Опис лабораторного стенда

Статичні випробовування проводяться на спеціальному стенді, який складається з двох блоків: власне стенда та пульта керування, сполучених між собою пневмопроводами. На пульті керування пневматичного стенда (рис. 7.3) змонтовано по два регулювальних (системи Казанцева) 4, 5 та командних чотириклапанних пневмокрани 8, 9, а також манометри 10, 11, що контролюють тиск повітря на різних

Рисунок 7.3 - Пневматична схема лабораторного стенда

дільницях пневмосистеми. Колектор 1 пульту живиться від зовнішньої пневмомережі, та відокремлюється від неї запірним краном 2. До колектора 1 приєднані манометр 3 тиску повітря у мережі та два регулювальних крани 4 і 5, з яких перший – 4, регулює тиск повітря у балонах 7 випробо-вуваних ШПМ-300 та ШПМ-500, а другий - 5 у пнемо-циліндрі 6. До виходів регулювальних кранів 4 і 5 під’єднані манометри 10 і 11, які контролюють відповідні тиски на входах чотириклапанних кранів 8 і 9. Через кран 8 здійсню-ється заповнення та спорожнення балонів муфт ШПМ-300 чи ШПМ-500, кран 9 забезпечує заповнення чи спорожнення без-штокової чи штокової камери пневмоциліндра 6 подвійної дії.

Існує можливість осьового переміщення барабанів вздовж вала, що дозволяє змінювати ширину поверхні контакту фрикційних колодок балона з барабаном.

7.6 Порядок виконання лабораторної роботи

7.6.1 Отримати зразки вузлів ШПМ, уважно оглянути їх. При виявленні маркування, розшифрувати умовні позначення.

7.6.2 Детально оглянути вирізаний фрагмент балона ШПМ, зробити ескіз його поперечного перерізу, скласти до нього експлікацію із вказівками щодо конструкційних матеріалів, використаних для виготовлення кожної з деталей.

7.6.3 Виміряти та занести до протоколу спостережень (див. рис. 7.1, 7.2):

D_б – зовнішній діаметр барабана ШПМ;

В_к – ширину фрикційних колодок балона;

d_бмін – товщину балона у перерізі між радіусом фрикційних колодок та найменшим радіусом повітряної камери балона;

d_бмакс – товщину балона у перерізі між радіусом фрикційних колодок та найбільшим радіусом повітряної камери балона;

В_пк – ширину повітряної камери балона;

D_к – діаметр по внутрішній поверхні фрикційних колодок балона, змонтованого в ободі.

7.6.4. Визначити типорозмір ШПМ за ОСТ 26-02-334-71. Використовуючи наведені нижче формули, результати вимі-рювань за п. 7.6.3 та дані, отримані від викладача обчислити:

- найменший радіальний зазор між фрикційними колод-ками та барабаном ШПМ при атмосферному тиску у повітря-ній камері та без урахування відцентрової сили

; (7.1)

- приблизний об’єм повітряної камери балона при контакті фрикційних колодок з барабаном

; (7.2)

- найбільший момент, що може бути переданий муфтою при нульовій кутовій швидкості її обертання (найбільший статичний момент)

, (7.3)

де Р_п – тиск повітря в камері балона, Р_п = 0,7 МПа;

Р_е – тиск повітря, що зрівноважує сили пружної радіальної деформації балона, Р_е = 0,05 МПа;

µ – коефіцієнт тертя фрикційних колодок по поверхні барабана, µ=0,22;

- тиск на поверхні контакту фрикційних колодок з бара-баном

; (7.4)

- питому потужність, що передається одиницею робочої поверхні муфти

, (7.5)

де N_макс – максимальна потужність, чисельне значення слід вибрати з таблиці В.1;

- енергію, що витрачається при одноразовому заповненні балона муфти

. (7.6)

7.6.5 Порівняти обчислені значення V_к та М_{ст макс} із від-повідними величинами, наведеними в довідковій таблиці В.1 для муфти того ж самого діаметра. Оцінити розходження роз-рахункових та табличних значень, пояснити їх походження.

7.6.6 Виміряти загальну товщину фрикційної колодки та її металевого каркасу, за їх різницею та величиною DD_мін обчислити найбільшу величину радіального зазору між колодками та барабаном вимкненої муфти (виходячи із припущення про його рівномірний розподіл), при якому ще можлива подальша експлуатація.

7.6.7 Провести статичні випробовування муфти на стенді для чого одержати від викладача вказівки щодо:

- розміру (шифру) випробовуваної муфти D_б, D_к;

- меж зміни тиску повітря в балоні муфти Р_{п мін} – Р_{п макс}, МПа;

- кроку зміни тиску повітря в балоні муфти ΔР_п, МПа.

7.6.8 Переконавшись в тому, що чотириклапанні крани 8 і 9 (рис. 7.2) знаходяться в положенні “Вимкнено”, а регулю-вальні крани 4 і 5 - в положенні, якому відповідає нульовий тиск повітря на їх виходах, подати стиснене повітря до колек-тора 1 живлення пульту керування стендом, відкривши кран 2. Зафіксувати тиск повітря в мережі за показниками манометра 3.

7.6.9 Регулювальним краном 4 встановити тиск Р_п=Р_{п макс} в лінії живлення муфти, контролюючи його манометром 10.

7.6.10 Увімкнувши чотириклапанний кран 8 заповнити балон муфти, яка випробовується, краном 9 з’єднати вихід регулювального крана 5 із штоковою або безштоковою (в залежності від початкового положення поршня) камерою пнемоциліндра 6.

7.6.11 Регулювальним краном 5 збільшувати тиск Р_ц в пневмоциліндрі 6, контролюючи його манометром 11, поки барабан випробовуваної муфти не проковзне в колодках (останнє встановлюється безпосереднім спостереженням), зафіксувати значення Р_ц в протоколі випробувань.

7.6.12 Спорожнити випробовувану муфту, регулюваль-ним краном встановити тиск Р_п = Р_пмакс – ΔР_п, після чого повторити операції 7.6.10 – 7.6.11.

7.6.13 Описаним чином діяти, поки не буде досягнуто

, (7.7)

де n – число проведених спостережень.

7.6.14 Виміряти довжину важеля L, як відстань між осями шарніра штока пневмоциліндра та вала з барабанами пневмомуфт.

7.6.15 Виміряти діаметр штока d_ш пневмоциліндра.

7.6.16 Обчислити площу штокової F_ш та безштокової F_б камер пневмоциліндра подвійної дії

, (7.8)

, (7.9)

де D_ц – внутрішній діаметр пневмоциліндра подвійної дії.

7.6.17 Обчислити момент М, який створюється на валу зусиллям на штоку пневмоциліндра

, (7.10)

де η_ц — коефіцієнт корисної дії пневмоциліндра, що враховує втрати на тертя в ущільненнях поршня та штока.

До (7.10) слід підставляти F_ш або F_б в залежності від камери пневмоциліндра, яка заповнювалась при випробову-ваннях.

7.6.18 Побудувати графік залежності М = f(Р_п), користу-ючись даними спостережень за п. 7.6.9 – 7.6.13 та результа-тами обчислень за (7.10) по (n+1) точках (див. п. 7.6.13).

7.6.19 Порівняти дані обчислень моменту за виразами (7.3) та (7.10), підставляючи в (7.3) значення Р_п при яких проведені статичні випробовування в межах Р_пмін £ Р_п £ Р_пмакс. Сформулювати висновки, що випливають із порівняння.

7.7 Вимоги до звіту з лабораторної роботи

Звіт з лабораторної роботи повинен бути оформлений у відповідності до вимог, встановлених діючим в університеті стандартом, та містити:

7.7.1 Схему і опис лабораторного стенда для статичних випробовувань ШПМ.

7.7.2 Ескіз поперечного перерізу муфти з результатами вимірювань, експлікацією та переліком конструкційних мате-ріалів.

7.7.3 Графік залежності М = f(Р_п) з нанесеними експери-ментальними і розрахунковими точками.

7.7.4 Розрахункові формули (7.1) - (7.10) та результати обчислень за ними.

7.7.5 Висновки щодо результатів роботи.

Питання для самоконтролю

7.8.1 Які переваги та недоліки обтискних і розтискних ШПМ?

7.8.2 За допомогою яких елементів пневмосистеми подається стиснуте повітря у балон муфти?

7.8.3 Якими міркуваннями та вимогами обумовлений вибір конструкційних матеріалів для виготовлення кожної з деталей ШПМ?

7.8.4 За якими параметрами проводиться вибір типорозміру ШПМ?

7.8.5 Поясніть термін «гранична частота обертання», як вона впливає на функціональні можливості ШПМ?

7.8.6 Назвіть основні чинники, за якими визначають необхідність встановлення подвійних ШПМ.

7.8.7 Які конструктивні заходи вжив конструктор ШПМ для підвищення їх ремонтопридатності ?

7.9 Перелік рекомендованих джерел

7.9.1 Аваков В.А. Расчеты бурового оборудования. - М.: Недра, 1973.

7.9.2 Алексеевский Г.В. Буровые установки Уралмаш-завода. - М.: Недра, 1981.

7.9.3 Антонов А.А. Пневматические фрикционные муфты в нефтяной промышленности. - М., Недра, 1973.

7.9.4 ОСТ 26-02-334-71. Муфты шинно-пневматические.