Расчетная часть-Расчет Ориентатора ОР 95.01 компановки нижней части бурильной колоны-Курсовая работа-Дипломная работа-Оборудование для капитального ремонта, обработки пласта, бурения и цементирования нефтяных и газовых скважин

Расчетная часть-Расчет Ориентатора ОР 95.01 компановки нижней части бурильной колоны-Курсовая работа-Дипломная работа-Оборудование для капитального ремонта, обработки пласта, бурения и цементирования нефтяных и газовых скважин

4 РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ
4.1 Расчёт гидравлических потерь в ориентаторе

Рассмотрим движение жидкости в ориентаторе (рисунок 6.1), по формуле
Даниила Бернулли
, (4.1)
где α - коэффициент Кориолиса;
- потенциальная энергия;
- кинетическая энергия;
h1-2 - потеря напора.
кгс/см2;
, (4.2)
где v - средняя скорость потока жидкости;
ρ - плотность жидкости;
P - давление.
Определим движение жидкости в ориентаторе, по формуле Рейнольдса

Рисунок 4.1 - Расчетный чертеж
, (4.3)
где d - внутренний диаметр штока;
v - средняя скорость жидкости;
υ - кинематическая вязкость жидкости.
,
Поскольку Rе = νd/υ = 48000 > 956,режим турбулентный.
, (4.4)
где h1 - внезапное сужение.
Определим местные потери напора в ориентаторе, по формуле
Вейсбаха
, (4.5)

где ξ - коэффициент потерь;
v - средняя скорость движения жидкости;
F - площадь поперечного сечения;
D - внутренний диаметр в канале.
,

Дарси-Вейсбаха
, (4.6)

где λ - коэффициент Дарси;
S - скоростная характеристика;
h2 - движение в канале;
D- внутренний диаметр в канале;
l - длина канала;
v - средняя скорость движения жидкости.
, (4.7)
где R - гидравлический радиус;
∆ - высота выступов шероховатости стенок канала.

,
Внезапное расширение измерение количества, движения (И.Ньютон)

, (4.8)

, (4.9)

где f - площадь поперечного сечения.

,

где d - внутренний диаметр штока.

, (4.10)

Подача жидкости: Q1 = 5 л/с = 5000 см2/с,

V3=V1;
В ориентаторе:
Подача жидкости: Q1 = 6 л/с = 6000 см2/с,
V3=V1;
В ориентаторе:
Подача жидкости: Q1 = 7 л/с = 7000 см2/с,
V3=V1;
В ориентаторе:
Подача жидкости: Q1 = 8 л/с = 8000 см2/с,
V3=V1;
В ориентаторе:
Подача жидкости: Q1 = 9 л/с = 9000 см2/с,
V3=V1;
В ориентаторе:
.Подача жидкости: Q1 = 10 л/с = 10000 см2/с,
V3=V1;
В ориентаторе:
4.2 Расчёт на прочность и выносливость храповика

Требуемый угол поворота храпового колеса 200 и передаваемый крутящий момент на волу храпового колеса 10 Н*м (рисунок 4.2).
Рисунок 4.2 - Храповое колесо

Предварительное число зубьев храпового колеса
, (4.11)

Фактический угол поворота храпового колеса (на один зуб)

, (4.12)
Модуль храпового колеса для наружного зацепления в метрах

m= , (4.13)
m= мм,

где Мкр – крутящий момент на валу храпового колеса, Н*м;
Z – число зубьев ;
[σИ] – допускаемое напряжение на изгиб для материала колеса,Н*м;
Ψ, q, [σИ] – для различных материалов храповых колёс.

для внутреннего зацепления

m= , (4.14)

m= мм,
(4.15)

где b – ширина зуба;
m – модуль храпового колеса.

Проверку линейного удельного давления производят по формуле:

(4.16)
где b – ширина зуба, м;
z – число зубьев;
m – модуль храпового колеса.

39000 Н/м ≤ 40000 Н/м.

Условие на линейное давление выполняется.

4.3 Расчет пружины

Рисунок 4.3.1 - Пружина

На рисунке 4.3.1 приведена расчетная схема пружины.

Рисунок 4.3.2 – Характеристика пружины

Высота пружины (рисунок 4.3.2) при предварительной деформации H1 (определяет габариты узла пружины сжатия), мм:

, (4.17)

где H0 - высота пружины в свободном состоянии, мм;
F1 - предварительная деформация, мм.

. , (4.18)
где P - сила пружины при предварительной деформация, кгс;
z - жесткость пружины, кгс/мм.

Жесткость пружины z, кгс/мм:
, (4.19)
где z1 - жесткость одного витка, кгс/мм;
n - число рабочих витков.

Высота пружины при рабочей деформации H2 (определяет габариты узла пружины растяжения без учета зацепов), мм:
, (4.20)

где H0 - высота пружины в свободном состоянии, мм;

F2 - рабочая деформация, мм.
где P2 - сила пружины при рабочей деформации, кгс;
z - жесткость пружины, кгс/мм;

Рабочий ход h, мм:
, (4.21)

4.4 Расчет шлицевого соединения

Боковые поверхности зубьев шлицевого соединения работают на смятие, а основание их на изгиб и срез.

Рисунок 4.4 - Схема расчета шлицевого соединения

Для применяемых соотношений элемента шлицевых соединений решающее значение имеет расчет на смятие:

, (4.22)
где Mкр max – наибольший допустимый крутящий момент, передоваемый соединением, H*м;
z = (0.7÷0.8) – коэффициент, учитывающий неравномерности распределения усилий по рабочим поверхностям зубьев, ψ = 0,75;
F – площадь всех боковых поверхностей зубьев с одной стороны на 1 мм длинней, м2;
l - рабочая длина зуба,м;

, (4.23)
где z – число зубьев;
Dв – наружный диаметр зубьев вала, м;
dа - диаметр отверстия шлицевой втулки, м;
f – радиус фаски, м;
r – радиус закругления, м.
м2.

МПа;

0,95МПа ≤ 1,5МПа.

Боковые поверхности зубьев шлицевого соединения выдерживают на смятие.