Способи підвищення довговічності за допомогою футеровки
Кронблок як складова вантажонесучої частини бурової установки, яка з талевим блоком являє собою поліспаст, шківи якого огинаються талевим канатом. Вибір прототипу, опис будови і принцип дії спроектованого обладнання. Розрахунок осі кронблока на міцність.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | курсовая работа |
| Язык | украинский |
| Дата добавления | 30.11.2018 |
| Размер файла | 551,8 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Содержание
- Вступ
- 1.--Аналіз конструкції кронблоків
- 2. Вибір прототипу та опис будови і принцип дії спроектованого обладнання
- 3. Модернізація вузла проектованого обладнання
- 4. Розрахункова частина
- 4.1 Розрахунок осі кронблока на міцність
- 4.2 Перевірка довговічності підшипників 97744ЛМ
- 4.4 Розрахунок кульок модернізованого вузла на статичне навантаження
- 5. Монтаж і експлуатація обладнання
- Висновки
- Перелік посилань на джерела
Вступ
Талева система служить для передавання тягового зусилля з барабана лебiдки на піднімальний гак, на якому пiднiмається вантаж, і призначена для зменшення тягового зусилля на рухомому кiнцi каната, що намотується на барабан лебiдки. Вона включає кронблок, талевий блок, буровий гак та талевий канат.
Кронблок є нерухомою частиною талевої системи, який монтується на верхній рамі щогли або на подкронблочних балках вишки. Він являє собою раму, зварену з профільного прокату, на якій в опорах розміщена вісь зі шківом встановлені на підшипниках кочення.
Для захисту обертових шківів і щоб уникнути зіскакування каната на рамі шарнірно закріплений кожух.
В процесі роботи шківи кронблока піддаються сильному абразивному зношуванню, що і є основною причиною виходу їх з ладу.
Тому, метою даного курсового проекту є підвищення довговічності шківа шляхом встановленням футеровочних вкладишів.
Об'єктом вивчення у даному курсовому проекті є способи підвищення довговічності за допомогою футеровки.
Поставлені наступні задачі:
- проаналізувати методи покращення довговічності шківа;
- запропонувати варіанти футеровки.
кронблок бурова установка талевий канат
1.--Аналіз конструкції кронблоків
Кронблок - складова вантажонесучої частини бурової установки, яка разом з талевим блоком являє собою поліспаст, шківи якого огинаються талевим канатом. Кронблок є нерухомою частиною талевого механізму і встановлюється на наголовнику бурової вишки.
Конструкції кронблоків залежать від типу вишок, які використовуються, і розрізняються за числом шківів, вантажопідйомністю, і за конструктивною схемою. Конструктивні схеми кронблоків показані на рисунку 1.1.
Кронблок КБ5-80Бр виконаний за схемою А (рис.1.1). Він складається з однієї нерухомо закріпленої на рамі осі, на якій встановлені п'ять шківів (рис.1.2). Кожен шків встановлений на двох роликопідшипниках. Даний кронблок розрахований на ручну розстановку свічок. Рама в даній конструкції скріплена гвинтовими стяжками, що забезпечує розсування балок при опусканні секції блоків.
Кронблок Б4.10.00.000, який випускає Волгоградський завод бурової техніки виконаний за конструктивною схемою Г (рис.1.1). Даний кронблок розрахований на ручну розстановку свічок. На відміну від попередньо розглянутого в конструкції даного кронблока відсутня рама, а монтаж здійснюється безпосередньо на наголовник бурової вишки.
Кронблок Сб.10А, який входить в комплект бурової установки БУ 2500 ЭУ, виконаний за конструктивною схемою В (рис.1.1). Він складається з однієї нерухомо закріпленої на рамі осі, на якій встановлені п'ять шківів та ще одного шківа, встановленого на окремій осі. Двохсекційний кронблок з неспіввісним розміщенням секцій, який відрізняється від попередньої конструкції тим, що ходовий шків знаходиться на окремій опорі, встановленій на верхній полиці рами. Такий кронблок застосовують в щоглових вишках А-подібної форми в установках з буровою лебідкою, розташованою нижче підлоги бурової, для попередження зачеплення ферми щогли кожен шків встановлений на двох роликопідшипниках. Даний кронблок розрахований на ручну розстановку свічок.
Кронблок Б1.10.00.00, виробництва ВЗБТ виконаний за конструктивною схемою Д (рис.1.1). Конструкція його подібна до кронблока Б4.10.00.000, але додатково він оснащений ще одним шківом. Мінімальна маса даного кронблока дозволяє зменшити навантаження на бурову вишку.
Кронблок УКБА-7-320 по своїй конструкції має дві тришківні секції, які розміщені співвісно, а також одношківну секцію розміщену на рамі кронблока паралельно до інших секцій. На блок, встановлений перпендикулярно до інших двох секцій, іде ходова вітка талевого канату. Крім цього, у даному кронблоку знаходяться стаціонарно встановлені допоміжні блоки [1].
а)
б) в) г) д)
Рисунок 1.1 - Конструктивні схеми крон блоків
1-рама; 2-кожух; 3-тавотниці; 4-секція шківів; 5-планка; 6-гвинт
Рисунок 1.2 - Кронблок КБ5-80Бр
2. Вибір прототипу та опис будови і принцип дії спроектованого обладнання
Отже, проаналізувавши різні види кронблоків, в якості прототипу приймаємо кронблок УКБА-7-320. Його технічну характеристику і загальних вигляд наведено в таблиці 2.1 і на рис.2.1 відповідно.
Таблиця 2.1 - Технічна характеристика кронблока
|
Параметри |
Значення |
|
|
Вантажопідйомність, т |
320 |
|
|
Максимальний натяг рухомого кінця талевого канату, кН |
265 |
|
|
Число канатних шківів |
7 |
|
|
Діаметр шківа по дну канавки, мм |
1140 |
|
|
Діаметр шківа по ребордам, мм |
1250 |
|
|
Канавки оброблені під канат діаметром, мм |
32 |
|
|
Діаметр осі шківів, мм |
220 |
|
|
Номер підшипника опори шківа |
97744ЛМ |
|
|
Висота від нижної плоскості рами до кожуха, мм |
2080 |
|
|
Вага, т |
6,0 |
На рамі кронблока знизу передбачені опори, які приварюють до опорних елементів вишки.
Кожна секція складається з осі, на якій встановлені шківи, які обертаються на здвоєних роликопідшипниках з конічними роликами, при чому зовнішнє кільце підшипника загальне, а внутрішнє складається з двух кілець. Між внутрішніх кілець підшипника на осі встановлені дистанційні кільця, а в шківі - розпірні і ліхтарні кільця.
Для запобігання підшипників від забруднення з торця крайніх шківів були встановлені захисні кришки, а між шківами кільця, запресовані з однієї сторони в ступицю.
Інший торець виходить в кільцевий паз в ступиці сусіднього шківа, створюючи лабіринт.
Зазори в підшипниках регулюють гайкою, мастило подають через пресс-мастильницю по повздовжніх каналах в осі в зазорах між внутрішніми кільцями підшипників [2].
Зі сторони вітки канату, яка намотується на барабан лебідки, блоки мають більшу частоту обертання і більше навантаження, тому жолоби цих блоків зношуються швидше. По мірі зносу жолобів, кожну секцію блоків можна провертати на або міняти місцями, якщо секції рівноблочні.
Секції шківів закриваються кожухами. Для запобігання вискакування каната з канавки шківа зазор між шківами і кожухом не повинен бути більшим 0,15 діаметра каната.
При великих зазорах канат може зіскочити і бути затягнутим між суміжними шківами. В результаті цього частина робочих струн розвантажується, а через перегрузки інших робочих струн може відбутися обрив канату [3].
Канавка шківа в процесі роботи піддається абразивної дії талевого канату. Це призводить до зносу і стиранню профілю канавки шківа. Існує декілька способів для того щоб підвищити зносостійкість і збільшити ресурс шківа. Один з них - футерування. Це захисне внутрішнє облицювання а також набивка для захисту обладнання від можливих механічних або фізичних (термічних) пошкоджень.
1-рама; 2 - секція одношківна; 3-секція тришківна; 4 - блок тартальний
Рисунок 2.1 - Кронблок УКБА-7-320
3. Модернізація вузла проектованого обладнання
У канатних системах різного призначення, які широко використовуються в талевих системах бурових установок, у мостових кранах різного призначення, в шахтних піднімальних установках тощо найбільш масовими елементами є канатні напрямні шківи (КНШ), які виконують функції підтримування і скеровування каната. Багатьма дослідженнями доведено, що пара шків-канат є вузлом, який в найбільшій мірі лімітує довговічність канатних систем. У свою чергу довговічність цієї пари залежить від роботи тертя, що визначається величиною тиску в місці контакту каната з опорною площиною КНШ, і переміщенням каната відносно опорної поверхні. Останнє, в основному, проявляється у вигляді пружного ковзання, зумовленого різницею натягів у гілках каната, що охоплює КНШ.
Слід зазначити, що найбільш суттєве підвищення довговічності пари шків-канат забезпечується встановленням в ободі шківа змінної зносостійкої футеровки з кристалічного масива і пов'язані з ними речовини типу поліаміду, капрону, поліуретану тощо. Ці матеріали відносяться до антифрикційних і забезпечують малу роботу тертя у контакті поверхонь. Однак, на сучасному етапі висока вартість цих матеріалів перешкоджає їх широкому використанню.
В процесі виготовлення і експлуатації удосконалювалися матеріали футерування для канатоведучих шківів - від футерування з натуральної деревини до сучасних футеровочних матеріалів з високими технічними характеристиками типу Бекор, ПП-45, фенолокапрон, Ф7-010-49, полівінил-хлориду та інші [4].
Термін служби шківів показує, що нефутеровані шківи із металічним кільцем працюють 7 років, а футеровані - двадцять років і більше. На не футерованих шківах найбільш характерною причиною зняття канатів з експлуатації є обрив дротинок в кількості 5% на кроці звивки, а на футерованих по корозійному фактору. Це пояснюється тим, що в процесі переміщення зовнішніх дротинок каната при високих контактних тисках відносно опорної поверхні ободу, обумовлені напруженою витяжкою каната в колі точок набігання і сходження або його пробуксовкою по всій дузі охоплення шківа, з поверхні дротиків здирається захисна окисна плівка і захисний шар продуктів корозії. В результаті збільшення корозійного процесу різко знижується корозійна втомлювана напруженість зовнішніх дротинок каната. При контакті каната з м'якою футеровочною поверхнею контактні тиски зменшуються в декілька раз завдяки збільшенню площі контакту [5].
При застосуванні футеровок забезпечується:
багатократне збільшення площі контакту з канатом і відповідне зменшення нормальних напружень;
зменшення переміщень відносно каната, а значить, спрацювання пари „шків - канат”, збільшення дійсного радіуса кривизни лежачого на шківі каната і зменшення в ньому згинаючих напружень;
повна ліквідація (або явне зменшення) впливу моменту інерції на динаміку каната.
Використання футерування дозволяє вирішити лише ряд експлуатаційних проблем, але разом з цим винимака є не менш важлива проблема раціонального кріплення футерування.
Кріплення футеровки може бути рухомим і нерухомим. Кріплення повинно бути простим надійним і довговічним, а також не повинно додатково зношувати канат і перешкоджати його руху [4].
Нерухома футеровка представляє собою набір футеровочних елементів 1 з антифрикційного матеріалу і пружні резинові елементи 2. Над футеровочними кладишами 1, на яких розміщений канат 3, за зоною дії останього до ребордів шківів 4 шляхом магнітної енергії прикріплені пристрої для утримання футеровочних вкладишів в ободі шківа у вигляді магнітних систем. Кожна магнітна система включає в себе феромагнітний корпус 5 з профільним заглибленням, в якому встановлені постійні магніти 7. Бокові зазори 6 доповнені немагнітним матеріалом. Після зносу футеровочних вкладишів магнітні системи здвигають на величину зносу до зіткнення з верхніми кромками футеровочних кладишів [8].
Рисунок 3.1 - Схема нерухомої футеровки
В процесі експлуатації в результаті виникнення сил тертя, які створюються між опорною поверхнею шківа і футеровочними елементами, останні виходять з ладу, що негативно складується на надійності підйомно-транспортного обладнання.
В порівнянні з звичайною футеровкою, нерухомо закріпленій в ободі шківа, рухома футеровка ковзання володіє певними перевагами. По-перше, вона проста по конструкції і технологічна у виготовленні. По-друге, ліквідовує пробуксовку каната по нерухомій футеровці і зв'язане з цим значне взаємне спрацювання і особливо спрацювання футеровки. При цьому так як поверхня ободу шківа більш гладка, як поверхня каната і контактні напруження між ободом і футеровкою набагато менші, як між канатом і футеровкою, при проковзуванні футеровки разом з канатом відносно обода футеровка спрацьовується значно менше. По-третє, рухомість футеровки в процесі експлуатації явно зменшує її спрацювання в місці контакту з канатом, викликане напруженою витяжкою останнього, особливо в межах точок набігання і збігання із шківа. Напружена витяжка каната на дузі охоплення шківа реалізується в вигляді повздовжньої деформації.
Не дивлячись на розглянуті вище переваги рухомих футеровок, використання їх для шківів талевої системи підйомних установок не зовсім прийнятне. В розглянутій конструкції рухомої футеровки кочення виникають високі контактні напруження внаслідок дискретності поверхні контакту між футеровочними елементами і канатом [4].
Рухома футеровка представляє собою шків 1, який містить ступицю спиці з ободом, в якому змонтована футеровка 2, яка складається з профільних вкладишів, з'єднаних з зазором в єдину систему пружним зв'язком 3, яка виконана у вигляді пружин розтягу (рис.3.2). Пружини встановлені за зоною радіального зносу профільних вкладишів. В останніх рівномірно по їх поверхні виконані сферичні заглиблення 4 в яких встановлені, з можливістю обертання, підшипникові кульки 5. В процесі роботи футеровка контактує з канатом 6. Зчеплення футеровочних вкладишів з канатом внаслідок вминання зовнішніх сталок канату в поверхню футеровочного вкладиша з полімера (наприклад, капрона) буде набагато більше, ніж зачеплення футеровочних вкладишів зі сторони контакту з ободом, де розміщені кульки.
Внаслідок цього футеровочні вкладиші будуть слідувати за канатом в процесі його пружного прослизання, обумовленого пружним видовженням канату при різкому запуску або гальмуванні підйомно комплексу [11].
Рисунок 3.2 - Рухома футеровка шківа
В даній курсовій роботі запропоновано 3 конструкції футеровки, одна з яких рухома і дві нерухомих (див. КП. НО-11.03.00.000). Перший тип футеровки представляє собою набір 4 профільних елементів, з'єднаних з зазором за допомогою гнучкого елемента. Гнучкий елемент представляє собою пружини розтягу. Для того щоб в процесі роботи внаслідок абразивного зношування пружини не були "стерті" канатом вони розміщені за зоною радіального зносу профільних вкладишів.
В профільних вкладишах рівномірно по всій їх довжині виконані сферичні заглиблення в яких розміщуються кульки, з можливістю вільного обертання. Для рівномірного розміщення кульок по поверхні шківа в його конструкції встановлено сепаратор. В процесі роботи канат знаходиться на футеровочних вкладишах, які в свою чергу вільно обертаються на кульках. Товщина футеровки складає 6 мм, а для збільшення ресурсу роботи, дно канавки виконано з потовщенням і складає 12 мм.
Величину зносу визначають за тим же принципом як у шківа, за допомогою шаблона. Вибраковують футеровку при зносі канавки більше 5 мм по бокових стінках і 10 мм по дну канавки.
Оскільки дана модифікація конструктивно дуже схожа на принцип роботи підшипника (внутрішнє кільце це шків, а зовнішнє - футеровочні вкладиші) розрахунок кульок які будуть використовуватись виконаємо схожим до розрахунку підшипника (див. пункт 4.4).
Таким чином будь-які переміщення канату відносно шківа будуть обумовлюватись переміщенням футеровочних вкладишів разом з канатом, а при цьому буде мати місце обкатка опорної поверхні жолоба кульками.
Знос пари сталеві кульки-сферичні заглиблення футеровочних вкладишів буде мінімальним, так як полімерні матеріали можуть успішно змагатись з металами, незважаючи на відносно не високі значення міцності [4].
В процесі експлуатації пружини стискаються, тим самим компенсуючи знос пари жолоб шківа-футеровка і зберігається постійна площа контакту між профільними вкладишами і жолобом. Таке явище запобігає випаданню кульок під час роботи підйомного комплексу.
Використання запропонованої футеровки дозволить збільшити термін роботи канату, шківа і самої футеровки, тим самим звівши зношування вище зказаних елементів до мінімуму.
Основним недоліком даної футеровки є складна конструкція і важкий технологічний процес виготовлення.
Другий варіант футеровки виконаний наступним чином: шків по своїй конструкції має канавку, в якій змонтована футеровка, яка в свою чергу складається з вкладишів з проточками виконані у вигляді паза, відкритого з верхньої сторони вкладиша, в якому гнучкий зв'язок встановлений з можливістю виходу з нього. В проточках встановлений канат, який затягує вкладиші з зазором.
Знос визначають шаблоном і вибраковують при зносі більше 4 мм. Це пов'язано з тим, що при подальшому стиранню футеровки, буде сильно зношуватись канат, а також існує можливість випадання футеровочного вкладиша під час спуско-підіймальних робіт.
Основною перевагою даної футеровки є те що в процесі експлуатації шківа при виході з ладу вкладишів, їх можна швидко і легко замінити. Для цього послаблюють натяг гнучкого зв'язку, після чого виймають зношений вкладиш і на його місце встановлюють новий.
Третій вид футеровки, також відноситься до нерухомих. Його особливістю і перевагою є те, що він має просту конструкцію і відносно швидку заміну зношених вкладишів в процесі експлуатації.
Складається зі шківа в канавку якого вставляються 4 футеровочні вкладиші, які кріпляться за допомогою болтів 24 болтів М3. Основним недоліком є те, що виникають великі контактні напруження в парі вкладиш-канат, а також велика абразивна дія канату по футеровці.
4. Розрахункова частина
4.1 Розрахунок осі кронблока на міцність
Вихідними даними для проведення розрахунку є: максимальне навантаження на гаку Ргдоп = 2,5 МН; вага рухомих частин талевої системи (тальблока, гака, каната) Gрч = 120 кН; кратність оснастки талевої системи uтс=12, матеріал осі сталь 45ХН2МФА ГОСТ 4543-71, термообробка - гартування 850°С і витримування при відпусканні 2 години при температурі 200°С, границя текучості Т = 1980 МПа.
Розрахунок проводимо для перевірки чи має вісь достатню міцність для експлуатації. Міцність вважатиметься достатньою у випадку якщо відношення границі текучості матеріалу буде більшою ніж напруження згину в найбільш небезпечному перерізі осі, тобто коефіцієнт запасу міцності більше або рівний двох.
При підйомі колони найбільший натяг виникає у тяговій вітці каната, найменший - в нерухомій. Визначимо максимальне діюче навантаження розтягу на талевий канат:
Рхк = (Рдоп + Gрч) / (uтсhтс), (4.1)
Gрч - вага рухомих частин талевої системи (тальблока, гака, каната), кН. При uтс = 12 і dк = 32 мм Gрч = 120 кН [12].
uтс - максимальна кратність оснастки талевої системи;
hтс - коефіцієнт корисної дії талевої системи, при uтс=12, hтс=0,82.
Рхк = (2500 + 120) / (120,82) = 266,26 кН.
Визначаємо натяг нерухомого кінця талевого каната
кН. (4.2)
Визначаємо натяг струн талевого каната (рисунок 4.1)
S1 = Pхк = 266,261,03 = 258,5 кН;
S2 = S1 = 258,51,03 = 251 кН;
S3 = S2 = 2511,03 = 243,6 кН;
S4 = S3 = 243,61,03 = 236,5 кН;
S5 = S4 = 236,51,03 = 229,6 кН;
S6 = S5 = 229,61,03 = 223 кН;
S7 = S6 = 2231,03 = 216,5 кН;
S8 = S7 = 216,51,03 = 210,1 кН;
S9 = S8 = 210,11,03 = 204 кН;
S10 = S9 = 2041,03 = 198,1 кН;
S11 = S10 = 198,11,03 = 192,3 кН;
S12 = S11 = 192,31,03 = 186,7 кН.
Кронблок має дві вісі, на які посаджено по три шківа, а також сьомий шків розміщений перпендикулярно до останніх. Оскільки вісі однакові, розраховуємо найбільш навантажену. Розрахункова схема осі кронблока показана на рисунку 4.2 Тут А і В - опори осі кронблока; Р1, Р2, Р3 - зусилля, що діють на канатні шківи кронблока; RA, RB - реакції, що виникають в опорах; l1 - відстань між вертикальними осями симетрії канатних шківів, l1 = 180 мм (див. креслення КП. НО-11.01.000. СК); l2 - відстань міжточкою прикладання реакції в опорі і вертикальною віссю симетрії канатного шківа, l2 = 190 мм.
Визначаємо зусилля, що діють на осі талевого блоку
Р1 = Рхк + S1 = 226,26 + 258,5 = 484,7 кН;
Р2 = S2 + S3 = 251+ 243,6= 494,6 кН;
Р3 = S4 + S5 = 236,5 + 229,6 = 466,1 кН;
Р4 = S6 + S7 = 223 + 216,5 = 439,5 кН;
Р5 = S8 + S9 = 210,1 + 204 = 414,1 кН;
Р4 = S10 + S11 = 198,1 + 192,3 = 390,4 кН;
Р4 = S12 + Рнк = 186,7 + 181,3 = 368 кН.
Визначаємо реакції RA і RB.
Взявши суму моментів щодо опори В, визначимо реакцію RA.
МВ = 0;
RA (2l2 +2•l1) +Р1 (2•l1+l2) + P2 (l1+l2) + P3 l2=0;
RA= (Р1 (2•l1+l2) +P2 (l1+l2) +P3l2 (2l2+2•l1) = (484,7 (20,18+0, 19) +494,6Ч (0,18+0, 19) +466,10, 19) / (20.19+20.18) =727,2 кH.
Взявши суму моментів щодо опори A, визначимо реакцію RB.
МA = 0;
RВ (2l2 +2•l1) + P3 (2•l1+ l2) + P2 (l1+l2) + P1 l2 =0;
RВ= (P3 (2•l1+l2) +P2 (l1+l2) +P1l2) (2l2+2•l1) = (466,1 (20.18+0.19) +494,6Ч
Ч (0.18+0.19) +484,70.19) / (20.18+20.19) =718,1 кH.
Перевірка:
RА+RB = Р1+Р2+Р3
727,2 + 718,1 = 484,7+ 494,6+466,1;
Умова виконується 1445,3 кН= 1445,3 кН.
Визначаємо згинаючі моменти.
В січенні А і В МА = МВ = 0.
Згинальний момент у перерізі дії сили Р1
МР1= RAl2 = 727,20,19 = 138,16 кНм.
Рисунок 4.1 - Схема розподілу зусиль в гілках талевої системи
Рисунок 4.2 - Схема розподілу зусиль на вісь крон блока
Згинаючий момент в перерізі дії сили Р2
МР2=RА (l1+l2) +Р1• l1= 727,2 (0,18+0, 19) +484,7•0,18 =356,31 кНм.
Згинаючий момент в перерізі дії сили Р3
МР3= RBl2=718,10, 19=136,4 кНм.
В такий спосіб максимальний згинальний момент діє в перерізі сили Р2 і дорівнює Ммах = МР2= 356,31 кНм.
Оскільки вісь кронблока нерухома, її слід розраховувати на статичну міцність.
Момент опору вісі при згині (екваторіальний) рівний
Wзг = = = 4,7·10-4 м3, (4.3)
де d - зовнішній діаметр осі кронблока, d = 220 мм.
Напруження згину в найбільш небезпечному перерізі осі
МПа. (4.4)
Коефіцієнт запасу міцності при згині при розрахунку на статичну міцність
s = = (4.5)
де
В - границя міцності матеріалу осі. Матеріал осі сталь 45ХН2МФА ГОСТ 4543-71, для якого границя міцності В=1980МПа [13].
Отже, умова виконується:
s=2,61> [s] =2.
4.2 Перевірка довговічності підшипників 97744ЛМ
Перевірочний розрахунок проведемо згідно [14].
Вихідними даними для проведення розрахунку є: максимальне навантаження на гаку Ргдоп = 2,50 МН; вага рухомих частин талевої системи (тальблока, гака, каната) Gрч = 120 кН; кратність оснастки талевої системи uтс=12, к. к. д. талевої системи зтс=0,82. Базова динамічна вантажопідйомність підшипника 97744ЛМ ГОСТ 8328-71 становить С=770 кН [15].
Крім цього приймемо, що:
- умови навантаження шківів кронблока прирівнюються до умов роботи швидкохідного шківа кронблока;
- підшипники сприймають дію тільки радіального навантаження.
Радіальне навантаження на підшипники швидкохідного шківа визначаємо за формулою
кН. (4.6)
Для радіально-упорних підшипників еквівалентне навантаження визначаємо за формулою
Ре=Х•Рr•kк+Y•Pa, (4.7)
де Х і Y - коефіцієнти радіального і осьового навантаження; для роликопідшипників з циліндричними роликами Х=0,5 і Y=0,22 [14, табл.59.];
kк - кінематичний коефіцієнт; при обертанні зовнішнього кільця підшипника кінематичний коефіцієнт kк =1,1 [14, с.168];
Ра - осьове навантаження на підшипники; Ра=0.
Тоді Ре=0,5•532,5•1,1+0,22•0=292,87 кН.
Необхідна за умовами роботи динамічна вантажопідйомність визначається за формулою
Ср=ч•kе•Ре•k0•kт, (4.8)
де kе - коефіцієнт еквівалентності; підшипники кронблока доцільно розраховувати на трьохрічний термін служби, в цьому випадку kе=0,675 [14, с.168];
ч - поправочний коефіцієнт; при kе=0,675 він дорівнює 1,05 [14, с.162];
k0 - коефіцієнт запасу; при ймовірності руйнування 5% він складає k0=1,2 [14, с.168];
kт - температурний коефіцієнт; для підшипників кронблока kт=1.
Тоді Ср=1,05•0,675•292,87•1,2•1=249 кН.
Умова довговічності підшипників виконується так як виконується умова Ср=249 кН < С=770 кН.
Частоту обертання зовнішнього кільця підшипника знайдемо через максимальну швидкість підйому гака. Швидкість встановленого руху ненавантаженого елеватора vмакс=1,5 м/с [9]. Тоді при оснастці талевої системи 6Ч7 швидкість ведучої вітки становитиме vв= vмакс •ітс=1,5•12=18 м/с.
Тоді максимальна частота обертання шківа крон блока
n=, (4.9)
де R - радіус охвату канатом шківа кронблока.
R= (4.10)
Довговічність підшипника до появи втоми
L=42,92 млн. об. (4.11)
Ресурс підшипника до заміни
Lh==2437 год. (4.12)
4.3 Розрахунок рами кронблока на згин
Рама кронблока є зварної конструкції і складається з чотирьох балок двотаврового січеня (hЧb=600Ч190 мм). Найбільші навантаження будуть в місцях опор осі кронблока, які будуть намагатися вигнати балку. Реакції в ближніх опорах рами при цьому становитимуть
R=RA/2=727,2/2=363,6 кН (4.13)
Тоді згинаючий момент
Мзг=R•L/2=363,6•2,035/2=740 кН•м (4.14)
де L - відстань між опорами рами кронблока, L=2035 мм (лист КП. НО-11.01.000 СК).
Момент опору січення балки при згині (екваторіальний) при відношенні h/b=600/35=17,1 становить
W=в•b3=1,56•0,0353=6,68•10-5 м3 (4.15)
де в - коефіцієнт, що залежить від відношення h/b; в =1,56 [9].
Напруження згину
узг= (4.16)
Коефіцієнт запасу міцності при згині при розрахунку на статичну міцність
s = = (4.17)
де В - границя міцності матеріалу балки. Матеріал балки сталь 45 ГОСТ 1050-71, для якого границя міцності В=680МПа. Допустимий коефіцієнт [s] =3,5 [16]. Отже, умова міцності виконується s=3,81> [s] =3,5.
4.4 Розрахунок кульок модернізованого вузла на статичне навантаження
Розрахунок проведемо згідно [14].
Вихідними даними для проведення розрахунку приймемо максимальне навантаження на гаку 2,50 МН; вага рухомих частин талевої системи 120 кН; кратність оснастки талевої системи uтс=12, к. к. д. талевої системи зтс=0,82.
Визначаємо радіальне навантаження, що діє на на шків в зборі:
кН. (4.18)
Знаходимо еквівалентне навантаження на кульки:
Ре=Х•Рr•kк =0,5•532,5•1,1=292,87 кН. (4.19)
Визначаємо динамічну вантажопідйомність яку необхідно сприймати кулькам:
Ср=ч•kе•Ре•k0•kт=1,05•0,675•292,87•1,2•1=249 кН (4.20)
Отже, ми визначили, що на кульки буде діяти навантаження рівне 249 кН, виходячи з цього приймаємо кульки з підшипника 256 ГОСТ8338-75, тому що його статична вантажопідйомність рівна 480 кН:
249 кН<480 кН
5. Монтаж і експлуатація обладнання
Перед монтажем необхідно проводити огляд, перевірку і оцінку технічного стану кронблока для установки і подальшої експлуатації.
1. Зовнішній огляд рами кронблока, необхідно виявити дефекти:
тріщини в основному металі рами;
тріщини в металі зварних швів і в околошовной зоні;
місцеві механічні пошкодження (злами, вм'ятини, відгини полиць металопрокату);
місцеві корозійні пошкодження та дефекти антикорозійного захисту.
2. Перевірка легкості обертання роликів;
при обертанні одного ролика не повинен обертатися інший;
очищення простору між роликами від запресованого канатного мастила.
3. Перевірка цілісності та легкості відкидання захисного кожуха:
вм'ятини виправити;
тріщини наскрізні довжиною понад 30 мм обробити і заварити,
перевірка зазору від реборд роликів до внутрішньої поверхні кожуха (6 ± 2) мм при ремонті і приварок шарнірів і стійок кріплення кожуха (РД 08-272-99, п.2.3.7: зазори між кожухом і ребордамі роликів талевої системи повинні бути не більше 0,25 діаметра каната);
наявність і справність "замкового" кріплення захисного кожуха кронблока.
4. Перевірка надійності кріплення всіх з'єднань, особливо підвісок допоміжного і тартального блоків, наявність стопорних пристроїв, шплінтів, контргайок.
5. Обстеження стану роликів кронблока, щоб не допустити монтаж секції з дефектами:
маточини роликів не повинні мати тріщин і механічних пошкоджень;
не допускається навіть одна тріщина в одній з спиць ролика;
ролик, який має скол або тріщину в реборді, повинен бути вибракувати;
Після огляду та оцінки технічного стану на майданчику передмонтажного очікування по кронблок і подкронблочной рамі усувають виявлені зауваження та виробляють необхідну докомплектації.
Потім проводять такелажне переміщення (такелаж - підйом і переміщення вантажу) кронблока з майданчика передмонтажна очікування до зібраних ногам вишки.
Кронблок піднімають на вишку в зібраному вигляді з встановленими допоміжним і тартальним блоками. На А-образних вишках кронблок кріпиться на підкронблочних балках в той час, коли вишка знаходиться в горизонтальному положенні (перед підйомом вишки). Для зручності установки підкронблочной рами з кронблоком в вушка верхніх секцій вишки виробляють спеціальну строповку, щоб надати піднятої збірки 3 похиле положення під кутом приблизно 60° до горизонталі: підйомний трос (строп) 1 пропускають між спицями крайніх роликів і, поєднуючи зажимами, утворюють петлю, до якої приєднують спеціальний підтримуючий строп 2. Відпускаючи затискачі підтримки стропа, можна надати блоку горизонтальне положення. Така операція при монтажі необхідна при зміні кронблока що стоїть на вишці і при знятті кронблока з опущеною вишки на землю [17].
Рисунок 5.1 - Схема підйому крон блоку
1 - Підйомний канат.2 - Підтримуючий штроп.3 - Кронблок.
Висновки
В курсовому проекті на тему "Талева система бурової установки (кронблок)" було проведено аналіз деяких існуючих конструкцій і технічних характеристик кронблоків, внаслідок чого був вибраний прототип на основі якого проводились розрахунки найбільш відповідальних деталей.
Внаслідок аналізу умов роботи кронблока було виявлено швидкий знос шківів внаслідок абразивного тертя, тому запропоновано модернізацію шківа за допомогою футеровки, а також наведено декілька варіантів модернізації. Це дало змогу підвищити ресурс роботи шківа, покращити ремонтопридатність і збільшити довговічність.
Крім того у п'ятому розділі розглянуто принципи монтажу і експлуатації обладнання.
Перелік посилань на джерела
Размещено на Allbest.ru
1. http://rengm.ru/burenie/burovye-ustanovki-uralmashzavoda/page-2.html
2. Алексеевский Г.В. Буровые установки Уралмашзавода. - М.: Недра, 1981. - 528 с.
3. Кузнецов В.С. Обслуживание и ремонт бурового оборудования. - М.: Недра, 1973. - 344 с.
4. https: // core. ac. uk/download/pdf/132578088. pdf
5. Иванов В.А., Петрина В.Н. Повышение долговечности направляющих шкивов и канатов. - М.: Недра, 1989. - 141 с.
6. Баграмов Р.А. Буровые машины и комплексы. - М.: Недра, 1988. - 493 с.
7. Раабен А.А., Шевалдин П.Е., Мактусов Н.Х. Ремонт и монтаж нефтепромыслового оборудования. - М.: Недра, 1989. - 383 с.
8. http://patents. su/2-1294741-podvizhnaya-futerovka-shkiva.html
9. Баграмов Р.А. Буровые машины и комплексы: Учебник для вузов. - М.: Недра, 1988.
10. Лесецкий В.А., Ильский О.Л. Буровые машины и механизмы. - М.: Недра, 1980.
11. http://patents. su/3-1115989-futerovka-shkiva.html
12. Практикум з курсу “Машини і обладнання для буріння нафтових і газових свердловин” для студентів спеціальності “Обладнання нафтових і газових промислів”. Частина І. - Івано-Франківськ, ІФДТУНГ, 2000.
13. http://metallicheckiy-portal.ru/marki_metallov/stk/45XH2MFA
14. Ильский А.Л., Миронов Ю.В., Чернобыльский А.Г. Расчет и конструирование бурового оборудования. Учебн. пособие для вузов. - М.: Недра, 1985, - 452 с.
15. https: // znaytovar.ru/gost/2/GOST_832875_Podshipniki_roliko.html
16. Аваков В.А. Расчеты бурового оборудования.М., Недра, 1973.
17. http://okvsk.ru/montazh-burovogo-oborudovaniya/312-montazh-kronbloka.html
Подобные документы
Аналіз умов експлуатації, визначення параметрів проектованого обладнання. Порівняльний критичний аналіз серійних моделей з визначеними параметрами, вибір прототипу. Опис конструкції та будови. Розрахунок на міцність, довговічність, витривалість.
курсовая работа [1,6 M], добавлен 07.12.2014Аналіз основних технічних даних двигуна-прототипу. Термодинамічний та газодинамічний розрахунок газотурбінної установки. Системи змащування, автоматичного керування і регулювання, запуску. Вибір матеріалів. Розрахунок на міцність лопатки і валу турбіни.
курсовая работа [1,5 M], добавлен 09.04.2012Вибір та перевірка електродвигуна. Вибір матеріалів для виготовлення черв'ячної передачі. Розрахунок циліндричних передач. Проектний та перевірочний розрахунок. Розрахунок вала на опір втомі. Вибір підшипників кочення. Розрахунок їх довговічності.
курсовая работа [723,6 K], добавлен 17.09.2010Аналіз основних технічних даних двигуна-прототипу. Аеродинамічний та газодинамічний розрахунок ГТУ. Розрахунок на міцність елементів ГТУ. Система автоматичного керування і регулювання ГТУ. Обґрунтування напряму підвищеної паливної економічності ГТУ.
курсовая работа [1,7 M], добавлен 03.04.2012Опис, будова і принцип дії вовчка для подрібнення м’яса, вибір матеріалів для його виготовлення, технічні характеристики. Вимоги до апарату. Технологічний та механічний розрахунок, вибір електродвигуна, розміщення і монтаж. Технологічне обладнання галузі.
курсовая работа [389,8 K], добавлен 27.03.2011Роль захисту деталей і металоконструкцій від корозії та зносу, підвищення довговічності машин та механізмів. Аналіз конструкції та умов роботи виробу, вибір методу, способу і обладнання для напилення, оптимізація технологічних параметрів покриття.
курсовая работа [1,2 M], добавлен 02.02.2010Конструкційна міцність матеріалів і способи її підвищення. Класифікація механічних властивостей, їх визначення при динамічному навантаженні. Вимірювання твердості за Брінеллем, Роквеллом, Віккерсом. Використовування випробувань механічних властивостей.
курсовая работа [2,1 M], добавлен 19.11.2010Кінематичний і силовий розрахунок передачі. Вибір матеріалу й визначення допустимих напружень. Перевірочний розрахунок зубців передачі на міцність. Конструктивна розробка й розрахунок валів. Підбір та розрахунок підшипників. Вибір змащення редуктора.
курсовая работа [2,2 M], добавлен 08.01.2013Опис конструкції та принцип роботи грохота інерційного колосникового. Частота обертання вала вібратора. Визначення конструктивних параметрів грохоту. Розрахунок клинопасової передачі. Розрахунок на міцність та жорсткість. Розрахунок шпонкових з’єднань.
курсовая работа [1,9 M], добавлен 24.06.2011Вибір робочого тиску. Розрахунок та вибір гідроциліндрів, гідромоторів поворотної платформи та пересування. Витрати гідродвигунів. Вибір трубопроводів та гідравлічної апаратури. Перевірочний розрахунок гідроприводу. Опис гідросхеми і принципів її роботи.
курсовая работа [67,0 K], добавлен 26.02.2013
