Мотор-редуктор для буровой установки

Электродвигатели широко применяют в приводах коронок и лебедок буровых машин. Рабочие органы установок работают под значительной нагрузкой, момента на валу электрической машины часто недостаточно. Для его увеличения в состав привода средних и малогабаритных буровых установок вводят зубчатые передаточные механизмы – редукторы. Устройство обеспечивают необходимое усилие для бурения грунта или опускания/подъема штанг с буром или шнека.

Применение мотор-редукторов более целесообразно, чем сопрягать электродвигатель и редуктор. Силовые агрегаты в сборе намного компактнее, меньше подвержены отказам и поломкам, удобней в обслуживании и ремонте.

Какие мотор-редукторы нужны для буровой установки

Характерная особенность работы силовых агрегатов машин для бурения – значительная переменная нагрузка. Это обусловлено разной плотностью и твердостью слоев грунта, через которые проходит бур.

Механизм мотор-редуктора для буровых установок должен:

• Развивать значительный момент, достаточный для бурения.
• Обладать стойкостью к резкому изменению нагрузки, например при резком входе коронки в каменистый слой.
• Стабильно работать при значительной отрицательной температуре (бурения часто ведут в Заполярье и Крайнем Севере).
• Иметь максимально компактные размеры при значительной передаваемой мощности.

Возможные монтажное положения, степень защиты от попадания посторонних предметов мотор-редуктора должно отвечать конструкции и условиям эксплуатации буровой установки. Требования к силовым агрегатам могут различаться в зависимости от конструкции установки и способа бурения. Например, ряд методов требует реверсивного вращения рабочей оснастки.

Какие мотор-редукторы применяют для буровых машин

Чаще всего в буровых установках используют силовые агрегаты с цилиндрическими, планетарными и комбинированными передаточными механизмами. Редукторы такого типа отвечают характеру нагрузок и условиями работы машин.

Цилиндрические мотор-редукторы выполнены на базе одноименных зубчатых передач. Силовые агрегаты:

• Устойчивы к ударной и переменной нагрузке. Шестеренки и другие детали цилиндрических передач мало изнашиваются при резком увеличении нагрузки или ударах.
• Обеспечивают реверсивное движение, могут работать в режиме частых пусков и остановок. Механизмы устойчивы ко всем возможным режимам работы буровых машин.
• Передают большую механическую мощность. Мотор-редукторы такого типа можно применять в установках для бурения грунта высокой плотности и твердости.
• Имеют высокий КПД. Он составляет от 95% и выше.
• Небольшой нагрев. При работе механизма незначительная часть механической энергии превращается в тепло. При правильном выборе по нагрузке цилиндрические мотор-редукторы не склонны к перегреву.

К недостаткам цилиндрических силовых агрегатов относят большие передаточные числа, характеризующие величину преобразования скорости и момента. Для обеспечения нужных параметров в буровых установках преимущественно применяют 2 или 3 ступенчатые мотор-редукторы. Многоступенчатые агрегаты имеют значительные габариты.

Мотор-редукторы планетарного типа имеют гораздо меньшие размеры при значительной мощности. Агрегаты отличает:

Большие передаточные числа. Для получения требуемой частоты вращения бура оборудования зачастую достаточно одноступенчатого планетарного мотор-редуктора. Износоустойчивость. За счет равномерного распределения нагрузки между зубчатыми звеньями уменьшается выработка рабочего ресурса механизма в различных режимах работы установки.

В буровых машинах также применяются комбинированные мотор-редукторы, например цилиндрическо-конические. Такие агрегаты используют, когда требуется изменение направления передачи механической мощности, что обусловлено конструкцией установок.

Как выбрать мотор-редуктор для буровой машины

Мотор-редукторы выбирают исходя из предполагаемых нагрузок, конструкции и условий работы бурового оборудования.

Главные критерии выбора:

• Скорость вала. Частота вращения должна быть оптимальной для бурения. В ряде случаев мотор-редукторы оснащают преобразователями частоты для плавного изменения оборотов в режиме бурения разнородного грунта.
• Крутящий момент. Силовые агрегаты должны обеспечивать усилие, достаточное для прохождения всех слоев грунта.
• Мощность двигателя. Механическая мощность силового агрегата должна отвечать условиям работы. Если установка предназначена для бурения скважин в рыхлых грунтах, или работы ведутся методом прямой промывки – достаточно мотор-редуктора до 10 кВт, для плотной почвы и шнекового бурения требуется агрегаты гораздо большей мощности.
• Монтажное положение. В малогабаритных буровых установках мотор-редукторы устанавливают вертикально, в машинах средней мощности – горизонтально. Возможные положения мотор-редукторы должны соответствовать заданным. В противном случае нарушается нормальный режим смазки механизма, снижается его рабочий ресурс.
• Осевые и радиальные нагрузки. При бурении возникают значительные продольные и перпендикулярные нагрузки, механическая часть мотор-редуктора должна быть на них рассчитана. Для буровых машин обычно используют устройства с двурядными роликовыми подшипниками. Они гораздо более стойки к нагрузкам, чем шариковые.
• Исполнения. Класс защиты IP, диапазон допустимых температур эксплуатации должны соответствовать условиям работы оборудования.

Рабочие нагрузки зависят от категории грунтов по буримости, для которых планируется применять установки, других факторов. При выборе также имеет значение количество пусков, остановок и реверсов, отработанных часов в сутки.

При выборе мотор-редуктора необходимо учитывать все критерии. Отклонения характеристик силовых агрегатов от требуемых параметров и попытки самостоятельной модернизации приводят к резкому увеличению вероятности отказов и аварий.

Особенности эксплуатации мотор-редукторов

Буровые установки эксплуатируются под значительной нагрузкой, на открытом воздухе, часто – при экстремально низких температурах. Силовые агрегаты должны быть соответствовать параметрам оборудования, и быть рассчитаны на предполагаемые условия работы.

Для профилактики отказов и аварий мотор-редукторы необходимо регулярно осматривать, а также выполнять:

• Подтяжку креплений и фиксаторов.
• Чистку воздушного клапана.
• Проверку состояния уплотнений.
• Контроль уровня смазки.
• Замену масло в установленные сроки.
• Проверку соединения валов.
• Периодическую замену изношенных узлов.
• Выполнять другие мероприятия по поддержанию работоспособности.

При уменьшении мощности, появлении стуков и шумов, утечек масла, срабатывании защиты двигателя, избыточном нагреве требуется отключить привод и провести ревизию мотор-редуктора, устранить неисправности.

Заключение

Мотор-редукторы применяют буровых установок для сообщения вращения буру с необходимой скоростью и моментом. Для того, чтобы узлы привода бесперебойно функционировали необходимо делать выбор с учетом всех критериев и нюансов выбора, следить за состоянием оборудования, регулярно и своевременно проводить техническое обслуживание.