Дефектовка деталей

Станина

- обломы и трещины – браковать

- помятость лабиринтных выступов – ремонтировать правкой

- износ посадочной поверхности под стакан – ремонтировать металлизацией или наплавкой или растачиванием на ремонтный размер

- износ посадочной поверхности под основную опору – ремонтировать металлизацией или наплавкой

Стол

- обломы и трещины – браковать

- помятость лабиринтных выступов – ремонтировать правкой

Венец

- обломы и трещины, обломы зубьев – браковать

- износ посадочной поверхности свыше 0,5 мм – браковать

- износ зубьев по толщине свыше 0,6 мм – браковать

Шестерня коническая

- обломы и трещины, обломы зубьев – браковать

- износ посадочной поверхности свыше 0,08 мм ремонтировать наплавкой (металлизацией)

- износ зубьев по толщине свыше 2,4 мм – браковать

- износ шпоночного паза – ремонтировать методом ремонтных размеров при износе свыше 0,17 мм, или фрезеровать другой шпоночный паз под углом 90 (180) град

Вал быстроходный

- излом и трещины, – браковать

- износ посадочной поверхностей под коническую шестерню и подшипники - ремонтировать металлизацией

- износ шпоночного паза износ шпоночного паза – ремонтировать методом ремонтных размеров при износе свыше 0,17 мм, или фрезеровать другой шпоночный паз под углом 90 (180) град

7. Основные требования к отремонтированному ротору

a) все детали ротора должны быть изготовлены или отремонтированы в соответствии с чертежами и техническими условиями;

b) плоскости стола, крышки и вкладышей должны быть на одном уровне;

c) стол не должен иметь люфта;

d) отклонение расстояния от центра стола до средней плоскости цепного колеса должно быть в пределах + 3 мм;

e) стопор стола должен включаться легко и обеспечивать надёжное стопорение при любом направлении вращения;

f) стол ротора должен свободно проворачиваться от усилия рабочего, прикладываемого к цепному колесу;

g) крепёжные детали должны быть затянуты и надёжно зашплинтованы;

h) после обкатки ротора не должно быть течи масла и нагрева подшипников свыше 70 град;

8. Ремонтный эскиз (шестерня коническая, вал)

Контрольные вопросы

1. Перечислите основные неисправности при работе ротора;

2. Каковы причины попадания бурового раствора в масляную ванну?

3. Каковы причины облома зубьев?

4. Каковы причины одностороннего нагрева ротора?

5. Последовательность работ при разборке ротора;

6. Назовите критерии отбраковки вала, венца, шестерни;

7. Какими методами ремонтируются вал, шестерня, станина?

8. Как регулируется зубчатое зацепление?

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА

ИЗУЧЕНИЕ КОНСТРУКЦИИ УЗЛОВ БУРОВОГОВЕРТЛЮГА

Цель работы:

1. Изучить по схеме и плакату конструкцию бурового вертлюга;

2. Выполнить условия тестового задания

На рисунке 1 показано устройство современного вертлюга. Корпус 4 вертлюга изготовляется из углеродистой или низколегированной стали и представляет собой полую отливку с наружными боко­выми карманами для штропа 12, посредством которого верт­люг подвешивается к крюку талевого механизма. Штроп имеет дугообразную форму и круглое поперечное сечение.Он изготовляется методом сво­бодной копки из легированных сталей марок 40ХН,I 38ХГН, ЗОХГСА.

На высаженных концах штропа растачиваютсяотвер­стия для пальцев 7, соеди­няющих штроп с корпусом вертлюга. Пальцы устанавли­ваются в горизонтальныхрас­точках карманов и корпуса и предохраняются от выпадения и проворотовстопорной план­кой 8, которая входит в тор­цовый паз пальца и привари­вается к корпусу вертлюга. При отводе ведущей трубы в шурф штроп вертлюга от­клоняется от вертикали и за­нимает положение, удобное для разъединения и соедине­ния его с крюком талевого ме­ханизма. Угол поворота штропа ограничивается стенками карманов корпуса вертлюга и не превышает 45°. Пальцы штропа имеют смазочные канавки и отверстия с резьбой для пружинных масле­нок. Резьба смазочных отверстий используется для завинчивания рым-болтов, с помощью которых проводится распрессовка паль­цев вертлюга.

В корпусе вертлюга на упорных и радиальных подшипниках вращается ствол 5 с переводником 1 для соединения вертлюга с ведущей трубой бурильной колонны. Ствол представляет собой стальной цилиндр с центральным проходным отверстием для промывочной жидкости и с наружным фланцем для упорных под­шипников. Ствол вращается с частотой бурового ротораи испы­тывает нагрузки, создаваемые бурильной колонной и промывоч­ной жидкостью, нагнетаемой в скважину. По сравнению с дру­гими несущими узлами и деталями ствол вертлюга наиболее нагружен. Это предъявляет повышенные требования к его прочно­сти. Стволы вертлюгов изготовляют из фасонных поковок, полу­чаемых методом свободной ковки. Благодаря применению таких заготовокснижаются расход материала изатраты на механиче­скую обработку. Для стволов используют, стали марок 40Х, 40ХН, 38ХГН, приобретающие в результатековки более совершенную кристаллическую структуру и повышенные механические свойства.

Осевое положение ствола вертлюга фиксируется упорными подшипниками 6 и 9. Основная опора ствола - подшипник 6, на­гружаемый весом ствола ибурильной колонны, когда вертлюг посредством штропа удерживается в подвешенном состоянии. Вспомогательной опорой ствола является подшипник 9, нагружае­мый собственным весом корпуса и других не вращающихся дета­лей, когда вертлюг опирается на ствол, а штроп вертлюга нахо­дится в свободном состоянии. Этопроисходит при установке вертлюга с ведущей трубой в шурф и в процессе бурения сква­жины, когда вследствиенедостаточного веса бурильной колонны нагрузку на долото дополняют весом вертлюга.

В рассматриваемой конструкции вертлюга и основной опоре ствола установлен упорный подшипник с короткими цилиндриче­скими роликами. Благодаря укороченной длине снижается сколь­жение роликов относительно колец при вращении ствола. Это благоприятновлияет па износ и нагрев подшипников.

Подшип­ники с коническими и сферическими роликами обладают большей

нагрузочной способностью по сравнению сподшипниками, имею­щими короткие цилиндрические ролики. Поэтомув тяжелона­груженных вертлюгах преимущественно применяются упорные подшипники с коническими либо сферическими роликами. Для повышения долговечности в модернизированных вертлюгах. Уралмашзавода (УВ-250 МА) используются конические упорные под­шипники.

Для центрирования роликов относительно ствола подшипник 6 снабжен внутренним сепаратором. Наружный сепаратор пре­дохраняет ролики отсмещения под действием центробежных сил. И менее нагруженной вспомогательной опоре используется шари­ковый упорный подшипник. Ствол центрируется в корпусе ради­альными роликовыми подшипниками 3 и 10. Упорные подшип­ники центрируются по кольцу, установленному на стволе. Второе кольцо является свободным и благодаря этому самоцентриру­ется относительно тел качения подшипника.

Осевое положение ствола и натяг подшипников 9 и 10 регули­руются прокладками между корпусом 4 и крышкой 14 вертлюга.Осевой натяг нижнего радиального подшипника регулируется установочной втулкой, навинченной на ствол вертлюга и предохраняемой от отвинчивания стопорными вин­тами. Наружное кольцо подшипни­ка удерживается пружинным стопо­ром, установленным в кольцевом пазе корпуса. Для соединения верт­люга с ведущей трубой бурильной колонны используется сменный нип­пельный переводник 1, предохраня­ющий резьбу ствола от износа и механических повреждений.

В связи с тем, что ствол вертлю­га и верхний переводник ведущей грубы, имеют внутренние резьбы, для их соединения используется переводникниппельного типа. С целью предотвращения самоотвин­чивания при вращении долота ствол вертлюга, переводники и верхний конец ведущей трубы имеют левую резьбу. Следует напомнить, что нижний переводник ведущей трубы и все другие соединения бурильной колонны имеют правую резьбу, совпадающую с направлением вращения долота.

Корпус вертлюга закрывается верхней 14 и нижней 2 крыш­ками с центральными отверстиями для выводных концов ствола. Крышки крепятся к корпусу болтами. Верхняя крышка снабжена стойками и вторым фланцем, на котором укреплен от­вод 11 для соединения вертлюга с буровым шлангом. Из отвода промывочная жидкость поступает в проходное отверстие ствола через промежуточное устройство 13.

Полость между корпусом 4 с крышками 14, 2 и стволом верт­люга 5 заполняется жидким маслом для смазки основного иниж­него радиального подшипников. Стакан 15 ствола образует отдельную масляную ванну для смазки вспомогательного и верх­него радиального подшипников. Масло заливается через отвер­стие в верхней крышке корпуса. Для слива отработанного масла предусмотрено отверстие в нижней крышке корпуса. Уровень масла провернется контрольной пробкой, навинченной в корпус вертлюга. Масляные отверстия закрываются резьбовыми проб­ками.

Разработаны различные конструкции устройств для соедине­ния отвода со стволом. Быстросъемное соединение отвода со ство­лом (рисунок 2) состоит из свободно плавающей напорной трубы 9, манжетных уплотнений 6, 8, 10, 13 для герметизации прокачиваемой промывочной жидкости инакидных гаек 1 и 3, наверну­тых на ствол 14 и втулку 5, зажатую крепежными болтами между отводом 4 и фланцем крышки вертлюга (на рисунке крышка не показана). Свободноплавающая напорная труба позволяет обеспечить быструю замену уплотнений и самой трубы, изнаши­ваемых абразивными частицами, содержащимися в промывочной жидкости. Для этого необходимо отвернуть накидные гайки 1, 3, и вытащив весь узел, заменить его новым либо заблаговременно отремонтированным.

Работоспособность вертлюга зависит от надежности уплотнений, применяемых в его подвижныхи неподвижных соединениях. Наиболее ответственными являются уплотнения напорной трубы (рисунок 2), которые служат для предотвращения утечки промывочной жид­кости, нагнетаемой под высоким давлением. Для этой цели используются самоуплотняющиеся радиальные 8, 10 и торцовые 6, 13 манжеты из синтетических материалов, обла­дающих доста-точной упругостью иизносостойкостью. Воротники манжет направлены навстречу действующему давлению и по­этому прижимаются к уплотняемым поверхностям с силой, про­порциональной давлению промывочной жидкости.

Стыкуемые торцы напорной трубы и отвода уплотняются ра­диальной 8 и торцовой 6 манжетами, установленными в канавках кольцевой втулки 7. Втулка с манжетами надеты на напорную трубу и плотно прижаты к отводу вертлюга посредством накид­ной гайки 3. Противоположный стык между нижним торцом напорной трубы и стволом вертлюга уплотняется четырьмя ради­альными манжетами 10, разделенными металлическими коль­цами 11, и торцовой манжетой 13. Радиальные манжеты уста­новлены в стакане 2 и затянуты накидной гайкой 1, соединяющей стакан со стволом вертлюга.

Стакан вращается вместе со стволом, и радиальные манжеты скользят относительно напорной трубы, удерживаемой силой тре­ния в верхней манжете 8. Скольжение вызывает износ контактируемых поверхностей, ускоряемый абразивным воздействием про­мывочного раствора. Поэтому нижнее уплотнение напорной трубы в отличие от неподвижного верхнего имеет многорядную кон­струкцию, благодаря которой повышаются его надежность и дол­говечность. Стакан снабженвинтовой масленкой для периодиче­ской смазки манжет с целью уменьшения износа и нагрева уплот­нения в результате трения.

Манжета 10, расположенная над смазочным отверстием в ста­кане, предотвращает утечку масла при шприцовке и предохра­няет его от внешнего загрязнения. Торцовая манжета 13 враща­ется вместе со стволом вертлюга и кольцом 12 и остается неподвижной относительно стыкуемых поверхностей. Неточности, допущенные при изготовлении и сборке, компенсируются свободно плавающим положением напорной трубы. Напорные трубы изго­товляются из низколегированных цементуемых сталей марок 12ХН2А, 20ХНЗА и др. Наружная поверхность напорных труб шлифуется и имеет твёрдость 56…62 HRc.

РЕМОНТ БУРОВЫХ ВЕРТЛЮГОВ

1. Назначение и основные технические параметры

Основными техническими параметрами являются

Допускаемая нагрузка на ствол вертлюга, рабочее давление промывочной жидкости.

2. Основные ремонтные нормативы

Структура ремонтного цикла К 2 Т К

Длительность межремонтного цикла 3000 м-ч

Длительность межремонтного периода 1000 м-ч

3. Неисправности, возникающие в процессе эксплуатации

ВОЗМОЖНЫЕ НЕИСПРАВНОСТИ	ПРИЧИНЫ
Сильно нагревается корпус вертлюга	В масляной ванне много или недостаточно масла, загрязнённость масла, не отрегулирован люфт упорных подшипников
Ствол вертлюга проворачивается с большим усилием или совсем не проворачивается	Сильно зажаты сальниковые уплотнения, не отрегулирован люфт упорных подшипников, разрушены сепараторы упорных подшипников
Ствол вертлюга имеет большой радиальный люфт	Центрирующие подшипники ствола разрушены
Течь масла через нижнее сальниковое уплотнение	Недостаточно затянут сальник, износ манжет
Течь промывочной жидкости через напорный сальник	Недостаточная затяжка манжет, износ манжет. Износ или промыв напорной трубы
Течь жидкости через соединение отвода с крышкой	Пробита прокладка
Течь жидкости через резьбовое соединение переводника со стволом	Ослабла затяжка переводника или промыв замковой резьбы

4. Работы текущего ремонта

- Подтяжка или замена деталей напорного сальника

- Подтяжка или замена масляного сальника

- Замена напорной трубы

- Проверка резьбовых соединений, замена негодных крепёжных деталей

5. Работы капитального ремонта

5.1. Разборка вертлюга

- Отворачивание переводника 1 (рисунок 1)

- Слив масла из корпуса

- Разборка нижнего масляного сальника 2

- Отворачивание накидных гаек 1, 3 и снятие напорной трубы 9 (рисунок 2)

- Разборка напорного сальника 11

- Снятие отвода 11 (рисунок 1)

- Отвинчивание болтов и снятие крышки корпуса 14

- Извлечение центрирующего подшипника 10 и упорного подшипника 9

- Извлечение из корпуса ствола вертлюга 5

- Извлечение основного упорного подшипника 6

- Снятие ствола центрирующего подшипника 3

5.2. Дефектовка деталей, критерии отбраковки, возможные методы ремонта

Ствол

- износ наружных сопрягаемых поверхностей до 2 мм - ремонтировать металлизацией

- износ замковой левой резьбы – ремонтировать подрезкой ствола и перенарезкой замковой резьбы

Корпус

- обломы и трещины – браковать

- износ поверхностей под подшипники до 0,05 мм ремонтировать металлизацией

- износ поверхности под оси штропа более 0,1 мм - ремонтироватьгильзованием

Дефектоскопия штропа, пальцев штропа, ствола

Замена при необходимости штропа, крышки корпуса

Замена подшипников

Замена деталей сальников

Сборка и регулировка вертлюга

Испытание вертлюга на герметичность

6. Требования к отремонтированному вертлюгу

Все детали вертлюга должны быть отремонтированы или изготовлены в полном соответствии с чертежами и техническими условиями;

Штроп, корпус, ствол и переводник не должны иметь дефектов, снижающих их прочность;

Осевой люфт ствола вертлюга не должен превышать 0,25…0,3 мм

Ствол вертлюга должен свободно проворачиваться от усилия одного рабочего. Вращение должно быть без заеданий;

Вмятина на штропе не должна быть более 3 мм на ширине 10 мм заварка не допускается;

Все резьбовые соединения должны быть зашплинтованы;

Вертлюг должен быть испытан на полуторакратное рабочее давление в течение 5 мин, течь не допускается

7.Ремонтные эскизы ремонтируемых деталей(ствол, штроп, труба напорная)

Контрольные вопросы

1. Каковы причины отправки вертлюга на кап ремонт?

2. Какие детали можно заменить в условиях буровой установки?

3. Какова последовательность разборки вертлюга?

4. Какие детали подвергаются дефектоскопии?

5. Как ремонтируется ствол вертюлюга?

6. Как испытывается вертлюг после ремонта?

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА

ИЗУЧЕНИЕ КОНСТРУКЦИИ ГИДРАВЛИЧЕСКОЙ ЧАСТИ

БУРОВОГО НАСОСА

Цель работы:

1. По схемам и плакатам изучить:

- общую компоновку гидравлической части;

- конструкцию узла цилиндровой втулки;

- конструкцию узла уплотнения штока;

- конструкцию клапанных узлов;

- конструкцию сферического компенсатора.

2. Закрепить полученные знания на натуральных образцах узлов на полигоне;

3. Выполнить условия тестового задания

Рисунок 1 - Гидравлический блок бурового насоса двустороннего действия

Гидравлические блоки буровых насосов состоят из корпусных и сменных деталей. К корпусным деталям относятся гидрокоробки и их крышки, приемный и нагнетательный коллекторы, к смен­ным цилиндровые втулки и поршни, седло и тарель клапана, уплотнения неподвижных и подвижных соединений.

В двухпоршневом насосе гидравлический блок (рисунок 1) состоит из двух гидрокоробок 2, которые скрепляются со стани­ной 6 приводного блока шпильками 7. Сопряженные поверхности гидрокоробок и станины прилегают друг к другу без зазоров.

Гидроблоки представляют собой отливки из углеродистой стали с горизонтальными расточками для цилиндровой втулки 12 и вер­тикальными гнездами для нагнетательных клапанов 5. Через об­щую надклапанную полость 4 прокачиваемая жидкость из порш­невой и штоковой камер цилиндра направляется в нагнетатель­ный коллектор. Толщина стенок 30-40 мм, что необходимо для создания прочности и герметичности гидрокоробки. Конструктив­ные формы обеспечивают технологичность изготовления, удобство монтажа, осмотра и регулировки деталей и узлов насоса, разме­щенных в гидрокоробке. В двухпоршневых насосах различают левую и правую гидрокоробки, имеющие зеркально отображен­ные конструктивные формы.

Приемный 1 и нагнетательный 3 коллекторы имеют литую либо сварно-литую стальную конструкцию. Для снижения гид­равлических потерь и износа коллекторы имеют плавные пере­ходы, а диаметры проходных отверстий обеспечивают скорость потока жидкости до 6 м/с. На нагнетательный коллектор устанав­ливают предохранительный клапан, пневматический компенсатор и присоединяют нагнетательный патрубок манифольда. Прием­ный коллектор с всасывающими клапанами присоединяется к бо­ковым приливам гидрокоробки.

Шток бурового насоса состоит из двух частей: поршневой (собственно шток) и ползунной (надставка штока). На одном конце порш­невого штока имеется наружная резьба для соединения со штоком 10 ползуна и закрепления контргайкой 8. Противоположный конец снабжен конусом с буртиком для посадки поршня 13 и резьбой для затяжки конусного соединения с целью предотвращения утечек между стыкуемыми поверхностями. Конусное соединение облегчает разборку поршней при их замене.

Для соединения поршневой и ползунной частей штока исполь­зуется специальная цилиндроконическая либо метрическая резьба. Цилиндрический участок этой резьбы служит для стопорения со­единяемых штоков контрагайками. За присоединительной резьбой имеются шести - либо четырехгранники под гаечный ключ для за­винчивания и отвинчивания соединений штоков. Поршневой шток контактирует с промывочной жидкостью и подвергается абразив­ному износу, в результате чего имеет ограниченный срок службы. Ползунная часть штока изолируется от промывочной жидкости диском-отражателем 9 и из маслобензостойкой резины.

Составная конструкция штока позволяет сохранить его ползунную часть при замене изношенного поршневого штока. Для уда­ления абразива и снижения износа поршневой шток омывается и одновременно охлаждается проточной водой либо маслом, на­гнетаемым масляным насосом.

Шероховатость поверхностей штока должна быть не более R_a=1,25 мкм в ползунной части и не более R_a= 0,32 мкм в штоковой части. Для насосов мощностью 190-1180 кВт поверхность трения штока поршня подвергается хромированию. Твердость по­верхности штока должна быть не менее НRС 50 в ползунной части и НRС 60 в поршневой части. Глубина упрочненного слоя в слу­чае термообработки токами высокой частоты не менее 1,5 мм. Штоки изготовляют из сталей марок 40Х; 40ХН; 38ХШЮН; 12ХН4; 20ХНЗА.

Важное значение для повышения срока службы бурового на­соса имеет соосность сочленяемых деталей. Предельное отклоне­ние оси штока от оси поверхности посадки поршня и резьбы контргайки не должно превышать 0,15 мм. В этих же пределах должно быть отклонение осей штока и резьбы ползуна.

Цилиндровые втулки, неподвижно установленные в горизон­тальных расточках гидрокоробки, являются наиболее крупной по габаритам и металлоемкости сменной деталью буровых насосов. Конструктивное исполнение, длина, наружные и внутренние диа­метры их регламентируются отраслевыми стандартами. Цилинд­ровые втулки изготовляют из высокоуглеродистых и легирован­ных сталей. За рубежом их выполняют из хромистых чугунов и керамики. Внутренняя поверхность цилиндровых втулок упрочня­ется закалкой с нагревом токами высокой частоты, борированием, хромированием и другими химико-термическими методами.

Рисунок 2 - Узел крепления и уплотнения цилиндровой втулки

Наружная поверхность цилиндровых втулок - гладкая либо с кольцевым буртиком. В зависимости от формы изменяется спо­соб крепления и уплотнения их в гидрокоробке. Цилиндровая втулка 11, показанная на рисунке 2а, имеет гладкую наружную поверхность. В расточке гидрокоробки она крепится посредством распорных стаканов 12 и 7, снабженных окнами для прохода прокачиваемой жидкости. В наружный торец стакана 7 упира­ется крышка 4 поршневой полости гидрокоробки. Неподвижность втулки обеспечивается осевым натягом, создаваемым при за­тяжке шпилек 2, крепящих крышку к гидрокоробке.

Для уплотнения цилиндровой втулки в канавку гидрокоробки устанавливают манжеты 10, разделенные промежуточной метал­лической втулкой 9. Осевая затяжка уплотнений создается грундбуксой 5 и дистанционной втулкой 8 и регулируется болтами 3, ввинченными в крышку 4. Манжеты 6, расположенные между грундбуксой и дистанционной втулкой, служат для уплотнения крышки 4. При смене цилиндровой втулки и манжет крышка 4 выпрессовываётся с помощью болтов 1.

На рисунке 6 б цилиндровая втулка 10 наружным кольцевым буртиком упирается в заточку гндрокоробки, поэтому для креп­ления втулки используется один распорный стакан 11, располо­женный со стороны поршневой полости гидрокоробки. Осевая за­тяжка цилиндровой втулки регулируется гайкой 1, ввернутой во фланцевую втулку 14, которая шпильками 15 крепится к гидро­коробке. Усилие затяжки передается цилиндровой втулке посред­ством крышки 2, упорного кольца 5 и стакана 11.

Цилиндровая втулка уплотняется манжетами 6 и 8, которые устанавливаются между распорными кольцами 9 и разделяются промежуточной втулкой 7. Осевая затяжка уплотнений регули­руется винтом 3, ввинченным в крышку 2. Усилие затяжки пере­дается манжетом посредством втулки 12, в днище которой име­ются отверстия с перемычками, входящими в продольные пазы стакана 11. Поэтому обеспечиваются их относительная подвиж­ность и раздельная затяжка цилиндровой втулки и уплотнении.

Использование гайки 1 и винта 3 вместо шпилек 2 и болтов 3, как показано на рисунке 6 а, позволяет более равномерно и бы­стро затягивать цилиндровую втулку и ее уплотнения. Для уплот­нения поршневой полости гидрокоробки кроме манжета 4 имеется дополнительная манжета 13, используемая для уплотнения зазора между крышкой 2 и винтом 3. Уплотнение цилиндровой втулки контролируется по появлению утечек прокачиваемой жидкости че­рез дренажные отверстия в гидрокоробке, сообщающиеся с коль­цевыми выточками втулки 7.

Для уплотнения штока (рисунок 3а) используются шеврон­ные манжеты, собираемые в пакет. Число манжет в уплотнительном пакете обычно не превышает четырех и выбирается с учетом давления насоса, диаметра штока, а также конструктивных раз­меров уплотнительного узла. Манжеты 12 надеваются с натягом на шток 14 и втулку 1, служащую одновременно опорой цилинд­ровой втулки. Для этого втулка 1 снабжена фланцем и устанав­ливается в гидрокоробку с внутренней стороны ее горизонтальной расточки. Благодаря плотной посадке и упругости манжет обес­печивается герметичность соединения при низких давлениях в штоковой полости насоса.

Для улучшения начального контакта с уплотняемыми поверх­ностями манжеты помещаются между фасонными опорными 13 и распорным 10 кольцами (манжетодержателями), изготовленными соответственно из резины и капрона. Скосы манжет поджимаются к уплотняемой поверхности конической частью распорного кольца 10. Опорное кольцо 13 сажается с минимальными радиальными зазорами (0,05-0,08 мм) для предохранения манжеты от затя­гивания в зазор. Затяжка манжет регулируется гайкой 7, навин­ченной на втулку 1. Усилие затяжки передается манжетам по­средством грундбуксы 6 и нажимных капроновых втулок 9. Непо­движное соединение втулки 1 и гидрокоробки 8 герметизируется манжетным уплотнением, состоящим из распорного кольца 2, манжеты 3 и опорного кольца 4. Затяжка уплотнения осуществля­ется нажимной втулкой 11 и гайкой 5.

Рисунок 3 - Уплотнение штока

Уплотнение штока, показанное на рисунке 3 б, используется в гидрокоробках с односторонней торцовой опорой цилиндровойвтулки. В рассматриваемой конструкции втулка 1 используется лишь в качестве корпуса манжетных уплотнений и отличается тем, что для соединении с гидрокоробкой снабжается наружным фланцем. Манжета 7 и уплотнение штока 6 затягивается с по­мощью грундбуксы 4 и накидной гайки 5. Неподвижное соедине­ние фланцевой втулки и гидрокоробки герметизируется манжетой 2, затяжка которой регулируется крепежными шпильками 3. Ука­занные конструктивные отличия позволяют облегчить смену изно­шенных уплотнений штока.

Всасывающий и нагнетательный клапаны бурового насоса взаимозаменяемы и состоят (рисунке 4) - из седла 1 тарели 4, образующих вместе с пружиной 11, крышкой 5 и упорным вин­том 9 клапанную коробку.

Седла клапанов штампуются из хромокремнистой или хроми­стой стали, закаленной на твердость НRС 50-56. В гидрокоробке 15 растачиваются гнезда для посадки седел. Стыкуемые поверх­ности гнезда и седла клапана имеют конусность 1:5, обеспечи­вающую разборку соединения при замене изношенных седел. Для надежного уплотнения стыка посадочные пояски седел и их гнезд в гидрокоробке обрабатываются по 2-му классу точности и имеют шероховатость не более R_a=1,25 мкм.Наружную поверхность седла клапана и внутреннюю поверх­ность гнезда в гидрокоробке контролируют парными калибрами. Прилегание указанных поверхностей к калибру при контроле на краску с толщиной слоя до 5 мкм должно быть по сплошному кольцу шириной не менее 20 % длины образующей седла клапана. Нарушение этих требований приводит к промывке стыкуемых по­верхностей прокачиваемой жидкостью и выводу из строя седла клапана и дорогостоящей гидрокоробки. К недостаткам рассма­триваемого соединения типа металл по металлу относятся труд­ности разборки, возможность повреждения посадочных поверхно­стей при выпрессовке седел; склонность к контактной коррозии и понижение усталостной прочности соединяемых деталей вслед­ствие концентрации напряжений.

Во внутренней расточке седла установлена крестовина 13 с резиновой втулкой 14 для нижнего направляющего штока та­рели. Крестовина не воспринимает осевой нагрузки от тарели и удерживается в седле пружинным кольцом 12. Седло снабжено внутренним конусом для посадки тарели. Уплотнение клапана обеспечивается резиновой манжетой 3. Манжета выступает относительно внутреннего посадочного конуса седла, в связи, с чем улучшается герметизация клапана, смягчаются удары при его работе, что способствует повышению срока службы седла и тарели клапана. Металлическая обойма 2 предохраняет манжету от развала.

Рисунок 4 - Клапанная коробка Рисунок 5

Седла и тарели клапана имеют угол конуса 45° либо 60°, ше­роховатость поверхности посадочных поясков не грубее R_a= 1,25 мкм и твердость не менее НRС 48-50. Клапанное отвер­стие гидрокоробки закрывается крышкой 8, снабженной ручкой. Крышка герметизируется манжетой 7, установленной в расточке гидрокоробки. Уплотнение затягивается упорным винтом 9, на­вернутым на фланец 10 гидрокоробки. Герметичность уплотнения контролируется по появлению утечек через контрольное отверстие а в гидрокоробке. В случае повреждения резьбы фланец заме­няют новым и поэтому сохраняется более дорогая гидрокоробка.

Винт 9 снабжен упорной резьбой крупного шага, обычно при­меняемой при больших односторонних осевых нагрузках. Дно крышки имеет прилив, в расточке которого установлена резино­вая втулка 6 для верхнего направляющего штока тарели. Витая пружина 11, установленная между крышкой и тарелью, обеспе­чивает нормально закрытое положение клапана и своевременную посадку тарели при работе насоса. Начальная (установочная) на­грузка пружины примерно в 10 раз превышает вес тарели кла­пана.

Высота подъема клапана зависит от плотности и газонасы­щенности промывочной жидкости, от подачи насоса и ограничивается глубиной расточки для верхнего направляющего штока 5 тарели в крышке клапана.

В буровых насосах используются клапанные устройства, от­личающиеся от рассмотренных конструкцией седел, тарелей и уплотняющих элементов. На рисунке 5 показан клапан, в кото­ром уплотнительное резиновое кольцо 2 установлено на тарели 1 и закреплено гайкой 3. Тарель садится на крестовину 5, выпол­ненную за одно целое с седлом 4. Соединение седла и крестовины в единую деталь позволяет значительно увеличить проходное от­верстие клапана и благодаря этому снизить гидравлические со­противления и улучшить условия всасывания и нагнетания про­мывочной жидкости.

Важный резерв повышения долговечности и экономичности клапанов буровых насосов - выбор наиболее эффективных мате­риалов и способов упрочнения деталей, входящих в клапанный узел. ВНИИнефтемаш рекомендует седла клапанов изготовлять из сталей марок 38ХС либо 40Х, а тарели из стали марки 40Х взамен более дорогих и дефицитных хромоникелемолибденовых сталей. Установлено, что по сравнению с объемной закалкой бо­лее эффективно упрочнение поверхностей седла и тарели поверх­ностной закалкой токами высокой частоты. Уплотнение и направ­ляющие втулки клапанов изготовляют из маслобензиностойкой резины ИРП 1293.

Поршень плотно перекрывает отверстие цилиндровой втулки и, перемещаясь по направлению ее оси, сообщает прокачиваемой жидкости избыточное давление. Поршни буровых насосов имеют резинометаллическую конструкцию (рисунок 6) и состоят из стального сердечника 1 и резиновых самоуплотняющихся ман­жет 2. Две манжеты с воротниками, направленными в противо­положные стороны, обеспечивают двустороннее уплотнение поршня в цилиндровой втулке. Сердечники снабжены конусным (а, в, г, д) либо цилиндрическим (б, е) отверстием для соедине­ния поршня со штоком. Наружная часть сердечника имеет коль­цевые канавки и выступы, обеспечивающие прочное соединение с привулканизированными резиновыми манжетами.

В поршнях с механическим соединением манжет (рисунок 6, в, г, д) сердечники имеют более простую форму. Манжеты 2 наде­ваются на ступицу сердечника 1 и закрепляются металлическими шайбами 4 и разрезными пружинными кольцами 5. Для облег­чения сборки манжет ступицы имеют заходные фаски. В некото­рых конструкциях (рисунке 6 в, д, е) затылочная часть резино­вой манжеты упирается в износостойкую и более жесткую пласт­массовую прокладку 3.

Рисунок 6 - Поршни буровых насосов двухстороннего действия

Диафрагменный компенсатор (рисунок 7), широко исполь­зуемый в отечественной и зарубежной практике бурения, состоит из толстостенного сферического корпуса 9, крышки 5, штуцера 2 и эластичной диафрагмы 7. Корпус изготовляется из стального литья и после механической обработки имеет гладкую внутрен­нюю поверхность. Для захвата при монтаже и ремонте корпус снабжается проушинами. При одинаковой энергоемкости сферическая форма его по сравнению с цилиндрической придает пневмокомпенсатору компактность, при этом масса его меньше.

Диафрагма 7, отделяющая, верхнюю газовую полость от жид­кости, поступающей через штуцер, имеет сферическую форму с горловиной, уплотняемой в проточках корпуса и крышки 5. Крышка затягивается шпильками, ввернутыми в корпус. Диа­фрагма изготовляется из прорезиненной ткани и при полной раз­рядке пневмокомпенсатора плавно прилегает к внутренней его поверхности. Образование складок и деформирование диафрагмы при этом нежелательны вследствие возможной потери эластич­ности, особенно в условиях низкой температуры.

Отверстие Б пневмокомпенсатора перекрывается конусным утолщением диафрагмы. Металлическая шайба 8 и диск 6 из прорезиненной ткани устраняют возможность выдавливания диа­фрагмы в отверстие штуцера 2 и способствуют плотному приле­ганию конуса диафрагмы к штуцеру при вытеснении жидкости из пневмокомпенсатора во время остановок насоса. На крышке уста­новлен угловой вентиль 3 для зарядки пневмокомпенсатора сжа­тым газом. Пневмокомпенсаторы заряжаются воздухом, нагнетаемым компрессором высокого давления либо азотом, доставляемым в баллонах.

Давление газа контролируется манометром 4, снабженным вентилем. Манометр включается с помощью вентиля перед пуском насоса для контроля начального давления в пневмокамере. При работе насоса вентиль закрывается, поэтому манометр пре­дохраняется от преждевременных поломок, вызываемых пульсацией давления в пневмокамере. Из насоса жидкость поступает в пневмокомпенсатор через штуцер 2, затягиваемый шпильками 10, которые одновременно служат для крепления пневмокомпен-сатора к фланцу 1 нагнетательного коллектора насоса.

В буровых насосах применяются пневмокомпенсаторы с объёмом 70 литров

Рисунок 7 - Сферический компенсатор

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА

ИЗУЧЕНИЕ КОНСТРУКЦИИ ПРИВОДНОЙ ЧАСТИ БУРОВОГО НАСОСА.

Цель работы:

Изучить конструкцию: а) трансмиссионного вала; б) эксцентрикового (коренного) вала; в) крейцкопфного узла.