Реферат: Понятие ротора

--PAGE_BREAK--


Клиновые захваты выпускаются двух типов: ПКР-У7 и ПКР-Ш8. Конструкции их одинаковы, различаются они в основном наружным диаметром корпуса.
3 РАСЧЕТ РОТОРОВ
3.1 Выбор исходных данных

Долговечность ротора зависит в основном от величины действующих нагрузок, конструкции и качества его изготовления, монтажа зубчатой передачи и подшипников.

Конические зубчатые колеса передачи изготовляются со спиральным или косым зубом с углом наклона β≤10°С, твердость поверхности его рабочих профилей должна быть не ниже HRC 45. Так как окружные скорости конической передачи достигают 15—20 м/с и более, передача изготовляется не ниже чем по третьему классу точности. В роторах передаточное отношение обычно u=2,5÷5. Поскольку размеры ведомого колеса определяются конструктивно диаметром проходного отверстия стола ротора, число его зубьев выбирается в зависимости от модуля, полученного расчетным путем, и передаточного отношения. Модуль конической пары обычно равен 12—16 мм.

Ширина зубчатых колес для конических передач b≤0,2 Е, где Е — конусная дистанция; ширина шестерен b = (0,15÷0,2)A, где А — межцентровое расстояние передачи.

В опорах ведущего вала применяют роликовые подшипники почти всех типов. Наиболее нагруженными радиальными усилиями являются подшипники, установленные у ведущего конического колеса. Осевые усилия в ведущем валу воспринимаются сдвоенным коническим или сферическим радиальным роликоподшипниками, которые ограничивают от осевых перемещений. При применении конических подшипников ведущий вал монтируют в стакане, так как необходимо осуществлять регулировку конической передачи и осевого зазора подшипника. Регулировку обычно осуществляют набором тонких металлических пластин, устанавливаемых между фланцем стакана и крышкой.

Действующие на опоры нагрузки определяются общепринятыми в деталях машин методами. Размеры опор стола ротора выбираются по конструктивным соображениям, в зависимости от диаметра проходного отверстия ротора, а число шаров и их диаметр — в зависимости от величин действующих нагрузок. Долговечность подшипников определяется по эквивалентным нагрузкам, по которым затем находят условную нагрузку, действующую на подшипник.

Для роторов динамический коэффициент k1 = 2÷2,5.
3.2 Определение частоты вращения стола ротора при приводе от вала буровой лебедки ЛБУ-1400

Число зубьев ведущего цепного колеса лебедки трансмиссии ротора zбз=27.

Частота вращения этого колеса (в об/мин):

на 1-й скорости n1 = 211,

на 2-й n2=324,

на 3-й n3=513.

Частота вращения стола ротора (в об/мин) соответственно будет

<img width=«108» height=«65» src=«ref-2_872094940-548.coolpic» v:shapes="_x0000_i1034">,

<img width=«72» height=«32» src=«ref-2_872095488-265.coolpic» v:shapes="_x0000_i1035"> — число зубьев звездочки на роторном валу; up= 2,76— передаточное отношение конической передачи ротора;

<img width=«156» height=«54» src=«ref-2_872095753-775.coolpic» v:shapes="_x0000_i1036"> об/мин;

Меняя соответственно величину частоты вращения звездочки на трансмиссионном валу, можно определить nP2и nP3:

<img width=«156» height=«51» src=«ref-2_872096528-753.coolpic» v:shapes="_x0000_i1037"> об/мин;

<img width=«168» height=«53» src=«ref-2_872097281-793.coolpic» v:shapes="_x0000_i1038">об/мин.

Если при ловильных работах необходимо уменьшить частоту вращения роторного стола до 50 об/мин, то, чтобы не изменять кинематическую схему лебедки, надо увеличить число зубьев на цепном колесе приводного вала ротора (в нашем случае на колесо с большим числом зубьев). Определяем, с каким числом зубьев следует поставить новое цепное колесо:

<img width=«156» height=«63» src=«ref-2_872098074-726.coolpic» v:shapes="_x0000_i1039">

Откуда:

<img width=«120» height=«68» src=«ref-2_872098800-595.coolpic» v:shapes="_x0000_i1040">,

<img width=«168» height=«55» src=«ref-2_872099395-808.coolpic» v:shapes="_x0000_i1041">
3.3 Расчет главной опоры ротора

Подшипник стола ротора так же, как и зубчатая передача, является основным элементом, определяющим долговечность и надежность ротора.

В опорах ведущего вала применяются стандартные роликоподшипники качения, их расчет аналогичен расчету опор валов общего машиностроения. Для выбора подшипников и определения их срока службы сначала рассчитывают действующие на опоры усилия (рис. 5). Для этого надо найти усилия, действующие в зацеплении: окружное усилие Р, радиальные Q и осевые N.

<img width=«620» height=«330» src=«ref-2_872100203-36501.coolpic» v:shapes="_x0000_i1029">

Рисунок 5 – Расчетная схема ротора
При расчете роторов обычно условно принимают, что привод ведущего вала всегда осуществляется цепной передачей при минимальном диаметре ведущей звездочки, к. п. д. ротора η = 0,9, коэффициент запаса kз =2÷4. За расчетный режим принимается частота вращения стола np=100 об/мин, срок службы Lh= = 3000 ч при длительно действующем эквивалентном моменте на столе ротора M2.

Для определения долговечности опор ротора устанавливают исходные параметры для расчета.

Расчетная частота вращения стола ротора np=100 об/мин; расчетный крутящий момент на столе ротора M2, Н•м.

Например, для бурения скважины глубиной <metricconverter productid=«5000 м» w:st=«on»>5000 м с использованием ротора У7-560-6 необходима мощность N=500кBт. Крутящий момент на столе ротора при частоте вращения np= 100 об/мин:

<img width=«348» height=«61» src=«ref-2_872136704-1727.coolpic» v:shapes="_x0000_i1042">

Здесь <img width=«83» height=«61» src=«ref-2_872138431-508.coolpic» v:shapes="_x0000_i1043">— угловая скорость вращения стола ротора. Усилия (в Н), действующие в зубчатом зацеплении:

окружное:

<img width=«156» height=«61» src=«ref-2_872138939-798.coolpic» v:shapes="_x0000_i1044">

осевое шестерни:

<img width=«288» height=«49» src=«ref-2_872139737-924.coolpic» v:shapes="_x0000_i1045">

радиальное шестерни:

<img width=«301» height=«52» src=«ref-2_872140661-1220.coolpic» v:shapes="_x0000_i1046">

где M1и M2— крутящий момент на ведущем и ведомом валах, Н•м; d1 и d2 — средний расчетный диаметр шестерни колеса, м; α —угол профиля зуба; в нормальном сечении обычно α =20°.

В формуле (VI.6) знак « + » берется, когда направления наклона зуба и вращения создают осевое усилие, направленное от вершины к основанию конической шестерни; знак « – » — при противоположном направлении этого осевого усилия.

Осевая N2 и радиальная Q2 составляющие нагрузки на коническом колесе соответственно равны и противоположны по знаку составляющим M1и Q1 на сопряженной шестерне.

Окружное усилие для ротора У7-560-6:

<img width=«252» height=«61» src=«ref-2_872141881-1269.coolpic» v:shapes="_x0000_i1047">

 Диаметр конического колеса ротора У7-560-6 d2 =0,975 м.

Так как плоскость действия силы Р почти совпадает с плоскостью центров тел качения главной опоры, можно принять, что радиальное усилие, действующее на опору, равно окружному усилию на колесе, т. е.

<img width=«144» height=«32» src=«ref-2_872143150-420.coolpic» v:shapes="_x0000_i1048">

Расчетное осевое усилие, действующее на главную опору стола:

<img width=«120» height=«33» src=«ref-2_872143570-458.coolpic» v:shapes="_x0000_i1049">

где G= 20 кН — вес стола и вкладышей ротора У7-560-6; Np— осевое усилие, создаваемое трением ведущей трубы о вкладыши, Н:

<img width=«324» height=«57» src=«ref-2_872144028-1200.coolpic» v:shapes="_x0000_i1050">

где fc= 0,25÷0,3 — коэффициент трения ведущей трубы о зажимы ротора; при скольжении; R= <metricconverter productid=«0,1 м» w:st=«on»>0,1 м — радиус приложения нагрузки между ведущей трубой и зажимами; k3=0,6 — коэффициент эквивалентности нагрузки.

Fa= 20 + 90=110 кН.

Главная опора стола ротора и одна из опор ведущего вала рассчитываются из условия одновременного действия радиальной и осевой нагрузок.

Для упорно-радиальных подшипников стола ротора расчетная эквивалентная нагрузка:

Q= (XFp+ YFa) k3,

где Xи У—коэффициенты радиального и осевого усилий; они определяются по общей методике расчета подшипников в зависимости от соотношения <img width=«58» height=«30» src=«ref-2_872145228-240.coolpic» v:shapes="_x0000_i1051"> и типа подшипника. Для главной опоры при угле α≥40° принимают Х=0,35, У=0,57, k3=3. Для стола ротора:

<img width=«300» height=«25» src=«ref-2_872145468-1005.coolpic» v:shapes="_x0000_i1052">

Номинальная долговечность опоры:

<img width=«300» height=«46» src=«ref-2_872146473-1150.coolpic» v:shapes="_x0000_i1053">

где С0=900 кН — динамическая нагрузка подшипника ротора У7-560-6; р — показатель степени, для шариков р=3, для роликов p=10/3. В роторе У7-560-6 опора шариковая.

Долговечность в часах:

<img width=«228» height=«54» src=«ref-2_872147623-961.coolpic» v:shapes="_x0000_i1054">

В соответствии с нормами АНИ динамическая нагрузка (в Н) главной опоры должна быть:

<img width=«120» height=«32» src=«ref-2_872148584-559.coolpic» v:shapes="_x0000_i1055">

Фактически в данном примере для ротора У7-560-6

0,9 ≥ 0,25•1,6 = 0,4.

Вес бурильной колонны для скважины глубиной <metricconverter productid=«5000 м» w:st=«on»>5000 м Qбк =1,6 МН.

Главная опора также проверяется на статическую нагрузку, поскольку на нее устанавливают колонны в период спуска и подъема.

Требуемая допустимая статическая нагрузка подшипника:

<img width=«240» height=«29» src=«ref-2_872149143-618.coolpic» v:shapes="_x0000_i1056">

Допустимая статическая нагрузка главной опоры ротора У7-560-6 Сa=5,2 МН.

Фактический коэффициент запаса по допустимой нагрузке:

<img width=«240» height=«29» src=«ref-2_872149761-695.coolpic» v:shapes="_x0000_i1057">

 что вполне достаточно.

На стол ротора может устанавливаться обсадная колонна весом до 3,2 МН при коэффициенте запаса 1,6.

Если допустимые динамическая и статическая нагрузки подшипника главной опоры не известны, то их определяют по общеизвестной методике.
4 ЭКСПЛУАТАЦИЯ И МОНТАЖ РОТОРОВ
Надежная и длительная работа ротора во многом зависит от правильности его монтажа и эксплуатации. Ротор устанавливается в специальных пазах блока вышечного основания, а там, где есть шахтовые брусья, то в пазах этих брусьев. Глубина базы должна быть не менее <metricconverter productid=«100 мм» w:st=«on»>100 мм. Горизонтальность стола следует тщательно проверять уровнем. Центр проходного отверстия ротора должен строго совпадать с геометрическим центром вышки и скважины.

При монтаже ротора необходимо обращать внимание на то, чтобы ведущее цепное колесо на валу лебедки и ведомое колесо, закрепленное на роторном валу, находились в одной плоскости. Параллельное смещение допускается не более <metricconverter productid=«0,5 мм» w:st=«on»>0,5 мм на <metricconverter productid=«1 м» w:st=«on»>1 м длины цепи.

Важно, чтобы расстояние от торца верхней трубы обсадной колонны, спущенной в скважину, до нижнего лабиринтного уплотнения стола было бы не менее 600—700 мм. При более близком расстоянии возможность проникновения бурового раствора во внутреннюю полость ротора увеличивается. У новых роторов или поступивших на буровую после капитального ремонта необходимо проверить наличие смазки и ее качество. Затем один рабочий должен провернуть стол на несколько оборотов: если стол вращается свободно (без рывков), то его следует проверить на вращение от силового привода в течение 15—20 мин, наблюдая за плавностью работы и температурой.

В первые 2—3 дня работы надо тщательно следить за состоянием смазки и температурой корпуса ротора и не допускать ее повышения более чем до 80° С.

В тех случаях, когда роторы поступают после бурения предыдущей скважины, необходимо спустить старое масло, промыть внутреннюю полость ротора и залить свежее масло. Если на предыдущей буровой наблюдались нагрев корпуса, рывки и стуки, следует поднять стол, вынуть роторный вал, промыть опоры и осмотреть их, затем собрать ротор, отрегулировать зубчатое зацепление и установить предохранительный щит.

Уход за ротором, в процессе эксплуатациизаключается в следующем:

1) промывке ротора водой снаружи и снятии с него посторонних предметов;

2) проверке состояния стопорного механизма (закрытый стопор при эксплуатации вызовет поломку механизмов);

3) осмотре вкладышей и зажимов ротора, которые должны быть закреплены защелками (защелки должны свободно проворачиваться от руки);

4) проверке стола до закладки зажимов — стол должен вращаться свободно и без рывков;

5) креплении болтов и затягивании гаек;

6) смазка цепи привода ротора и установлении предохранительного щита;

7) проверке уровня и качества масла.

При смене ротора необходимо соблюдать меры предосторожности: поднимать и перемещать ротор надо с помощью талевой системы; при подъеме ротор должен быть подвешен в трех точках, чтобы исключить его переворачивание с одной стороны на другую, что может вызвать травмирование рабочих.

Смазка зубчатой передачи и основной опоры осуществляется из общей центральной ванны, куда масло заливается через специальное отверстие, закрываемое пробкой. В пробку вставляется щуп, с помощью которого определяется уровень масла в ванне.

Как правило, подшипники приводного вала имеют отдельную изолированную ванну, в которую заливается масло через второе отверстие.

Масло из ванны сливается через спускное отверстие, расположенное в нижней ее части (обычно под заправочными отверстиями), что позволяет сливать отработанное масло и промывать ротор, не снимая его с устья скважины.

Таблица 3 Указания по смазке ротора

Точки смазки

Сорт смазки

Указания по смазке

летние условия

зимние условия

Коническое зацепление и нижняя опора

Ванна привод­ного вала

Масло ин­дустриаль­ное 45


То же

Масло индустрии-альное 12

То же

В ванну заливается масло в коли-честве, соот­ветствующем инструк-ции завода. Пополнение по мере надобности. Уро­вень контролируется щу­пом. Смена масла не реже одного раза в два месяца

То же

Вспомогатель
-ная опора

Смазка универсальная среднеплавкая УС-3

Заправка в количестве <metricconverter productid=«3 л» w:st=«on»>3 л, пополнение по <metricconverter productid=«0,5 л» w:st=«on»>0,5 л в неделю
    продолжение
--PAGE_BREAK--