Привод бурового станка осуществлен соединением фрикциона с валом электродвигателя. Промывочные насосы приводятся от индивидуальных электродвигателей ременной передачей с передаточным отношением 1 :2,4.
Буровой станок ЗИФ-1200А состоит из следующих основных механизмов: фрикциона с коробкой скоростей, вращателя и лебедки. При этом в процессе проходки скважины могут быть только три сочетания одновременно работающих механизмов станка, а именно:
- коробка скоростей и вращатель — при бурении;
- коробка скоростей и лебедка — при спуско-подъемных операциях и вспомогательных работах;
- коробка скоростей с одновременным включением вращателя и лебедки — при бурении с ведущей штангой и при ликвидации аварии в скважине.
В соответствии с этим потребная для работы мощность от электродвигателя передается через фрикцион и коробку скоростей либо вращателю, либо лебедке, или же одновременно вращателю и лебедке.
Механизм коробки скоростей состоит из трех валов: первичного, промежуточного и вторичного с набором прямозубых цилиндрических шестерен (рис. 2) (Перечень подшипников - позиции с 1 по 25 — см. приложение 2.).
Рис. 2. Кинематическая схема бурового станка ЗИФ-1200А.
Первичный вал конструктивно выполнен как одно целое с шестерней z1 = 18 зубьев, которая находится в постоянном зацеплении с шестерней z2 = 41 зуб, установленной неподвижно на шлицах промежуточного вала совместно с шестернями: z3 — 27 зубьев, z5 = 36 зубьев и z7 = 18 зубьев.
На вторичном валу установлены три шестерни: z4 = 32 зуба, z6 = 23 зуба и z8 = 41 зуб. Шестерни z4, z6 и z8 установлены на шлицах вторичного вала и могут перемещаться вдоль его оси рукояткой переключения скоростей.
Различные сочетания сцепления шестерен обеспечивают четыре скорости вращения вторичного вала, от которого вращение передается через шестерню z9 = 24 зуба на лебедку или вращатель или же одновременно на лебедку и вращатель. При включении шестерни z8 вторичного вала с шестерней z1 промежуточного вала, при постоянно включенных шестернях z1 и z2, получим первую скорость вращения вторичного вала.
При числе оборотов вала электромотора n = 965 об/мин и включенном фрикционе, число оборотов вторичного вала на первой скорости будет:
При включении шестерни z4 вторичного вала с шестерней z3 промежуточного вала, при постоянно включенных шестернях z1 и z2, получим вторую скорость вращения вторичного вала коробки скоростей:
При включении шестерни z6 вторичного вала с шестерней z5 промежуточного вала, при постоянно включенных шестернях z1 и z2, имеем третью скорость вторичного вала коробки скоростей:
При включении шестерни z1 первичного вала с шестерней z4 вторичного вала (через зубчатую муфту) на прямую, получим четвертую скорость вторичного вала коробки скоростей, при этом промежуточный вал не принимает участия в передаче вращения:
n4 = n = 965 об/мин.
Передача вращения на лебедку и вращатель осуществляется через зубчатую двустороннюю муфту, которая установлена на шлицах на продолжении вторичного вала.
При перемещении муфты влево происходит торцевое сцепление с шестерней z9 = 24 зуба, свободно сидящей на шарикоподшипниках на вторичном валу и вращение передается через паразитную шестерню z10 = 35 зубьев на шестерню z11 = 60 зубьев, установленную на валу лебедки на шпонке.
При перемещении муфты вправо происходит торцевое сцепление со второй шестерней z12 = 24 зуба, так же свободно сидящей на шарикоподшипниках на вторичном валу и вращение передается через шестерню z13 = 42 зуба на вал ведущей шестерни вращателя.
Таким образом, передаточное отношение от вторичного вала коробки скоростей на вал лебедки равно:
При этом передаточном отношении число оборотов вала лебедки будет:
I скорость nI = n1 ּ ί1 = 74,4
об/мин
II
,, nII = n2 ּ
ί1 = 142,8 об/мин
III
,, nIII = n3 ּ ί1 =
265,2 об/мин
IV ,,
nIV = n4 ּ ί1 = 388 об/мин
Барабан лебедки сидит на валу свободно на двух шарикоподшипниках. Он имеет с одной стороны тормозной шкив, а с другой — в него запрессован зубчатый венец z14 = 69 зубьев с внутренним зацеплением.
Зубчатый венец находится в постоянном зацеплении с тремя сателлитами z15 = 21 зуб, вращающимися на шариковых подшипниках, расположенных с одной стороны в гнездах тормозной шайбы тормоза подъема, сидящей свободно на шарикоподшипниках вала лебедки, а с другой — в гнездах водила. Сателлиты z15 находятся в постоянном зацеплении также с шестерней z16 = 27 зубьев, установленной на валу лебедки на шпонке.
Таким образом, между шестернями z14 и z16 передаточное отношение равно:
i = z16/z41=0,391.
Число оборотов барабана при этом составит:
I скорость n′1 = nI ּ i2 = 29
об/мин
II „
n′2 = nII ּ i2 = 56
об/мин
III ,, n′3
= nIII ּ i2 = 104 об/мин
IV
„ n′4 = nIV ּ i2 = 152 об/мин
Скорость навивки каната на барабан лебедки на первом слое может быть определена по формуле:
V = π (D+d) n / 60,
где D — диаметр барабана лебедки, d — диаметр каната, n — число оборотов барабана в минуту.
Скорости навивки каната на первом, втором и третьем слое приведены в табл. 1.
Таблица 1
Скорости |
Число оборотов |
Число оборотов |
Окружные скорости | |||
на барабане |
на 1-м слое |
на 2-м слое |
на 3-м слое | |||
I II III IV |
67 128 238 348 |
29 56 104 152 |
0,65 1,26 2,34 3,41 |
0,69 1,33 2,48 3,61 |
0,76 1,47 2,73 3,98 |
0,84 1,61 2,99 4,35 |
Передача вращения на шпиндель вращателя станка осуществляется через коническую пару шестерен z17 = 27 зубьев и z18 = 43 зуба. Шестерня z17 выполнена как одно целое с валом и установлена на подшипниках в горловине корпуса вращателя.
Шестерня z18 закреплена на приводной муфте шпинделя станка и находится в постоянном зацеплении с шестерней z17. Передаточное отношение между шестернями z12 и z13, приводящими в движение коническую пару шестерен вращателя, составит:
i3 = z12 / z13 = 0,628.
Включая шестерни коробки скоростей в той же последовательности, как и для вала лебедки, получим следующее число оборотов шпинделя вращателя станка: