Монтаж. техническая эксплуатация и ремонт буровой лебедки ЛБУ-1200 с разработкой рекомендаций по ремонту подъемного вала

При малых скоростях наплавки наблюдается снижение процесса проплавления основного металла. Это связано с уменьшением глубины проплавления и увеличением ширины и толщины наплавляемого валика. Наибольшее влияние на глубину проплавления и степень перемешивания основного металла с наплавленным оказывает скорость наплавки. С увеличением скорости наплавки увеличивается глубина проплавления, однако уменьшается ширина и толщина наплавляемого валика. Уникальная особенность процесса наплавки лентой заключается в постоянном перемещении дуги, что приводит к менее глубокому проплавлению основного металла по сравнению с наплавкой проволокой. Эта особенность влияет на степень перемешивания основного металла с наплавленным, делая процесс более контролируемым и эффективным. Таким образом, выбор метода наплавки и оптимальных параметров процесса имеет решающее значение для получения качественного результата.Эффективное применение сварочных аппаратов и преобразователей в процессе наплавки холоднокатаной электродной лентой является ключевым элементом в производстве. Для этой цели широко используются аппараты, такие как АДС-1000-2, А-384, А-874, TC-3.S, а также сварочные преобразователи ПС-500, ПТС-500, ПС-1000, ПСМ-1000-4 и выпрямители ВС-600, ВС-1000, ВКСМ-1000, ВКСМ-2000. Особое внимание уделяется выбору лент для наплавки, которые должны быть изготовлены из стали 08кп или коррозионно-стойких сталей. Отметим, что металлокерамические ленты, такие как ЛМ-70ХЗНМ, ЛМ-20ХЮПОТ, ЛМ-1Х14НЗ, ЛМ-5Х4ВЗФС, разработанные в Институте электросварки им. Е. О. Патона, получили широкое применение и пользуются заслуженным доверием в отрасли.При проведении наплавки металлокерамическими лентами важно соблюдать оптимальные параметры. Например, необходимо использовать постоянный ток обратной полярности, устанавливать плотность тока на электроде в пределах 10-20 А/мм², поддерживать напряжение дуги на уровне 28-32 В, контролировать скорость наплавки в диапазоне 0,16-0,55 м/с и скорость подачи ленты от 15 до 150 м/ч. Все эти параметры взаимосвязаны и важны для обеспечения качественного результата в процессе наплавки.Сила тока в зависимости от шириныуказана в таблице 1.2.Таблица 1.2 –Зависимость силы тока от ширины лентыШирина ленты, мм3045607590Сила тока, А300-600450-900600-1200750-1500900-1800Современные методы восстановления деталей техническими средствами требуют точного подхода и учета множества факторов. Одним из таких методов является контактное электроимпульсное покрытие, которое основано на приварке металлической ленты под воздействием сварочных импульсов. Чтобы обеспечить оптимальные условия для процесса приварки и исключить нагрев детали, в зону сварки подается охлаждающая жидкость.Рекомендуемая емкость батареи конденсаторов для приварки ленты толщиной 0,3-0,4 мм составляет 6400 мкФ. Напряжение заряда конденсаторов должно регулироваться в пределах 260-425 В, а приварку ленты рекомендуется проводить при напряжении от 325 до 380 В. Следует отметить, что требуемое напряжение заряда конденсаторов возрастает с увеличением диаметра восстанавливаемой детали и толщины привариваемой ленты.Необходимо проводить тщательный анализ всех параметров перед ничалом процесса восстановления деталей контактным электроимпульсным покрытием. Это поможет избежать непредвиденных ситуаций и обеспечить качественный результат на выходе.Исследования показывают, что свариваемость ленты с основным материалом напрямую зависит от параметров амплитуды и длительности импульса тока. При этом критерии оценки включают глубину вмятин на сварной точке, количество пор на поверхности обрабатываемых деталей, а также шелушение приварного слоя толщиной от 0,15 до 0,02 мм. Глубокий анализ данных позволяет выявить оптимальные условия для обеспечения надежного соединения и качественной сварки. При изучении влияния амплитуды и длительности импульса тока на свариваемость также необходимо учитывать факторы, влияющие на механические свойства сварного соединения. Кроме того, важно проводить анализ микроструктуры приварного слоя для определения структурных изменений, возникающих в процессе сварки. Только комплексный подход к исследованию позволяет получить полное представление о процессе свариваемости и его особенностях.РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬРасчет подъемного валаРасчет произведен в соответствии с методикой, представленной в литературе [2].Исходные данные: Материал вала - сталь марки 34ХН1М, термообработка - до твердости НВ 217-269; механические свойства; =780 МПа; =650 МПа.Определяем экваториальный момент сопротивления сечения[2, c.476]:,(2.1)где- коэффициент ослабления сечения.- диаметр сечения, =200мм. Принимаем d=220 мм.1 как для вала с одним шпоночным пазом.Определяем полярный момент сопротивления сечения[2, c.478]:(2.2)гдеК0- коэффициент ослабления сечения.К0=1,0 как для вала с одним шпоночным пазом. - диаметр сечения, =280мм. Номинальные напряжения изгиба[2, c.478]:(2.3)Рисунок 2.1–Схема нагружения подъемного вала и эпюры изгибающих моментовгде– изгибающий момент, =Н*м– экваториальный момент сопротивления сечения, =Номинальные напряжения кручения[2, c.478]:(2.3)где– изгибающий момент, =Н*м– экваториальный момент сопротивления сечения, =Запас прочности при изгибе [2, c.478]:(2.3)где– номинальное напряжение изгиба, = 62,44 Мпа.Запас прочности при кручении[2, c. 479]:(2.3)где– номинальное напряжение кручения, = 27,62 МПаОбщий запас на статическую прочность[2, c.479]:(2.3)Допускаемый запас прочности [S]=3,2.Принимаем цикл напряжений изгиба симметричным, тогда амплитуда напряжений при изгибе, σа=σ=62,44 МПа, среднее напряжение σm=0.Принимаем цикл напряжений кручения асимметричным, тогда амплитуда напряжений при кручении τа=τ/2=13,8 МПа, среднее напряжение τm=τ/2=13,8МПа.Коэффициент концентрации напряжений при изгибе Кσ: от влияния шпоночного паза Кσ = 2,25 от влияния напрессовкиКσ=6,15. Принимаем Кσ = 6,15.Коэффициент концентрации напряжений при кручении Кτ: от влияния шпоночного паза Кτ = 2,15 от влияния напрессовкиКτ=4,42. Принимаем Кτ = 4,42.Коэффициент, учитывающий масштабный эффект Кd=0,52.Коэффициент, учитывающий состояние поверхности Кf=1,15.Коэффициент упрочнения при обкатке роликами Кv=2,2.Коэффициент снижения предела выносливости[2, c.501]:-при изгибе(2.3)-при кручении (2.3)Предел выносливости стали марки 34ХН1М:– при изгибе(2.3)– при кручении [2, c.479](2.3)Расчет зубчатого колеса на изгиб при максимальной нагрузкеРасчет произведен в соответствии с методикой, представленной в литературе [7].Предельные допускаемые напряжения изгиба[7, c.258]:(2.3)где- предел выносливости зубьев при изгибе, МПа; =315 МПа - максимальная величина коэффициента долговечности, 4- коэффициент влияния частоты приложения пиковой нагрузки, = 1,3- коэффициент запаса прочности, = 1,75Для зубчатого колеса:Максимальные напряжения изгиба при перегрузке[7, c.258]:,(2.3)где- коэффициент перегрузки. Для привода с асинхронным электродвигателем при пуске = 2,5Для зубчатого колеса: Условие прочности выполняется.Определение допускаемых напряжений изгиба [7, c.258]:(2.3)где- предел выносливости зубьев при изгибе, соответствующий базовому числу циклов напряженийДля зубчатого колеса:- коэффициент долговечности [7, c.258].,(2.3)где- базовое число циклов напряжений. Для сталей - расчетное число циклов напряжений за весь срок службы передачи. При постоянном режиме нагружения [7, c.258].,(2.3)гдеn - частота вращения шестерни, колеса, ;с - число зацеплений зуба за один оборот колеса. Для нереверсивной передачи с = 1;- срок службы передачи [7, c.258],(2.3)гдеL - число лет работы передачи, L = 5 лет;- коэффициент годового использования передачи, = 0,85; - число смен работы передачи в сутки, = 3. Расчетное число циклов напряжений: Для зубчатого колеса [7, c.258]:(2.3)Так как расчетное число циклов напряжений для зубчатого колеса больше базового числа циклов , то принимаем =1. Допускаемые напряжения изгиба: Для зубчатого колеса:Выбираем материалы: для шестерни сталь 45, термическая обработка - улучшение, твердость НВ 230; для колеса - сталь 45, термическая обработка - улучшение, твердость НВ 200.Допускаемые контактные напряжения [7, c.258] = (2.3)где-предел контактной выносливости при базовом циклес НВ = 1,0 - коэффициент долговечности при длительной эксплуатации редуктора = 1,1 - коэффициент безопасностиПри прямозубом колесе расчетное допускаемое контактное напряжение рассчитывается по наименьшему показателю.Для шестерни [7, c.258]: Для колеса [7, c.258]:Примем = 428 МПаПримем для прямозубого колеса коэффициент ширины венца по межосевому расстоянию , так как рекомендуется выбирать из ряда по ГОСТ 2185 - 66, 0,25 [3, с.36] = 49,5 -коэффициент, при прямозубой передаче- коэффициент, неравномерности нагрузки по длине зуба, межосевое расстояние из условия контактной выносливости [7, c.302]Ближайшее значение по ГОСТ 2185- 66, = 125 ммНормальный модуль зацепления [7, c.302]Принимаем по ГОСТ 9563-60 = 3 ммПринимаем Фактическое передаточное число и его отклонение от заданного [7, c.303]Основные размеры шестерни и колеса:Диаметры делительные [7, c.305]Проверка: Диаметры вершин зубьев [7, c.306]:Ширина колеса [7, c.307]Ширина шестерниОпределим коэффициент ширины шестерни по диаметру [7, c.310]:Окружная скорость колес и степень точности передачи [7, c.310]При такой скорости для прямозубых колес следует принять 8-ю степень точности.Коэффициент нагрузки [7, c.315](2.3)Значение = 1,155, при , твердости НВ350Таким образом Проверяем контактное напряжениеНедогруз составляет 15 %. Допустимо до 10 %.Диаметр ступицыПринимаем = 96 ммДлина ступицы [7, c.316]Принимаем = 50 ммТолщина обода [7, c.317]Отверстие в диске 25 мм Расчет звездочкиРасчет произведен в соответствии с методикой, представленной в литературе [3]Толщина зуба звездочки[3, c.139]:где-расстояние между пластинками внутреннего звена, = 31,75Проверка числа ударов цепи о зубья звёздочек[3, c.139]:,(2.3)где-допускаемое число ударов цепи о зубья звёздочек[3, c.139],(2.3)U- число ударов цепи о зубья звёздочек,(2.3)гдеz-передаточное отношение, z = 21n-частота вращения вала, n = 69 об/мин-число звеньев цепиРадиус закругления зуба[3, c.140]:,(2.3)где- диаметр вала, d = 28,58ммДиаметр проточки:,(2.3)гдеp-расстояние между пластинками внутреннего звена, p = 50,8z-передаточное число, z = 21h-таблица цепей, h = 22,8Число зубьев ведущей звездочки[3, c.142]Принимаем =21Ведомой звездочкиПринимаем =61Фактическое передаточное числоотклонение u =0,5%Расчетный коэффициент нагрузки [3, c.143] =1,25 - учитывающий способ регулирования натяжения цепи =1 - динамический коэффициент при спокойной нагрузке =1 - если угол не превышает =1 - при непрерывной смазке1 - при односменной работе = 1- влияния межосевого расстоянияПри ; =50,8 МПа Шаг однорядной цепи Принимаем по стандарту t= 25,4 ммСкорость цепиОкружная силаДавление в шарнире УточнимУсловие выполнено. Определим число звеньев цепи[3, c.146](2.3)Принимаем = 144 мм Уточним межосевое расстояние Диаметр делительных окружностей ведущей звездочки: = 15,88 мм - диаметр ролика Определим силы, действующие в зацепленииОкружная = 2963 Н;Центробежная силаот провисания=2,6 - при горизонтальном расположении цепи = 1,5 - при наклоне = 1 - при вертикальном расположении цепиРасчетная нагрузка на валы = 1Проверяем коэффициент запаса прочности цепиУсловие прочности выполнено.Расчет втулки дистанционнойРасчет произведен в соответствии с методикой, представленной в литературе[3].Диаметры болтов[3, c.154]:,(2.3)где- межосевое расстояние, =450 мм -диаметр отверстия, =0,55Определяем экваториальный момент сопротивления сечения:,(2.3)где- коэффициент ослабления сечения.d- сечения, =38мм. 1 как для вала с одним шпоночным пазом.-изгибающий момент, =Н*м-экваториальный момент сопротивления сечения, = 30 мм3Номинальные напряжения кручения:(2.3)-изгибающий момент, =Н*м- экваториальный момент сопротивления сечения, =Запас прочности при изгибе:(2.3)- номинальное напряжение изгиба, = 3,539 МПа.Запас прочности при кручении:(2.3)- номинальное напряжение кручения, = 27,62 МПаЗАКЛЮЧЕНИЕРешение задачи обеспечения работоспособности современного нефтепромыслового оборудования становится все более актуальным в условиях сложной промышленной системы, где важным фактором является взаимодействие функционально-информационных связей. Для эффективного поддержания и восстановления работоспособности необходим комплексный анализ рациональности и рентабельности возможных технологических маршрутов восстановления деталей оборудования. Эксплуатационные, технологические и технико-экономические показатели выступают важными критериями для оценки эффективности выбранного подхода.В опросы поддержания и восстановления работоспособности нефтедобывающего оборудования требуют глубокого анализа и комплексного подхода. Применение новейших технологий и методов становится ключевым фактором для обеспечения эффективной работы оборудования в условиях повышенных нагрузок и сложных задач.Критерии оценки рациональности и рентабельности технологических маршрутов восстановления оборудования включают в себя не только технические показатели, но и экономические факторы, играющие важную роль в принятии решений по обслуживанию и ремонту нефтяного оборудования.При эксплуатации буровой лебедки, ключевым моментом является поддержание в рабочем состоянии таких узлов, как колодки ленточного тормоза, шинно-пневматические муфты, подъемный вал, втулочно-роликовые цепи, тормозные шкивы барабана, цепные колеса и подшипники. Именно они подвержены наибольшему износу и требуют особого внимания при проведении технического обслуживания.Для предотвращения аварий и повреждений необходимо осуществлять регулярные и качественные ремонтные работы, которые базируются на системе технического обслуживания и планового ремонта. Это позволит сохранить работоспособность и продлить срок службы буровой лебедки.В рамках курсовой работы детально рассмотрены вопросы обслуживания и эксплуатации буровой лебедки ЛБУ-1200. Были разработаны мероприятия по проведению ремонтных работ и предложены рекомендации по восстановлению подъемного вала данной техники. Это позволит эффективно поддерживать и обновлять состояние буровой лебедки для безопасной и продуктивной работы.СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫАлексеевский Г.В. Недра, Буровые установки Уралмашзавода – М.: Недра, 1991. – 528 с.Бабаев С.Г. Надежность и долговечность бурового оборудования.-М.:Недра,1974.-184 с.Баграмов Р.А. Буровые машины и комплексы: Учебник для вузов.-М.: Недра, 1988.-501 с.Баграмов Р.А., Буровые машины и комплексы. - М.: Недра, 1988. - 501сИльский А.Л., Шмидт А.П., Буровые машины и механизмы. - М.: Недра, 1985. - 395 с.Ильский А.Л., Миронов Ю.В., Чернобыльский А.Г. Расчет и конструирование бурового оборудования. - М.: Недра, 1985. - 249с.Ильский А.Л., Миронов Ю.В., Чернобыльский А.Г. Расчет и конструирование бурового оборудования.-М.: Недра, 1985.-452 с.Лесецкий В. А. Ильский А. Л. Буровые машины и механизмы. - М.: Недра, 1980. - 387 сПалашкин Е.А. Справочник механика по глубокому бурению.-М.:Недра, 1981.- 510 с.Паспорт буровой лебедки ЛБУ-1200Поляков Г.Д., Булгаков Е.С., Шумов Л.А. Проектирование, расчет и эксплуатация буровых установок – М.: Недра, 1983. – 341 с.Протасов В.Н., Султанов Б.З., Кривенков С.В. Эксплуатация оборудования для бурения скважин и нефтегазодобычи.-М.: Недра-Бизнесцентр,2004.-691 с.Раабен А.А., Шевалдин П.Е., Максутов Н.Х. Монтаж и ремонт бурового и эксплуатационного оборудования – М.: Недра, 1985. – 303 с.Раабен А.А., Шевалдин П.Н., Максутов Н.Х. Ремонт и монтаж нефтепромыслового оборудования. - М.: Недра, 1989. - 304 с.Справочник по нефтепромысловому оборудованию. Под редакцией Е.И. Бухаленко. – М.: Недра, 1983. – 399 с.Фатхутдинова Р. М., Машины и оборудование для бурения нефтяных и газовых скважин. - Альметьевск, 2013. - 32с.Элияшевский И. В., Орсуляк Я.М., Сторонский М.Н. Буровые машины, механизмы и сооружения. - М. : Недра, 1974.- 504 с.