Вариант. Решение Расчет по страгивающей нагрузке

• Название: Решение Расчет по страгивающей нагрузке
• Анкор: Вариант
• Дата: 03.05.2022
• Размер: 1.25 Mb.
• Имя файла: 1.docx
• Тип: Решение; #509384
• страница: 4 из 4

Решение

По выбранному типа насоса и его характеристике из рис. 7.1-.7.9 рассчитывается коэффициент быстроходности ступени центробежного насоса, который показывает соотношение основных рабочих показателей этого насоса (его одной ступени):



где n- частота вращения рабочего колеса, об/мин (частота вращения рабочих колес центробежного насоса принимается в пределах 2820-3500 об/мин), Q- подача насоса в оптимальном режиме, м³/с, Н- напор одной ступени насоса в оптимальном режиме, м. в. ст.

= 263,75

Эскиз рабочего колеса и направляющего аппарата центробежного насоса с коэффициентом быстроходности из диапазона 160…270 имеет вид, представленный на рисунке 7.2.



Рисунок 7.2 – Эскиз рабочего колеса и направляющего аппарата

б- ступень быстроходного центробежного насоса с n_S=160-270

Соотношения между геометрическими размерами ступени центробежного насоса можно найти из номограммы рис. 7.11.



Рисунок 7.11- зависимости: 1– коэффициента эквивалентного диаметра входа ; 2– коэффициента монтажной длины ступени насоса ; 3–коэффициента ширины колеса на выходе ; от коэффициента быстроходности , выраженного в сотнях единиц (где Q в м³/с, n в об/мин).

При выполнении расчетов необходимо иметь в виду, что минимально допустимая ширина каналов рабочего колеса b₂=3.6 мм; внешний диаметр рабочего колеса D_вкна 8-12 мм меньше, чем наружный диаметр корпуса ЭЦН; диаметр втулки рабочего колеса d_вт определяется конструктивными и прочностными соображениями и обычно выбирается в пределах 25-40 мм.

= = 0,330

= = 0,104

= 0.058

Задача 8.

Установка для освоения и капитального ремонта скважин УПА-60 (высота мачты от земли до кронблока 22 м) выполняет цикл подъема и спуска колонны НКТ в скважину. Необходимо найти а) коэффициент запаса выносливости подъемного вала лебедки и сравнить с допускаемым 1.2; б) максимальный прогиб подъемного вала в мм.

Исходные данные: длина одной трубы НКТ в среднем 10 м; диаметр барабана установки 0.6 м; диаметр опасного сечения подъемного вала установки 80 мм; расстояние между подшипниковыми опорами подъемного вала установки 1.1 м; масса подвижных элементов талевой системы 2 т.

Таблица 8.1

Вариант параметр	8
Длина колонны НКТ, м	2150
Типоразмер колонны НКТ	60
Используемая оснастка талевой системы установки	2х3
Материал подъемного вала установки, тип термообработки	40ХН Закалка до HRC43

При нагружении вращающегося подъемного вала лебедки возникают переменные напряжения. Наибольшее значение с точки зрения прочности имеют переменные нормальные напряжения, которые изменяются по синусоидальному закону в нестационарном симметричном цикле.

Для расчета на прочность при нестационарном симметричном цикле нагружения необходимо воспользоваться зависимостью:



где - эквивалентное напряжение цикла, Па; - максимальное напряжение цикла, Па (соответствует максимальному напряжению при максимальной нагрузке на крюке); - максимальное напряжение цикла для i-го участка работы с постоянной нагрузкой на крюке, т.е. максимальное напряжение при подъеме колонны НКТ определенной длины, Па; - количество циклов нагружения на i-ом участке работы с постоянной нагрузкой на крюке, т.е. количество оборотов подъемного вала, необходимых для подъема одной трубы НКТ; m- показатель наклона кривой усталости, принимается равным 9 по результатам экспериментальных исследований; - базовое число циклов нагружения, принимается равным 10⁷ по результатам экспериментальных исследований.

При этом, максимальное напряжение для каждого из участков работы с постоянной нагрузкой можно найти по зависимости:



где - изгибающий момент на i-ом участке работы с постоянной нагрузкой на крюке; - диаметр опасного сечения подъемного вала, м;[ - момент сопротивления сечения вала при изгибе.

M = q*l² / 8, где

l - расстояние между опорами в метрах.

M = 2000*1,1² / 8 =302,5 н.м

W = = 0.00002

= 302,5/ 0.00002 = 15МПа

Рассмотрим определение числа циклов нагружения на примере вала, подверженного действию изгибающего момента и вращающегося с частотой вращения n, мин^-1 (угловой скоростью ω, с^-1).

Число циклов напряжений, выдержанных до усталостного разрушения 



N = (350*10⁶ / 395)⁹ * 10⁷ = 6*10⁵

- предел выносливости материала вала (зависит от способа термообработки, см. в «Краткий справочник инженера механика»); σ_-1 = 0,47, σ_{в =} 0.47* 615 = 289 МПа

= 880* = 58.1 МПа

Затем необходимо сравнить коэффициент запаса усталостной прочности с нормативным значением:



где - нормативный коэффициент запаса прочности валов, равен 1.2.

93.2 /58.1 = 1.6

Максимальный прогиб подъемного вала можно определить по зависимости:



где - максимальное усилие от ведущей ветви талевого каната, = 210 кН; - длина подъемного вала, м. E = 2.12*10^{- 5} МПа , J - Момент инерции, кг·м².

= = 0.01 м

Список использованной литературы:

1. В. Н. Ивановский, И.А. Мерициди. Домашние задания по машинам и оборудованию для добычи нефти. Часть 1 и 2. М.: РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина, 2004 г.

2. Л. Г. Чичеров, Г. В. Молчанов, А. М. Рабинович и др. Расчет и конструирование нефтепромыслового оборудования: Учеб. пособие для ВУЗов. М.: Недра, 1987. – 422 с.