Đồ án Cấu tạo, nguyên lý làm việc, quy trình bảo dưỡng tời Y2-55 Tính toán sử dụng hợp lý công suất nâng của tời

 LỜI NÓI ĐẦU Xí nghiệp liên doanh Vietsovpetro được thành lập năm 1981. Sự kiện này đánh dấu bước phát triển mới rất quan trọng với ngành công nghiệp dầu khí nói riêng và ngành công nghiệp Việt Nam nói chung. Trong những năm gần đây, ngành công nghiệp dầu khí đã phát triển không ngừng và trở thành ngành kinh tế mũi nhọn của đất nước, là nguồn tài nguyên thiên nhiên đem lại lợi nhuận rất lớn cho nền kinh tế quốc dân. Để phục vụ cho ngành công nghiệp này, việc khoan - khai thác và trước đó là tìm kiếm, thăm dò đóng vai trò quan trọng. Trong công nghệ khoan thăm dò, khoan khai thác cũng như vận chuyển sản phẩm,…thì thiết bị phục vụ không thể thiếu và đóng vai trò thiết yếu. Tuỳ theo mỗi thiết bị mà chức năng của nó khác nhau. Để phát huy được tính năng cũng như công dụng, nâng cao hiệu suất, kéo dài tuổi thọ thiết bị, điều quan trọng là bảo đảm chúng luôn được làm việc ở trạng thái kỹ thuật tốt nhất. Muốn vậy các thiết bị phải có chế độ bảo dưỡng, sửa chữa đúng thời gian và đúng kỹ thuật đã quy định vì vậy phải nắm vững được nguyên lý hoạt động cũng như kỹ thuật bảo dưỡng, sửa chữa. Tời khoan là một trong những thiết bị không thể thiếu trong khai thác dầu khí, là thiết bị cần thiết phục vụ trong công tác nâng thả bộ dụng cụ khoan. Vì vậy em đã chọn đề tài: “ Cấu tạo, nguyên lý làm việc, quy trình bảo dưỡng tời Y2-55. Tính toán sử dụng hợp lý công suất nâng của tời ” nhằm tìm hiểu về sự làm việc, vận hành cũng như tính năng và đặc biệt là tính toán thế nào để sử dụng công suất một cách hợp lý nhất. Đồ án của em được chia thành 4 chương: Chương 1: Tổng quan về hệ thống nâng thả. Chương 2: Cấu tạo, nguyên lý làm việc của tời Y2-55. Chương 3: Quy trình vận hành, bảo dưỡng, sửa chữa tời khoan. Chương 4: Tính toán sử dụng hợp lý công suất nâng của tời. Qua quá trình học tập, thực tập sản xuất, thực tập tốt nghiệp tại xí nghiệp Vietsovpetro cũng như sự giúp đỡ nhiệt tình của thầy cô giáo trường đại học Mỏ - Địa chất Hà Nội và các cán bộ, công nhân của xí nghiệp, em đã hoàn thành cuốn đồ án này. Tuy nhiên do hiểu biết còn hạn chế và thời gian tìm hiểu chưa nhiều nên cuốn đồ án này không thể tránh khỏi những thiếu sót, song đây là cơ hội rất tốt để em nâng cao nhận thức và hiểu biết về các thiết bị trong công tác dầu khí mà cụ thể là tời khoan. Kính mong các thầy cô giáo, các bạn đọc đóng góp ý kiến quý báu để cuốn đồ án này được hoàn chỉnh hơn. Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong khoa Dầu khí và bộ môn Máy thiết bị dầu khí và Công trình của trường Đại học Mỏ - Địa chất Hà Nội cũng như các cán bộ, công nhân của xí nghiệp liên doanh Vietsovpetro, đặc biệt là thầy giáo NGUYỄN VĂN GIÁP đã tận tình giúp đỡ em hoàn thành cuốn đồ án này. Hà nội, tháng 6 năm 2010. Sinh viên thực hiện: Phạm Ngọc Chiến. CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG NÂNG THẢ 1.1. Chức năng, nhiệm vụ của hệ thống nâng thả 1.1.1. Chức năng, nhiệm vụ của hệ thống nâng thả a) Chức năng Hệ thống nâng thả bảo đảm các chức năng sau: - Dùng để biến chuyển động quay của tang tời thành chuyển động thẳng đứng của móc nâng. - Giảm lực căng trên nhánh cáp cuốn tang tời. - Cùng với thiết bị và dụng cụ nâng hạ khác phục vụ trong các quá trình nâng hạ dụng cụ khoan, thả ống chống, truyền tiến độ cho choòng khoan, tham gia dựng tháp… b) Nhiệm vụ Hệ thống nâng thả là tổ hợp thiết bị trên giàn khoan. Chúng hoạt động đồng bộ với nhau để thực hiện các nhiệm vụ quan trọng: - Kéo thả cần khoan, ống chống, treo bộ khoan cụ trong quá trình khoan hoặc bơm rửa. - Kết hợp với các thiết bị khác thực hiện chức năng: truyền chuyển động quay cho Rotor để tiến hành việc khoan giếng. - Kéo thả các vật dụng, thiết bị khác phục vụ cho công tác khai thác và thăm dò dầu khí. 1.1.2. Các thành phần của hệ thống nâng thả Hệ thống nâng thả bao gồm: tời khoan, hệ thống ròng rọc động-tĩnh, dây cáp và Elêvatơ. 1.1.2.1. Tời khoan Tời khoan là một trong những thiết bị dùng trong khai thác dầu khí, nó thực hiện các nhiệm vụ sau: - Dùng để kéo thả cần khoan và ống chống. - Dùng để treo bộ khoan cụ trong quá trình khoan hoặc bơm rửa. - Khi kéo cần thì thực hiện một mômen xoắn ở trong tời, ngược lại khi thả cần thì thực hiện quá trình phanh. - Truyền chuyển động cho bàn Rotor. - Phụ trợ công tác địa vật lý giếng khoan. - Trong trường hợp sử dụng tháp chữ A, tời dùng để dựng tháp. - Điều chỉnh tốc độ truyền tải. Hình 1.1. Sơ đồ cấu tạo tời khoan 1. Cáp khoan 6. Bảng điều khiển 2. Phanh điện từ 7. Phanh cơ học 3. Xích truyền động cho bàn Rotor 8. Môtơ điện 4. Răng để tựa cáp khoan 9. Đầu mèo 5. Tay phanh cơ học 10. Đường rãnh cáp địa vật lý 1.1.2.2. Hệ thống ròng rọc Hình 1.2: Sơ đồ cấu tạo hệ ròng rọc 1. Cáp khoan 5. Cuộn dây dự trữ 2. Ròng rọc động 6. Tời khoan 3.Neo cáp cố định 7. Ròng rọc tĩnh 4. Kẹp Trong quá trình khoan với độ sâu khá lớn và thiết bị dùng trong công tác khoan có trọng lượng lớn. Do vậy sức nâng của tời không đủ khả năng nâng thả trực tiếp bộ khoan cụ đó. Vì vậy để giảm tải trọng cho tời khoan ta phải dùng đến hệ thống ròng rọc gồm khối ròng rọc động hay ròng rọc cố định trên đỉnh tháp khoan. Số pully của ròng rọc cố định nhiều hơn số pully ròng rọc động. Hệ thống ròng rọc có mục đích biến chuyển động quay của tời thành chuyển động lên xuống của vật nâng hạ, biến chuyển động ma sát trượt thành chuyển động ma sát lăn, chịu tác động của lực đột ngột, giảm tải trọng cho sợi cáp. a) Ròng rọc cố định
Hình 1.3: Ròng rọc cố định Là ròng rọc chỉ tham gia một chuyển động quay quanh trục của nó. Ròng rọc cố định được lắp cố định trên đỉnh tháp khoan, gồm nhiều pully lắp trên một trục hoặc hai trục song song với nhau. Các pully quay trên trục nhờ các ổ bi, phía ngoài có tấm che chắn bảo vệ. Kích thước rãnh và độ cứng bề mặt rãnh là yếu tố ảnh hưởng đến độ bền của cáp. b) Ròng rọc động
  Hình 1.4: Ròng rọc động Là những ròng rọc trong suốt quá trình làm việc, tham gia đồng thời hai chuyển động: chuyển động quay quanh trục bản thân và chuyển động tịnh tiến lên xuống. Càng nhiều pully trong hệ thống dây cáp thì cáp bị cuốn càng nhiều lần, nhưng nếu số pully ít thì tải trọng trong dây cáp sẽ lớn, hơn nữa tải trọng tác dụng lên tời khoan sẽ lớn hơn. Điều này không có lợi cho thiết bị khai thác, nhất là kích thước dây cáp thay đổi, ảnh hưởng đến mối tương quan giữa rãnh pully và đường kính dây cáp. Nếu ta tăng đường kính của pully để giảm độ cong dây cáp thì độ bền của dây cáp sẽ lớn hơn là ta dùng hệ thống nhiều pully, nhưng số pully càng tăng thì tải trọng càng nhẹ và vận tốc lên xuống càng chậm. Do vậy số pully, đường kính cáp và tải trọng phải tính toán tối ưu về phương diện kỹ thuật cũng như về kinh tế. 1.1.2.3. Dây cáp Cáp khoan được tết bằng các sợi thép xoắn lại với nhau. Các sợi thép được chế tạo bằng công nghệ kéo nguội, có đường kính từ 0,3 – 3 mm và giới hạn bền 14000 – 20000N/mm, bền gấp 2,3 lần so với thép cùng loại cùng mác được chế tạo bằng phương pháp cán. Người ta thường sử dụng cáp tròn có 6 bó, mỗi bó có từ 19 – 37 sợi cáp, các sợi cáp được cuốn thành từng bó nhỏ, các bó nhỏ xoắn quanh một ruộ bằng kim loại hay chất hữu cơ, đường kính phụ thuộc vào đường kính và cấu tạo cáp. Ruột cáp làm bằng sợi thép gai vì dây cáp có nhiều lớp, loại chịu lực căng lớn. Người ta còn sử dụng kim loại làm ruột cáp nhằm tránh hiện tượng chèn, dập. Cáp khoan thường có đường kính 25, 28, 32, 35 mm ( loại 32mm được sử dụng nhiều nhất ) có ruột bằng vật liệu hữu cơ. Khi lỗ khoan sâu, tải trọng gần bằng tải trọng định mức thì phải dùng cáp có ruột bằng kim loại. Có hai cách mắc cáp: Cách thứ nhất gọi là cách mắc cáp có đầu cáp chết: Nhánh cáp chết bao giờ cũng được mắc đối diện với nhánh cáp vào tang tời, lúc đó nó có ưu điểm là hệ thống làm việc được ổn định và ít bị rung, nhưng tải trọng tác dụng lên tháp khoan sẽ lớn hơn. Cách mắc thứ hai gọi là cách mắc không có đầu cáp chết: cách mắc này ngược lại với cách mắc thứ nhất.

( a ) ( b ) Hình 1.5: Sơ đồ hai cách mắc cáp. ( a ): Cách mắc cáp có đầu cáp chết. ( b ): Cách mắc cáp không có đầu cáp chết. Trong đó: - Pt : sức căng nhánh cáp vào tang tời ( KN ). - Pc : sức căng nhánh cáp chết ( KN ). - Qm : tải trọng tác dụng lên móc ( tấn ). 1.1.2.4. Êlêvatơ Êlêvatơ dùng để kéo thả tự động cần khoan, ống chống trong quá trình nâng thả. Ngoài ra còn dùng để treo đầu thuỷ lực khi khoan giếng. Cấu tạo gồm hai phần chính: phần chịu lực và hệ thống đòn bẩy. Phần chịu lực chịu sức nặng của cần khoan trong quá trình nâng thả và khoan giếng. Hệ thống đòn bẩy thực hiện quá trình nâng lên hạ xuống các chấu kẹp. Các thông số kỹ thuật của Êlêvatơ EA-320: - Lực nâng lớn nhất: 320, ( KN ); - Đường kính: - Ống khoan: 89; 114; 127; 140; 146, (mm); - Cần nặng : 146; 178,(mm); - Đường kính ống thay thế: Dmax= 200 (mm); Dmin= 160, (mm); - Kích thước bao: - Dài : 1140, (mm); - Rộng : 740, (mm); - Cao : 1965, (mm); - Khối lượng: 2025, (kg); - Kiểu hệ thống đòn bẩy: PC – 200; - Phương pháp kẹp chặt chấu: Tháo lắp nhanh. 1.2. Các loại tời trong công tác khoan dầu khí ở Vietsovpetro. Những ý kiến đánh giá và nhận xét 1.2.1. Các loại tời sử dụng trong công tác khoan dầu khí ở Vietsovpetro Các loại tời khoan được chế tạo trên thế giới sử dụng trong công tác khoan dầu khí ở Vietsovpetro được trình bày ở bảng 1-1; 1-2. Bảng 1.1: Các loại tời chế tạo ở Rumani. Chỉ tiêu  Đơn vị  Loại tời     TF35  TF 25  TF 25*  TF 21  TF15   Công suất  KW  1500  1100  740  520  390   Đường kính cáp  mm  35; 38  32  28  32; 38  25   Lực kéo cáp max  KN  440  275  360  -  150   Vận tốc cáp  m/s  4÷ 25  4÷ 25  4÷ 25  2,3÷ 17,2  2÷ 12,5   Lực kéo cáp  KN  350  250  160  187,5  113   Đường kính tang tời  mm  900  710  630  710  450   Số vận tốc   4+2  4+2  4+2  6  2+1   Đường kính tang tời  mm  1510  1320  1180  1180  1100   Đường kính phanh  mm  1570  1370  1570  1570  1100   Chiều rộng phanh  mm  275  255  255  255  205   Bảng 1.2. Các loại tời chế tạo ở Liênxô. Chỉ tiêu  Đơn vị  Loại tời     Y2- 47  Y2- 48  RY200Br  BY75Br  BY50Br  BY40Br   Công suất  KW  900  440  810  400  300  190   Đường kính cáp  mm  28  28  33  25  24  25   Lực kéo cáp max  KN  153  153  232  125  98  80   Vận tốc cáp  m/s  5,7÷ 20,6  2,25÷ 12,6  3,5÷ 17,7  3,2÷ 16  2,6÷ 11,6  2,8÷ 10,4   Số vận tốc   5  4  4  4  4  4   Đường kính tang tời  mm  650  650  850  600  450  400   Chiều dài tang tời  mm  840  840  1100  865  700  550   Đường kính phanh  mm  1180  1450  1450  1180  1000  1000   Chiều rộng phanh  mm  250  250  250  250  180  200   1.2.2. Những ý kiến đánh giá và nhận xét các loại tời Qua bảng thống kê các loại tời của hai nước Rumani và Liênxô ta thấy: công suất làm việc của tời khoan Rumani lớn hơn công suất làm việc của tời khoan Liênxô, do vậy nó có khả năng nâng thả tải trọng lớn hơn, thiết bị làm việc tốt hơn. Để tương quan với công suất đó thì lực trong nhánh cáp cũng lớn hơn. Khi đó kéo theo cấp độ đa dạng hơn, do vậy sự biến thiên về vận tốc trong phạm vi rộng hơn. Với các đặc tính kỹ thuật trên nên kích thước của tời Rumani lớn hơn, các đường kính tang tời, chiều dài tời, đường kính phanh và chiều rộng phanh cũng lớn hơn. Như vậy với khả năng làm việc cao hơn, tời Rumani được dùng rộng rãi hơn trong khoan khai thác dầu khí. Tuỳ theo mức độ khai thác, nâng thả khoan cụ mà ta dùng tời Rumani hay tời Liênxô. Từ trước tới nay, Vietsovpetro thường dùng thiết bị của Liênxô sản xuất, trong đó có tời khoan. Tời Y2-55 có công suất khá lớn nên đường kính cáp cũng như lực kéo và phạm vi vận tốc lớn hơn. Đường kính tang tời và chiều dài tang tời lớn hơn các tời khác nên khả năng cuốn cáp được nhiều hơn. Do vậy tời Y2-55 thường dùng trong khoan khai thác có độ sâu lớn. a) Những kết quả đã đạt được - Có công suất lớn do trọng lượng của cột cần và ống chống lớn. - Có số tốc độ trung gian hợp lý để giảm thời gian nâng thả. - Sơ đồ động học đơn giản tận dụng hết công suất động cơ. - Có số tốc độ lớn nhất để kéo thả móc không tải. - Hệ thống hãm tời làm việc với độ tin cậy cao. - Thuận tiện cho việc điều chỉnh tốc độ truyền tải choòng. b) Những tồn tại cần tập trung nghiên cứu, giải quyết - To, nặng, cồng kềnh. - Các phụ kiện kèm theo lắp đặt rất khó khăn. - Các chi tiết hay bị hỏng nên thay thế mất nhiều thời gian. - Công suất nhỏ hơn các loại tời tư bản. Vì vậy cần có các biện pháp khắc phục những vấn đề trên bằng cách nghiên cứu sử dụng tối đa công suất của động cơ, kiểm tra và bảo dưỡng đúng lịch và thời gian, thường xuyên kiểm tra toàn bộ hệ thống sau mỗi lần giao ca hoặc nhận ca. Trình độ người điều khiển phải có trình độ cao và hiểu rõ từng chi tiết trên tời. 1.3. Phương trình chuyển động của tời Sự làm việc của tời tiến hành trong các điều kiện của quá trình thay đổi liên tục. Thời gian của giai đoạn chuyển động liên tục được coi là hàm số mômen thừa của động cơ. Phương trình của quá trình chuyển tiếp là phương trình cân băng cơ học: Khi tăng tốc: Mcm - Mtc = Mqt ( 1.1 ) Khi hãm : Mh + Mth = Mqt ( 1.2 ) Trong đó : Mcm - Mômen tăng tốc, (KN.m); Mtc - Mômen kháng tĩnh khi tăng tốc, (KN.m); Mth - Mômen kháng tĩnh khi hãm, (KN.m); Mh - Mômen hãm, (KN.m); Mqt –Mômen quán tính ,(KN.m). Trong phương trình (1.1), (1.2) ta thấy sự thay đổi mômen trên tang tời khi tăng tốc và khi hãm. Tĩnh năng của hệ chuyển động được tính:
(1.3) Trong đó: Jo - mômen quán tính chuyển tiếp đến vị trí bất kỳ trục nào của tời, (kN.m); ωo - tốc độ quay của hệ chuyển động, (rad/s). Mặt khác ta biết:

(1.4) Ở đây: φ - góc quay của trục trong giai đoạn chuyển tiếp, (rad/s). Thay công thức (1.4) vào công thức (1.1) và (1.2) ta được: Mcm = Mqt + Mtc = Mtc +
(1.5) Mh = Mqt - Mth = - Mth +
(1.6) Việc chạy máy được tiến hành bằng việc đóng côn ma sát hoặc cho động cơ chạy. Trong trường hợp thứ nhất mômen lực quán tính của động cơ được cộng thêm với mômen của các chi tiết chuyển động đồng thời trước khi đóng côn ma sát. Trong trường hợp thứ hai động cơ phải thắng mômen của lực quán tính của tất cả các cơ cấu trong hệ thống chuyển động và thắng lực ỳ của Rotor trong khoan Rotor. Mômen dư có thể tính gần đúng bằng cách có thể coi gia tốc chuyển động thay đổi theo quy luật bậc nhất, khi đó: Md = ± [ Mdcm +

( M”d - M’d) ] (1.7) Trong đó: t - thời gian tăng tốc, (s); tk - thời gian chuyển động liên tục của tời, (s); M’d - mômen dư tăng tốc khi bắt đầu chuyển động liên tục, (KN.m); M’’d - mômen dư ở cuối giai đoạn chuyển động liên tục, (KN.m); Dấu “ + ” chỉ quá trình tăng tốc và dấu “ - ’’ chỉ quá trình hãm. Từ phương trình (1.5) và (1.6) ta có thể tìm được quy luật chuyển động, các quy luật này được nêu lên ở bảng sau: Bảng 1.3: Các thông số của tời khi tăng tốc và khi hãm Các thông số  Tăng tốc  Hãm   Đoạn đường φ (rad)  φcm =

ωo . tcm  φ =

ωo . th   Thời gian t ( s )  tcm = 2 .
 th = 2 .
  Tốc độ ω (rad/s)  ωcm =
.
 ωh = ωo -

.
  Gia tốc J (rad/s2)  Jcm = 2 .
Jmax = 2.
 Jh = - (
-
) .
Jmax = -2 .
  1.4. Xác định tải trọng khi nâng thả bộ khoan cụ a) Quá trình nâng bộ khoan cụ từ lỗ khoan là tập hợp các công nghệ sau: - Nâng bộ dụng cụ lên một đoạn lớn hơn chiều dài của cần dựng. - Hãm tời, giữ bộ dụng cụ ở trạng thái treo. - Đặt bộ dụng cụ lên chạc, giải phóng cần dựng lên mặt đất khỏi lực kéo. - Tháo cần khỏi bộ dụng cụ, đặt nó vào chỗ cần dựng. - Tháo êlêvatơ. - Hãm tời để êlêvatơ ngoạm lấy cần dựng. - Nâng bộ khoan cụ lên một đoạn lớn hơn chiều dài cần dựng, quá trình lặp lại như vậy đến khi nâng được toàn bộ cần dựng lên khỏi lỗ khoan. b) Quá trình thả bộ khoan cụ tiến hành theo trình tự sau: - Kéo êlêvatơ lên ngang đầu cần dựng ở đỉnh tháp. - Hãm chuyển động của êlêvatơ đến cho nó ngoạm lấy đầu cần dựng. - Nâng cần dựng lên một đoạn nhỏ hãm lại để đưa đầu phía dưới của cần dựng vào khớp với đầu phía trên của cần dựng trước. - Vặn chặt cần khoan để nối chúng lại với nhau. - Thả êlêvatơ và bộ dụng cụ đi xuống lỗ khoan. - Hãm êlêvatơ đặt bộ dụng cụ lên chạc. - Giải phóng êlêvatơ, nâng êlêvatơ lên ngang đầu cần dựng ở đỉnh tháp, quá trình lặp lại theo trình tự trên. Trong quá trình nâng bộ dụng cụ, móc chịu tải trọng lớn, khi nó chuyển động từ duới lên trên và chuyển động không tải từ trên xuống. Trong thời gian thả bộ dụng cụ thì ngược lại, khi móc nâng chuyển động cùng với êlêvatơ từ dưới lên trên nó sẽ không chịu tác dụng của tải trọng, khi nó chuyển động từ trên xuống nó chịu trọng lượng của bộ khoan cụ. Lực kéo lớn nhất sinh ra trong quá trình nâng thả ở vị trí trên cùng của cần và được xác định bằng công thức:
=
(1.8) Trong đó :
- trọng lượng bản thân của bộ cần, (KN);
ms - lực ma sát của bộ cần lên thành lỗ khoan và lực ma sát do mùn khoan gây ra,(KN);
qt - lực quán tính, (KN). a) Trọng lượng bản thân của cần :
dc = α . F . L. ( γ - γd ) (1.9) Trong đ ó : F =
( d2 - d21 ) là diện tích tiết diện của cần khoan, (cm2); d, d1 là đường kính trong và ngoài của cần khoan, (cm); γ là trọng riêng của thép (γ = 7,86 G/cm3); γd là trọng lượng riêng của dung dịch (γd = 1,38 G/cm3 );
L là chiều dài cần khoan, (m). b) Lực ma sát: Lực ma sát khi khoan sinh ra do tác dụng với dòng nước chảy trong bộ khoan cụ và trong khoảng không giữa bộ dụng cụ và thành lỗ khoan gây nên. Lực đó được xác định bằng tổng tổn thất áp lực của dòng dung dịch. Lực ma sát được tính bằng công thức:
ms = Km .
dc (1.10) Km - hệ số ma sát; Km = 0,2÷ 0,3. c) Lực quán tính: Lực quán tính được xác định bởi công thức:
qt =
dc .
(KN) (1.11) a - gia tốc chuyển động của bộ khoan cụ, (m/s2); g - gia tốc trọng trường, (m/s2). Tải trọng Qm trong quá trình nâng và thả là: Khi nâng:
mn =
ms +
dc +
qt , (KN); (1.12) Khi thả :
mt =
dc -
ms +
qt , (KN). (1.13) Thay các giá trị từ công thức (1.8), (1.9) vào công thức (1.11), (1.12) ta được :
mn = α . F . L . (γ - γd ) ( 1 + Km +
), (KN); (1.14)
mt = α . F . L . (γ - γd ) ( 1 - Km +
) , (KN). (1.15) Ta thấy Qmn và Qmt phụ thuộc vào gia tốc chuyển động bộ khoan cụ. Từ bảng 1.3 ta có: Vận tốc cáp vào tời là: Vt =

, (m/s) (1.16) Dtt: đường kính tang tời (m) Gia tốc cáp là: at =
=
.
=
. J , (m/s2); (1.17) Nhưng vận tốc và gia tốc nâng thả phải qua hệ thống ròng rọc nên: Vận tốc nâng thả là: Vc =
(m/s) (1.18) Z: số pully ròng rọc động. Gia tốc nâng thả là: ac =
.J (m/s2) (1.19) Trong quá trình nâng thả bộ khoan cụ, gia tốc J biến thiên theo bảng 1.3. Qua các bảng và các công thức ta thấy lực ở đầu móc cẩu phụ thuộc vào chiều gia tốc ac và độ lớn của chúng. Còn trong quá trình làm việc ta coi chuyển động nâng thả là chuyển động đều, khi đó ac ≈ 0. Ta có thể biểu diễn sự thay đổi gia tốc trong quá trình nâng hoặc thả trên sơ đồ sau:
Hình 1.6 : Sự biến đổi gia tốc trong quá trình nâng hoặc thả. tcm: thời gian tăng tốc , (s); t : thời gian nâng thả đều, (s) ; th : thời gian hãm , (s). CHƯƠNG 2 CẤU TẠO, NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA TỜI KHOAN Y2-55 2.1. Cấu tạo tời Y2 - 55 I: Trục các đăng II: Trục cao tốc III: Trục thấp tốc IV: Trục nâng V: Trục phanh thuỷ lực VI: Trục của hộp giảm tốc truyền động cho Rotor VII: Trục truyền chuyển động cho Rotor VIII: Trục các đăng truyền vận tốc thứ năm IX: Trục dẫn động vận tốc thứ năm X: Trục tời phụ XI: Trục chủ động của tời 1: Bộ ma sát 2-7-10-21: Bánh xích 3: Cặp bánh răng 4: Hộp số 5: Hộp giảm tốc 6: Xích 8: Phanh thuỷ lực 9: Khớp nối vấu 11-12: Phanh đai 13: Cụm bánh xích 14-15-20: Côn hơi 16-22: Van nạp khí nén 17-18: Bánh răng 19: Khớp nối cứng Hình 2.1. Cấu tạo tời Y2-55 Qua hình vẽ 2.1, ta thấy tời Y2 - 55 có 5 vận tốc, trong đó có 4 vận tốc của trục nâng IV được truyền từ trục số qua trục các đăng I và trục cao tốc II của hộp số. Sau đó qua các cặp bánh răng có tỉ số truyền 27/93 để truyền tới trục giảm tốc III. Từ lực này chuyền qua sang trục IV bằng côn hơi kép 15. Để côn hơi làm việc thì khí nén được nạp vào miệng 16 và được điều khiển từ bảng điều khiển. Vận tốc thứ 5 là vận tốc độc lập, dùng để nâng êlêvatơ. Nó được truyền từ hộp số dẫn động qua trục các đăng VIII đến IX. Sau đó truyền đến trục IV thông qua bánh xích 7, xích 6 và cụm bánh xích 13. Cụm bánh xích 13 được lắp trên hai vòng bi đũa. Nó còn được dùng để truyền chuyển động cho trục tời phụ X. Việc đóng ngắt vận tốc số 5 được thực hiện bằng côn hơi 14 thông qua miệng nạp khí 16 để cung cấp nguồn khí cho côn hơi này từ bảng điều khiển. Tời phụ nhận được chuyển động qua bộ bánh xích 13, cặp bánh răng 19/35, xích 6, trục tời X. Trục tời quay sẽ truyền chuyển động đến bộ bánh răng hành tinh, nếu đóng côn ma sát của tời phụ thì tời phụ sẽ làm việc. Để truyền chuyển động cho Rotor thông qua trục các đăng trục II. Cặp bánh răng 27/44 sẽ được tiếp tục truyền chuyển động các tốc độ cho trục VI. Nếu đóng khớp nối vấu 19, côn hơi MP500 thì bánh xích 21 sẽ truyền lực quay đến rotor với các cấp tốc độ khác nhau. Ở đầu trục VII có miệng nạp khí 22 để đóng côn hơi MP500 (20). Việc đóng ngắt côn hơi này được thực hiện từ bảng điều khiển. Cấu tạo của tời Y2 - 55 cho phép trong khi trục nâng của tời vẫn hoạt động thì Rotor vẫn nhận được chuyển động quay, đồng thời nguyên công quay Rotor trong khi thả bộ khoan cụ. Trong nguyên công quay thả bộ khoan cụ, trục nâng tách khỏi nguồn cấp lực bằng ngắt côn hơi MP1070 (15) và được nối với phanh thuỷ lực bởi khớp nối vấu 9. Chuyển động quay lúc này do trọng lực của bộ ròng rọc động và bộ khoan cụ tác động. Vận tốc thả khoan cụ sẽ được điều chỉnh bằng phanh cơ học 12 và mực nước vào phanh thuỷ lực 8. Như vậy khi thả bộ khoan cụ vận tốc sẽ đều, từ từ không gây hư hỏng bộ khoan cụ cũng như làm hỏng phanh cơ học. Bảng 2.1: Các thông số cơ bản của tời Y2-55. STT  Nội dung  Đơn vị  Đặc tính   1  Công suất  KW  810   2  Đường kính cáp  Mm  Ф 32   3  Số vận tốc   5   4  Vận tốc cáp  m/s  2,5 ÷ 15,8   5  Đường kính tang tời  mm  800   6  Chiều dài tang tời  mm  1000   7  Đường kính tang phanh  mm  1450   8  Chiều rộng tang phanh  mm  250   9  Chiều dài m cáp Ф 18  mm  3000   10  Chiều dài m cáp Ф 32  mm  900   2.2. Nguyên lý làm việc của tời Y2 - 55 Hình 2.2: Sơ đồ nguyên lý làm việc của tời 1: Cụm trục tang tời 2: Côn ly hợp chậm 3: Côn ly hợp nhanh 4: Cụm phanh chính 5: Đầu nối không khí với nước 6: Ly hợp an toàn 7: Cụm trục tời phụ 8: Khớp ly hợp 9: Đầu mèo 10: Bộ hãm tời phụ 11: Dầm đỡ 12: Trục truyền trung gian 13: Cụm trục truyền động