Параметрический синтез фрикционных узлов ленточно-колодочного тормоза буровой лебедки

Abstract

У матеріалах статті стосовно параметричного синтезу фрикційних вузлів (серійних і багатопарних) стрічково-колодкового гальма бурової лебідки дана оцінка енергетичного балансу його пар тертя. В останній увійшли механічна, електрична та теплова складові потужності тертя. Математичним шляхом розкрито зміст кожної зі складових потужності тертя і зроблено наголос на теплову складову, виходячи з того, що вона є максимальною за величиною і впливає на формування теплових потоків в парах тертя "стрічка - накладки" і "накладки - шків". При цьому приділено увагу не тільки конвективному теплообміну матових і полірованих поверхонь металевих фрикційних елементів, але і їх радіаційному теплообміну. Встановлено співвідношення між площами матових і полірованої поверхонь гальмівного шківа. Експериментальним шляхом проілюстровано закономірності зміни температури на різних стадіях нагрівання в приповерхневих шарах фрикційних накладок ФК-24А при різних величинах зносу і по товщині обода шківа стрічково-колодкового гальма бурової лебідки. При цьому оцінено термостабілізаційний стан обода шківа.

В материалах статьи применительно к параметрическому синтезу фрикционных узлов (серийных и многопарных) ленточно-колодочного тормоза буровой лебедки дана оценка энергетического баланса его пар трения. В последний вошли механическая, электрическая и тепловая составляющие мощности трения. Математическим путем раскрыта сущность каждой из составляющих мощности трения и сделан упор на тепловую составляющую исходя из того, что она является максимальной по величине и влияет на формирование тепловых потоков в парах трения "лента - накладки" и "накладки - шкив". При этом уделено внимание не только конвективному теплообмену матовых и полированных поверхностей металлических фрикционных элементов, но и их радиационному теплообмену. Установлено соотношение между площадями матовых и полированной поверхностей тормозного шкива. Экспериментальным путем проилюстрированы закономерности изменения температуры на различных стадиях нагревания в приповерхностных слоях фрикционных накладок ФК-24А при различных величинах износа и по толщине обода шкива ленточно-колодочного тормоза буровой лебедки. При этом оценено термостабилизационное состояние обода тормозного шкива.

The article deals with the parametric synthesis of friction units (multiple and multi-pair) of the drawworks band-shoe brake and evaluates energy balance of its friction pairs. The latter includes mechanical, electrical, and thermal components of the friction power. The essence of each of the power friction components is mathematically justified. The emphasis is laid on the thermal component taking into account the fact that it is of the maximum size and influences the heat flows formation in friction pairs “band – lining” and “lining – pulley”. Furthermore, special attention is paid not only to convective heat transfer of matt and polished surfaces of metal friction elements, but also to their radiation heat transfer. The correlation between the areas of matt and polished surfaces of the brake pulley is determined. The authors define the factors of the temperature change at various heating stages in near-surface layers of the friction linings ФК-24А at different wear rate values and in accordance with the thickness of the pulley rim of the drawworks band-shoe brake. Moreover, the thermal stabilization state of the pulley rim is evaluated.