Вариант. Решение Расчет по страгивающей нагрузке
 Скачать 1.25 Mb.
|
|
Решение: Расчетная нагрузка на фланцевое соединение складывается из усилия на шпильки при их предварительной затяжке и усилий, возникающих в процессе эксплуатации арматуры. Также учитываются изгибающий момент от массы боковых отводов и влияние разности температур между проходящей жидкостью или газом и окружающей средой. Нагрузка на шпильки от их предварительной затяжки:  где  - средний диаметр прокладки, м;  - ширина прокладки, подвергающейся упругой деформации, м (bo=1-1.5мм, для давлений 70 МПа и выше bo=2.5-3.5мм);  - удельное давление смятия прокладки, Па (для прокладки из стали 08кп =125 МПа). = 3.14 *0,1016*0,001*125*106 = 39 кНЭксплуатационная нагрузка складывается из: а) Силы давления перекачиваемой среды   = (3,14 / 4)*0,10162*28*106 = 226889,8Н=226,8 кНгде p- давление опрессовки, Па. б) сила давления на прокладку для обеспечения герметичности соединения   =2*5,5*28*106 *0,1016*0,001*3,14 = 98259,39Н=98,25кНгде m- эмпирический прокладочный коэффициент (для прокладки из стали 08кп принять равным 5.5). в) сила изгибающего момента от массы боковых отводов фонтанной арматуры:  (5.4)М = 2*750= 1500  =  = 15527,9Н=15,52кН где M– изгибающий момент от массы отвода и линий, идущих к манифольду; Dш– диаметр окружности центров отверстий под шпильки. г) усилие от температурной деформации возникает из-за того, что при повышенной разнице в температуре перекачиваемой и окружающей среды внутренние и наружные элементы фонтанной арматуры подвержены разным температурным деформациям, что создает дополнительные нагрузки.   где Δt– превышение температуры прокладок и фланцев по сравнению с температуры шпилек, при расчетах полагают, что фланцы, приваренные встык, нагреваются до температуры среды в трубопроводе, а температура шпилек составляет около 0.95 температуры фланца; lш– рабочая высота шпильки, м (расстояние между серединами гаек); α коэффициент линейного расширения материала фланцев и шпилек (для стали α=10-5 град-1); Eш, Епр– модуль упругости шпилек и прокладки (для стали равен 2.1·1011 Па); Fш , Fпр– площадь поперечного сечения шпилек и прокладки, м2; H– конструктивная высота прокладки, м (H=2.2b, где b– ширина прокладки); D– внешний диаметр прокладки, м; D1– диаметр фаски прокладки, м (меньше внешнего диаметра прокладки на 5-10 мм); γ– угол наклона стенки канавки под прокладку (γ– 670). l = 2,2*0,012 – (0,1016- 0,0916)/2*tg(670) =0,0147м Fш= 3,14*0,09162 /4 = 6,5*10-3 м2 Fпр = 3,14*0,10162 /4 = 8,1*10-5 м2 Pt=  В итоге эксплуатационная нагрузка равна:   = 226889,8+98259,39+15527,90 +440,55= 341117,64Н=341,11кН В качестве расчетной нагрузки P принимается наибольшее из двух значений Pш1 или Pш2. = 341,11Н По величине расчетной нагрузки P определяется число шпилек фланцевого соединения:  где  - коэффициент запаса прочности шпилек ( =1.25); dо– внутренний диаметр резьбы шпильки, м;  – предел текучести материала шпилек ( =550 МПа). z =  = 2,80Округляя полученное количество шпилек до ближайшего большего кратного 4, получаем, что необходимое количество шпилек равно 4. Задача 6. Прочностной расчет колонны гибких труб. Произвести прочностной расчет колонны гибких труб, используемых совместно с винтовым забойным двигателем для разбуривания песчаной пробки на забое скважины. Исходные данные см. в таблице 6.1. Таблица 6.1- исходные данные к задаче 6
Найти: 1. Угол закручивания колонны гибких труб по глубине, характеристикам сечения и материала трубы, действующему тормозному моменту от винтового забойного двигателя. 2. Найти эквивалентное действующее напряжение под стриппером по критерию Мозеса, сравнить с пределом текучести, взятым с запасом прочности 1.2. 3. Найти максимальное действующее напряжение при изгибе колонны гибких труб на барабане и гусаке в процессе СПО. 4. Рассчитать количество циклов напряжений, которые испытывает гибкая труба в процессе одного спуска-подъема. Технические характеристики гибких труб отечественного производства смотри в таблицах 6.2 и 6.3. Таблица 6.2- технические характеристики стали для изготовления гибких труб в бунтах
Таблица 6.3– технические характеристики гибких стальных труб в бунтах
Таблица 6.4– техническая характеристика ВЗД
Решение: 1. Рассчитаем угол закручивания КГТ от действия вращающего момента ВЗД Д-108. Методику расчета заимствуем из [Р.Х. Гафаров, Р.Г. Шарафиев, Р.Г. Ризванов. Краткий справочник инженера-механика. Уфа, 1995 г]. Модуль сдвига материала гибкой трубы, Па:  где Е=2×1011 Па модуль Юнга для стали;  коэффициент Пуассона для стали; отсюда G=7.7×1010 Па;Полярный момент инерции сечения КГТ, м4:   =1,25*10-6 м4Где dнар наружный диаметр гибкой трубы, м; dвн– внутренний диаметр гибкой трубы, м. Тогда абсолютный угол закручивания КГТ на длине H равен  рад Где  – максимальный девствующий крутящий момент на КГТ; H– глубина скважины, м. =23,932. Расчет на прочность КГТ в наиболее нагруженном месте– на входе в стриппер (устьевой герметизатор) с учетом одновременного действия нескольких видов напряжений. При расчетах КГТ на прочность зарубежные специалисты [К. Ньюман. Предельные механические нагрузки на ГНКТ. Начальный предел текучести рассчитывается на основе комбинации трех главных напряжений (осевое напряжение, радиальное напряжение, тангенциальное напряжение) и касательного напряжения, вызванного действием вращающего момента. Эквивалентное напряжение по Мозесу, Па:  Где  – тангенциальное напряжение, Па:  = 49,7 МПаГде  давление промывочной жидкости, Па. – радиальное напряжение, Па; = 15 МПаРассчитаем объем 1 м КГТ по формуле  1,16*10-3м3 Теперь можно получить удельный вес КГТ по формуле  9,1кг/м3 Рассчитаем осевое напряжение по формуле   = 24,17МПаГде  – масса 1 погонного метра гибкой трубы в кг. – осевое напряжение, Па; – касательное напряжение, Па. Где W полярный момент сопротивления сечения, м3   = 3,6*10-5м3 = 25Мпа = 53,33 МпаЭквивалентное напряжение сравнивается с пределом текучести, взятому с запасом прочности 1.2.  = 120 МпаТаким образом, условие на прочность выполняется: напряжение, возникающие в наиболее нагруженном месте трубы – на входе в стриппер – не превышает предельно допустимого. 3. Расчет напряжений, возникающих в гибкой трубе при изгибе на барабане. Максимальное нормальное напряжение, возникающее в гибких трубах при изгибе на барабане установки: max = Edнар/2R max = 2×1011 *0.073/(2*1.5) =486Мпа Где R– это радиус барабана установки, обычно он равен 1.2–1.7 м. При поперечном изгибе в теле трубы возникают растягивающие напряжения с выпуклой стороны и сжимающие с вогнутой. Напряжения поперечного изгиба в не вращающейся колонне неизменны по величине и знаку, во вращающейся величина сохранится, знак будет меняться в зависимости от частоты вращения. Задача 7. Выполнения экиза рабочего колеса и направляющего аппарата ЭЦН. По заданному варианту ЭЦН определить: 1 .Коэффициент быстроходности рабочего колеса  .2.По коэффициенту быстроходности и схемам рабочих колес и направляющих аппаратов определить основные размеры деталей. 3. Начертить в любой программе САПР или вручную эскизы рабочих колес и направляющих аппаратов по полученным размерам в стандартном масштабе. Таблица 7.1
Характеристики насосов ЭЦН смотри в рисунках 7.1-7.9.  Рисунок 7.2– характеристика насосов ЭЦНМ5-800 на воде, количество ступеней-100 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||