РИАП. Сборник задач По дисциплине Машины и Оборудование для Добычи и Подготовки Нефти и Газа

• Название: Сборник задач По дисциплине Машины и Оборудование для Добычи и Подготовки Нефти и Газа
• Дата: 26.04.2022
• Размер: 3.32 Mb.
• Имя файла: zadachi_MiOdlyaDiPNG_251018.docx
• Тип: Сборник задач; #497864
• страница: 4 из 4

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	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Длина колонны НКТ, м	1600	1800	1920	2100	1620	1820	2600	2150	2050	1900
Типоразмер колонны НКТ	89	89	73	73	114	114	60	60	89	114
Используемая оснастка талевой системы установки	3х4	3х4	3х4	3х4	3х4	3х4	2х3	2х3	3х4	3х4
Материал подъемного вала установки, тип термообработки	35ХМ Закалка до НВ 270	35ХМ Закалка до HRC50	35ХМ Закалка до НВ 270	35ХМ Закалка до до HRC50	40ХН нормализация	40ХН Закалка до HRC 43	40ХН нормализация	40ХН Закалка до HRC 43	40ФХА Закалка до HRC 50	40ФХА Закалка до HRC 30

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.

Затем необходимо сравнить коэффициент запаса усталостной прочности с нормативным значением:



где - предел выносливости материала вала (зависит от способа термообработки, см. в «Краткий справочник инженера механика»); - нормативный коэффициент запаса прочности валов, равен 1.2.

Максимальный прогиб подъемного вала можно определить по зависимости:



где - максимальное усилие от ведущей ветви талевого каната, Н; - длина подъемного вала, 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.