Расчетная часть-Расчёт привода регулирующего дросселя типа ДРТ 80-70 Комплекса ОП2- 230х700Бр противовыбросового оборудования скважин-Курсовая работа-Дипломная работа-Оборудование для бурения нефтяных и газовых скважин

Расчетная часть-Расчёт привода регулирующего дросселя типа ДРТ 80-70 Комплекса ОП2- 230х700Бр противовыбросового оборудования скважин-Курсовая работа-Дипломная работа-Оборудование для бурения нефтяных и газовых скважин-Текст пояснительной записки выполнен на Украинском языке вы можете легко его перевести на русский язык через Яндекс Переводчик ссылка на него https://translate.yandex.ru/?lang=uk-ru или с помощью любой другой программы для перевода
4 Расчеты работоспособности...................................................................................... Шестьдесят два
4.1 Расчет необходимого диаметра гидроцилиндра для управления
дросселем и необходимой толщины стенки гидроцилиндра......................................... Двадцать восемь
4.2 Расчет фланцевого соединения гидроцилиндра дросселя

4 РОЗРАХУНКИ ПРАЦЕЗДАТНОСТІ
4.1 Розрахунок необхідного діаметра гідроциліндра для керування дроселем та необхідної товщини стінки гідроциліндра.

Розрахунок дроселя проведено для найбільш жорсткого режиму роботи, тобто при нафтогазопрояленні, коли для створення протитиску на пласт бурові насоси, якими комплектується бурова установка, працюють на повну потужність, створюючи найбільший тиск в маніфальді.
У разі комплектування бурової установки насосами УНБТ – 1180 найбільший тиск, який мож створити в обв’язці Рм = 40 МПа.
Визначимо неохідним діаметром поршня для створення достатнього тиску закриття при дії на наконечник максимального тиску Рм = 40 МПа.
Тоді умова нормальної роботи дроселя:

Р_м×S_н=Р_г×S_п (4.1.1)

де Рм, Рг - відповідно найбільший тиск в маніфольді та тиск гідросистеми керування, Рм = 40 МПа і Рг = 10 МПа,
Sн, Sп - відповідно площа поперечного перерізу прохідного отвору насадки і поршня.

S_н=(π×d_н^2)/4 (4.1.2)

де d_н^2 - діаметр прохідного отвору насадки, d_н^2=80 мм,
Отже,
S_н=(3,14×〖80〗_^2)/4=5024 〖мм〗^2

З умови (4.1.1) знайдемо Sп:
S_п≥(Р_т×S_н)/Р_г =(40×5024)/10=20096 〖мм〗^2
Площа поперечного перерізу поршня:

S_п=(π×D_п^2)/4 (4.1.3)

де D_п^2 - діаметр поршня.
З виразу (4.1.3) визначимо необхідний діаметр поршня гідро циліндра.
Тобто,

D_п=√((4×S_п)/π=) √((4×20096)/3,14)=160 мм

Отже, проектований дросель обладнується гідро циліндром з діаметром внутрішньої порожнини 160 мм.
Проведемо розрахунок товщини стінки гідро циліндра.
Проектований гідро циліндр виготовляємо із сталі 35, для якої границя текучості σт = 320 МПа.
Товщину стінки визначаємо за формулою:

δ≥(Р_і×D_п)/2[σ]  (4.1.4)

де [σ] - допустиме напруження розтягу

[σ]=σ_т/n (4.1.5)

де п - коефіцієнт запасу міцності, приймаємо п = 4.
Отже,

[σ]=320/4=80 МПа

Тоді

δ≥(10×160)/(2×80)=10 мм

Отже, проектований гідроциліндр має зовнішній діаметр поперечного перерізу 180 мм, і діаметр поршня 160 мм.

4.2 Розрахунок фланцевого з’єднання гідроциліндра дроселя.


Рисунок 4.2.1 – Розрахункова схема фланцевого з’єднання гідроциліндра дроселя: 1. – корпус дроселя, 2 – гідроциліндр, 3 - кріпильна шпилька, 4 – прокладка кільцева.

Знаходимо зусилля попередньої затяжки по тиску допустимого попереднього згинання:
Pзат = Dсрbефq , (4.2.1)
де Dср - середній діаметр прокладки, Dcр =240 мм;
bеф - ефективна ширина прокладки, тобто сумарна ширина ущільнюючого пояса в кільце,[9]
bеф = 0,125b, (4.2.2)
де b - ширина прокладки (кільця), b = 10 мм, отже, bеф = 0,12510 = 1,25мм;
q - допустимий тиск, р = 172 МПа .
Отже, Pзат = 3,142401,25172 = 162 кН.
Зусилля, діюче при експлуатації (Рексп), враховує дію від тиску середовища (Рт), який розтискає фланці і залишкове зусилля попередньої затяжки (Рзат)
, (4.2.3)
де Dпр - середній діаметр канавки, під прокладку, Dпр= Dср.
Рт = 3,14(2402 / 4)70 = 3,165103 кН.
Рзат = Dсрbефmp , (4.2.4)
де m - прокладочний коефіцієнт, m=6,5;
p-тиск в корпусі.
Розрахунок проводимо на робочий тиск обладнання, отже р = 70 Мпа.
Тоді Рзат = 3,142401,256,570 = 428103 кН.
Отже, діюче зусилля при експлуатації буде:
Рексп = Рт + Рзат = 3,165103 + 428 = 3,593103 кH.
При подачі у свердловину теплоносія (наприклад, пару) або при нафтогазопроявленні, коли пластова рідина з високою температурою чи навіть промивальна рідина на виході із свердловини має вищу температуру, ніж на вході) корпус разом з прокладкою нагрівають.
Температура шпильок буде нижчою, та як умови їх охолодження кращі. В результаті температурне розширення фланця корпуса і прокладки буде більшим, ніж шпильок, і вони навантажуються додатковим зусиллям (Рt), яке визначається наступним чином:
Рt = , (4.2.5)
де t температура фланця і шпильок, приймаємо t = 10°С;
hбол - довжина розтягуючої частини болта; hбол = 60 мм;
hроб - робоча висота прокладки;
hроб = hп - (1 - cos1)Ro , (4.2.6)
де hп - висота прокладки, hп = 14 мм;
1 - кут нахилу поверхні канавки, 1 =30°;
Ro - радіус закруглення прокладки, Ro=5 мм.
Отже, hроб = 14 - (1 - cos30°)5 = 13,3 мм;
- коефіцієнт теплового розширення матеріалу фланця, =12,410-6 °С ;
Ебол, Епр - модуль потужності першого роду матеріалів відповідно болта і прокладки, Ебол=Епр=2105 Мпа;
fбол, fпр - площа вертикального перерізу відповідно болта і прокладки,
, (4.2.7)
де dбол - діаметр кріпильного болта, dбол = 42 мм.
Отже, fбол = 3б14422 / 4 = 13854 мм2.
, (4.2.8)
де Dпр і dпр - діаметр прокладки зовнішній і внутрішній відповідно, Dпр = 245 мм, dпр = 235 мм.
Отже, fпр = (2452 - 2352) / 4 = 3769,9 мм2.
Тоді Рt=106012,410-6 /[(60 / (2105801385,4))+(13,3 / (21053769,9))]= 166 кН.
Таким чином загальне зусилля, діюче на болт фланцевого з’єднання кришки буде:
Рбол = (Рзат + Рекс + Рt)/ z , (4.2.9)
де z –кількість кріпильних болтів, z=8.
Отже, Рбол = (0,162+3,59+0,166) / 8 = 409 кН.
Визначаємо напруження в тілі болта з формулою:
бол = Рбол / fбол = 0,49 / 1385,4 = 353,5 Мпа.
Проведемо перевірку міцності деталей фланцевого з’єднання.
При розрахунку міцності фланцевого з’єднання достатньо перевірити міцність болтів, фланця і прокладки.
Розрахунок фланця ведемо по найбільш небезпечному перерізу, яким являється переріз АВ:
Мав = РLa , (4.2.10)
де Р - зусилля діюче на фланець, Р = Рболz = 0,498 = 3920 кН;
La = 30мм.
Отже, мав = 3,923010-3 = 117 кНм.
Обчислимо момент опору небезпечного перерізу за формулою:
. (4.2.11)
У відповідності з малюнком 3.1 Dм=260 мм, Dn=270 мм, Но=58 мм; L=8 мм.
Отже, Wав = 3,14260 / 6[((270-250)2+(58-8)2)/ 2] = 367380 мм3.
Тоді напруження у небезпечному перерізі будуть:
Ав = Мав / Wав = 0,117 / 36738010-9 = 320 Мпа.
Умова міцності фланцевого з’єднання
Ав [зг] , (4.2.12)
де [зг] - допустимі напруження при згині
[зг] = 0,55 в . (4.2.13)
Для матеріалу, з якого виготовлений проектований дросель, з термообробкою гартування з наступним охолодженням в маслі в = 1300 Мпа .
Отже, [зг] = 0,551300 = 715 Мпа.
Тоді ав = 320Мпа < [зг] = 715 Мпа - умова міцності виконується.
Визначимо коефіцієнт запасу міцності:
n = [зг] / ав = 715 / 320 = 2,23.
Отже, коефіцієнт запасу міцності знаходиться в межах допустимого [n]=1,7...2,5 [9]
Перевірка болтів на міцність.
Внутрішній діаметр різі болтів перевіряємо по формулі:
, (4.2.14)
де т - границя текучості матеріалу болтів.
Болти виготовлені з сталі 40 з наступною термообробкою, для яких т = 480 Мпа.
Отже,
мм.
Для визначення міцності прокладки перевіряємо параметр L, який відображає стійкість форми прокладки при дії на неї осьових сил
L = , (4.2.15)
Rср = (Rпр + rпр ) / 2 = (122,5 + 117,5) / 2 = 120103 кН.
Отже,
L = .
Значення L = 0,49<1.
Отже, розрахунок вважається завершеним.