2 РАЗРАБОТКА КОНСТРУКЦИИ ЛУБРИКАТОРНОЙ УСТАНОВКИ. 2 разработка конструкции лубрикаторной установки 1 Выбор базовой модели
![]()
|
2 РАЗРАБОТКА КОНСТРУКЦИИ ЛУБРИКАТОРНОЙ УСТАНОВКИ 2.1 Выбор базовой модели На основании исходных данных в качестве базовой модели выбираем лубрикаторную установку УЛГ-65х35, техническая характеристика которой представлена в таблице 1.1. 2.1 Определение основных параметров 2.1.1 Определение толщины стеки секционной трубы скважинного лубрикатора Методика расчета представлена в списке использованных источников [21]. Схема к расчету представлена на рисунке 2.1. Определяем толщину стенки секционной трубы S, м, лубрикаторной установки по формуле ![]()
![]() 2.1.2 Определение усилий во фланцевом соединении переводного фланца лубрикаторной установки Исходными данными для расчета являются размеры и материал фланца, шпилек, прокладки. Расчет производится по величине допускаемых напряжений. Схема для расчета усилий во фланцевом соединении представлена на рисунке 2.2. Расчет ведется по методике, предложенной в списке использованных источников. [21] Кольцо сжимается по оси соединения и по радиусу. Принимается, что сила, действующая на кольцо, равномерно распределена по его внешней поверхности. Кольцо рассматривается как толстостенный сосуд. За расчетное усилие Ррас принимают большее из двух: эксплуатационное усилие, Рэ, Н, и усилие затяжки Рзат, Н. Эксплуатационное усилие, действующее на шпильки фланцевого соединения, при двухстороннем касании прокладки с канавкой фланца Рэ, Н Рэ = Рср + Ру, (2.2)
Рср =0,785 Dп2∙Рр, (2.3)
Рср =0,785(107,9∙10-3)2∙35∙106=319875,2 Н.
Ру=π ∙Dп∙bэф∙m∙Рр, (2.4)
bэф =0,125∙b, (2.5)
bэф =0,125∙11,1 ∙10-3 =1,4 ∙10-3 м
Ру=3,14 ∙107,9∙10-3∙1,4 ∙10-3∙6,5∙35∙106=107909,7 Н, Рэ =319875,2+107909,7=427784,9Н. Усилие затяжки Рзат, Н Рзат= π ∙Dп∙bэф∙qп, (2.6)
Рзат= 3,14 ∙107,9∙10-3∙1,4 ∙10-3∙180∙106=85379,1 Н За расчетное принимаем Ррас = Рэ =427,8 кН. 2.1.3 Расчет гидроцилиндра кабельного превентора Расчет ведется по методике, предложенной в списке использованных источников [23]. Усилие, развиваемое гидроцилиндром Ру, кН ![]()
![]() Усилие на преодоление сил трения Q, Н ![]()
![]() Таким образом, полное усилие в гидроцилиндре Р1у, кНР1у=Ру+Q, (2.9) Р1у=13297,9+241,8=13539,68 кН Площадь поршня гидроцилиндра F, м2 |
где | z | - | количество шпилек во фланцевом соединении, z=8 [22] |
Р1= 427,8∙103/8=53,5 кН.
Расчетное напряжение, возникающее в шпильке рас, МПа
рас=Р1/F1, (2.13)
где | F1 | - | площадь поперечного сечения шпильки по резьбовой части, м2 |
F1=0,785∙d12, (2.14)
где | d1 | - | диаметр шпильки, d1=24∙10-3 м [22] |
F1=0,785∙ (24∙10-3)2=0,45∙10-3 м2,
рас =53,5∙103/0,45∙10-3=118,8 МПа.
Запас прочности шпильки n
n=т шп /рас, (2.15)
3
где | т шп | - | предел текучести материала шпильки, для стали 20Х, т шп =500 МПа |
n=500/118,8=4,2.
Условие прочности выполняется.
2.2.2 Расчет прочности прокладки переводного фланца
Прочность прокладки проверяют параметром l ,
l =1,285∙hраб/(b ∙ Rср ), (2.16)
где | hраб | - | рабочая высота прокладки, м |
hраб=Н-0,22Ro, (2.17)
где | Н | - | высота прокладки, Н=16,0∙10-3 м; |
| Rо | - | радиус скругления прокладки, Rо=0,5∙10-3 м |
hраб=16,0∙10-3 - 0,22∙0,5∙10-3=0,01589 м
где | b | - | ширина прокладки, b=11,1∙10-3 м; |
| Rср | - | средний радиус прокладки, м |
Rср =0,5( Rн +Rв ), (2.18)
где | Rн | - | наружный радиус прокладки, Rн =53,95∙10-3 м; |
| Rв | - | внутренний радиус прокладки, Rв =42,85∙10-3 м |
Rср =0,5∙ (53,95∙10-3+42,85∙10-3)=48,4∙10-3м;
l =1,285∙15,86∙10-3/( 11,1∙10-3∙48,4∙10-3) = 0,34.
Условие прочности прокладки выполняется, т.к. l 1.0.
2.2.3 Расчет переводного фланца лубрикаторной установки на прочность
Прочность фланца проверяют под действием изгибающего момента в
наиболее опасном сечении, ослабленном проточкой и канавкой фланца. Фланец рассматривают как консольную балку с заделкой в опасном сечении А-С, нагруженную сосредоточенной силой Ррас .
Схема к расчету фланца представлена на рисунке 2.3.
Изгибающий момент в опасном сечении М, кН∙м
М= Ррас ∙ lа, (2.19)
где | lа | - | плечо действия расчетной нагрузки, м |
lа = 0,5∙ ( Dпр – Dср.к. ), (2.20)
где | Dпр | - | диаметр перехода фланца, Dпр = 135∙10-3 м; |
| Dср.к. | - | средний диаметр канавки фланца, Dср.к.= 96∙10-3 м |
lа = 0,5∙ (135∙10-3–96∙10-3)=39∙10-3м,
М=427,8∙103∙39∙10-3=16684,2 Н∙м.
Момент сопротивления опасного сечения изгибу W, м3
![](191395_html_eaf268917de7a383.gif)
![](191395_html_3db0b1ba3b508b41.gif)
Расчетное напряжение в опасном сечении , МПа
= М/ W, (2.22)
=16,6842∙103/146∙10-6=114 МПа.
Условие прочности опасного сечения n
n=т ф /, (2.23)
где | т ф | - | предел текучести материала фланца, для стали 20Х, т ф= 500 МПа |
n=500/114=4,3.
Удовлетворяет значению допускаемых напряжений, так как 2<n<5.