Головна |
Найбільш важливими показниками фрикційних властивостей матеріалів, використовуваних в стрічкових гальмах лебідок, є:
коефіцієнт тертя, що виражає відношення сили опору переміщенню двох тіл при терті (сили тертя) до нормальної складової зовнішніх сил, що діють на поверхні тіла;
стабільність коефіцієнта тертя - безрозмірна величина, що визначається відношенням середнього коефіцієнта тертя до його максимального значення, отриманим в результаті багаторазових вимірювань даного вузла тертя при незмінних режимах його роботи;
допустиме контактне тиск - зусилля, з яким стиснуті два тіла в парі тертя, віднесений до площі їх контакту і допустиме за умовами опору руху і величиною зносу тертьових тіл;
допускається швидкість ковзання - швидкість відносного переміщення тіл пари тертя по поверхні їх контакту, що визначається за умовами мінімальної інтенсивності зносу і допустимого нагріву вузла;
зносостійкість - характеризує властивість матеріалу чинити опір зношування в певних умовах тертя;
теплостійкість - характеризує зміну коефіцієнта тертя в залежності від температури;
опір термічній втомі, т. е. поступового руйнування матеріалу, що розвивається під дією багаторазових повторних температурних напружень.
Працездатність стрічкового гальма, як і інших вузлів тертя, визначається фрикционной сумісністю контактуючих матеріалів. Найбільш ефективні матеріали, які в парі забезпечують найкращі показники розглянутого комплексу фрикційних властивостей. Коефіцієнт тертя і допустиме контактне тиск обраних матеріалів визначають діаметр і ширину гальмівних шківів. Теплостійкість гальмівних колодок, опірність гальмівних шківів зносу і термічної втоми істотно впливають на безпеку роботи і довговічність стрічкових гальм. Збільшення потужності лебідок і швидкостей спуско-підйомних операцій в бурінні нерозривно пов'язане з підвищенням моментів гальмування стрічкових гальм. У зв'язку з цим важливого значення набувають експериментально-дослідні роботи з вишукування нових гальмівних матеріалів, що володіють підвищеними показниками фрикційних властивостей.
У табл. 12. 1 наведені коефіцієнти тертя по сталі асбофрікціонних матеріалів, використовуваних в важко навантажених гальмах і муфтах зчеплення [3].
Таблиця 12.1
Коефіцієнт тертя по сталі
матеріал | температура, С | |||
120-130 | 230-260 | |||
6КХ-1 | 0.57-0,52 | |||
6КХ-15 | 0,6-0,42 | |||
6КФ-32 | 0,6-0,52 | |||
Ретінакс ФК-16л | 0,39 | 0,4 | 0,41-0,42 | 0,41-0,38 |
Ретінакс ФК-24А | 0,4 | 0,41 | ||
143-63 | 0,41-0,46 | 0,41-0,46 | ||
39-70 | 0,44-0,57 | 0,44-0,57 | ||
0,38 | 0,38 |
Продовження табл. 12.1
матеріал | температура, С | |||
300-320 | 360-380 | 400-420 | 400-500 | |
6КХ-1 | 0,52-0,24 | 0,3-0,2 | 0,3-0,14 | |
6КХ-15 | 0.32-О.25 | 0,2-0.17 | ||
6КФ-32 | 0,36 | 0,21-0,19 | 0,3-0,03 | |
Ретінакс ФК-16л | 0,32-0,3 | 0,22-0,18 | 0,16 | 0.17 |
Ретінакс ФК-24А | 0,4-0,5 | 0,35-0,45 | ||
143-63 | 0,41-0,46 | різко падає | ||
39-70 | 0,44-0,57 | 0,3 | ||
Різко падає і зростає при температурі понад 500 ° С до 0,46-0,48 |
У вітчизняних бурових установках гальмівні колодки виготовляють з ретінакса, який відноситься до теплостійким фрикційним матеріалами. Ретінакс випускається двох марок (ГОСТ 10851-73):
А - асбосмоляная композиція з включенням латунного дроту. При роботі в парі з чавуном ЧНМХ допускається температура на поверхні до 1 100 ° С при швидкості ковзання до 50 м / с і тиску до 2,5 МПа;
Б - асбосмоляная композиція для роботи в парі з сірим чавуном і легованими сталями при температурі до 700 ° С, швидкості ковзання до 10 м / с і тиску до 1,5 МПа.
Фізико-механічні показники виробів з ретінакса наведені нижче [4].
Марка ретінакса ... | Тип А (ФК-16л) | Тип Б (ФК-24А) |
Щільність, г / см ... | 2,4-2,8 | 2,13 |
Межа міцності, МПа, не менше: | ||
при зрізі ... | 25,5 | |
при стисненні ... | ||
Твердість, МПа ... | 350-560 | 250-500 |
Лінійний знос в парі з чавуном СЧ 15-32 за 2 год, мм, не більше. . . | 0,19 | 0,16 |
Коефіцієнт теплопровідності, Вт / (м-К) ... | 0,60 | 0,58 |
Коефіцієнт тертя при випробуванні в парі з чавуном СЧ 15-32 (ГОСТ 1412-85), не менше ... | 0,32 | 0,33 |
У стрічкових гальмах лебідок використовується ретінакс ФК-24А (марка Б). У розрахунках коефіцієнт тертя його по стали приймається рівним 0,3, допустиме контактне тиск 1,2 МПа. Розрахунковий коефіцієнт тертя ретінакса дещо менше дійсного. Для забезпечення гнучкості гальмівної стрічки і рівномірного прилягання її до гальмівного шківа колодки виконують у вигляді кільцевих секторів довжиною 120 мм.
Гальмівні шківи зазвичай виготовляють зі зносостійких сталей марок 60Г, 35ХНЛ і 35ХМЛ. Досвід свідчить про задовільну їх фрикційної сумісності з гальмівними колодками з асбокаучука 6КХ-15. Однак колодки з 6КХ-15 задовільно працюють при порівняно невеликих контактному тиску (до 0,8 МПа) і температурі нагріву (до 400 ° С) і не задовольняють фрикційним властивостям, що пред'являються до стрічкових гальмах сучасних потужних лебідок.
Ретінакс має порівняно високими фрикційними властивостями, що дозволяють значно підвищити гальмівний момент, і тому забезпечує гальмування при швидкостях ковзання до 30 - 40 м / с і температурі на. поверхні тертя шківів 700- 1 200 ° С. У цих умовах гальмівні шківи зі сталі марки 35ХНЛ і інших традиційних марок руйнуються від термічної втоми. У зимовий час при зниженні температури навколишнього повітря до мінус 30-50 ° С руйнування гальмівних шківів від термічної втоми помітно зростає. Недостатня опірність термічної втоми свідчить про те, що гальмівні шківи з розглянутих марок сталей і колодки з ретінакса не відповідають вимогам фрикционной сумісності. Опір термічної втоми зростає у шківів, виготовлених з матеріалів, які володіють високими показниками пластичності, теплопровідності і низьким коефіцієнтом температурного розширення. Поряд з фізико-механічними властивостями великий вплив на термічну втому надають площа поверхні охолодження, геометрична форма гальмівних шківів і інші конструктивні фактори, що впливають на інтенсивність відводу тепла, що поглинається гальмом. В результаті порівняльних випробувань сталей різних марок Уралмашзавод рекомендується виготовляти шківи, ??що працюють в парі з ретінаксом, з низько вуглецевих сталей марок 14ХГ2НМЛ, 12Х2НГМ, які по ледве гарту і високого відпустки мають найбільш задовільні показники по зносостійкості і опірності термічної втоми.
Стрічковий гальмо бурової лебідки | Розрахунок стрічкового гальма
Загальні відомості | Динаміка гальмування. Безпечні швидкості спуску | Нагрівання і теплової розрахунок гальма | Гідродинамічний гальмо бурової лебідки | гідродинамічних гальм | Узгодження роботи гідродинамічного і стрічкового гальм | електромагнітні гальма |