В даний час все бурові установки для глибокого буріння, як правило, мають пневматичне керування.
Як показала практика буріння, системи пневматичного управління мають переваги перед системами механічного, електричного або гідравлічного.
Переваги полягають у легкості і плавності дистанційного керування, незначності фізичних зусиль при роботі на пульті, швидкості дій, простоті конструкції, пожежної безпеки.
Введення пневматичного дистанційного керування з пневматичними фрикційними муфтами дозволило значно полегшити роботу обслуговуючого персоналу і забезпечити чіткість управління буровими установками.
У комплект пневматичного управління буровими установками входять: агрегати постачання повітрям, виконавчі механізми, вузли знаходяться і контрольно-вимірювальні прилади.
Клапанні крани, застосовувані в бурових установках, є розподільними пристроями, призначеними для оперативного управління шинно-пневматичними муфтами і пневматичними циліндрами.
Регулюючі крани застосовують для пристроїв, що вимагають регулювання або підтримки необхідного тиску повітря, наприклад, в циліндрах гальм, при управлінні подачею палива дизелів та ін.
У повітряній системі управління буровою установкою застосовуються і інші клапани: зворотний клапан повітряних балонів, комутаційний клапан, запобіжний клапан на повітряному балоні, клапан-розрядник, призначений для прискорення випуску повітря з шинно-пневматичних муфт.
Для всіх бурових установок загальними виконавчими механізмами системи пневматичного управління є обтискні шіннопневматіческіе муфти декількох типорозмірів, пневматичні циліндри односторонньому і двухсто дії.
ШІННОПНЕВМАТІЧЕСКІЕ МУФТИ призначені для передачі крутного моменту і можуть бути обжимного, разжимного і осьового типів. Найбільш широко в бурових установках застосовуються муфти обжимного типу.
ШПМ, що застосовуються в бурових установках, виготовляються з гумовим знімним балоном, що кріпиться до обода за допомогою болтів.
ШПМ складається з сталевого обода, гумового балона, ніпеля з гайкою і металевих колодок, облицьованих фрикційними накладками.
Крутний момент передається від обода до балона або назад за рахунок сил тертя, що виникають між зовнішньою поверхнею гумового балона при наповненні його стисненим повітрям, і внутрішньою поверхнею обода.
ПНЕВМАТИЧНІ ЦИЛІНДРИ ОДНОСТОРОННЬОГО ДІЇ В лебідках бурових установок застосовується стрічковий гальмо. Застосування пневматичного гальмівного циліндра як приводу стрічкового гальма полегшує працю бурильників, підвищує ступінь надійності гальма і сприяє скороченню циклу СПО. Конструкція пневматичних гальмівних циліндрів дозволяє здійснювати незалежне і одночасне гальмування за допомогою стиснутого повітря і вплив робітника на гальмівний важіль.
Плавне гальмування барабана (різке гальмування неприпустимо) досягається поступовим збільшенням тиску повітря в пневматичному циліндрі.
Для управління подачею повітря в гальмівній пневматичний циліндр застосовується кран машиніста системи Казанцева.
РОЗРАХУНОК І ВИБІР ШПМ
Момент зчеплення обжимной шіннопневматіческоі муфти
де Р-радіальне зусилля, що створюється тиском повітря в балоні; РЦБ-відцентрова сила, що віджимає фрикційні накладки; D-зовнішній діаметр шківа муфти (діаметр поверхні тертя); m-коефіцієнт тертя; k - поправочний коеф-т запасу = 0,8 ... 0,9 - вчить. сост. пов-ти тертя.
Радіальне зусилля, що створюється тиском повітря в балоні муфти: P = (p - р0) F,
де р-тиск в балоні; ро-тиск, необхідний для вибору зазору між накладками і шківом муфти (ро = 0,03-0,05 МПа); F = pDB-площа поверхні кільцевої порожнини балона, передає тиск на шків, B - ширина накладки.
Відцентрова сила, що віджимає фрикційні накладки:
де m-маса фрикційних накладок та інших частин балона, віджимають відцентровими силами; v-окружна швидкість центра ваги віджимають частини; R-відстань від осі обертання до центра ваги віджимають частини балона (R = D / 2); n-частота обертання муфти, об / хв.
Підставляючи значення Р і РЦБ в формулу (1), отримуємо
З отриманої формули слід, що момент зчеплення ШПМ досягає найбільшого значення в гальмівному режимі:
Зі збільшенням частоти обертання момент зчеплення обтискних шинно-пневматичних муфт знижується і досягає нуля за умови
Частоту обертання, при якій момент зчеплення муфти дорівнює нулю, називають граничною частотою обертання муфти:
Шіннопневматіческіе обтискні муфти слід вибирати так, щоб найбільша частота обертання під навантаженням не перевищувала 0,7 Nпр. При подальшому збільшенні частоти обертання різко знижуються моменти зчеплення і потужності, що викликають нестійкість в роботі муфти