в отечественной и зарубежной практике бурения вертлюги классифицируют по
Назначение, устройство и принцип работы бурового вертлюга. Основные параметры
Вертлюг буровой установки имеет два назначения:
2. Классификация Вертлюги классифицируются по следующим признакам:- по допустимой нагрузке;
Параметры: Допустимая нагрузка, МН: статическая на ствол; при частоте вращения ствола 100 об/мин; Масса сухого вертлюга, кг; Высота (без диаметра штропа), м; Вместимость масляной ванны, л; Диаметр отверстия в стволе, мм; Наибольшее давление прокачиваемой жидкости, МПа; Максимальная частота вращения ствола, об/мин; Условная глубина бурения, м; динамическая основной опоры
Расчет пальца штропа вертлюга
А, определяем реакцию RB. 
Определяем максимальный изгибающий момент
Находим напряжение изгиба
Определяем коэффициент запаса прочности
что вполне достаточно.
Расчет внутренней трубы вертлюга Внутренняя труба рассчитывается на прочность при растяжение от давления глинистого раствора, который проходит через нее.
Определяем предел усталости на растяжение при пульсирующем цикле нагрузки.
Действительный коэффициент запаса прочности равен
Назначение и конструкция бурового вертлюга
На сегодняшний день наиболее предпочтительным методом бурения скважин является горизонтально направленное бурение. Данный метод позволяет с максимально незначительными разрушениями и с максимальной эффективностью производить прокладку инженерных коммуникаций.
Буровой вертлюг для малогабаритной установки
Кроме того, возможно более щадящее проделывает дорожных «проколов» и бурение скважин с заданными характеристиками (вплоть до сантиметра!). Одним из важнейших узлов данного метода можно назвать буровой вертлюг, разбираться в принципах работы которого необходимо всем, кто собирается бурить скважину.
1 Общие сведения и назначение
Эксплуатационный вертлюг (или устройство любого другого вида), это наиболее важный исполнительный орган буровой установки. Он предназначен для присоединения талевой системы к основанию бурильной колонны. По сути, данное устройство является соединительным звеном, выполненным по шарнирному типу. Оно предназначено для того, чтобы удерживать на весу всю буровую колонну.
Это нужно для того, чтобы буровая колонна могла свободно вращаться в скважине при выполнении буровых работ, а также для того, чтобы в бурильные трубы можно было под давлением подавать промывочный раствор, как при спокойном положении бурильных труб, так и при их вращении.
Вертлюг для малогабаритной буровой установки во время работы цепляют к штропам элеватора, в иных, более редких случаях, к талевому крюку, а к их вращающемуся основанию присоединяют внутрискважинное устройство. Помимо функции перекачки бурового раствора, вертлюг имеет еще и специальное отверстие для промывочных жидкостей, а специальный прочный отвод вертлюга стыкуют гибким шлангом к стояку так называемого напорного трубопровода буровой установки.
к меню ↑
1.1 Виды и отличия
Всего существует три основных вида вертлюгов. Каждый из видов предназначен для определенных условий, и, в зависимости от необходимых условий, делятся вертлюги на следующие виды:
Бентонитовый буровой вертлюг
Предназначение данного вида вертлюга — перекачка бурового раствора. Промывочная жидкость проходит под давлением во вращающуюся колонну трубы бурильного аппарата, а также проходит в забой скважины через описываемый бентонитовый вертлюг.
Кроме того, промывочный бентонитовый вертлюг применяют и для промывки песчаных пробок во время проведения ремонтных работ на эксплуатируемой скважине. Промывочные бентонитовые вертлюги различаются по усилиям, которые они могут передавать сквозь свой корпус: 20 тонн, 30 тонн, 50 тонн и так далее.
Данный вид вертлюга применяют уже на завершающейся, последней стадии бурильных работ. Силовой вертлюг оборудован верхним приводом и верхним вращателем, благодаря которым во время проведения бурильных работ вертлюг берет на себя функции ротора.
Помимо этого вертлюг имеет и несколько дополнительных областей применения: в виде крюка и механических ключей. Отличия между силовыми вертлюгами заключаются в усилии, которые они производят через тело (корпус) вертлюга, а также по типу стыковочного элемента (как пример — «проушина-вилка»).
Этот вертлюг удерживается на весу и представляет собой вращающийся прибор для проведения буровых работ, который содействует параллельному вращению колонны всей буровой трубы и перекачке промывочной жидкости в момент проведения бурильных работ.
Буровой вертлюг для крупногабаритной установки ГНБ
2 Устройство и конструкция
Все виды описываемых устройств имеют корпус, а также пустотелый шпиндель и сравнительно небольшие подшипники. Сам корпус вертлюга выглядит как стальная обтекаемая отливка, что с помощью шарнира присоединена к так называемой «серьге».
Специфика конструкции вертлюгов всех типов заключается в том, что у них отсутствуют функционально независимые центральные узлы. В целом, конструкция вертлюга — это обычный литой корпус, изготовленный из стали, с двумя карманами для состыковки так называемых «штроп».
Внутренняя часть корпуса, его полость, разделяется по высоте горизонтальной перемычкой, служащей опорной поверхностью опоры аппаратного ствола. Для усиления внутренней части корпуса вертлюга присутствуют вертикальные ребра жесткости.
2.1 Эксплуатационные особенности
По сути, вертлюг это попросту прочный узел, который изначально рассчитан на предельно долгий срок эксплуатации с переменными, нестабильными, нагрузками. Он способен сохранять герметичность при предельно большом давлении, которое непременно возникает в циркуляционной системе при бурении.
Вертлюг для установки ГНБ
Вертлюг обязательно должен быть способен выдерживать большие статические перегрузки по оси, которые получаются за счет работы бурильной колонны. Более того, он должен быть способен выдерживать и динамические нагрузки, которые возникают от продольных колебаний работающего при бурении долота, а также при пульсации бурового раствора.
Важно помнить, что абразивному износу помимо всего прочего подвергаются и внутренние детали вертлюга, за счет соприкосновения с бурильным раствором.
Поэтому для успешного, эффективного и, что еще важнее, результативного бурения необходимо соответствие характеристик вертлюга с эксплуатационными требованиями. Проще говоря, вертлюг должен отвечать следующим базовым и важнейшим характеристикам:
Важно понимать, что вертлюг, как уже писалось выше, это один из самых важнейших узлов всей бурильной установки, который отвечает за абсолютно все этапы произведения и обустройства скважины.
Именно от долговечно и надежности в эксплуатации вертлюга зависит не только успешность всей проводимой работы на бурильной установке, но и окончательное качество сделанной работы. Поэтому правильно подобранный вертлюг — это залог нужного и успешного конечного результата всей работы на бурильной установке по производству и обустройству скважины.
При неправильно подобранном устройстве, или при использовании некачественного устройства, возможно не только ухудшение и торможение работы, но и аварийные ситуации на строительной площадке.
к меню ↑
Буровой вертлюг. Назначение, конструкция и классификация.
Вертлюг является промежуточным звеном между поступательно перемещающимся талевым блоком с крюком, буровым рукавом и вращающейся бурильной колонной, которая при помощи замковой резьбы соединена со стволом вертлюга. Для обеспечения возможности перемещения вертлюга буровой раствор подводится к нему при помощи гибкого бурового рукава, один конец которого крепится к корпусу вертлюга, а второй — к стояку на высоте, несколько меньшей его длины. На рис. 7 показана схема расположения в буровой вертлюга при бурении.
Рис. 7. Схема расположения оборудования для вращения бурильной колонны:
Вертлюг предназначен для подвода бурового раствора во вращающуюся бурильную колонну. В процессе бурения вертлюг подвешивается к автоматическому элеватору либо к крюку талевого механизма и посредством гибкого шланга соединяется со стояком напорного трубопровода буровых насосов. Во время спускоподъёмных операций вертлюг с ведущей трубой и гибким шлангом отводится в шурф и отсоединяется от талевого блока. При бурении забойными двигателями вертлюг используется для периодических поворачиваний бурильной колонны с целью предотвращения прихватов.
Вертлюги, применяемые в бурении эксплуатационных и глубоких разведочных скважин, имеют общую конструктивную схему и различаются в основном по допускаемой осевой нагрузке. Конструктивные отличия некоторых узлов и деталей отечественных и зарубежных вертлюгов обусловлены требованиями изготовления и сборки, разрабатываемой с учетом производственных возможностей заводов-изготовителей, а также периодической модернизацией вертлюгов с целью повышения их надежности и долговечности.
Рис. 8. Вертлюг УВ-250.
Вертлюг УВ-250 (рис. 8) состоит из литого стального корпуса 5 с двумя карманами для присоединения к нему штропа 11 при помощи пальцев. Эти детали вертлюга с крышкой 8, напорной трубой, отводом 10 составляют группу невращающихся частей.
Во внутренней (нижней) части полости корпуса имеется кольцевая площадка, на которую устанавливается основной опорный подшипник 4.
Корпус вертлюга сверху закрыт крышкой. К нижнему его торцу прикреплена коробка масляного сальника, при помощи которого предупреждается утечка масла из корпуса вертлюга.
Практика эксплуатации показывает, что при применении большого числа манжет не увеличивается срок службы уплотнения вертлюга, так как происходит перегрев вследствие плохого теплоотвода. Оптимальным является использование двухтрех рабочих манжет. В зависимости от конструкции уплотнение осуществляется либо первой, либо последней манжетой, при выходе из строя которой начинает работать вторая манжета и т. д.
Манжеты напорных сальников изготовляют из теплостойких материалов, асбеста с графитом, теплостойких резин и т. д.
Рис. 9. Быстросъемное сальниковое уплотнение вертлюга.
Сальниковое устройство, состоящее из нескольких У-образных манжет, поджимаемых пружиной при высоких давлениях, имеет небольшой срок службы.
Быстросъемное сальниковое уплотнение вертлюга (рис. 9) состоит из трех самоуплотняющихся манжет 9, расположенных во вращающемся корпусе 10 с легкосменяемой напорной трубой 8. Последняя крепится быстросъемным резьбовым соединением 2, 4 и 6 к подводу 1 и уплотняется сальником 5. Корпус сальника крепится гайкой 11 к стволу 12 вертлюга. Перемещение гаек 2 к 11 вдоль напорной трубы 8 ограничивается пружинным кольцом 7. Уплотнение осуществляется резиновыми кольцами 3 круглого сечения.
Для предотвращения утечки масла из масляной ванны вертлюга в нижней крышке его корпуса установлены две манжеты 4, как показано на рисунке 3. Манжеты прилегают к втулке 3, служащей для фиксации внутренней обоймы радиального подшипника 1 ствола вертлюга. Воротник манжеты прижимается к втулке с помощью кольцевой цилиндрической пружины, надетой на манжету.
Во избежание проворота в крышке и для обеспечения герметичности манжета сажается в расточку крышки с натягом. Самоуплотняющиеся манжеты в данном случае неприемлемы из-за недостаточного давления в уплотняемой полости. В осевом направлении манжета фиксируется шайбой 6, которая крепится к крышке болтами 5. Уплотнительное круглое кольцо 2 предотвращает просачивание масла между стволом вертлюга и втулкой. Для уменьшения трения в местах сопряжения со втулкой манжеты смазываются пластичным маслом через масленку 7. При заметном износе втулка заменяется новой. Аналогичные манжеты установлены между стволом и верхней крышкой корпуса вертлюга.
Плоские стыки между корпусом вертлюга и его крышками уплотняются листовыми прокладками из картона.
Прокладка верхней крышки корпуса одновременно используется для регулирования осевого натяга вспомогательного упорного подшипника.
В осевом направлении манжета фиксируется шайбой 6, которая крепится к крышке болтами 5. Уплотнительное круглое кольцо 2 предотвращает просачивание масла между стволом вертлюга и втулкой. Для уменьшения трения в местах сопряжения со втулкой манжеты смазываются пластичным маслом через масленку 7. При заметном износе втулка заменяется новой. Аналогичные манжеты установлены между стволом и верхней крышкой корпуса вертлюга.
Плоские стыки между корпусом вертлюга и его крышками уплотняются листовыми прокладками из картона. Прокладка верхней крышки корпуса одновременно используется для регулирования осевого натяга вспомогательного упорного подшипника.
Прокладка между крышкой и отводом вертлюга, работающая под давлением промывочной жидкости, изготовляется из прорезиненной ткани. Прокладки затягиваются болтами, используемыми для крепления стыкуемых деталей вертлюга.
Вертлюг подвешивается к талевому механизму с помощью штропов, соединяющих переходную скобу с автоматическим элеватором, установленным на талевом блоке. Для предохранения штропов от выпадения проушины автоматического элеватора и переходной скобы крепятся болтами. При установке вертлюга в шурф штропы вытаскивают и автоматический элеватор освобождается для выполнения спуско-подъемных операций.
На рис. 11. Подвеска вертлюга
Общие условия выбора системы дренажа: Система дренажа выбирается в зависимости от характера защищаемого.
Поперечные профили набережных и береговой полосы: На городских территориях берегоукрепление проектируют с учетом технических и экономических требований, но особое значение придают эстетическим.
Механическое удерживание земляных масс: Механическое удерживание земляных масс на склоне обеспечивают контрфорсными сооружениями различных конструкций.
Применение и значение вертлюга
Понятие, сущность, предназначение вертлюга, описание основных требований к звену. Выбор основных параметров вертлюга, особенности допускаемой статической нагрузки. Определение диаметра проходного отверстия ствола, специфика элементов конструкции вертлюга.
| Рубрика | Строительство и архитектура |
| Вид | контрольная работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 17.02.2016 |
| Размер файла | 1,7 M |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Вертлюг, являясь верхней опорой для бурового инструмента, предназначен для подвода бурового раствора во вращающуюся бурильную колонну. В процессе бурения вертлюг подвешивается к автоматическому элеватору либо к крюку талевого механизма и посредством гибкого бурового шланга соединяется со стояком напорного трубопровода буровых насосов. При этом ведущая труба бурильной колонны соединяется с помощью резьбы с вращающимся стволом вертлюга, снабженным проходным отверстием для бурового раствора. Во время спускоподъемных операций вертлюг с ведущей трубой и гибким шлангом отводится в шурф и отсоединяется от талевого блока. При бурении забойными двигателями вертлюг используется для периодических проворачиваний бурильной колонны с целью предотвращения прихватов.
В процессе эксплуатации вертлюг испытывает статические осевые нагрузки от действия веса бурильной колонны и динамические нагрузки, создаваемые продольными колебаниями долота и пульсацией промывочной жидкости. Детали вертлюга, контактирующие с раствором, подвергаются абразивному износу. Износостойкость трущихся деталей вертлюга снижается в результате нагрева при трении.
К вертлюгам предъявляются следующие основные требования:
— поперечные габариты не должны препятствовать его свободному перемещению внутри вышки при наращивании бурильной колонны и спускоподъемных операциях;
— быстроизнашиваемые узлы и детали должны быть удобными для быстрой замены в промысловых условиях;
— подвод и распределение масла должны обеспечить эффективную смазку и охлаждение трущихся деталей вертлюга;
— устройство для соединения с талевым блоком должно быть надежным и удобным для быстрого отвода и выноса вертлюга из шурфа;
— основные рабочие элементы и подшипниковые сборки, особенно главный опорный подшипник, воспринимающий наибольшие нагрузки, должны обеспечивать длительную работу на всех режимах;
— конструктивно детали вертлюга должны быть технологичны и просты в сборке;
— как и другое буровое оборудование, вертлюги должны быть приспособлены к транспортировке любыми транспортными средствами без упаковки.
Вертлюги также характеризуются присоединительными размерами: диаметром штропа в сечении перегиба и размерами замковой резьбы ствола и соединительного патрубка бурового рукава.
Уменьшение числа классов вертлюгов в ряду по сравнению с числом классов буровых установок объясняется тем, что в процессе бурения вертлюг можно легко сменить и часто при бурении глубоких скважин применяют вертлюги двух-трех классов. В начале цикла бурения применяют вертлюг, рассчитанный на меньшую нагрузку, а по достижении определенной глубины скважины, когда вес бурильной колонны увеличится, используют вертлюг, рассчитанный на большую нагрузку.
ВЫБОР ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ
Параметрами вертлюга являются:
— условный диапазон глубин бурения скважин, для которого предназначен данный типоразмер вертлюга;
— наибольшая допускаемая статическая нагрузка на невращающийся ствол;
— длительная динамическая нагрузка на вращающийся ствол;
— максимальное давление бурового раствора, при котором длительное время сохраняется герметичность уплотняющего устройства высокого давления;
— наибольшая допустимая частота вращения ствола; диаметр канала ствола для прохода бурового раствора;
Динамическая нагрузка установлена исходя из условия обеспечения расчетного ресурса основной опоры вертлюга при вращении с частотой 100 об/мин в течение 3000 ч. Основная опора вертлюга вращается с подвешенной к нему бурильной колонной, масса которой возрастает по мере углубления скважины и зависит от применяемых труб. Согласно этому динамическая нагрузка на вертлюг рассчитывается по наиболее тяжелой бурильной колонне, используемой при бурении скважин заданной глубины. Исходя из общепринятой методики расчета подшипников динамическую нагрузку на вертлюг Gбк, соответствующую весу бурильной колонны при частоте вращения 100 об/мин и ресурсе 3000 ч, определяются по формуле
Максимальное давление прокачиваемой жидкости определяют исходя из режима промывки скважины. Его значение должно быть не менее наибольшего давления насосов, используемых в буровой установке соответствующего класса.
Диаметр проходного отверстия ствола оказывает двоякое воздействие на работу вертлюга. С его увеличением снижается скорость течения промывочной жидкости, поэтому уменьшаются гидравлические потери и износ внутренней поверхности ствола. Одновременно с диаметром проходного отверстия возрастает наружный диаметр ствола, в результате чего увеличивается скорость скольжения и износ ствола и его уплотнения. Поэтому чрезмерное увеличение проходного отверстия ствола нежелательно. На основе опыта конструирования и эксплуатации вертлюгов диаметр проходного отверстия ствола принимается равным 75 мм. Внутренний диаметр напорной трубы равен диаметру проходного отверстия ствола вертлюга.
Параметры вертлюга должны отвечать требованиям бурения и промывки скважин и одновременно соответствовать аналогичным параметрам подъемного механизма и буровых насосов.
Основные параметры вертлюгов ОАО «Уралмашзавод» приведены в табл. 1.
ОСНОВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ КОНСТРУКЦИИ ВЕРТЛЮГА
Вертлюги, применяемые в буровых установках для бурения эксплуатационных и глубоких разведочных скважин, имеют общую конструктивную схему и различаются в основном по допускаемой осевой нагрузке. Конструктивные отличия некоторых узлов и деталей отечественных и зарубежных вертлюгов обусловлены требованиями изготовления и сборки, разрабатываемых с учетом производственных возможностей заводов-изготовителей, а также периодической модернизацией вертлюгов с целью повышения их надежности и долговечности.
Конструкции вертлюгов должны удовлетворять следующим требованиям:
— обеспечение прочности нагруженных деталей, исключающей возможность разрушения или пластических деформаций при действии максимальной нагрузки;
— долговечность и безотказность работы в процессе бурения скважины;
— герметичность уплотнения зазора между вращающимся стволом и неподвижным подводом, предотвращение утечки бурового раствора;
— герметичность зазоров между корпусом и вращающимся стволом вертлюга, предотвращение утечки масла из корпуса и его загрязнение извне в процессе работы, транспортировок и хранения.
Корпус вертлюга представляет собой пустотелую отливку сложной формы из малолегированной или углеродистой стали (35Л и др.), внутренняя полость которой разделена по высоте горизонтальной перемычкой, служащей опорной поверхностью основного упорного подшипника ствола и усиленной для жесткости вертикальными ребрами.
Конструкция опорных поверхностей подшипников в корпусе вертлюга должна исключать возможность нарушения ее перпендикулярности относительно оси ствола, так как это ведет к преждевременному износу основной опоры. Между стенками корпуса и опорной плитой предусматриваются каналы для обеспечения циркуляции смазки при вращении ствола. вертлюг нагрузка конструкция
На внешней поверхности корпуса в диаметральной плоскости размещаются два прилива, имеющие форму карманов с отверстиями для дренажа. В отверстиях стенок карманов монтируются две оси, шарнирно соединяющие корпус со штропом.
В некоторых вертлюгах к корпусу приваривают или укрепляют на болтах кронштейны с резиновыми амортизаторами, предохраняющими корпус от ударов штропов. Вертлюги с амортизаторами должны иметь несколько увеличенную ширину.
В некоторых вертлюгах корпус выполняют так, что всю нагрузку воспринимает только нижняя толстостенная тарелка, имеющая два симметричных отверстия для несущих болтов. Корпус в такой конструкции разгружен и служит монтажной базой и масляной ванной. Предварительная затяжка болтов до достижения напряженного состояния определенной интенсивности исключает деформации корпуса при нагружении ствола в процессе эксплуатации, что позволяет сохранить соосность расточек под подшипники и увеличивает межремонтный срок службы. В вертлюгах малой грузоподъемности штропов не применяют, при этом корпус на внешней поверхности снабжается отлитыми за одно целое с ним выступами с запорными защелками.
Вертлюг подвешивается на боковые рога подъемного крюка с помощью штропов элеваторов. Такая конструкция неудобна в эксплуатации, не уменьшает габаритов и массы вертлюга. Недостатком ее при эксплуатации является износ корпуса в зоне контакта со щтропами подвески.
Корпуса вертлюгов при изготовлении должны подвергаться дефектоскопическому контролю. Внутренние литые поверхности корпуса покрываются маслостойкой краской для предохранения от коррозии.
К верхней крышке корпуса прикреплен изогнутый патрубок-подвод с резьбой или фланцем, к которому присоединяется напорный буровой рукав. Напорный сальник во время роторного бурения эксплуатируется в тяжелых условиях, срок его службы значительно меньше срока службы остальных деталей вертлюга, поэтому сальник выполняется быстросменным.
Проточную часть вертлюга выполняют обтекаемой формы для обеспечения минимальных гидравлических потерь и износа абразивными частицами, содержащимися в буровом растворе, движущемся со скоростью до 6 м/с. Размеры корпуса и конструкция вертлюга выполняются с учетом обеспечения надежной смазки всех опор и отвода от них тепла. В верхней и нижней частях корпуса для уплотнения зазора между корпусом и вращающимся стволом устанавливают самоуплотняющиеся манжетные сальники, которые защищают внутреннюю полость корпуса с масляной ванной от попадания в них влаги и грязи извне и удерживают масло от вытекания из нее при вертикальном рабочем и горизонтальном нерабочем положении вертлюга во время транспортировки и хранения.
Вертлюги снабжаются устройствами для заливки, спуска и контроля уровня масла, а также сапунами с отверстиями для уравновешивания с атмосферным давления воздуха, создающегося внутри корпуса при нагреве в процессе работы. Корпуса выполняются обтекаемой формы для того, чтобы вертлюг не цеплялся за детали вышки при перемещениях. Детали предохраняются от самоотвинчивания.
Ствол, смонтированный в корпусе на радиальных и упорных или радиально-упорных подшипниках качения, снабжен фланцем, передающим вес колонны через главный опорный подшипник на корпус и далее на штроп.
Диаметр канала ствола определяется скоростью потока промывочной жидкости; во избежание абразивного износа эта скорость не должна быть более 6 м/с. Канал ствола не должен иметь резких пережимов и расширений. Увеличение диаметра канала влечет за собой увеличение его наружного диаметра, что снижает долговечность уплотнительных устройств. Длину ствола выбирают с учетом возможности многократной нарезки изношенной левой внутренней замковой резьбы, выполняемой по ГОСТ 5286—75, служащей для соединения с ведущей трубой.
Для предохранения резьбы от износа применяют предохранительные переводники. Участки ствола, контактирующие с верхними и нижними уплотнительными манжетами, защищают от износа втулками или удлиненным внутренним кольцом подшипников. Поверхность втулок шлифуют и подвергают термообработке до твердости 45—50 HRC.
Штроп. Штропы вертлюгов изготовляют из низколегированных конструкционных сталей марок 40ХН, 40ХНМА, 38ХГН, ЗОХГСА и др. по ГОСТ 4543—71. Штропы изготовляют методом свободной ковки с высадкой и прошивкой проушин. Механической обработке подвергаются только отверстия и торцовые поверхности проушин.
Для получения равнопрочной конструкции диаметр штропа на наклонном прямолинейном участке обычно увеличивают в направлении к дуговой части с отношением наибольшего и наименьшего диаметров до 1,4. Изгибающий момент имеет максимум в сечении перегиба. Для обеспечения необходимой прочности и жесткости штропа с учетом износа его дуговая часть выполняется эллиптического сечения. В вертлюгах малой грузоподъемности штропы для упрощения изготовляют кругового сечения.
Штроп вертлюга изнашивается по отверстиям проушин и внутреннему радиусу дуговой части. Для защиты проушин от износа применяют сменные втулки.
Опоры ствола вертлюга воспринимают нагрузки, обеспечивают свободное вращение ствола и его фиксацию от радиальных и осевых перемещений и обеспечивая его устойчивое положение при вращении.
Для работы при высоких частотах вращения подшипники имеют массивные стальные или бронзовые сепараторы. Штампованные сепараторы и бессепараторные конструкции применяются редко.
Основные опоры вертлюгов являются элементами, лимитирующими их работоспособность. При эксплуатации они испытывают разнообразные повреждения: выкрашивание, отслаивание, усталостные трещины, осповидный износ на поверхностях тел качения и колец, образование подповерхностных трещин, приводящих к контактно-усталостным разрушениям.
Устранение проскальзывания тел качения по кольцам и снижение контактных напряжений уменьшают вероятность контактного окатывания и повышают долговечность основной опоры.
В качестве основных опорных подшипников в вертлюгах, рассчитанных на большие нагрузки, чаще всего применяют роликовые подшипники с коническими роликами (рис. 2, б и в).
Рис. 2. Подшипники главных опор вертлюгов.
Подшипники с цилиндрическими роликами (рис. 2, д) применяют реже, так как в упорных подшипниках ролики проскальзывают, что приводит к их износу и, как следствие, к ограничению частоты вращения ствола.
Подшипники с коническими и сферическими роликами обладают большей нагрузочной способностью по сравнению с подшипниками, имеющими короткие цилиндрические ролики. Поэтому в тяжело нагруженных вертлюгах преимущественно применяются упорные подшипники с коническими либо сферическими роликами. Для повышения долговечности в модернизированных вертлюгах ОАО «Уралмашзавод» (УВ-250 МА) используются конические упорные подшипники.
Для вспомогательных опор вертлюгов обычно применяют упорные шариковые или роликовые подшипники. В качестве радиальных опор
используют однорядные радиальные роликоподшипники с короткими цилиндрическими, иногда и с игольчатыми роликами.
Рис. 3. Конструкции вспомогательных упорных и радиальных опор ствола:
Выбор того или иного радиального подшипника определяется конструктивными соображениями и возможностями использования стандартных подшипников.
Весьма важен монтаж радиальных и вспомогательных подшипников. На рис. 3 показано несколько вариантов их размещения по высоте корпуса и его крышек.
Бескорпусные сальники монтируются в расточенной части канала ствола. Прижатие уплотнительных манжет регулируется затяжкой нажимной гайки или пружины. Их конструкция не рассматривается, так как в современных вертлюгах они не применяются.
Рис. 4. Уплотнение быстросменное.
Быстросменные уплотнения монтируются во вращающемся корпусе, который крепится к стволу вертлюга на резьбе или болтами (рис. 4, а).
Конструкция гаек обеспечивает быстрые демонтаж и монтаж уплотнения на вертлюге. Каждая эластичная самоуплотняющаяся манжета, уплотняющая зазор между корпусом и трубой, размещается в индивидуальной камере, образуемой дистанционными кольцами. Камеры ограничивают деформации манжет под действием давления раствора. Верхняя манжета служит для удержания консистентной смазки, периодически закачиваемой ручным насосом через пресс-масленку в манжетные камеры для снижения трения и износа. Это уплотнение надежно работает при рабочих давлениях до 35 МПа; испытательное давление 55 МПа.
Следует учитывать, что применение большого числа манжет не увеличивает срок службы уплотнения, так как возможен перегрев вследствие плохого теплоотвода. Практикой установлено, что оптимальным является наличие трех рабочих манжет. При этом в зависимости от конструкции уплотнение осуществляется либо первой, либо последней манжетой, при выходе из строя которой начинает работать ближайшая к ней манжета, и т. д.
Манжеты изготовляются из маслостойких резин с твердостью по прибору ТИР 76—86, резиноасбестовых композиций или пластмасс полиуретановой группы.
Для изготовления напорных труб используют бесшовные трубные заготовки из низколегированных цементуемых конструкционных сталей по ГОСТ 4543—71 (например, марок 12XH2A, 20ХНЗА и др.). Напорные трубы подвергают термохимической обработке для создания по наружной поверхности износостойкого слоя твердостью 56—62 HRC на глубину 1,5—3 мм. В некоторых вертлюгах применяют трубы из конструкционных среднеуглеродистых сталей. Наружную поверхность напорных труб подвергают высокоточной механической обработке, для уменьшения шероховатости практикуется полирование или выглаживание роликами.
Долговечность напорного сальника зависит от давления уплотняемого раствора, его плотности, концентрации, абразивных частиц в нем и от частоты вращения ствола. Экспериментально установлено, что долговечность при давлении 16 МПа и плотности раствора 1200 кг/м 3 находится в пределах от 3· 10 5 до 6·10 5 оборотов при частоте вращения ствола 70—200 об/мин.
Рис. 5. Уплотнение масляной ванны.
На долговечность вертлюга существенно влияют объем масляной ванны, уровень жидкой смазки в ней и форма внутренней полости корпуса. Объем масляной ванны V (в л) зависит от нагрузки Рв (в МН), на которую рассчитан вертлюг при вращении с частотой 100 об/мин: V=20Рв.
Для вертлюгов применяют индустриальные масла 12, 45 и 50. Смазка универсальная среднеплавкая УС-2 или УС-3 (ГОСТ 1033—79) применяется для шарнирных соединений штропа с корпусом напорного сальника высокого давления, верхнего и нижнего масляных сальников.
Рис. 6. Вертлюг УВ-250:
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Конструктивные особенности подземной части здания. Выбор типа и конструкции фундамента. Назначение глубины заложения фундаментов. Определение несущей способности сваи и расчетной нагрузки, допускаемой на сваю по грунту основания и прочности материала.
дипломная работа [1,8 M], добавлен 14.11.2017
Характеристика моста двухбалочного мостового крана, состоящего из двух жестких балок. Произведение основных расчетов металлоконструкции моста: определение нагрузки, веса, нагрузки, силы. Анализ основных геометрических параметров поперечного сечения.
курсовая работа [1,3 M], добавлен 03.04.2012
Расчет и конструирование основных конструкций балочной площадки. Компоновка и выбор схемы клетки. Расчет балок настила и вспомогательных конструкций. Специфика проектирования устойчивости главной балки. Расчетные нагрузки и усилия. Подбор сечения поясов.
дипломная работа [679,6 K], добавлен 12.11.2014
Определение класса капитальности сооружения и основных размеров глухой плотины. Гидравлический расчет водосливной плотины, сопряжения бьефов, основных размеров элементов подземного контура. Определение параметров гидравлического прыжка за плотиной.
курсовая работа [151,7 K], добавлен 01.11.2012
Описание конструкции моста. Расчет и проектирование плиты проезжей части с учетом распределения нагрузки. Оценка выносливости элементов железобетонных конструкций с ненапрягаемой арматурой. Определение внутренних усилий. Построение эпюры материалов.
курсовая работа [3,2 M], добавлен 30.03.2014
Расчет основных размеров сооружений в плане и профиле. Выбор оптимального варианта конструкции ограждения. Определение расчетной схемы поперечной рамы, размеров ее сечений и геометрических параметров оси. Вычисление нормативных и расчетных нагрузок.
курсовая работа [3,2 M], добавлен 26.12.2012
Классификация зданий по назначению и по классам капитальности сооружений. Современные железобетонные конструкции. Пространственные тонкостенные системы. Сборно-монолитные железобетонные конструкции. Определение нагрузки на железобетонную колонну.
контрольная работа [24,0 K], добавлен 23.06.2013