Курсовая работа (т): Автоматизированный ключ буровой

Технический результат при осуществлении изобретения выражается в использовании в конструкции ключа блочной системы отдельных узлов, оснащенных соответствующими механизмами, при взаимодействии которых выполняются операции:

по свинчиванию-развичиванию замковых соединенных труб с высокими моментами кручения и стопорения труб с гашением реактивных моментов внутри собственного корпуса ключа и существенного уменьшения нагрузок на зубчатые элементы вращателя и стопорного ключа, обеспечивая надежность срабатывания замковых элементов трубозажимных устройств;

быстрой замены трубозажимных устройств или их элементов при износе или переходе на другой типоразмер по диаметру скваженных труб за счет использования быстросъемного верхнего корпуса и блочных узлов трубозажимных элементов;

быстрой замены элементов тормоза при их износе за счет применения сборочных узлов, не связанных с общей разборкой ключа.

Другими факторами, обеспечивающими технический результат, являются:

увеличение функциональных возможностей в части расширения диапазона диаметров применяемых труб, повышения крутящих моментов, возможности осуществления установки ключа в подвесном варианте, работы ключа как с ручной расстановкой труб, так и с установкой оснащенной АСП;

применение отдельного механизма подачи смазки на резьбовую часть ниппеля навинчиваемой трубы;

простота конструкции, ее обслуживание, сборка, наладка и разборка отдельных узлов за счет использования блочных элементов;

высокая взаимозаменяемость рабочих органов верхнего и нижнего трубозажимных устройств;

высокая технологичность и сравнительно низкая себестоимость изготовления.

Это позволяет сделать вывод о применении нетрадиционных решений при разработке ключа, о его новизне, высоком уровне конструкции, а возможность изготовления ключа в условиях машиностроительного предприятия не вызывает сомнения.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения, поясняются чертежами, где:

на Рис.5.1 - общий вид ключа в продольном разрезе;

на Рис.5.2 - вид нижнего корпуса по разрезу А-А;

на Рис.5.3 - вид верхнего корпуса по разрезу Б-Б

Рисунок 5.1 - общий вид ключа в продольном разрезе: 7 - стакан; 10 - нижний опорный лист; 11 - верхний опорный лист; 13 - опоры; 16 - трубозажимное устройство; 21 - дюбель; 36 - опорные ролики; 37 - роторное колесо; 38 - шкив; 39 - тормозное устройство; 54 - зубчатая шестерня; 55 - цементирующий клапан; 56 - дифференциальный редуктор; 57 - быстроходный редуктор; 58 - гидромотор; 59 - корпус стола; 62 - гидроцилиндр; 65 - шестеренные блоки; 75 - муфта трубы; 76 - верхняя труба.

Рисунок 5.2 - вид нижнего корпуса по разрезу А-А: 9 - рама; 10 - нижний опорный лист; 12 - боковой лист; 14 - роторное колесо; 15 - копирная поверхность; 17 - обойма; 19 - роликовая опора; 20 - челюсть с плашкой; 21- дюбель; 22 - промежуточный блок; 23 - приводная шестерня; 25 - гидроцилиндр; 26 - скоба; 27 - раскрепление резьбы; 28 - площадка; 31 - кронштейн.

Рисунок 5.3 - вид верхнего корпуса по разрезу Б-Б: 6 - боковая откидная направляющая; 8 - выдвижной упор; 15 - копирная поверхность; 16 - трубозажимное устройство; 20 - челюсть с плашкой; 21 - дюбель; 24 - стакан; 26 - скоба; 32 - сварная рама; 33 - нижний опорный лист; 34 - верхний опорный лист; 35 - боковой лист; 37 - роторное колесо; 40 - промежуточный блок; 41 - промежуточный блок; 42 - приводная шестерня; 43 - скобообразная обойма; 44 - гидроцилиндр; 45 - тормозная колодка; 46,47 - выступы; 49 - механизм докрепления-раскрепления резьб; 50,51 - гидроцилиндры; 52,53 - рейки.

6. Расчет оборудования

Расчет гидроцилиндров.

Усилие на штоке поршня цилиндра одностороннего действия определяется по формуле:

, (29)

где р - давление жидкости на поршень;

S - площадь поршня;

ηмех - механический КПД силового цилиндра (ηмех ≈ 0,95).

Скорость перемещения поршня:

, (30)

где Q - подача насоса;

ηо - объемный КПД силового цилиндра (ηо ≈ 0,98).

Движущее усилие в гидроцилиндре двухстороннего действия:

, (31)

где D - диаметр поршня;

d - диаметр штока.

Скорость движения поршня в гидроцилиндре двухстороннего действия:

. (32)

При подаче жидкости в силовой гидроцилиндр скорость поршня, соответствующая подаваемого расходу, устанавливается не мгновенно, а в течение короткого, но конечного, промежутка времени из-за инерционности подвижных частей. В этот промежуток времени скорость поршня зависит от времени, т.е. процесс разгона является динамическим.

Пренебрегая, для простоты, силой трения, запишем дифференциальное уравнение движения поршня:

, (33)

где F - полезная нагрузка, приложенная к штоку поршня;

Sп - площадь поршня;

Sш - площадь поршня в штоковой полости;

рп и рш - давления в поршневой и штоковой полостях соответственно;

V - скорость поршня;

m - масса подвижных частей.

Разделив обе части уравнения на площадь поршня, получим:

. (34)

Давление в штоковой полости определяется сопротивлением сливной магистрали:

, (35)

где ς_с - суммарный коэффициент сопротивления сливной магистрали;

V_c - скорость жидкости в сливной магистрали.

Используя уравнение неразрывности

, (36)

преобразуем последнее уравнение к виду:

. (37)

На основании этого второе слагаемое в преобразованном уравнении движения можно представить в следующей форме:

, (38)

где k - величина, объединяющая все сомножители при V².

Считая усилие, приложенное к штоку F, и давление в поршневой полости p_п постоянными, введем следующее обозначение:

. (39)

Тогда уравнение движения примет вид:

, (40)

или, после деления обоих его частей на k и переобозначения  на а², получим следующую его формулу:

. (41)

Решение этого уравнения находят путем разделения переменных и интегрирования:

. (42)

Постоянную интегрирования с находят из начальных условий: при t=0, V=0, следовательно, с=0.

При установившемся движении поршня его скорость равна

,

а ускорение отсутствует, т.е. . Подставляя эти значения в дифференциальное уравнение движения, получим:

 или  (43)

С учетом вышеизложенного, уравнение, связывающее скорость поршня и время его разгона, приобретает следующий вид:

, (44)

где T- постоянная времени.

Поворотными гидродвигателями являются гидроцилиндры поворотного действия (квадранты). Он имеет секторное пространство, разделенное подвижной лопастью на две полости. При впуске жидкости, находящейся под давлением, в правую или левую полости лопасть поворачивается. Угол поворота не превышает 120°.

Угловую скорость лопасти определяют по формуле:

, (45)

где Q - объемный расход жидкости;

l - плечо приложения равнодействующей силы давления;

s - удельная подача на 1 радиан угла поворота.

Крутящий момент на валу рассчитывают по выражению:

, (46)

где Δр - разность давлений в полостях поворотного гидродвигателя.

В квадрантах допускается давление до 10 МПа.

Заключение

Целью курсового проекта было закрепление теоретических знаний о буровом оборудовании.

В данном проекте рассмотрены основные сведения об автоматизированных буровых ключах. Даны классификация и описание технических характеристик данного устройства.

Произведены расчеты обсадных колонн. Была выбрана соответствующая буровая установка. Сделан патентно-информационный обзор. Предложено техническое решение с расчетом оборудования.

Список использованных источников

. Аваков В.А. Расчёт бурового оборудования. - М. : Недра, 1973

. Баграмов Р.А. Буровые машины и комплексы. М. : Недра, 1988.

. Кирсанов А.Н., Зиненко В.П., Кардаш В.Г. Буровые машины и

механизмы. Учебное пособие для вузов. М. : Недра. 1981

.Буровые комплексы. Современные технологии и оборудование. /под. ред. Гусмана А.М., Порожского К.П. Екатеринбург: УГГГА, 2002. 592 с.

.Ильский А.Л., Шмидт А.П. Буровые машины и механизмы. -М. : Недра,1989.

. Абубакиров В.Ф., Буримов Ю.Г., Гноевых Л.Н., Межлумов А.О.,

Близнюков В.Ю. Буровое оборудование: справочник в 2-х т.

. Северинчик Н.А. Машины и оборудование для бурения скважин. М.: Недра, 1986. - 368с.