Расчет бурового вертлюга
Дипломная работа - Разное
Другие дипломы по предмету Разное
ения ствола 400-450 об/мин, имеют несколько меньшую массу, чем отечественные при том же диапазоне глубины бурения.
.4 Выбор и обоснование прототипа
На основании сделанного анализа остановим свой выбор на продукции отечественного производства и выберем в качестве прототипа вертлюг буровой УВ - 250. Он прост в обслуживании, надежен в эксплуатации и имеет ряд преимуществ:
кинематическая четырехопорная схема обеспечивает длительную работу без регулировки по вертикали;
быстросъемное уплотнение с трубой "плавающего" типа значительно удлиняет срок службы манжет и не требует много времени на замену;
конструкции нижней части корпуса уплотнения гарантируют надежную герметизацию масляной ванны и высокую работоспособность манжет;
отвод из высоколегированной стали обладает износостойкостью к воздействию промывочной жидкости при высоких давлениях.
В этом вертлюге удачно использован объем корпуса, в результате чего уменьшена высота вертлюга и упрощен монтаж ствола. Уплотнение с двухсторонней отработкой уплотнительной пары повышает ресурс работы узла.
2. ОПИСАНИЕ КОНСТРУКЦИЙ ЭЛЕМЕНТОВ ВЕРТЛЮГА
Все вертлюги имеют принципиально общую конструкцию. Вертлюг состоит из двух узлов - система вращающихся и невращающихся деталей. Невращающаяся часть вертлюга подвешивается к подъёмному крюку, а к вращающейся части вертлюга - бурильная колонна.
К невращающимся деталям относятся: корпус вертлюга, крышка, отвод, штроп. Вращающиеся детали: ствол вертлюга, переводник, сальниковый и подшипниковые узлы.
Корпус вертлюга представляет собой полую отливку из низколегированной или углеродистой стали (35Л и др.) с наружными боковыми карманами для штропа. Внутренняя полость отливки разделена по высоте горизонтальной перемычкой, служащей опорной поверхностью основного упорного подшипника ствола и усиленной для жесткости вертикальными ребрами.
Конструкция опорных поверхностей подшипников в корпусе вертлюга должна исключать возможность нарушения её перпендикулярности относительно оси ствола, так как это ведёт к преждевременному износу основной опоры.
Между стенками корпуса и опорной плитой предусматриваются каналы для обеспечения циркуляции смазки при вращении ствола. Штроп имеет дугообразную форму и круглое поперечное сечение.
При конструировании корпуса весьма важно обеспечить максимально возможное расстояние между осью шарниров штропа и опорой, что позволяет достичь большой стабильности оси ствола при вращении и смещения центра массы вертлюга к нижней крышке. Такое решение снижает риск изгиба ведущей трубы при её установке в шурф и подъёме из него. В некоторых вертлюгах к корпусу приваривают или укрепляют на болтах кронштейны с резиновыми амортизаторами, предохраняющими корпус от ударов штропов. Вертлюги с амортизаторами должны иметь несколько увеличенную ширину.
На высаженных концах штропа рассчитываются отверстия для пальцев, соединяющих штроп с корпусом вертлюга. Пальцы устанавливаются в горизонтальных расточках карманов и корпуса и предохраняются от выпадения и поворотов стопорной планкой, которая входит в торцевой паз пальца и приваривается к корпусу вертлюга. При отводе ведущей трубы в шурф штроп вертлюга отклоняется от вертикали и занимает положение, удобное для разъединения и соединения его с крюком талевого механизма. Угол поворота штропа ограничивается стенками карманов корпуса вертлюга и не превышает 45. Пальцы штропа имеют смазочные канавки и отверстия с резьбой для пружинных масленок. Резьба смазочных отверстий используется для завинчивания болтов, с помощью которых производится распрессовка пальцев вертлюга.
Штропы вертлюгов изготавливают из низколегированных конструкционных сталей марок 40ХН, 40ХНМА, 38ХГН, 30ХГСА и др. по ГОСТ 4543-81 [2]. Штропы изготавливают методом свободной ковки с высадкой и прошивкой пружин. Механической обработке подвергаются только отверстия и торцевые поверхности проушин.
Для получения равнопрочной конструкции диаметр штропа на наклонном прямолинейном участке обычно увеличивают в направлении к дуговой части с отношением наибольшего и наименьшего диаметров до 1,4. Изгибающий момент имеет максимум в сечении перегиба. Для обеспечения необходимой прочности и жесткости штропа с учетом износа его дуговая часть выполняется эллиптического сечения. В вертлюгах малой грузоподъёмности штропы для упрощения изготавливают кругового сечения.
Штроп вертлюга изнашивается по отверстиям проушин и внутреннему радиусу дуговой части. Для защиты проушин от износа применяют сменные втулки. При проектировании диаметр штропа иногда увеличивают на 15-20% с учетом износа.
В корпусе вертлюга на упорных и радиальных подшипниках вращается ствол с переводником для соединения вертлюга с ведущей трубой бурильной колонны. Ствол вращается с частотой бурового раствора и испытывает нагрузки, создаваемые бурильной колонной и промывочной жидкостью, нагнетаемой в скважину.
Ствол вертлюга - наиболее нагруженная и ответственная деталь. На ствол действует растягивающая сила, изгибающий момент и внутреннее давление. Ствол также подвержен усталостному и абразивно-эрозионному износу по внутренней поверхности канала и механическому износу в зоне контакта с уплотняющими кольцами.
Стволы изготавливаются из конструкционных низколегированных сталей перлитного класса марок 40Х, 40ХН, 38ХГН, 38ХВА, 34ХН1М по ГОСТ 4543-81 и др. Загот