Техническое обслуживание кронблока

Размещено на http://www.allbest.ru

Содержание

Введение

1. Анализ тенденции развития и постановка задачи проектирования

1.1 Анализ функционального назначения кронблока

1.2 Анализ условий эксплуатации и причины отказов кронблока

1.3 Анализ конструктивного исполнения

2. Расчетная часть

2.1 Построение расчетной схемы талевой системы

2.2 Определение натяжения в ветвях каната

2.3 Расчет оси талевого блока

3. Монтаж и ремонт кронблока

4. Техническое обслуживание

Библиографический список

кронблок конструктивный талевой

Введение

Буровая установка - сложный комплекс агрегатов, машин и механизмов, выполняющих различные, но связанные между собой функции в процессе бурения скважин. Проектирование этого оборудования - специфичный сложный процесс, и от конструктора требуется не только умение конструировать машины и их элементы, но и знание техники и специфики бурения скважин на нефть и газ.

За последние годы созданы новые образцы буровых машин и комплексов, оказавших заметное влияние на производительность буровых работ и ускорение темпов роста добычи нефти и газа. Успехи бурения неразрывно связаны с новейшими научными разработками в области расчета и проектирования буровых машин, их повышение технического уровня и надежности. Для закрепления достигнутых успехов постоянно расширять объемы разведочного бурения путем дальнейшего повышения производительности буровых машин, механизации и автоматизации буровых работ. В связи с этим предстоят сложные работы по перевооружению буровых предприятий высокопроизводительными и автоматизированными установками.

Именно такой путь позволит обеспечить необходимый прирост объема буровых работ.

1. Анализ тенденции развития и постановка задачи проектирования

1.1 Анализ функционального назначения кронблока

Кронблоки устанавливают на наголовнике буровых вышек. Они являются неподвижной частью талевого механизма. Конструкции кронблоков зависят от типа используемых вышек и различаются по числу шкивов, грузоподъемности и конструктивной схеме.

Шкивы кронблока вращаются на неподвижных осях, расположенных соосно, изображены на рисунке 1а,б,в, либо несоосно, которые изображены на рисунке 1г,д. При несоосной схеме ось шкива, используемого для ходовой струны талевого каната, располагается перпендикулярно к осям остальных шкивов. Несоосное расположение шкивов обусловлено схемой оснастки талевого механизма, обеспечивающей возможность перемещения талевого блока вдоль свечи при использовании комплекса АСП для механизированной расстановки свечей. Число шкивов и грузоподъемность кронблоков выбирают в зависимости от допускаемой нагрузки на крюке.

На рисунке 2 приведена типовая конструкция кронблока с соосным расположением шкивов. На сварной раме 1 в разъемных опорах 2 и 5 установлены две секции 4 и 7 шкивов. Рама сварена из продольных и поперечных балок, изготовленных из проката высокого качества. Оси в опорах предохраняются от провертывания дюбелями 6. Подвесной блок 3 используется для вспомогательных работ.

Каждая секция, которая изображена на рисунке 3 состоит из оси 1, на которой установлены шкивы 4, вращающиеся на подшипниках качения 2. В зависимости от грузоподъемности кронблока шкивы устанавливают на двух роликовых либо сдвоенных подшипниках с коническими роликами. Последние имеют общее наружное кольцо и два внутренних. Между подшипниками соседних шкивов на оси имеются распорные кольца 7, благодаря которым исключается трение ступиц смежных шкивов, вращающихся с различной частотой. Между наружными кольцами роликоподшипников в ступицах шкивов устанавливаются разрезные пружинные кольца 3, а на оси -- распорные кольца 5 с проточкой и отверстиями для выхода смазки к подшипникам. Через масленки 11, продольные 8 и радиальные 6 отверстия в оси смазка подается ручным насосом в полость между кольцами 3 и 5 подшипников шкива.

1а,б,в - соосно; 1г,д - несоосно

Рисунок 1 Конструктивные схемы кронблоков



1 - рама; 2 и 5 - разъемные опоры; 4 и 7 - секции шкивов; 3 - подвесной блок; 6 - дюбель

Рисунок 2 Кронблок с соосным расположением шкивов



1 - ось; 2 - подшипник качения; 3,5 - кольцо стопорное; 4 - шкив; 6 - отверстие радиальное для смазки; 7 - распорное кольцо; 8 - отверстие продольное для смазки; 9 - фланцевая крышка; 10 - винт; 11 - масленка; 12 - гайка.

Рисунок 3 Секция кронблока

Для сохранения смазки и защиты подшипников от загрязне- ния используются фланцевые крышки 9, закрепленные на ступи- цах шкивов. В других конструкциях для этого используются ла- биринтные уплотнения, состоящие из колец, запрессованных в ступицу и входящих в кольцевой паз ступицы соседнего шкива. Осевые зазоры подшипников регулируются гайкой 12, предохра- няемой от отвертывания винтом 10 либо стопорной шайбой.

1.2 Анализ условий эксплуатации и причины отказов кронблока

Шкивы и подшипники кронблоков изнашиваются неравномерно. Опыт показывает, что наибольшему износу подвергаются подшипники и канавки шкива, огибаемого ходовой струной талевого каната, и соседних с ним быстровращающихся шкивов. Секционное расположение шкивов позволяет обеспечить их равномернее изнашивание путем поворота каждой секции на 1800 либо их перестановки, если число шкивов в секциях одинаковое. Благодаря этому увеличивается срок службы кронблока.

Секции шкивов закрываются кожухами. Для предотвращения выскакивания каната из канавки шкива зазор между шкивами и кожухом не должен превышать 0,15 диаметра каната. При больших зазорах канат может соскочить и оказаться затянутым между смежными шкивами. В результате этого часть рабочих струн разгружается, а из-за перегрузки оставшихся в работе струн может произойти обрыв каната.

На рисунке 4 показан трехсекционный кронблок с несоосным расположением секций, отличающийся от предыдущей конструкции тем, что ходовой шкив 1 находится на отдельной опоре 2, установленной на верхней полке рамы 3. [1]



1 - ходовой шкив; 2 - опора; 3 - верхняя полка рамы

Рисунок 4 Трехсекционный кронблок

1.3 Анализ конструктивного исполнения

При конструировании кронблока прежде всего выбирают его схему в зависимости от предполагаемой нагрузки, числа шкивов, масштабов производства и возможностей завода изготовителя.

Меньшие размеры и массу имеют одноосные кронблоки без промежуточных опор оси.

На рисунке 5а показан общий вид пятишкивного кронблока с двухопорной осью, а на рисунке 5б - его конструкция. Этот кронблок имеет сварную стальную раму, на которой укреплена ось с пятью шкивами, смонтированными на подшипниках. Кронблок рассчитан на максимальную нагрузку 1,4 МН, и такое конструктивное решение обеспечивает прочность, жёсткость и удобство обслуживания. Ось кронблока закреплена в двух корпусах, смонтированными на раме. Каждый шкив смонтирован на оси на двух цилиндрических роликоподшипниках, внешние кольца которых зафиксированы в ступице шкива пружинным кольцом, а внутренние - на оси распорными кольцами

Смазка к подшипникам каждого шкива подаётся через пресс-маслёнку по каналу, просверленному в оси.

Многоосные и комбинированные кронблоки выполняют одноярусными (с разными уровнями расположения осей). В таблице 1 приведены основные характеристики кронблоков различных конструкций.

Анализируя эти характеристики, видим, что масса кронблоков с двумя соосными осями на нагрузку от 3 до 5 МН на 30-80% больше, чем у одноосных конструкций для аналогичных нагрузок. Такие кронблоки имеют габариты по ширине на 10-15% больше, чем у одноосных. [2]



а - общий вид; б - вид в сборе; 1 - рама; 2 - опора оси; 3 - ось шкивов; 4 - масленка подшипников шкивов; 5 - шкивы; 6 - кожух; 7 - подшипник; 8 - штифт стопорной.

Рисунок 5 Кронблок пятишкивный одноосный

Таблица 1 Технические характеристики кронблоков

Показатель

Буровые установки

БУ-50БрД

КБ-185

УЗ-125

УК-6-250

УЗ-200-3

УЗ-300

УКБ-7-320

УКБ-7-400

УКБ-7-500

430-Е

645-Е

860-Е

Нагрузка максимальная, МН Число шкивов Диаметр шкива по дну жёлоба, м Диаметр каната, м Диаметр оси, мм Габариты, м длина высота ширина Масса, т

1,2 5 0,8 25 140 1,3 1,57 0,76 1,32

1,4 5 0,9 28 170 1,63 1,28 0,91 1,06

2,0 6 1,0 28 170 2,81 1,62 2,24 2,71

2,5 6 1,25 32 220 4,37 2,00 2,78 5,81

2,0 6 1,39 35 320 2,31 1,33 1,4 3,7

3,0 7 1,38 38 260 2,97 2,69 2,58 8,23

3,2 7 1,25 32 250 4,02 2,00 2,94 5,95

4,0 7 1,4 35 260 4,23 2,15 2,95 7,04

5,0 7 1,51 38 380 5,09 2,02 0,22 11,7

1,58 4 0,99 28,6 - 3,3 0,94 0,52 3,5

3,8 6 1,15 31,7 - 2,7 1,15 0,81 4,1

6,75 8 1,52 38,1- 2,82 1,28 1,52 8,1

Завод

ВЗБТ

Уралмашзавод

"Нэйшенл"

2. Расчетная часть

2.1 Построение расчетной схемы талевой системы

Согласно ГОСТ 16293-82, по заданной нагрузке на крюке Qкр= 1,5 МН выбираем буровую установку 5 класса со следующими параметрами: допускаемая нагрузка на крюке Qкр= 2000 кН, наибольшая оснастка талевой системы 5х6.

2.2 Определение натяжения в ветвях каната

Определение натяжения в ходовой ветви каната:

;

где Gт.с. - вес талевой системы;

Gт.с. = 0,06Qкр = 0,061800 = 108 кН.

Uт.с. - количество струн в талевой системе; Uт.с. = 10

з т.с. - к.п.д. талевой системы;

где з шк - к.п.д. шкива; з шк = 0,97

Определение усилия в неподвижной ветви каната:

Определение усилия в отдельных ветвях каната:

Рi = Рх.к. зi шк ;

Р1 = 224,47. 0,97 = 217,74 кН;

Р2 = 224,47. 0,972 = 211,2 кН;

Р3 = 224,47. 0,973 = 204,9 кН;

Р4 = 224,47 0,974 = 198,7 кН;

Р5 = 224,47. 0,975 = 192,8 кН;

Р6 = 224,47. 0,976 = 187 кН;

Р7 = 224,47. 0,977 = 181,4 кН;

Р8 = 224,47. 0,978 = 175,9 кН;

Р9 = 224,47. 0,979 = 170,7 кН;

Р10 = 224,47. 0,9710 = 165,6 кН.

Определяем усилие в осях блоков:

S1 = Pх.к. + Р1 = 224,47. + 217,74 = 442,2 кН;

S2 = P2 + Р3 = 211,2. + 204,9 = 416,1 кН;

S3 = P4 + Р5 = 198,7 + 192,8 = 391,5 кН;

S4 = P6 + Р7 = 187. + 181,4 = 368,4 кН;

S5 = P8 + Р9 = 175,9. + 170,7 = 346,6 кН;

S6 = P10 + Рн.к = 165,6. + 162,2 = 327,8 кН;

S7 = P1 + Р2 = 217,74 + 211,2 = 428,9 кН;

S8 = P3 + Р4 = 185,1. + 179,5 = 403,6 кН;

S9 = P5 + Р6 = 192,8. + 187 = 379,8 кН.

S10 = P7 + Р8 = 181,4. + 175,9 = 357,3 кН.

S11 = P9 + Р10 = 170,7. + 165,6 = 336,3 кН.

Расчетная схема левой полуоси кронблока

У МА = 0: S10,25 + S2(0,25 + 0,12) + S3(0,25 + 0,12 + 0,12) - B0,74 = 0;

У МВ = 0: А0,74 - S1(0,25 + 0,12 + 0,12) - S2(0,25 + 0,12) - S30,25 = 0;

У Y = 0: 616,7 - 442,2 - 416,1 - 391,5 + 633,1 = 0.

Построение эпюры “Q”, кН

Q1=A=651 кН;

Q2=A - S1 = 651 - 455 = 196 кН;

Q3=A - S1 - S2 = 190,9 - 416,1 = - 255,2 кН;

Q4= - В=616,7 кН.

Построение эпюры “Mх”, кН

Мх1 = Ах1; х1 = 0, Мх1 = 0, х1 = 0,25 Мх1 = 158,3 кНм;

Мх2=Ах2 -S1(x2 - 0,25); х2= 0,37

Мх2 = 633,10,37 - 442,2(0,37 - 0,25)= 181 кНм;

Мх3=Ах3 - S1(x3 - 0,25) - S2(x3 - 0,37); х3 = 0,49

Мх3 = 633,10,49 - 442,2(0,49 - 0,25) - 416,1(0,49 - 0,37) = 154,2 кНм;

Мх4 = Вх4; х4 = 0 Мх4 = 0; х4 = 0,25

Мх4 = 616,70,25 = 154,2 кНм.

Поскольку материал оси работает только на изгиб, то:

= 480 МПа;

W = рd 3/ 32;



Полученный диаметр округляем до ближайшего большего стандартного значения:

d = 160 мм.

Расчетная схема правой полуоси кронблока

МА = 0: S40,25 + S5(0,25 + 0,12)+ S6(0,25 + 0,12+0,12) - Bп0,74 = 0;

У МВ = 0: Ап0,74 - S4(0,25 + 0,12+0,12) - S50,37 - S60,25 = 0;



У Y = 0; 528 - 368,4 - 346,6 - 327,8+514,8 = 0

Мх1 = Апх1; х1 = 0 Мх1 = 0, х1 = 0,25 Мх1 =5280,25 = 132 кНм;

Мх2=Апх2 -S4(x2 - 0,25); х2= 0,37 Мх2 = 5280,37 - 368,4(0,37 - 0,25)= 151 кНм;

Мх3=Апх3 -S4(x2 - 0,25) -S5(x3 - 0,37); х3= 0,49 Мх3 = 5280,49 - 368,40,24 - 346,60,12= 151 кНм;

Мх4 = Впх4; х4 = 0 Мх4 = 0; х4 = 0,25 Мх3 = 514,80,25 = 128,7 кНм.

Полученный диаметр округляем до ближайшего большего стандартного значения:

d = 160 мм.

2.3 Расчет оси талевого блока

У МА = 0: S70,37 + S8(0,37 + 0,12) + S9(0,37 + 0,24) + S10(0,37 + 0,36) + S110,85- B1,2 = 0;

У МВ = 0: А1,22 - S70,85 - S8 0,73 - S9 0,61 - S100,49 - S11 0,37 = 0;

У Y = 0: 975,7 - 428,9 - 403,6 - 379,8 - 357,3 + 336,3 +930,2 = 0.

Мх1 = Ах1; х1 = 0 Мх1 = 0, х1 = 0,37 Мх1 = 975,70,37 = 361 кНм;

Мх2=Ах2 -S7(x2 - 0,37); х2= 0,49 Мх2 = 975,70,49 - 428,90,12= 426,7 кНм;

Мх3=Ах3 - S7(x3 - 0,37) - S8(x3 - 0,49); х3 = 0,61

Мх3 = 957,70,61 - 428,9(0,61 - 0,37) - 403,6 0,12 = 443,8 кНм;

Мх4=Ах4 - S7(x4 - 0,37) - S8(x3 - 0,49) - S9(x3 - 0,61); х4 = 0,73

Мх4 = 975,70,73 - 428,90,36 - 403,6 0,24 - 379,80,12 = 415,4 кНм;

Мх5= Вх5; х5= 0; Мх5 =0; х5 =0,37; Мх5 =344,2 кНм

Мх6= Вх6 -S11(x6 - 0,37); х6= 0,49 Мх6 = 930,20,49 - 336,3(0,49 - 0,37)= 415,4 кНм.

Поскольку материал оси работает только на изгиб, то:

= 480 МПа;

W = рd 3/ 32;



Полученный диаметр округляем до ближайшего большего стандартного значения:

d = 220 мм.

Расчет балки под крюк

[у] = 160 МПа;

По ГОСТ 8239 - 72 на прокатные профили нормального сортамента для двутавровой балки:

Wx = 2I № 55 = 20352 = 4070 см2 ? 3769 см2.

Общий вес:

Jx=255962=111924 см4

Расчет серьги талевого блока

F = Sh, R = 1м, l = 0,6 м.

ц - коэффициент кривизны поверхности:

Допускаемое напряжение для Сталь 45Г: [у] = ут /n = 372 / 2 = 186 МПа,

S = 0,27 м = 270 мм.

Расчет щеки талевого блока

F = (l - d)S;

В качестве материала выбираем Сталь 45 ут = 160 МПа.

Допускаемое напряжение:

3. Монтаж и ремонт кронблока

Кронблок при монтаже вышки подъёмником Кершенбаума поднимают вместе с вышкой. При строительстве вышки при помощи шагающих стрел для подъёма кронблока используют лебёдку на тяговом канате, который пропущен через однороликовый блок, подвешенный к козлам вышки.

Перед подъёмом кронблока на вышку должны быть проверены: лёгкость вращения блоков; лёгкость откидывания кожухов и отсутствие в них погнутости; надёжность крепления всех соединений, особенно подвесок вспомогательного и тартального блоков; наличие шплинтов, контргаек, винтов и проволоки, а также смазки во всех подшипниках.

На вышке кронблок должен быть выверен по уровню, центрирован и прикреплён к подкронблочным балкам. Крепление выполняется хомутами из прутка диаметром 33 мм, планками и гайками М30, швеллерами и гайками М30 или крючьями из прутка диаметром 30 мм. Так как размеры подкронблочных балок непостоянны, размеры хомутов определяют по месту при монтаже. Рама кронблока может крепится непосредственно к подкронблочным балкам болтами. Для удобства подъёма кронблока на вершине вышки устанавливают козлы, к которым подвешивают монтажный блок. Один конец троса прикрепляют к кронблоку, а второй через блок на вершине вышки и отводный блок у основания протягивают к лебёдке. В буровых установках, имеющих А - образные вышки, кронблок крепят к подкронблочным балкам в то время, когда вышка находится в горизонтальном положении (перед подъёмом вышки). При этом выполняют все перечисленные выше требования.

Кронблок поставляют в собранном виде. Он не требует при вводе в эксплуатацию выверки, установки и крепления. Для его монтажа целесообразно использовать лебёдку буровой установки. Кронблок подвешивают сразу после окончания монтажа вышки и лебёдки.

Кронблок является неподвижным узлом талевой системы и предназначен для поддержания на весу талевого блока, крюка и подвешенного на нем груза. На рисунке 6 представлена конструкция кронблока установки БУ-80. Уход за кронблоком заключается в основном в подтяжке всех резьбовых соединений и смазке подшипников, что обеспечивает его длительную и безотказную работу.

1 и 7 - кольца; 2 - масленка; 3 - гайка; 4 и 12 - опоры; 5 - ось; 6 - втулка; 8 - подшипник; 9 - стопорные кольца; 10 - канатный блок; 11 - кожух; 13 - штифт

Рисунок 6 Конструкция кронблока

Роликовые подшипники 8 заполняют один раз в неделю универсальной среднеплавкой смазкой УС-3 через масленки 2 при помощи ручного насоса. Состояние подшипников контролируется канатными блоками 10, которые должны вращаться на оси 5 свободно, без заедания и шума, не задевая кожух 11. Во время работы необходимо контролировать температуру подшипников, которая не должна превышать 700С, так как при более высокой температуре смазка теряет свои качества. Нагрев до более высокой температуры свидетельствует об отсутствии смазки или о ее загрязнении. В последнем случае смазочные каналы и подшипники промывают с помощью ручного насоса керосином или дизельным топливом, а затем заполняют новой смазкой.

Шум в подшипниках при вращении свидетельствует об их износе, а заедание канатных блоков об их поломке. В обоих случаях подшипники подлежат замене.

Перегрузка осей при прихватах и ловильных работах может вызвать их изгиб, что приводит к биению блоков и интенсивному износу подшипников. Такие кронблоки ремонтируют в мастерских.

При разборке кронблока необходимо: открыть и снять кожух 11; отсоединить от рамы вспомогательный ролик; освободить опоры 4 и 12; снять ось в сборе; отогнуть лепестки стопорной шайбы и отвинтить гайку 3; удалить штифт 13; снять с оси 5 опоры 4 и 12, втулку 6, блоки 10 с роликоподшипниками 8, а также дистанционные кольца 7 и 1; выпрессовать роликоподшипники из ступиц блоков и вынуть пружинные стопорные кольца 9; вывинтить масленки 2 из оси 5; очистить все детали кронблока от грязи и промыть; выявить дефекты деталей и составить дефектную ведомость.

Для облегчения выпрессовки подшипников ступицы блоков нагревают газовыми горелками до 90 - 100°С. При ремонте кронблока заменяют роликоподшипники, крепежные и другие детали, износ которых превышает допустимый.

Смена роликоподшипников канатных блоков вызывается недопустимым люфтом или поломкой их. Предельно допустимый люфт роликоподшипников

№ 42234 равен 0,3--0,4 мм. Подшипники, у которых радиальный зазор превышает 0,5 мм, подлежат замене. Перед установкой новых подшипников необходимо проверить размер отверстия в ступице блока, который в сопряжении с фактическим размером наружного диаметра верхнего кольца подшипника должен гарантировать сборку с натягом 0,035 мм. Перед установкой подшипника блок предварительно нагревают до 100--160°С, что облегчает монтаж и уменьшает износ посадочного отверстия блока. При каждом капитальном ремонте ось кронблока проверяют магнитным дефектоскопом.

Методы восстановления осей и блоков рассмотрены выше. Наиболее быстро изнашиваются блоки, ближе расположенные к ходовому концу. Поэтому при сборке блоков целесообразно переставить их на оси.

При ремонте вспомогательного блока восстанавливают профиль канавки блока проточкой, а также заменяют ось блока и втулку.

Рама кронблока не должна иметь трещин и короблений; балки рамы должны быть параллельны; отклонение от параллельности на всей длине балки не должно превышать ±5 мм, деформированную раму необходимо править или заменить дефектные балки равнопрочными новыми.

После ремонта деталей, перед сборкой кронблока необходимо очистить от грязи каждый в отдельности смазочный канал в оси, промывая его керосином или продувая сжатым воздухом. Затем, ввинтив масленки в торцы оси, продавливают смазку ручным насосом через все отверстия.

Сборка отремонтированного кронблока производится в последовательности, обратной разборке. Перед посадкой блоков на ось необходимо обильно смазать роликоподшипники.

После сборки проверяют от руки легкость вращения каждого канатного блока в отдельности. При вращении любого из блоков соседний не должен вращаться. [3]

4. Техническое обслуживание

Во время эксплуатации блоки должны вращаться свободно, без заеданий и шума в подшипниках. Нагрев подшипников выше 80оС не допускается. Если подшипники нагреваются, то при помощи ручного насоса их надо промыть керосином или бензином, а затем минеральным маслом и веретенным, нагретым до 60-80оС, после чего смазать.

Смазка оборудования должна производится в полном соответствии с инструкцией завода, прилагаемой к каждому виду. Для всех элементов талевой системы применяется универсальная смазка средней плавкости УС-3.

Так же необходимо следить за износом ручьёв блоков.

Блоки расположены ближе к ходовой ветви каната, идущей к лебёдке, несут большую нагрузку, поэтому износ ручьёв блоков неравномерен. При обнаружении этого явления необходимо повернуть секцию на 180о или поменять местами секцию блоков. Для этого необходимо опустить талевый блок, снять канат с блоков кронблока, изменить положение осей с блоками и вновь произвести оснастку. Следует проверять крепление кронблока к вышке, осей кронблока в подшипниках, оси талевого блока в щёках, чтобы рекорды блоков не задевали за защитные кожухи. [3]

Библиографический список

1. Баграмов Р. А. Буровые машины и комплексы: Учебник для вузов. - М.: Недра, 1988 - 501с.: ил.

2. Ильский А.Л., Миронов Ю.В., Чернобыльский А.Г. Расчёт и конструирование бурового оборудования: Учебное пособие для вузов. - М.: Недра, 1985 - 425 с.

3. Раабен А.А., Шевалдин П.Е. Монтаж и ремонт бурового и нефтепромыслового оборудования. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Недра, 1980 - 398 с., ил.

Размещено на Allbest.ru