¿Mi jefe está mal sobre nuestra ventaja mecánica de nuestro sistema de polea?

Question

Yo trabajo en un equipo de perforación como un roughneck y tuvimos una conferencia de hoy (en la oficina) acerca de la ventaja mecánica en sistemas de poleas. Ahora, yo sé que mi jefe es bien educada en la perforación de pozos de petróleo, pero mis instintos me dicen que puede tener esta mal.

Una plataforma de perforación funciona como una especie de grúa que tiene una alta estructura de soporte de un sistema de poleas. Hay una gran cabrestante instalado de forma permanente en la base de la plataforma y, a continuación, pasa sobre la parte superior de la estructura (la corona de la torre de perforación) y hacia abajo a través de un flotante de la polea--esto tiene un par de giros nos dan más ventaja mecánica. Estoy incluyendo imágenes para ayudar a describir la situación.

Aquí la imagen muestra el flotante de la polea (los bloques) que usamos para hacer la mayoría de todas nuestras operaciones. Lo que es más importante, se utilizan para recoger nuestra cadena de tubería que está en el suelo.

Como se ve en esta imagen, los bloques de sostener el peso de la sarta de tubería. Ahora él nos dijo que si el tubo de quedar atascado en el agujero (tal vez trabas de algo o el agujero de las cuevas), que perdemos todos nuestros ventaja mecánica. Él dijo que es la razón por la que el indicador de peso va a disparar y volver a bajar después de que se libera. Dijo que debido a que el tubo está enganchado en el agujero, a continuación, no estamos tratando con la flotación libre de la polea ya, y eso es lo que se requiere para tener una ventaja mecánica.

No estoy de acuerdo con esto, porque incluso si no es libre, no es todavía una ventaja mecánica tal que (decir el normal ventaja mecánica es de 6 a 1) nuestra fuerza se multiplica por 6. Me gustaría que alguien confirme esto por mí.

Primera imagen tomada de www.worldoils.com el 21 de junio de 2013 Segunda imagen tomada de www.PaysonPetro.com el 21 de junio de 2013

Answer 1

Si he entendido bien, entonces creo que tienes razón. Estamos considerando una situación en la que la tubería de perforación en el suelo se queda atascado, pero donde todo el resto del equipo está funcionando correctamente, ¿verdad? En particular, estamos suponiendo que los bloques no son atascado o nada.

La forma correcta de definir la ventaja mecánica $M$ es como el cociente entre la distancia $D$ viajó por la conducción de la fuerza y la distancia $L$ viajó por la carga. A continuación, $D$ es sólo la longitud de cable que pasa a través de la conducción torno a la base durante una cierta cantidad de tiempo, y $L$ es la altura a la que la tubería de perforación se mueve durante el mismo tiempo. Esta proporción es igual a la inversa de la relación de la tensión de $T_D$ sobre el cable en el torno y la tensión de la $T_L$ sobre el cable conectado a la tubería de perforación:

$M = \frac{D}{L} = \frac{T_L}{T_D}$

Esto asegura que la cantidad de trabajo realizado por el torno, $T_D D$, es igual al trabajo realizado sobre el tubo, $T_L L$.

Si la tubería de perforación se queda atascado, entonces se requerirá de un mayor tensión para tirar de él desde el suelo, a la derecha? Esto significa $T_L$ va a disparar. Pero la ventaja mecánica $M$ es el mismo, por lo que la tensión de $T_D$ en el torno del mismo modo disparar. Esto no significa que la ventaja mecánica se pierde.

Para resumir: la relación entre el $D$ $L$ no se ve afectado por el tubo de interferencia; es sólo que es más difícil conseguir que se mueva. Por lo tanto, la ventaja mecánica $M=D/L$ no cambia

No estoy seguro de que esto es factible, pero se podría confirmar esto mediante la medición de las tensiones en el torno y en la tubería.

Answer 2

Una restricción en la carga, con lo cual se evita que se levantó no cambia la ventaja mecánica de la máquina. Hace que la carga de un aspecto más pesado, ya que la restricción de los suministros de grandes cantidades de enfrente y la igualdad de la fuerza para mantener la carga en su lugar, hasta que es vencido y la carga le da forma.

Por ejemplo, en este diagrama, el flotante de la polea es la base para una ventaja mecánica, independientemente de la carga que se atornillan. Va a tomar la mitad de la fuerza para romper los pernos que tirando directamente.

No es un teorema general que la adición de restricciones a un sistema no cambie la ventaja mecánica.

Considere la posibilidad de ciertos tipos de transmisiones, tales como las transmisiones automáticas basadas en los engranajes planetarios, donde la fricción de las bandas se utilizan para restringir los diversos ejes de ser capaz de girar con relación a la carcasa. Esto tiene el efecto de cambiar la relación de transmisión, por lo tanto la ventaja mecánica.

Su jefe es el general de la intuición que limitar a algo que podría cambiar la ventaja mecánica no está mal en general; simplemente no se aplica en este caso. Tal vez tu jefe tiene experiencia con otro sistema donde ese fue el caso, como bicicletas de engranajes hub.

¿Qué es lo especial aquí es que es la carga que está siendo limitada. Aunque esto también limita el flotante de la polea de movimiento, la polea está ligado a la carga y efectiva de parte de ella. No es una parte libre en la máquina. Podría ser el caso de que ciertos tipos de poleas que no se mueven con una carga podría ser limitada, y esto va a cambiar la máquina.

Por ejemplo, en los dos gráficos siguientes, la diferencia es que el centro de la polea está restringido a la sobrecarga de apoyo, frente a la carga en sí.

En este diagrama, la ventaja mecánica es cuatro veces:

Pero en ésta, la ventaja es la misma que con un flotante de la polea: un extra de la polea que está conectado a la carga es inútil. Los dos soportes de cable tire con 2F cada uno, pero hay una 2F tensión de compresión en el miembro de la polea, por lo que la red es sólo 2F.

Por lo tanto, no podemos descartar simplemente el jefe general de la intuición. De restricción de poleas de movimiento en diversas formas, puede hacer una diferencia. El jefe está pensando muy profundamente, y no reconociendo el caso simple.

Answer 3

Tienes toda la razón y su jefe está mal.

El indicador de peso sube porque las obras de drenaje se tiene que aplicar más fuerza para liberar la tubería pegada, con la misma ventaja mecánica.

Ahora debe ir al lugar de trabajo cambio de pila y la pregunta:

¿Cómo puedo explicar a mi jefe que está equivocado en una clase diplomática de manera?

Answer 4

Como un operador de grúa desde 1972 yo trabajo mucho con los bloques de poleas y eres 100% derecho, mira como estás rig con 6 partes de líneas que multiplica por seis la tracción del cabrestante.

Answer 5

Estás en lo correcto. La forma más sencilla de entender la ventaja mecánica con poleas es contar el número de cuerdas que "salir" de un bloque en particular. Con la misma tensión en cada una de las cuerdas, la fuerza total es simplemente la tensión en cada cuerda veces el número de cuerdas.

Ejemplo (ventaja de 1, 2, 3):

Si el peso en la parte inferior es fija o en movimiento NO cambia la ventaja mecánica (equilibrio de fuerzas).