Расчет буровой гидроприводной лебёдки G=2000 кН-Расчёт высокомоментной гидролебёдки и гидравлической лебедки ЛГР-100-Курсовая работа-Дипломная работа-Оборудование для бурения нефтяных и газовых скважин

Расчетная часть-Расчет буровой гидроприводной лебёдки G=2000 кН-Расчёт высокомоментной гидролебёдки и гидравлической лебедки ЛГР-100-Курсовая работа-Дипломная работа-Оборудование для бурения нефтяных и газовых скважин
Анализ существующих конструкций показал нам минусы выпускаемых лебедок с механическим приводом (металлоемкость, крупногабаритность, низкий технический уровень), патентная проработка свидетельствует, о том, что альтернатива возможна. Конструкции высокомоментной гидролебедки и гидравлической лебедки ЛГР-100 исключают проблемы механики. Однако следует отметить низкую грузоподъемность (100т) этих лебедок, большое количество гидромоторов, невозможность использования в БУ высокого класса.
В данной дипломной работе рассмотрен проект гидроприводной лебедки G=2000кН.
Конструкция основана на установленных параллельно, на подъемном валу, гидромоторов «Hagglunds», гидравлической станции состоящей из регулируемых аксиально-поршневых насосов, системы управления и электродвигателя. Шлицевые концы вала барабана лебедки установлены в шлицевые отверстия роторов гидромоторов, корпуса которых закреплены в кронштейнах, установленных на общую раму.
В соответствии с заданием на дипломный проект «Буровая лебедка с гидроприводом» выбираю основные параметры в соответствии с ГОСТ.
.РАСЧЕТ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ ЛЕБЕДКИ

3.1. Определение класса БУ, выбор оснастки талевой системы, определение максимальной нагрузки на крюке с учетом возможного прихвата бурильной колонны

По ГОСТ 16293 – 89 принимаем БУ 5-го класса с допускаемой нагрузкой на крюке [Q]= 2000кН и условной глубиной бурения 3200м. Для БУ этого класса рекомендуется оснастка 5×6, КПД оснастки ηт.с.=0,85, λ=0,05 – опытный коэффициент.

4.РАСЧЕТ ДЕТАЛЕЙ ЛЕБЕДКИ НА ПРОЧНОСТЬ

4.1. .Проверка прочности барабана лебедки
Найдем удельную нагрузку на бочку барабана от натяжения ходового конца талевого каната при подъеме с максимальной нагрузкой на крюке:
МПа
кН
где t=dк+0,002=0,032+0,002=0,034 – шаг намотки каната.
Значение Ак при К’=3 будет 2,57.
Окружные напряжения στв, στн и радиальные напряжения σrв, σrн соответственно на внутренней и наружной поверхностях бочки барабана, определяются наружными и внутренними давлениями


где στ – нормальное напряжение, направленное по касательной к цилиндру;
σr – нормальное напряжение, направленное по радиусу;
r1, r2 – радиусы внутренней и наружной поверхности цилиндра;
ρ – радиус рассматриваемой точки;
Рв, Рн – внутреннее и наружное давление;
МПа
МПа
где Dв – внутренний диаметр барабана
м
Определим осевые напряжения от изгиба барабана:
изгибающий момент от натяжения талевого каната
кНм
момент сопротивления барабана
м3
напряжение изгиба
МПа
Рассчитанные напряжения действуют по трем взаимно перпендикулярным направлениям:
σr – лежит в плоскости, перпендикулярной к оси барабана и направлено по радиусу;
στ – лежит в той же плоскости, но направленно по касательной к поверхности барабана;
σZ – перпендикулярно к плоскости сечения.
Принимая σZ > 0 и учитывая, что σZ > σr > στ, найдем эквивалентные напряжения σэкв.в и σэкв.н соответственно на внутренней и наружной поверхностях бочки барабана.
МПа
МПа
В качестве расчетного принимаем большее из этих значений σmax=340,6МПа
Принимая коэффициент запаса прочности по пределу текучести [n]=1,4, выбираем материал – сталь с пределом текучести не менее σТ ≥ σmax
[σT]=1,4·340,6=476,84
Берем сталь 40 ХН по ГОСТ 4573-71 с пределом текучести σТ=800МПа
Проверяем бочку барабана на смятие. Принимая, что бочка не имеет внутренних ребер, определим критическое наружное давление:
МПа
где Dср=DБ – δБ=0,8-0,06=0,74 – средний диаметр бочки барабана
Прочность и устойчивость бочки барабана обеспечены, так как:


4.2. Расчет подъемного вала на прочность и выносливость

Материал вала – сталь 34ХНМ
Предел прочности стали σ=780 МПа
Предел прочности при кручении τк=650 МПа
Предел текучести σТ=624 МПа
Предел выносливости при изгибе σ-1=367 МПа
Предел выносливости при кручении τ-1=211 МПа
Коэффициенты запаса:
при расчете на прочность [S]=3,0 – 3,5;
при расчете на выносливость [n]=1,5 – 1,7.
Максимальная нагрузка на крюке [Q]=Qmax=2000 кН
Вес подвижных частей Т.С. GTC=100 кН
кратность талевой системы i=10
Средний диаметр навивки каната DСР=892мм
КПД подъемного вала ηПВ=0,97
КПД талевой системы ηТС=0,85
Определение основных параметров
Найдем максимальное натяжение ходовой ветви талевого каната при подъеме
кН
Крутящий момент на подъемном валу
кНм
Расчет подъемного вала на статическую прочность
Найдем реакции опор в вертикальной плоскости (рис. 1):
кН
кН
Изгибающий момент в вертикальной плоскости сечения V-V равен
кНм
Аналогично дли горизонтальной плоскости
кН
кН
кНм
Результирующий изгибающий момент:
в сечении III – III кНм
в сечении V – V кНм