9.Расчёт элеватора

Элеваторы применяют для подвешивания на талевой системе или столе ротора бурильных труб. Элеваторы бывают створчатые, корпусные и автоматические. Створчатый элеватор состоит из двух шарнирно соединённых между собой створок с рукоятками. В каждой створке имеетмя проушина для штропа с запирающим устройством против его самопроизвольного выпадения. Створчатые элеваторы применяются при небольшом весе бурильной колонны.

Корпусной элеватор состоит из массивного литого или кованного корпуса с проушинами для штропов , дверцы и замка с пружиной. При ударе дверцы о корпус замок автоматически закрывается. Под нагрузкой элеватор не может самопроизвольно открыться, так как защёлка прижимается посадочной поверхностью муфты трубы.

В процессе эксплуатации посадочная поверхность корпуса и дверок изнашивается. Защёлки и пальцы шарнира дверок также изнашиваются и при ремонте элеватора заменяются новыми. Посадочные поверхности корпуса и дверок можно восстановить наплавкой сварочной проволокой под слоем флюса с последующей проточкой до номинальных размеров.

Расчёт на прочность[2, стр. 281-282] элеватора заключается в расчёте дверок и проушин для штропов. Нагрузка Р=5633 кН, рассчитанная ранее, распределяется на корпус и дверцы элеватора пропорционально центральным углам обхвата (рис.14). Если нагрузки на корпус и дверки обозначить соответственно Р_1э и Р_2э, то при

Р_1э=Р Р_2э=Р

Рис.14 К расчту проушин элеватора на прочность.

Дверку в сечении I-I (рис.15) можно рассчитать на изгиб как балку на двух опорах.

Рис.15 К расчёту дверки элеватора на прочность.

Зададимся размерами: а_(э)=0,05м; с_(э)=0,06; l_э=0,224м;n_э=0,1м; h1_(э)=0,3м; d_(э)=0,15м; r_(э)=0,1м; ; В_(э)=0,2м; h_э=0,4м; b_(э)=0,114м.

Тогда напряжение изгиба в сечении I-I составит:

.

Необходимо ещё рассчитать реакции опоры R _1(э) и R_2(э).

Возьмём сумму моментов всех сил относительно опоры 1

Откуда определим реакцию опоры :

Возьмём сумму моментов относительно опоры 2:

Откуда найдём реакцию опоры :

Теперь найдём

Материал изготовления элеватора низкоуглеродистая легированная хромом и никелем сталь 20ХН с пределом прочности Предел прочности при изгибе для этой стали составит =0,6,

Тогда запас прочности дверки элеватора на изгиб в сечении I-I составит:

,

чего явно достаточно.

Аналогично рассчитываем сечение II-II:

МПа.

Коэффициент запаса прочности дверки элеватора на изгиб в сечении II-II составит:

,

чего явно достаточно.

Проушина элеватора рассчитывается на изгиб по сечению III-III (рис. 14).

Изгибающий момент в этом сечении составит:

кН·м

Момент сопротивления этого сечения составит:

м³.

Тогда напряжение изгиба этого сечения составит:

Запас прочности проушины на изгиб составит:

,

чего явно достаточно.

Рассчитанный элеватор предназначен для захвата и удержания труб диаметром 114мм, что обуславливает размер в_э (рис.15). Больший диаметр не войдет в створ элеватора, меньший будет «ходить» внутри него, а если диаметр упорной муфты меньше, то и вовсе выскочит.

Полученные коэффициенты запаса прчности все велики , что наводит на мысль о рациональности выбранных размеров элеватора. С этим элементом СПК непосредственно работают люди и при окончательном проектировании его размеры должны быть доведены до минимално допустимых. Это снизит затраты сил работающих при его манипуляции и увеличит безопасность работы. Здесь же, в рамках курсового проекта, проведенного расчета на прочность вполне достаточно.