деталей стрічково-колодкового гальма, проілюстровано її вплив на експлуатаційні параметри та відмічено можливість керування нею, проаналізовано довговічність фрикційних накладок гальма і сформульовано задачі досліджень.

Оскільки від режиму динамічної навантаженості пар тертя стрічково-колодкових гальм бурових лебідок в значній мірі залежать експлуатаційні параметри: натяг стрічки, питомі навантаження, гальмівні моменти, деформації, поверхневі температури та ін., розглянуто наукові праці, що присвячені динамічній і тепловій навантаженості серійних стрічково-колодкових гальм бурових лебідок.

Фундаментальний вклад в теорію, розрахунок та конструювання гальмівних пристроїв внесли М. П. Александров, В. І. Белобров, О. І. Вольченко, В. Ф. Гайдамака, В. М. Федосеєв, Г. М. Шахмалієв, Б. Горст, Т. Ньюкомб, Г. Фазекас та інші вчені.

Відомо, що основними напрямками покращення експлуатаційних параметрів стрічково-колодкових гальм є: використання нових фрикційних матеріалів з високими зносо-фрикційними властивостями; проектування гальмівних пристроїв з керованим відведенням теплоти від їхніх фрикційних вузлів; удосконалення існуючих і створення нових конструкцій гальм з підвищеною ефективністю дії.

Серед удосконалених стрічково-колодкових гальм бурових лебідок відмічено нетрадиційну конструкцію гальма з рухомими фрикційними накладками і показано, що вона має низку переваг у порівнянні з серійним гальмом. Відмічено також, що окрім чітко окреслених конструктивних особливостей для вказаного типу гальма на даний час немає бази даних для його проектування. Зокрема, відсутнє обгрунтування теоретичних засад роботи гальма та методики розрахунку геометричних і експлуатаційних його параметрів.

В другому розділі проведено теоретичне дослідження процесу гальмування стрічково-колодковим гальмом з рухомими фрикційними накладками на різних стадіях, а також визначені основні експлуатаційні параметри з урахуванням впливу на їхні величини жорсткості гальмівної стрічки та пружного з'єднання між собою фрикційних накладок.

Принцип дії гальма з рухомими фрикційними накладками є таким (рис. 1) : в розімкнутому стані фрикційні накладки 1 обертаються разом із шківом 2. При замиканні гальмівної стрічки 3 накладки 1 деякий час за рахунок сил натягу пружин 4 продовжують обертатися разом із шківом 2. Робочою парою тертя в цьому режимі є внутрішні поверхні стрічки та зовнішні поверхні накладок. При подальшому затягуванні гальмівної стрічки 3 накладки 1 стають майже нерухомими відносно неї, і робочими парами стають внутрішні поверхні накладок та зовнішня поверхня шківа. Таке чергування