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 Ra=1,25 мкм в ползунной части и не более Ra= 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 Ra=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 Ra= 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.