Расчетная часть-Расчет вибросита бурового ВС-1-Курсовая работа-Дипломная работа-Оборудование для бурения нефтяных и газовых скважин

Расчетная часть-Расчет вибросита бурового ВС-1: Расчет основных параметров вибросита, Расчет вала вибросита на усталостную прочность, Проверка на динамическую грузоподъемность Подшипников вибровала, Расчет показателей надежности, Оценка технологичности конструкции изделия-Курсовая работа-Дипломная работа-Оборудование для бурения нефтяных и газовых скважин

5 Техническое предложение

Модернизация представленной циркуляционной системы заключается в том, что я в блоке очистки бурового раствора изменила параметры детали у агрегата ЛВС-1, а именно изменила конструкцию сетки вибросита . Считаю, что это позволило увеличить срок службы применяемых кассет, так как каждая кассета состоит из множества отдельных ячеек, размер каждой ячейки 4х4 см . Поэтому при повреждении одной ячейки не нужно менять всю кассету, а следует замазать поврежденную ячейку термосиликоном.
Эффективность работы вибросита зависит прежде всего от типа и рабочего состояния вибрирующей сетки. Для очистки бурового раствора используют сетки с переплетениями проволок четырех типов: квадратным, прямоугольным, диагональным и двойным голландским. Наиболее часто используется квадратное переплетение, затем – прямоугольное, реже – диагональное и очень редко – голландское. При прочих равных условиях с помощью сеток с квадратным переплетением удаляют больше шлама, чем сетками с прямоугольным переплетением. Но при прямоугольном переплетении появляется возможность плести сетку из более толстой проволоки, поэтому такие сетки более долговечны.
















4. Расчет основных параметров вибросита
В качестве прототипа выберем вибросито ВС-1, так как он в большей степени удовлетворяет поставленным требованиям, за счет простоты конструкции и низкой цене, к отличии от зарубежных «савко» и «бранд».
Техническая характеристика вибросита ВС-1
Максимальная пропускная способность при оснащении сеткой с ячейками 0,16X0,16 мм при бурении с промывкой водой, м3/с 0,038
Рабочая поверхность в м при ширине сетки, мм:
1000 1,8
1300 2,67
Минимальный размер удаляемых частиц, мм 0,16
Мощность приводного электродвигателя, Вт  3000
Частота колебаний при амплитуде 3,5 мм, мин-1 ИЗО
Тип смазки ЦИАТИМ-201
(ГОСТ 6267—74) или литол-24
Габариты, м 3,0х1,85х1,64
Масса, кг 2162

4.1 Расчет вала вибросита на усталостную прочность
Расчетная схема:

Строим эпюры изгибающих моментов: а) по вертикальной оси Y


Опасное сечение – 1-1, 2-2, 3-3, так как в них возникает изгибающий момент.
Определим наиболее опасное сечение из трех, и проверим его на прочность. Сведем расчетные данные в таблицу, что бы определить опасное сечение:
Расчет опасного сечения

No сечения d, мм  Н·м
W, м3
·10-4 Кδ 

1-1 85 1241 60,289 3,08 63,44
2-2 85 1345 60,28 3,08 6,14
3-3 70 45,8 33,64 3,75 35,375

Для вала используется Сталь 40Х, у которой прочностные характеристики следующие:

Наиболее нагруженным является участок в сечении 2-2:


Проверим его на прочность:



Где коэффициент запаса усталостной прочности

- предел выносливости вала в рассматриваемом сечении;

коэффициент концентрации напряжения для данного сечения



где -эффективный коэффициент концентрации напряжения;
= 3,082;
- коэффициент влияния абсолютных размеров;
= 0,67;

- коэффициент влияния шероховатости;
= 1,15;
- коэффициент влияния поверхностного упрочнения;
= 2,5;


- амплитуда напряжений цикла


Запас прочности опасного сечения 2-2



4.2 Проверка на динамическую грузоподъемность
Подшипников вибровала.

Подшипник по конструкции вибросита No3617 обладает предельной динамической грузоподъемностью

- реакция в опоре А

FB реакция в опоре В



Опора В нагружена больше.
Проверим ее на грузоподъемность. Определим эквивалентную динамическую нагрузку.

где - коэффициент безопасности;
- 1,7;
- нагрев не более 1000 С;
- коэффициент режима работы- постоянный;
- 1.

Определим необходимую грузоподъемность


где - срок службы = 10 тыс. часов
- число оборотов = 1130 об./мин.
109,19 кН< 249 кН
Требуется подшипник с грузоподъемностью
= 109,19 кН, а назначенный подшипник 3617 обладает грузоподъемностью = 249 кН.

6. Расчет показателей надежности

В процессе эксплуатации агрегата вибросит зафиксирован 31 отказ из-за брака эксплуатации агрегата со следующими значениями наработок на отказ в сутках, выстроенных в вариационный ряд: 114 ,115, 134, 141, 157, 163, 174, 176, 180, 199, 208, 213, 229, 234, 238, 257, 267, 283, 287, 298, 31, 323, 329, 333, 337, 354, 367, 371, 387, 390, 397.
Для определения показателей надежности: вероятности безотказной работы P(t), интенсивности отказов λ(t) и построения графиков: функций плотности распределения f(t), функций распределения F(t), вероятности безотказной работы P(t), интенсивности отказов λ(t) воспользуемся приложением MathCad:

t=114...397,

,

,

var(A, B)= 7.553 , (6.1)

Математическое ожидание:

mean(A,B)= 257.161, (6.2)

Среднее квадратичное отклонение:

stdev (А, B)= 86.91, (6.3)

Коэффициент вариации:

, (6.4)

Так как коэффициент вариации меньше 0.4, следовательно используется нормальный закон распределения.
Параметр масштаба закона распределения:

Функция плотности распределения f(t):

 (6.6)

Вероятность безотказной работы Р(t):

, (6.7)

Функция распределения F(t):

. (6.9)

Теперь построим графики: функций плотности распределения f(t), функций распределения F(t), вероятности безотказной работы P(t), интенсивности отказов λ(t), изображенных на рисунках 1, 2, 3, 4 соответственно:


Рис.1. График функций плотности распределения f(t)



Рис.2. График функций распределения F(t)



Рис. 3. График вероятности безотказной работы P(t)


Рис.4. График интенсивности отказов λ(t).

В результате расчета показателей надежности можно сделать вывод: в результате модернизации средняя вероятность безотказной работы увеличилась на 10% (см. рис 3) с 50 до 60 процентов, следовательно уменьшилась интенсивность отказов вибросит (см. рис. 4) .

7. Оценка технологичности конструкции изделия

Оценку ТКИ проводим по методу учета масс. При использовании данного метода учитывают трудоемкости в изготовлении и ремонте по сравнению с проектируемым изделием т аналогом.

Исходные данные:
Трудоёмкость изделия аналога, нормо-час/кг, массы изделия, Та
 1,3
Удельная материалоемкость, кг/кг изделия, Муд 4
Удельная технологическая себестоимость аналога, руб./т, Са
 2.8·105
Масса вибросита ВС-1, кг, Mar 2162
Масса вибровала, кг Mв 68
Проектная нового вибровала 50
Срок службы, ч, τ  1000
Максимальная пропускная способность, м3,

1. Удельная технологическая стоимость нового насоса: Q 136,8

 (7.1)
Где КМ- Коэффициент различия массы или размеров сопоставляемых изделий.
 (7.2)





2. Трудоёмкость, достигаемая при проектной массе нового 4Р-700:

, (7.3)

.

3. Материалоемкость аналога:

. (7.4)


4. Материалоемкость проектируемого изделия:

 (7.5)

5. Удельная материалоемкость аналога, отнесенная к часовому расходу и сроку службы:

. (7.6)



6. Удельная материалоемкость нового изделия при сохранении потребного расхода:

. (7.7)



В результате оценки ТКИ удельная материалоемкость нового изделия при сохранении потребного расхода уменьшится на 27% по сравнению с удельной материалоемкости аналога отнесенной к суточной добыче и сроку службы.