Расчет буровой лебедки (лебедка со свободным спуском)

Большинство начинающих буровиков задаются вопросом: Как рассчитать параметры буровой лебедки?

Важными параметрами буровой лебедки (лебедки со свободным спуском) являются грузоподъемность и скорость подъема снаряда (ударного стакана или желонки).
Величины, надо сказать прямо противоположные (вспоминая золотое правило механики. Выигрываем в скорости, проигрываем в силе и наоборот.)

Три компонента определяют характеристики лебедки:

  1. Крутящий момент двигателя
  2. Передаточное число редуктора
  3. Диаметр барабана (и косвенно его ширина)

Рассмотрим по порядку эти компоненты.

1. Крутящий момент двигателя

  • Электрический двигатель

Крутящий момент рассчитывается по формуле

Крут.Мом.=(Мощность Вт):(Кол-во оборотов об\мин)

Пример 1.

Мощность двигателя = 2КВт

Кол-во оборотов = 1000 об\мин

Крут.Мом.=2000:1000=2 кг\м.

Как понять 2 кг\м???

Фактически это грузоподъемность лебедки состоящей из двигателя барабана радиусом 1 метр.

Пример 2.

Мощность двигателя = 3КВт

Кол-во оборотов = 300 об\мин

Крут.Мом.=3000:3000=10 кг\м.

т.е. такой двигатель с прикрепленным к нему барабаном радиусом 1 метр будет поднимать не более 10 кг.

  • Двигатель внутреннего сгорания

Обычный параметр для таких двигателей мощность в лошадиных силах

Для определения крутящего момента можно поступить также как и в случае электрического двигателя, только перевести Л.С. в КВт используя формулу

КВт=(л.с.)*1.3596

2. Передаточное число редуктора

Обычно используют редукторы с передаточным числом < 1 (понижающий редуктор).

       а) червячный редуктор

Определить передаточное число червячного редуктора можно так.

Вращать и считать обороты входного вала редуктора (вал к которому крепится двигатель), до тех пор пока выходной вал (вал к которому крепится барабан) не совершит полный оборот.

Пер.Число=1:(кол-во оборотов входного вала)

Пример 3.

Допустим один полный оборот выходного вала, происходит после 30 оборотов входного вала.

Следовательно, передаточное число редуктора 1/30.

       а) Шестереночный редуктор  (редуктор на шкивах, редуктор цепной)

Определить передаточное число можно способом для червячного редуктора, а можно еще проще

Пер.Число=1:(R2:R1)

где R1-радиус малой шестерни (звездочки, шкива), R2-радиус большой шестерни (звездочки, шкива). Использую запись 1:(R2:R1) так как в калькуляторе лебедки используется именно такое представление передаточного числа с 1 в числителе.

Пример 4.

Для цепного привода

Радиус малой шестерни 5см.

Радиус большой шестерни 20 см.

Передаточное число Пер.Число=1:(20:5)=1/4.

Возникает вопрос как влияет передаточное число на крутящий момент лебедки?

Посмотрим это на примере

Пример 5.

Мощность двигателя = 2КВт

Кол-во оборотов = 1000 об\мин

Пер.Число =1/30

Крут.Мом.(двигателя)=2000:1000=2 кг\м.

Крут. Мом. (двигатель+редуктор)=2:(1/30)=2*30=60 кг\м.

Это значит что лебедка состоящая из двигателя, редуктора и барабана радиусом 1 метр, сможет поднимать до 60 кг. Сравните с примером 1.

При этом кол-во оборотов барабана уменьшится и будет равно 1000*(1/30)=33,3 об\мин

Примечание: Если используется несколько редукторов то их передаточные числа перемножаются а редуктора рассматриваются как единое целое.

3) Диаметр барабана

Грузоподъемность лебедки также сильно зависит от диаметра барабана (чем меньше диаметр, тем больше грузоподъемность).

Пример 6.

Исходные данные возьмем из примера 5.

Мощность двигателя = 2КВт

Кол-во оборотов = 1000 об\мин

Пер.Число =1/30

Крут.Мом.(двигателя)=2000:1000=2 кг\м.

Крут. Мом. (двигатель+редуктор)=2:(1/30)=2*30=60 кг\м.

Радиус барабана

а) 1 метр

б) 0.5м=50 см

в) 0.4м=25 см

г) 0.1м=10 см

Радиус барабана не влияет на крутящий момент и кол-во оборотов.

Кол-во оборотов для всех вариантов одинаковое 33 об\мин

Крутящий момент всех вариантов одинаковый 60 кг\м

Скорость подъема длина окружности барабана умножить на кол-во оборотов в минуты

Вариант а)

Грузоподъемность равна 60:1=60 кг (до 60 кг)

Скорость подъема V=2*ПИ*R*(кол-во обр. в мин.)

Скорость подъема V=2*3.1415*1*33=209 м\мин.

Вариант б)

Грузоподъемность равна 60:0.5=120 кг (до 120 кг)

Скорость подъема V=2*3.1415*0.5*33=104 м\мин.

Вариант в)

Грузоподъемность равна 60:0.4=240 кг (до 240 кг)

Скорость подъема V=2*3.1415*0,25*33=52 м\мин.

Вариант г)

Грузоподъемность равна 60:0.1=600 кг (до 600 кг)

Скорость подъема V=2*3.1415*0,1*33=20 м\мин.

Замечание: Расчет грузоподъемности лебедки выполнен с условием что трос намотан на барабан в 1 слой.
Если трос будет намотан в несколько слоев, следует рассчитать грузоподъемность на последнем(верхнем) слое троса.
К радиусу барабана сделать поправку на толщину слоев троса.
Как влияет количество витков на грузоподъемность смотрите в калькуляторе буровой лебедки.
Скачивайте и пользуйтесь.

Перейти к верхней панели