Буровой насос У8-6МА2-Курсовая работа

Двухцилиндровый буровой насос двустороннего действия У8-6МА2, выпускаемый Уралмашзаводом, показан на рис. VII.7.
Каждый цилиндр имеет две камеры. При ходе поршня вправо раствор из всасывающего коллектора поступает в переднюю камеру и наполняет ее, а из задней камеры при этом раствор через нагнетательный клапан выталкивается в нагнетательный коллектор с пневмокомпенсатором. При ходе поршня влево раствор выталкивается в нагнетательную линию из передней камеры, а задняя заполняется.
В каждой клапанной коробке этого насоса установлены два всасывающих и два нагнетательных клапана. Гидравлическая часть присоединяется к станине приводной части на шпильках. Каждый клапан имеет крышку для его осмотра и смены. В двухцилиндровом насосе клапаны располагают с внешней стороны цилиндров, что позволяет сблизить оси цилиндров.
Трансмиссионная часть насоса У8-6МА2 так же, как и насоса НБТ-600, имеет трансмиссионный вал, передающий через зубчатую пару вращение коренному валу, на котором смонтированы шатуны. Станина насоса укреплена на раме-салазках.
4. ТРАНСМИССИОННАЯ ЧАСТЬ БУРОВЫХ НАСОСОВ
Трансмиссией бурового насоса называется механизм, преобразующий вращательное движение ведущего вала в возвратно-поступательное движение поршней и снижающий частоту вращения коренного вала. Этот механизм передает поршням энергию, полученную от силового привода.
Трансмиссионная часть большинства буровых насосов состоит из литого или сварного корпуса, в котором смонтированы коренной вал в сборе с зубчатым колесом, узел трансмиссионного вала с шестерней и шкивом, шатун, ползун и промежуточный шток.
Рис. 4. Трехцилиндровый насос одностороннего действия НБТ-600: а — общий вид; б — продольный разрез




Конструкция трансмиссионной части играет очень важную роль в конструкции насосов, особенно двухцилиндровых двойного действия, так как она определяет ширину насоса, а следовательно, и его массу. Для насосов небольших мощностей (200—300 кВт) конструкция не имеет большого значения, так как небольшая масса их не влияет на монтажеспособность. Большая масса мощных насосов снижает их монтажеспособность.
На рис. VII.8, а показана схема двухцилиндрового насоса с двумя отдельными коренными валами 1 и 2 и двумя зубчатыми передачами. Такая конструкция проста в изготовлении, но из-за наличия щек коренных валов и двух центральных подшипников трансмиссионная часть имеет большую ширину.
На рис. VII.8, б показана схема двухцилиндрового насоса с одним кривошипным валом и одной зубчатой передачей, что значительно уменьшает ширину насоса. Однако наличие щек на коренном валу 1 нерационально увеличивает ширину насоса, а при одной зубчатой передаче трансмиссионный вал 2 должен иметь большую длину. Для обеспечения жесткости его приходится монтировать на четырех опорах, что усложняет конструкцию и изготовление.
При использовании эксцентриков вместо кривошипов или колен ширина насоса сокращается и уменьшается его масса.


Рис. 5. Схемы трансмиссионных частей буровых насосов
На рис. VII.8, в приведена схема насоса с коренным валом и креплением его в станине на подшипниках качения, установленных на его эксцентриках. Такой монтаж обеспечивает надежное крепление вала, так как диаметры подшипников больше, чем в конструкциях с консольным расположением шатунов на кривошипах. Шатуны 2 крепятся на эксцентриках, в связи с чем значительно уменьшается ширина насоса, так как на валу нет щек. Такая конструкция позволяет крепить трансмиссионный вал на двух подшипниках, а не на четырех. Необходимая жесткость этого вала обеспечивается увеличением его диаметра.
На рис. VII.8, г показана схема трехцилиндрового насоса с креплением трех шатунов 2 на эксцентриках коренного вала 1. Ввиду сложности монтажа в этих насосах используют схему с расположением опорных подшипников на концах вала и одной зубчатой передаче 3 между ними. Эксцентрики и оси цилиндров расположены на равном расстоянии. Общая ширина насоса определяется шириной гидравлической части.
Масса и габаритные размеры современных двухцилиндровых горизонтальных буровых насосов двустороннего действия мощностью 700—1000 кВт намного меньше, чем масса и габаритные размеры насосов старых конструкций. Это достигнуто в результате усовершенствования приводной части и увеличения числа ходов с 50 до 65, а масса трехцилиндровых насосов одностороннего действия на 30—35% меньше, чем двухцилиндровых.
На рис. VII.9 показан коренной вал в сборе двухцилиндрового насоса. Привод осуществляется от- косозубой цилиндрического колеса, насаженного на коренной вал, который установлен на двух роликовых опорах. Мотылевые головки шатунов смонтированы на двухрядных конических роликоподшипниках.
Конструкция трансмиссионной части трехцилиндрового насоса показана на рис. VII. 10. Коренной вал укреплен в корпусе на конических роликоподшипниках, установленных на концах вала. Литой эксцентриковый барабан укреплен на валу на шпонке и посадке. Шатуны смонтированы на эксцентриках на двухрядных конических роликоподшипниках. Коренной вал смонтирован в корпусе также на двухрядных конических роликоподшипниках, а шатуны на двухрядных сферических роликоподшипниках. Такой монтаж позволяет некоторую самоустановку шатуна при переносе осей пальца головки и коренного вала. При этом ползун должен быть с плоскими поверхностями. При цилиндрическом ползуне возможны поворот шатуна и выход из строя привода.
На рис. VII. 11 показана трансмиссионная часть трехцилиндрового насоса в разобранном виде, с литым коренным валом, шевронной зубчатой передачей и разъемным шатуном.

Трансмиссией бурового насоса называется механизм, преобразующий вращательное движение ведущего вала в возвратно-поступательное движение поршней и снижающий частоту вращения коренного вала. Этот механизм передает поршням энергию, полученную от силового привода.
Трансмиссионная часть большинства буровых насосов состоит из литого или сварного корпуса, в котором смонтированы коренной вал в сборе с зубчатым колесом, узел трансмиссионного вала с шестерней и шкивом, шатун, ползун и промежуточный шток.
Рис. 4. Трехцилиндровый насос одностороннего действия НБТ-600: а — общий вид; б — продольный разрез

Конструкция трансмиссионной части играет очень важную роль в конструкции насосов, особенно двухцилиндровых двойного действия, так как она определяет ширину насоса, а следовательно, и его массу. Для насосов небольших мощностей (200—300 кВт) конструкция не имеет большого значения, так как небольшая масса их не влияет на монтажеспособность. Большая масса мощных насосов снижает их монтажеспособность.
На рис. VII.8, а показана схема двухцилиндрового насоса с двумя отдельными коренными валами 1 и 2 и двумя зубчатыми передачами. Такая конструкция проста в изготовлении, но из-за наличия щек коренных валов и двух центральных подшипников трансмиссионная часть имеет большую ширину.
На рис. VII.8, б показана схема двухцилиндрового насоса с одним кривошипным валом и одной зубчатой передачей, что значительно уменьшает ширину насоса. Однако наличие щек на коренном валу 1 нерационально увеличивает ширину насоса, а при одной зубчатой передаче трансмиссионный вал 2 должен иметь большую длину. Для обеспечения жесткости его приходится монтировать на четырех опорах, что усложняет конструкцию и изготовление.
При использовании эксцентриков вместо кривошипов или колен ширина насоса сокращается и уменьшается его масса.


Рис. 5. Схемы трансмиссионных частей буровых насосов
На рис. VII.8, в приведена схема насоса с коренным валом и креплением его в станине на подшипниках качения, установленных на его эксцентриках. Такой монтаж обеспечивает надежное крепление вала, так как диаметры подшипников больше, чем в конструкциях с консольным расположением шатунов на кривошипах. Шатуны 2 крепятся на эксцентриках, в связи с чем значительно уменьшается ширина насоса, так как на валу нет щек. Такая конструкция позволяет крепить трансмиссионный вал на двух подшипниках, а не на четырех. Необходимая жесткость этого вала обеспечивается увеличе¬нием его диаметра.
На рис. VII.8, г показана схема трехцилиндрового насоса с креплением трех шатунов 2 на эксцентриках коренного вала 1. Ввиду сложности монтажа в этих насосах используют схему с расположением опорных подшипников на концах вала и одной зубчатой передаче 3 между ними. Эксцентрики и оси цилиндров расположены на равном расстоянии. Общая ширина насоса определяется шириной гидравлической части.
Масса и габаритные размеры современных двухцилиндровых горизонтальных буровых насосов двустороннего действия мощ¬ностью 700—1000 кВт намного меньше, чем масса и габаритные размеры насосов старых конструкций. Это достигнуто в ре¬зультате усовершенствования приводной части и увеличения числа ходов с 50 до 65, а масса трехцилиндровых насосов одностороннего действия на 30—35% меньше, чем двухцилиндровых.
На рис. VII.9 показан коренной вал в сборе двухцилиндрового насоса. Привод осуществляется от- косозубой цилиндрического колеса, насаженного на коренной вал, который установлен на двух роликовых опорах. Мотылевые головки шатунов смонтированы на двухрядных конических роликоподшипниках.
Конструкция трансмиссионной части трехцилиндрового насоса показана на рис. VII. 10. Коренной вал укреплен в корпусе на конических роликоподшипниках, установленных на концах вала. Литой эксцентриковый барабан укреплен на валу на шпонке и посадке. Шатуны смонтированы на эксцентриках на двухрядных конических роликоподшипниках. Коренной вал смонтирован в корпусе также на двухрядных конических роликоподшипниках, а шатуны на двухрядных сферических роликоподшипниках. Такой монтаж позволяет некоторую самоустановку шатуна при переносе осей пальца головки и коренного вала. При этом ползун должен быть с плоскими поверхностями. При цилиндрическом ползуне возможны поворот шатуна и выход из строя привода.
На рис. VII. 11 показана трансмиссионная часть трехцилиндрового насоса в разобранном виде, с литым коренным валом, шевронной зубчатой передачей и разъемным шатуном.
4.1. Конструкция элементов трансмиссионной части
Станина является основной, наиболее сложной и дорогой деталью буровых насосов. Она представляет собой металлический коробчатый корпус, соединяющий трансмиссионную и гидравлические части. Станины изготовляют литыми из стали 35Л или высокопрочных чугунов, а также сварными из стальных листов. Преимущество стальной сварной станины перед стальной литой или чугунной заключается в том, что при одинаковой прочности первая может иметь меньшие толщину стенок и массу. В мощных насосах для облегчения их применяют сварные станины, в менее мощных —литые из высокопрочных чугунов.
Рис. 6. Трансмиссионная часть бу¬рового трехцилиндрового насоса НБТ-600
1, 2 — эксцентриковые барабаны вала; 3 — зубчатое колесо; 4 — подшипник шатуна; 5 — стакан; 6 — подшипник; 7 — вал; 8, 9, 11 — секторы крепления подшипников шатунов; 10 — шатун; 12 — подшипник трансмиссион¬ного вала; 13 — трансмиссионный вал; 14 — шестерня

Крышки сварной станины трехцилиндрового бурового насоса изготовляют из тонколистовой стали: корпуса подшипников неразъемные, люки закрываются крышками из тонколистовой стали или литыми из чугуна.
Внутренняя полость станины должна быть закрыта и сообщаться с атмосферой через фильтр, находящийся в сапуне, установленном в верхней точке. Приводная часть от гидравлической изолируется сальником промежуточного штока, расположенным в разделяющей стенке корпуса.
Масляная ванна вместимостью 0,3 л на 1 кВт мощности насоса снабжается указателем уровня, заправочной горловиной, сливным отверстием и трубкой, отводящей масло из сливного отверстия.
Зубчатая передача предназначена для снижения частоты вращения коренного вала с 250—600 до 35—180 об/мин. Первичные двигатели, приводящие буровые насосы, обычно имеют частоту вращения 700—1500 об/мин. Между двигателем и ко¬ренным валом насоса применяют передачи, редуцирующие частоту вращения в 5—20 раз. Такую редукцию осуществлять в одной передаче нерационально, поэтому обычно ее разбивают на две или три ступени. Между двигателем и трансмиссионными валом насоса находится клиноременная передача и при боль¬ших мощностях многорядная цепная передача. Передаточное отношение их и=2-3,5.
Вторую передачу встраивают непосредственно в насос между трансмиссионным и коренным валами. В ней применяются цилиндрические зубчатые колеса с косым (угол наклона б—7°) или шевронным зубом и эвольвентным зацеплением, Новикова или многорядные роликовые цепи. В насосах небольшой мощности иногда используются прямозубые колеса или роликовые многорядные цепи. Передаточное отношение этой пары и = 3,0-5,5. Модуль зубчатой передачи 8— 14 мм. Зубчатые венцы изготовляют из легированных хромони-келевых сталей марки 40ХН или 38ХМ с поверхностной закал¬кой зуба токами высокой частоты до твердости HRC 544-57.
Для косозубых передач на трансмиссионных и кривошипных валах устанавливают подшипники, воспринимающие осевые нагрузки. При шевронных прямозубых и цепных передачах осевых нагрузок не возникает, если один из валов допускает осевое перемещение. Обычно это осуществляют на трансмиссионном валу как менее нагруженном и не связанном с другими элементами насоса. Трансмиссионный вал крепят на двух или четырех опорах. Наличие большого числа опор при небольших неточностях изготовления вызывает преждевременный износ подшипников и поломки вала, поэтому их сейчас применяют редко.
В некоторых случаях при монтаже буровой установки требуется размещать приводной шкив справа или слева от насоса; для этого трансмиссионные валы изготовляют с двумя выступающими концами.
Шестерня с валом представляют собой либо откованную за одно целое деталь, либо отдельные детали, соединяемые шпонками. Кривошипно-шатунная группа состоит из коренного вала с зубчатым колесом, шатуном, ползунов и промежуточных штоков. Коренные валы изготовляют коваными (коленчатые и кривошипные) или литыми (эксцентриковые, пальцевые). Коленчатые валы в крупных современных насосах не применяют.
Кривошипный вал насоса состоит из вала, на который насажено косозубое колесо. На цилиндрические поверхности вала двухцилиндрового насоса насажены кривошипы под углом 90° друг к другу, а в трехцилиндровых — под углом 120°. На Мотылевых шейках кривошипа монтируют головки шатунов на сдвоенных конических роликоподшипниках, закрытых крышкой. Коренной вал монтируют на двух опорах, состоящих из двух сдвоенных конических или сферических роликоподшипников.
Эксцентрики валов отливают из стали марки 35Л или легированных высокопрочных чугунов с добавкой никеля, хрома, ванадия и др. Зубчатый венец обычно насадной. В первых конструкциях насосов с эксцентриками валов шатуны монтировали на подшипниках скольжения, но такие насосы широко не применяли из-за сложности изготовления и ремонта подшипника большого размера, небольшой их долговечности и необходимости применять бронзу для изготовления вкладышей. Подшипники качения применяют роликовые двухрядные конические, сферические, игольчатые и однорядные конические и цилиндрические, обеспечивающие сроки службы не менее 10000 ч.
Для крепления коренного вала применяют двухрядные конические роликоподшипники, так как они имеют небольшую ширину, большой диаметр и достаточную работоспособность.
Подшипники, устанавливаемые в мотылевую часть шатуна, двухрядные конические или сферические, обеспечивающие восприятие радиальных и осевых усилий и компактность конструкции. Для лучшего восприятия действующих на коренной вал бурового насоса толчкообразных нагрузок подшипники собирают с предварительным натягом.
Эксцентриковые коренные валы и трансмиссионные валы устанавливают на цилиндрических, однорядных или двухрядных конических или сферических роликоподшипниках.
Для восприятия осевой нагрузки, создаваемой косозубыми колесами, на трансмиссионном валу используют двухрядные конические роликоподшипники. Сферические роликоподшипники устанавливают при больших расстояниях между опорами для компенсации прогибов вала.
На пальце ползуна в мощных насосах применяют двухрядные игольчатые роликоподшипники, которые воспринимают большую нагрузку. Для удобства демонтажа подшипников дол¬жна предусматриваться возможность захвата каждого кольца подшипника съемником, для чего кольцо выступает над поверхностью бурта или заплечика, в который оно упирается.
Подшипники скольжения используют в головках шатунов насосов малых и средних мощностей. Шатуны буровых насосов изготовляют коваными или литыми из стали с целой или разъемной мотылевой головкой.
Ползуны в буровых насосах применяют для того, чтобы направлять промежуточный шток и освободить его от действия тангенциальных усилий, возникающих на головке шатуна, и не связывать ее непосредственно с поршнем.
Для предохранения от износа направляющих в станине устанавливают накладки. Чтобы обеспечить нормальную работу, зазор между направляющими ползуна, накладкой и станиной должен быть 0,2—0,5 мм. Накладки собирают со станины с точ¬ностью прилегания до 0,08 мм, а зазор между втулкой и паль¬цем должен быть 0,05—0,1 мм.
Для компенсации износа накладок служат тонкие прокладки из листовой латуни между корпусом станины и накладкой. Палец ползуна надежно укрепляют в отверстии при помощи цилиндрической или конусной посадок с натягом, фиксируют шпон¬кой или торцовой планкой и болтами. Пальцы необходимо периодически осматривать и подтягивать в период эксплуатации.
Передняя часть корпуса ползуна имеет резьбовое отверстие, в которое ввинчивается или крепится болтами удлинитель штока, соединяемый далее при помощи конусной или цилиндрической посадки со штоком поршня. Все резьбовые соединения штока при помощи контргаек надежно застопориваются от отвинчивания. На рис. 7 показан составной шток насоса двойного действия.

Рис 7 Составной шток насоса двустороннего действия
1 — поршень, 2 — шток, 3 — труба для поливки, 4 — удлинитель, 5 — накладка станины, 6 — контргайка, 7 — ползун; 8 — уплотнение удлинителя, 9 диск отражатель, 10, 12 — гайка и контргайка, 11 — уплотнитель штока
Приводной клиноременный шкив или цепное колесо устанавливают на консоли трансмиссионного вала. Шкивы обычно изготовляются из чугуна с 12—20 канавками для клиновидных ремней профилей Г, Д или Е. На валу они крепятся конусной или цилиндрической посадкой и шпонкой. Стальные литые или сварные шкивы применяют редко. Цепные колеса изготовляют коваными или литыми из стали.
Смазка зубчатой передачи и всех трущихся элементов трансмиссии насоса осуществляется централизованно масляным насосом путем разбрызгивания масла или погружения в масляную ванну на глубину 0,75 высоты зуба.
Подшипники качения смазываются маслом, попадающим в подшипниковые камеры в результате разбрызгивания (коренные и эксцентриковые подшипники) или поступающим самотеком по специальным каналам из коробок или полостей станины, в которые собираются скребком с поверхности зубчатого колеса или шестерни (подшипники трансмиссионного вала и мотылевые, направляющие ползуна и его палец). Подшипники качения, располагающиеся в изолированных камерах, смазываются мазями (трансмиссионный вал, мотылевые подшипники).
В мощных насосах смазка подается автоматическими при помощи масляных насосов. Для смазки сальника контрштока масло подводится от масляного насоса.
Штоки поршня обмываются водой или маслом, подаваемым другим смазочным насосом, приводимым индивидуальным электродвигателем. Смазочный агрегат встраивается в буровой насос. Применение масла вместо воды для обмывки штоков увеличивает срок их службы в несколько раз.