6.3. Подъемные крюки

подъемный крюк

Подъемные крюки являются одной из наиболее ответственных деталей бурового оборудования. Применяемые в бурении подъемные крюки рассчитаны на нагрузки 75, 130 и 150 т.
Подъемный крюк подвешивается к нижней серьге талевого блока, а на подъемный крюк (рог) подвешивают штропы, удерживающие элеватор с бурильными трубами во время спуска и подъема бурильных труб.

Подъемный крюк на 150 т состоит из тела (или рога) крюка и ствола, составляющего с ним одно целое. На ствол крюка надевается ступица, на пальцы которой устанавливается штроп крюка. Для поворачивания крюка вместе с инструментом имеется шарикоподшипник, расположенный в верхней части крюка и дающий возможность вращать инструмент при неподвижном талевом блоке.
Важной составной частью подъемного крюка является спиральная пружина, надетая на шейку крюка. Пружина способствует более мягкой посадке инструмента при завинчивании замковых соединений, а при отвинчивании бурильных труб пружина держит свечу в натянутом состоянии. По мере отвинчивания замка пружина приподнимает свечу из муфты, что способствует сохранности резьбового соединения.
В целях предупреждения сильного сжатия и поломки пружины имеется предохранительная втулка, в которую входит спиральная пружина. Втулка является ограничителем сжатия пружины. Кроме того, каждый крюк снабжается замком, чтобы крюк не поворачивался самопроизвольно.

Для задержки штропов в крюке при внезапной остановке инструмента в скважине на уступе или от других непредвиденных причин крюк снабжен предохранительной пружиной, которая может пропустить штропы в углубление крюка или, наоборот, освободить штропы от крюка при нажатии пружины. При ударе штропами снизу вверх пружина не открывается и не выпускает штропы из углубления крюка, чем предупреждается авария, связанная с обрывом инструмента.
Подъемный крюк на 75 т конструктивно аналогичен подъемному крюку грузоподъемностью 150 т и отличается от последнего только размерами деталей.
Подъемный крюк У5-130-2 состоит из ствола, оканчивающегося отверстием для пальца нижней части крюка.
Нижняя часть крюка состоит из четырех склепанных между собой пластин, через которые пропущен палец длиной 560 мм с шарнирными защелками с обеих сторон. Нижняя пластинчатая часть соединяется со стволом посредством пальца.
В трехрогом крюке боковые отростки предназначены для подвешивания штропов элеватора, а средний для вертлюга.
На ствол крюка надеваются корпус (траверса) крюка, втулка и затем две пружины, которые зажимаются гайкой, навинчиваемой на конец ствола крюка. В корпус крюка вставляется штроп, закрепленный в корпусе двумя пальцами. Втулка вместе с подвижной частью крюка вращается на упорном подшипнике. Для предупреждения выхода штропа вертлюга из зева крюка имеется специальная защелка.

Талевый канат

При бурении применяются талевые канаты диаметром 25, 28 и 32 мм. Талевые канаты изготовляют из стальной проволоки высокого качества, материалом для которой является тигельная сталь.

Канат состоит из пенькового сердечника и шести прядей, свитых вокруг этого сердечника. Каждая прядь в свою очередь состоит из отдельных стальных проволок в количестве, зависящем от диаметра каната.
Канаты бывают прямой свивки, когда проволоки в пряди и пряди в канате свиты в одну сторону, и крестовой свивки, когда пряди свиты в одну сторону, а канат - в другую. При бурении применяют канаты крестовой свивки.
Далее следует различать канаты правой свивки и канаты левой свивки. Канаты правой свивки получаются, когда несколько проволок свивают в прядь в левую сторону, а пряди свивают вокруг пенькового сердечника в правую сторону. Канаты этого типа получили применение во вращательном бурении.
Канат левой свивки получается, когда проволоки свиты в пряди в правую сторону, а пряди - в левую сторону. Эти канаты применялись в ударном бурении.
Широко применяются так называемые компаунд канаты, в которых пряди свиты из проволок двух размеров: 1,2 и 1,4 мм или 1,2 и 1,8 мм, причем проволоки диаметром 1,2 мм составляют внутреннее ядро пряди, а проволоки диаметром 1,4 или 1,8 мм являются наружным покровом пряди. Компаунд-канаты работают в 2-2,5 раза дольше обыкновенных канатов.
Износ талевых канатов зависит от диаметра бочки барабана лебедки, диаметра роликов талевого блока и кронблока, которые канат огибает, а также от профиля ручья в роликах.
На износ талевого каната влияет также число перегибов каната при одном рабочем цикле. Например, при оснастке 4x5 талевый канат имеет 9 перегибов (8 через ролики и 1 через барабан) при спуске инструмента и 9 перегибов при подъеме, всего 18 перегибов.
Перегибы в противоположные стороны влияют на износ каната более интенсивно и приравниваются двум перегибам в одну сторону. Эти особенности следует учитывать при выборе оснастки талевой системы.
Наиболее нагружен при подъеме груза конец каната, набегающий на барабан.

Обычно талевые канаты в бурении работают с малыми запасами прочности, примерно 3-2 и даже ниже. Работать с такими малыми запасами прочности оказывается возможным потому, что предел пропорциональности стальной проволоки, из которой изготовляют канаты, лежит близко к временному сопротивлению. Тем не менее канат изнашивается весьма быстро; средний срок службы талевых канатов исчисляется от 15 дней до двух месяцев.
Удлинив канат против расчетной длины на 50 м, можно удлинить срок службы каната почти вдвое. Для этого необходимо по мере сработки каната передвигать его в сторону ходового конца.
Запас каната помещается на катушке со стороны мертвого конца.
Пример. Поверочный расчет ого, кронблок а. В пятироличном кронблоке рассчитываются следующие основные детали: оси роликов и несущие балки рамы. Кроме того, может быть проверена долговечность роликоподшипников. Так как все оси выполняются одинаковыми, вполне достаточно проверить одну из них, наиболее нагруженную. Размеры остальных деталей (роликов, поперечных балок, корпусов подшипников, болтов) назначаются по конструктивным соображениям.
Можно принять следующий порядок расчета:

  • определяют натяжения всех ветвей талевого каната при подъеме максимального груза;
  • находят величины наибольшей нагрузки на ось и наибольшей нагрузки на подшипник;
  • проверяют долговечность наиболее нагруженного подшипника;
  • находят величину наибольших напряжений оси;
  • определяют наиболее нагруженные балки рамы и проверяют их прочность.

Номинальная нагрузка на крюке 75 т. Считая вес крюка и талевого блока в сумме равным ~ 3 т, получим полную расчетную нагрузку
Канатные ролики насажены на ось с натягом (прессовой посадкой), они вращаются вместе с осями. Нагрузка всегда вертикальна и действует сверху вниз.
Следовательно, при каждом обороте оси напряжения в произвольной точке сечения меняются по величине и по знаку два раза: от максимальных сжимающих напряжений в верхнем положении через нуль до максимальных растягивающих напряжений в нижнем положении и обратно. Поэтому здесь можно говорить о нагрузке 3-го рода.
Для этой стали допускаются (при нагрузке 3-го рода) напряжения до 950-1200 кг/см2. Напряжения в двутавровых балках рамы проверяем для наиболее невыгодного расположения нагрузок.

Понравилась эта статья? Поделитесь ею!