RU2357131C2 - Method for determination of zone of initial interaction of friction pairs in belt-block brakes of draw works - Google Patents
Method for determination of zone of initial interaction of friction pairs in belt-block brakes of draw works Download PDFInfo
- Publication number
- RU2357131C2 RU2357131C2 RU2007128252/11A RU2007128252A RU2357131C2 RU 2357131 C2 RU2357131 C2 RU 2357131C2 RU 2007128252/11 A RU2007128252/11 A RU 2007128252/11A RU 2007128252 A RU2007128252 A RU 2007128252A RU 2357131 C2 RU2357131 C2 RU 2357131C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- brake
- friction
- belt
- lining
- pulley
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Braking Arrangements (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в ленточно-колодочных тормозах буровых лебедок.The invention relates to mechanical engineering and can be used in tape-shoe brakes of drill hoists.
Указано, что при первоначальном взаимодействии пар трения в ленточно-колодочном тормозе буровой лебедки первой накладкой, которая касается рабочей поверхности шкива, является одна из накладок набегающей ветви тормозной ленты [1, аналог]. Однако не указано конкретно, какая из накладок по порядковому номеру тормозной ленты касается рабочей поверхности тормозного шкива.It is indicated that during the initial interaction of friction pairs in the drawbar brake of the drawworks, the first pad, which touches the working surface of the pulley, is one of the linings of the oncoming branch of the brake band [1, analog]. However, it is not specifically indicated which of the pads according to the serial number of the brake belt touches the working surface of the brake pulley.
Указано, что за начало торможения в тормозном устройстве принимается тот момент времени, когда первоначально рабочая поверхность накладки касается поверхности тормозного шкива и заканчивается торможение после размыкания поверхностей трения [2, прототип]. Однако не отмечено то, что для данной накладки время торможения будет наибольшим по величине.It is indicated that the moment of time when the initial working surface of the lining touches the surface of the brake pulley is taken as the start of braking in the brake device and braking ends after the friction surfaces open [2, prototype]. However, it is not noted that for this pad the braking time will be the largest in magnitude.
Целью настоящего изобретения является разработка способа аналитического определения первоначального контакта рабочей поверхности фрикционной накладки набегающей ветви тормозной ленты с поверхностью тормозного шкива ленточно-колодочного тормоза буровой лебедки.The aim of the present invention is to develop a method for analytically determining the initial contact of the working surface of the friction lining of the running branch of the brake band with the surface of the brake pulley of the drawbar brake of a drawworks.
Поставленная цель достигается тем, что при заданной расчетной схеме ленточно-колодочного тормоза с четным количеством фрикционных накладок, неподвижно установленных на дуге обхвата тормозной лентой рабочей поверхности тормозного шкива, определяют угол β, указывающий положение произвольного радиуса-вектора ρi относительно оси абсцис, т.е. точку касания, а затем и поверхность касания накладки со шкивом, с помощью зависимости видаThe goal is achieved by the fact that for a given design scheme of the tape-shoe brake with an even number of friction linings, motionlessly mounted on the arc of the brake belt to cover the working surface of the brake pulley, determine the angle β, indicating the position of an arbitrary radius vector ρ i relative to the abscissa axis, t. e. the touch point, and then the touch surface of the lining with a pulley, using the dependence of the form
, ,
где δН - толщина фрикционной накладки; RH - радиус нерабочей поверхности фрикционной накладки; и по данной формуле выполняют расчеты при условии, что материал накладки не достиг величины допустимого износа.where δ H is the thickness of the friction lining; R H is the radius of the idle surface of the friction lining; and according to this formula, calculations are performed provided that the lining material has not reached the allowable wear value.
По сравнению с аналогом и прототипом предложенный способ имеет следующие отличительные признаки: аналитическое определение точки касания рабочей поверхности накладки набегающей ветви ленты поверхности шкива позволяет иметь: начало отсчета времени торможения; самую тяжелонагруженную поверхность накладки; фронт распространения удельных нагрузок; максимумы и минимумы динамики изменения коэффициента трения; максимальный износ рабочей поверхности накладки.Compared with the analogue and prototype, the proposed method has the following distinctive features: analytical determination of the point of contact of the working surface of the lining of the running branch of the belt pulley surface allows you to have: the start of the braking time; the heaviest loaded surface of the lining; specific load propagation front; maxima and minima of the dynamics of changes in the coefficient of friction; maximum wear of the working surface of the lining.
На фиг.1 показана кинематическая схема буровой лебедки с ленточно-колодочным тормозом; на фиг.2 - кинематическая схема ленточно-колодочного тормоза; на фиг.3 - разрез по А-А фиг.2 - поперечный разрез фрикционного узла; на фиг.4 проиллюстрирована расчетная схема ленточно-колодочного тормоза. Условные обозначения: RШ - радиус рабочей поверхности тормозного шкива; SH, SC - натяжение набегающей и сбегающей ветви тормозной ленты; ω - угловая скорость вращения шкива; r - радиус кривошипа коленчатого вала; FP - усилие, прикладываемое бурильщиком к рычагу управления тормозом; 1, 2, 3…11, 12 - порядковый номер накладок на ленте; l1, l2, l3 - длина участков тормозной ленты; R0 - радиус, указывающий положение точки О1 по отношению к геометрическому центру тормозной ленты и шкива фрикционного узла, находящемуся под углом φ0 к оси абсцисс; ρi - дуги окружностей заданных радиусов (описывают точки поверхности трения фрикционных накладок), перемещающиеся на малые углы δi; φi - текущий угол, указывающий на положение произвольного радиуса-вектора ρi; α - угол обхвата тормозной лентой шкива; RH - радиус нерабочей поверхности фрикционной накладки; δH - толщина фрикционной накладки; y0, x0 - отрезки на оси ординат и абсцисс, равные соответственно отрезкам АО1 и AO2.Figure 1 shows the kinematic diagram of a drawworks with a tape-shoe brake; figure 2 is a kinematic diagram of a tape-shoe brake; figure 3 is a section along aa figure 2 is a transverse section of the friction unit; figure 4 illustrates the design scheme of the tape-shoe brake. Legend: R Ш - radius of the working surface of the brake pulley; S H , S C - tension of the running and running branches of the brake belt; ω is the angular speed of rotation of the pulley; r is the radius of the crank of the crankshaft; F P - the force exerted by the driller to the brake control lever; 1, 2, 3 ... 11, 12 - serial number of overlays on a tape; l 1 , l 2 , l 3 - the length of the sections of the brake tape; R 0 is the radius indicating the position of the point O 1 with respect to the geometric center of the brake belt and the friction unit pulley located at an angle φ 0 to the abscissa axis; ρ i - arcs of circles of given radii (describe the points of the friction surface of the friction linings) moving at small angles δ i ; φ i is the current angle indicating the position of an arbitrary radius vector ρ i ; α is the angle of coverage of the brake belt of the pulley; R H is the radius of the idle surface of the friction lining; δ H is the thickness of the friction lining; y 0 , x 0 are the segments on the ordinate and abscissa, which are equal to the segments AO 1 and AO 2 , respectively.
Согласно кинематической схеме (см. фиг.1) фрикционные накладки 3 установлены на тормозных лентах 2, которые одним концом (со стороны сбегающей ветви II ленты) прикреплены к балансиру 11, а другим (со стороны набегающей ее ветви I) - к мотылевым шейкам 6 и 9 коленчатого вала.According to the kinematic scheme (see Fig. 1), the
Серийные ленточно-колодочные тормоза буровой лебедки работают следующим образом. Перемещением рукоятки 1 осуществляется поворот коленчатого вала 10, в результате которого бурильщик затягивает тормозные ленты 2 с фрикционными накладками 3 и они садятся на тормозные шкивы 4. Процесс торможения ленточно-колодочным тормозом (см. фиг.2) характеризуется следующими стадиями: начальной (первой), промежуточной (второй) и заключительной (третьей). Остановимся на каждой из стадий в отдельности.Serial tape-shoe brakes of a drawworks operate as follows. By moving the handle 1, the
На начальной стадии торможения фрикционные накладки 3, размещенные в начальной части тормозной ленты 2, взаимодействуют с рабочей поверхностью тормозного шкива 4. Фронт взаимодействия расширяется в сторону фрикционных накладок 3 набегающей ветви (I) тормозной ленты 2.At the initial stage of braking, the
Промежуточная стадия торможения характеризуется дальнейшим распространением фронта взаимодействия в сторону фрикционных накладок 3 сбегающей ветви (II) тормозной ленты 2.The intermediate stage of braking is characterized by the further spread of the interaction front towards the
Конечная стадия торможения характеризуется тем, что почти все неподвижные накладки 3 тормозной ленты 2 взаимодействуют с рабочей поверхностью вращающегося шкива 4. Во время притормаживаний последовательность вхождения поверхностей трения в контакт повторяется. Полный цикл торможения завершается остановкой тормозных шкивов 4 с барабаном 5. Управление тормозом буровой лебедки осуществляют также подачей сжатого воздуха через кран 7 бурильщика в пневматический цилиндр 8, шток которого соединен с одной из мотылевых шеек коленчатого вала 10 тормоза. Величину давления сжатого воздуха в пневмоцилиндре 8 регулируют поворотом крана 7 бурильщика.The final stage of braking is characterized by the fact that almost all the
При неравномерном изнашивании фрикционных накладок 3, установленных на лентах 2, балансир 11 в момент торможения несколько отклоняется от горизонтального положения и выравнивает нагрузки на сбегающей ветви (II) тормозных лент 2, обеспечивая при этом равномерный износ их рабочих поверхностей.When uneven wear of the
Согласно фиг.3 положение произвольной точки на поверхности фрикционной накладки определяется величиной и направлением радиуса-вектора ρi, проведенного из центра вращения тормозной ленты - точка O1. До контакта фрикционных накладок тормозной ленты с сопряженной поверхностью, т.е. рабочей поверхностью шкива, лента будет поворачиваться вокруг точки О1, и при этом точки поверхности трения накладок описывают дуги окружностей радиусов ρi, которые перемещаются на малые углы δi. Сущность способа заключается в нахождении первоначальной точки контакта поверхности фрикционной накладки, которая первой будет взаимодействовать с трущейся поверхностью шкива.According to figure 3, the position of an arbitrary point on the surface of the friction lining is determined by the magnitude and direction of the radius vector ρ i drawn from the center of rotation of the brake band - point O 1 . Before contact of the friction linings of the brake belt with the mating surface, i.e. the working surface of the pulley, the tape will rotate around point O 1 , and the points of the friction surface of the plates describe arcs of circles of radii ρ i , which move at small angles δ i . The essence of the method is to find the initial contact point of the surface of the friction lining, which first will interact with the friction surface of the pulley.
Произвольный радиус-вектор определяем из Δ О1ОВAn arbitrary radius vector is determined from Δ O 1 OB
где - радиус, указывающий положение точки О1 по отношению к геометрическому центру ленты и шкива тормоза; - угол, определяющий положение радиуса ρi по отношению к оси абсцисс (фиг.3); φi - текущий угол, показывающий положение произвольного радиуса-вектора ρi.Where - a radius indicating the position of the point O 1 with respect to the geometric center of the belt and the brake pulley; - the angle determining the position of the radius ρ i with respect to the abscissa axis (Fig.3); φ i is the current angle showing the position of an arbitrary radius vector ρ i .
Из зависимости (1) находимFrom dependence (1) we find
где β=φi-φ0; b=R0 2-RЛ 2; RЛ - радиус внутренней поверхности тормозной ленты.where β = φ i -φ 0 ; b = R 0 2 —R L 2 ; R L - the radius of the inner surface of the brake tape.
Пусть радиус-вектор ρi до контакта фрикционной накладки ленты с беговой дорожкой шкива повернется на малый угол δi ввиду того, что зазор σ3 между парами трения по сравнению с радиусом шкива RШ весьма мал.Let the radius vector ρ i prior to contact with the friction lining tape running path pulley rotated by a small angle δ i given that the clearance between the friction σ 3 pairs compared to the radius R W of the pulley is very small.
Тогда из ΔО1ОС радиус шкива RШ выразится следующим образомThen from ΔО 1 OS the radius of the pulley R W is expressed as follows
илиor
. .
Для малых углов δi справедливо, что cosδi≈1 и sinδi≈δi. В результате чего получаемFor small angles δ i it is true that cosδ i ≈1 and sinδ i ≈δ i . As a result, we obtain
С целью определения минимального угла δi приравняем к нулю первую производную δi из рассматриваемого выражения (4)In order to determine the minimum angle δ i, we equate to zero the first derivative δ i from the expression (4)
. .
После алгебраических преобразований получаем уравнение относительно угла φi=β+φ0.After algebraic transformations, we obtain the equation for the angle φ i = β + φ 0 .
Уравнение (5) после подстановки z=cos2β и соответствующих преобразований будет кубическимEquation (5) after substituting z = cos 2 β and the corresponding transformations will be cubic
Дискриминант уравнения (6) равенThe discriminant of equation (6) is equal to
. .
Следовательно, уравнение (6) имеет один действительный и два мнимых корня. Определять последние нет необходимости, и поэтому найдем интересующий нас действительный кореньTherefore, equation (6) has one real and two imaginary roots. It is not necessary to determine the latter, and therefore we will find the actual root of interest to us
иand
Полученные выражения (7) и (8) позволяют точно определить угол , а вместе с тем и положение радиуса-вектора ρi, указывающего точку поверхности фрикционной накладки тормозной ленты, которая первой вступит в контакт с поверхности трения шкива.The resulting expressions (7) and (8) allow you to accurately determine the angle and at the same time the position of the radius vector ρ i indicating the point on the surface of the friction lining of the brake belt, which first comes into contact with the friction surface of the pulley.
Однако использование выражений (7) и (8) для определения связано с большим объемом вычислительных операций, что не совсем удобно в инженерной практике, и поэтому упростим в границах 5-7% ошибки вычисления .However, the use of expressions (7) and (8) to determine due to the large volume of computational operations, which is not very convenient in engineering practice, and therefore simplify the calculation error within 5-7% .
В связи с тем, что R0 отличается от RШ на сравнительно небольшую величину, то R0≈RШ и выражения (1) и (2) преобразуются к следующему виду:Due to the fact that R 0 differs from R Ш by a relatively small amount, then R 0 ≈R Ш and expressions (1) and (2) are transformed to the following form:
Решая совместно выражения (9) и (10), получаемSolving expressions (9) and (10) together, we obtain
. .
ОткудаWhere from
где .Where .
Минимальные значения угла φi определяем из выраженияThe minimum values of the angle φ i are determined from the expression
. .
Таким образомIn this way
Преобразуем величину b1, учитывая, что RH=RШ+δH,We transform the value of b 1 , given that R H = R W + δ H ,
. .
Пренебрегаем величиной δH/2RH из-за ее малости и получаемWe neglect the quantity δ H / 2R H because of its smallness and we obtain
. .
Тогда выражение (12) принимает следующий вид:Then expression (12) takes the following form:
Так как δН/RH≤8, то следует определять действительное значение из выражения .Since δ H / R H ≤8, it is necessary to determine the actual value from the expression .
Определим по зависимости (13) угол β, показывающий положение произвольного радиуса-вектора ρi относительно оси X, т.е. указанную точку, а затем поверхность касания фрикционной накладки со шкивом ленточно-колодочного тормоза буровой лебедки У2-5-5 при следующих исходных данных: δH=0,004 м; RH=0,729 м. После чего получаем, что угол β=7°15' и радиус-вектор ρi указывает на вторую накладку набегающей ветви ленточно-колодочного тормоза, первой контактирующей с поверхностью трения шкива.Using dependence (13), we determine the angle β, showing the position of an arbitrary radius vector ρ i relative to the X axis, i.e. the specified point, and then the contact surface of the friction lining with the belt brake pulley of the U2-5-5 winch with the following initial data: δ H = 0.004 m; R H = 0.729 m. Then we get that the angle β = 7 ° 15 'and the radius vector ρ i indicates the second overlay of the oncoming branch of the tape-shoe brake, the first in contact with the friction surface of the pulley.
Таким образом, знание момента касания второй накладкой набегающей ветви (см. фиг.2) рабочей поверхности тормозного шкива буровой лебедки позволяет в дальнейшем давать оценку эксплуатационных параметров каждой накладки с участком ленты над ней, как отдельному тормозному устройству.Thus, the knowledge of the moment when the second lining of the running branch (see Fig. 2) touches the working surface of the winch brake pulley allows one to further evaluate the operational parameters of each lining with the belt section above it, as a separate brake device.
Источники информацииInformation sources
1. Вольченко А.И., Вольченко Д.Ф., Рыбин Г.П. и др. Тормозные механизмы. - Луганск: Луганский рабочий, 1995 (стр.80, рис.5.1) [аналог].1. Volchenko A.I., Volchenko D.F., Rybin G.P. and others. Brake mechanisms. - Lugansk: Lugansk worker, 1995 (p. 80, fig. 5.1) [analog].
2. Александров М.П. Тормозные устройства в машиностроении. - М.: Машиностроение, 1965 (стр.353-354) [прототип].2. Alexandrov M.P. Braking devices in mechanical engineering. - M.: Engineering, 1965 (pp. 353-354) [prototype].
Claims (1)
,
где δН - толщина фрикционной накладки; RH - радиус нерабочей поверхности фрикционной накладки, и по данной формуле выполняют расчеты при условии, что материал накладки не достиг величины допустимого износа. The method for determining the zone of initial interaction of friction pairs of tape winch brakes of a winch containing a winch drum resting on a lifting shaft, and brake pulleys are installed from the ends of the drum, the working surfaces of which envelope the brake belts with friction linings mounted on their circumference arc with a uniform pitch, divided between each other by spacer bars, while the ends of the runaway branches of the brake bands through the rods are attached to the balancer, and the ends of the runaway branches to the crank crankshaft of the shaft, which is connected through the transmission device to the brake control lever, characterized in that the brakes with an even number of friction linings fixedly mounted on the arc of the brake band of the brake pulley working surface determine the angle β indicating the position of an arbitrary radius vector ρ i relative to the axis abscissa i.e. the point of their contact, and then the surface of contact of the lining with a pulley, using the dependence of the form
,
where δ H is the thickness of the friction lining; R H is the radius of the non-working surface of the friction lining, and according to this formula, calculations are performed provided that the lining material has not reached the allowable wear value.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2007128252/11A RU2357131C2 (en) | 2007-07-23 | 2007-07-23 | Method for determination of zone of initial interaction of friction pairs in belt-block brakes of draw works |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2007128252/11A RU2357131C2 (en) | 2007-07-23 | 2007-07-23 | Method for determination of zone of initial interaction of friction pairs in belt-block brakes of draw works |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2007128252A RU2007128252A (en) | 2009-01-27 |
RU2357131C2 true RU2357131C2 (en) | 2009-05-27 |
Family
ID=40543742
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2007128252/11A RU2357131C2 (en) | 2007-07-23 | 2007-07-23 | Method for determination of zone of initial interaction of friction pairs in belt-block brakes of draw works |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2357131C2 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2502900C2 (en) * | 2012-02-20 | 2013-12-27 | Ивано-Франковский национальный технический университет нефти и газа | Method of electrodynamic definition of operating parameters of metal-polymer friction pairs of drilling winch belt-shoe brakes |
RU2647338C2 (en) * | 2015-06-11 | 2018-03-15 | Николай Александрович Вольченко | Method for evaluating external and internal parameters of friction units when tested in bench conditions |
-
2007
- 2007-07-23 RU RU2007128252/11A patent/RU2357131C2/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Александров М.П. Тормозные устройства в машиностроении. - М.: Машиностроение, 1965, с.353-354. Петрик А.А., Вольченко Н.А. и др. Фрикционные узлы, том 1. - Краснодар, 2003 с.34-39, 53-59. * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2502900C2 (en) * | 2012-02-20 | 2013-12-27 | Ивано-Франковский национальный технический университет нефти и газа | Method of electrodynamic definition of operating parameters of metal-polymer friction pairs of drilling winch belt-shoe brakes |
RU2647338C2 (en) * | 2015-06-11 | 2018-03-15 | Николай Александрович Вольченко | Method for evaluating external and internal parameters of friction units when tested in bench conditions |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2007128252A (en) | 2009-01-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2357131C2 (en) | Method for determination of zone of initial interaction of friction pairs in belt-block brakes of draw works | |
WO2017215208A1 (en) | Monitoring apparatus and method for dynamic contact state of multi-layer wound wire rope and drum in ultra-deep well | |
CN109095372B (en) | Winding device for fiber rope and fiber rope winding method | |
NO339910B1 (en) | System and bobbin for winding a rope on a winch drum | |
MY152636A (en) | Traction machine for elevator | |
US2646231A (en) | Hot strip furnace reel | |
CN208858548U (en) | Axial piston pump swash plate-slipper friction pair wear test device | |
RU2357130C2 (en) | Method for control of specific loads in strands of brake belt of belt-block brake of draw works | |
US20060226275A1 (en) | Unwind apparatus | |
CN105936345B (en) | Tension case | |
RU2357132C2 (en) | Method for control of specific loads on strands of brake belt of belt-block brake in draw works | |
US2619201A (en) | Method of applying braking force to hoisting drums | |
DE874861C (en) | Inner shoe brake | |
CN205654739U (en) | Modified drum brake | |
RU2531535C2 (en) | Method of rational arranging of frictional disks with differing wearing and frictional properties of their materials on brake belt of belt and drum brake | |
US3232558A (en) | Machine for tensioning electrical power lines | |
RU2489619C2 (en) | Stabilisation method of operating parameters of band-shoe brakes of drilling winches with fixed straps on brake band | |
CN104507849B (en) | There is the linear actuating device of the chuck(ing) capacity relevant with load | |
RU2271982C1 (en) | Tensioning device | |
RU2375287C1 (en) | Drive drum for belt conveyor | |
RU2226243C2 (en) | Band-and-shoe brake with controlled electromagnetic drive | |
RU2455540C2 (en) | Braking device | |
EP0822039A1 (en) | Feed roller | |
US2111755A (en) | Brake | |
RU2010145348A (en) | METHOD FOR DETERMINING OPERATIONAL PARAMETERS UNDER QUASILINEAR REGULARITY OF THEIR CHANGE IN TAPE-BODY BRAKES OF DRILLING WINCHES |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20100724 |