Работы капитального ремонта

6.1. Процесс разборки талевого блока (рисунок 1)

- снятие предохранительного кожуха 10;

- отвинчивание болтов, соединяющих траверсу талевого блока 11 с щеками 1, снятие траверсы;

- отвинчивание гаек пальцев серьги (на рисунке их нет), выбивание пальцев, снятие серьги;

- снятие стопорной планки 7, отвинчивание корончатой гайки 12, снятие щеки

с оси 6;

- снятие с оси канатных шкивов 9;

- отвинчивание второй корончатой гайки и снятие оси;

- выпрессовка подшипников 8 из ступиц канатных шкивов;

6.2. Критерии отбраковки деталей и возможные методы ремонта деталей

6.3. Замена негодных крепёжных деталей

6.4. Ремонт предохранительного кожуха

6.5. Замена изношенных пальцев серьги

6.6. Сборка талевого блока

7. Требования к отремонтированному талевому блоку

1. Канатные шкивы должны вращаться легко, не вызывая вращения соседних.

2. Сварные швы не должны иметь трещин, раковин, газовых пузырей, шлаковых включений;

3. На поверхности серьги блока, в месте контакта со штропом крюка, углубление не должно превышать 3 мм в глубину и 100 в ширину;

4. Все резьбовые соединения должны быть зашплинтованы;

5. Масляные каналы промыты и продавлены свежей смазкой;

6. Предохранительные кожухи не должны иметь вмятин и трещин;

7. Талевый блок должен быть окрашен стойкой краской соответствующих цветов.

7. Изобразите ремонтные эскизы

• оси канатных шкивов

• канатного шкива

Контрольные вопросы

1. Каков характер изнашивания канатного шкива?

2. Каков характер изнашивания оси?

3. Перечислите работы текущего ремонта и обслуживания;

4. Как производится смазка подшипников?

5. В какой последовательности производится процесс разборки талевого блока?

6. В каком случае выбраковывается ось?

7. Как производится извлечение подшипников из канатных шкивов?

8. Какие детали должны подвергаться дефектоскопии?

9. Как ремонтируются ось, шкивы?

РЕМОНТ БУРОВЫХ КРЮКОВ

1. Назначение и основные технические параметры

Буровые крюки служат для подвешивания на них бурильных и обсадных колонн

Основными техническими параметрами являются допускаемая нагрузка в кН, диаметр зева крюка и ход пружины.

2. Основные ремонтные нормативы

Структура ремонтного цикла К 3 Т К

Длительность межремонтного цикла 8800м-ч

Длительность межремонтного периода 1200 м-ч

3. Неисправности, возникающие в процессе эксплуатации

4. Работы текущего ремонта

• Осмотр крюка

• Проверка крепления гайки ствола

• Замена негодных крепёжных деталей

• Ремонт при необходимости защёлки и стопора

• Чистка и смазка крюка

5. Работы капитального ремонта

   1. Процесс разборки крюка (рисунок 2)

• Выбить палец защёлки зева и снять защёлку 2

• Отсоединить скобы боковых рогов 13

• Снять стопорную планку оси крюка

• Выбить ось и отсоединить крюк 12 от ствола 11

• Снять крышку стакана

• Снять предохранительную планку 14 гайки ствола

• Вырубить сварные швы боковых шпонок стакана, вынуть шпонки и отвернуть гайку 5 ствола

• Вынуть пружину 6 и ствол из траверсы (корпуса)

• Разобрать стопор 3 и вынуть из траверсы стакан и снять опорный подшипник 7.

2. Дефектовка деталей, критерии отбраковки

Крюк - износ отверстия под палец – более 1 мм

- износ отверстия под ось боковых скоб – более 0,8 мм

Подушка зева - вмятина глубиной более 3 мм

Ствол - трещины любого характера и расположения

- износ отверстия под палец – более 0,8 мм

- износ и сдвиг витков трапециидальной резьбы

Стакан - трещины любого характера и расположения

- износ шпоночного паза более 0,5 мм

Траверса - трещины любого характера и расположения, обломы

- износ отверстия под ось штропа более 0,1 мм

- износ поверхности под подшипник более 0,4 мм

Штроп - износ отверстия под пальцы более 1,5 мм

- погнутость

- трещины любого характера и расположения

Ось - трещины

- износ поверхности более 0,4 мм

6. Требования к отремонтированному крюку

• Крюк, ствол, штроп. Траверса, ось боковых рогов и гайка не должны иметь дефектов, снижающих их прочность

• Склёпка пластин крюка должна быть прочной и плотной. Местные зазоры между пластинами не более 1 мм

• Крюк должен свободно вращаться от усилия одного рабочего

• Крюк должен поворачиваться относительно пальца

• Зев крюка не должен иметь выработки более 6 мм

• Основная пружина должна быть цилиндрической и упругой

• Все резьбовые соединения должны иметь надёжное предохранение от самоотвинчивания

• Маслоподводящие каналы должны быть промыты и заполнены свежей смазкой

7. Ремонтные эскизы ремонтируемых деталей (ствол, крюк, корпус)

Контрольные вопросы

1. Каков характер нагружения основных деталей?

2. Какова последовательность разборки крюка?

3. Какие детали подвергаются неразрушающему контролю?

4. Назовите критерии отбраковки крюка, корпуса, ствола

5. Какие детали можно отремонтировать, какими методами?

6. Какие требования предъявляются к отремонтированным крюкам?

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА

ИЗУЧЕНИЕ КОНСТРУКЦИИ УЗЛОВ БУРОВОЙ ЛЕБЁДКИ

Цель работы:

1. Изучить кинематическую схему лебёдки;

2. Изучить по схеме и плакату конструкцию подъёмного вала, ленточного тормоза;

3. Выполнить условия тестового задания

Кинематика буровой лебёдки

Рассматривается кинематическая схема двухвальной буровой лебёдки ЛБУ 1200 (рисунок 1)

Рисунок 1 - Кинематическая схема двух вальной буровой лебёдки

Лебёдка обеспечивает: подъём инструмента из скважины; спуск инструмента в скважину; передачу мощности буровому ротору; подъём и опускание буровой вышки; ликвидацию прихвата бурильной колонны.

При подъёме инструмента из скважины вращение подъёмного вала 1 производится через звёздочку z = 41 трансмиссионного вала 2 от главного привода при этом работает одна из цепных передач, в зависимости от включённой скорости:

2-я и 3-я скорости передача 68/21

5-я и 6-я скорости передача 36/29

Включение передачи 68/21 производится пневматической муфтой 1, передачи 36/29 муфтой 3. При подъёме инструмента из скважины электропорошковый тормоз ТЭП-4500 отключён от барабана кулачковой муфтой 4. В случае выхода из строя главного привода, подъём инструмента можно производить с помощью вспомогательного привода. Вращение подъёмного вала в этом случае производится через звёздочку z =39 трансмиссионного вала 2, цепную передачу 72/34 и кулачковую муфту 2.

Иногда при ликвидации осложнений в скважине необходимо производить подъём инструмента с одновремённом вращением инструмента. Кинематика лебёдки позволяет осуществлять одновремённую передачу вращения подъёмному валу и ротору.

Подъёмный вал приводится в действие в указанной выше последовательности. Трансмиссия ротора 6 передаёт мощность от трансмиссионного вала 2 через передачу 23/34 и звёздочку z =45 ротору.

При спуске инструмента подъёмный вал отключён от привода муфтами 1 и 3 и подключён к тормозу ТЭП-45000 кулачковой муфтой 4. Скорость спуска регулируется ленточным и электропорошковым тормозом 6. При необходимости подачи инструмента с одновремённым вращением ротора, подъёмный вал отключён от привода муфтами 1 и 3, а вал трансмиссии ротора подключён к валу 2 муфтой 5.

Подъём и опускание буровой вышки производится с помощью вспомогательного привода. Передача вращения подъёмному валу происходит через звёздочку z =39, цепную передачу 72/34 и кулачковую муфту 2.

Для ликвидации прихватов используется 1-я скорость. Эта же скорость используется при спуске обсадных колонн. Вращение подъёмного вала при этом происходит от передачи 68/21.

Конструкция узла подъёмного вала

На валу 1 (рисунок 2) между опорными подшипниками 13 напрессован барабан 24 со ступицами 23, к которому крепятся тормозные шкивы 6 болтами 21.

Рисунок 2 - Подъёмный вал буровой лебёдки

На правом диске барабана с внутренней стороны отлит паз в котором планками и болтами крепится конец талевого каната. Справа от барабана под тормозным шкивом на двух шпонках посажена кулачковая 22 муфта для подключения звёздочки 2 вспомогательного привода. Звёздочка 2 соединена со ступицей, посаженной на вал на двух роликоподшипниках. На торце ступицы имеются кулачки.

К подшипникам подаётся густая смазка через маслёнку и смазочный канал в ступице.

На правой консоли вала напрессована звёздочка 17 включения быстрой скорости. Пружинное кольцо фиксируют от осевого смещения распорные втулки.

На конце вала установлена кулачковая муфта 16 включения вспомогательного тормоза. Муфта 16 на шпонках или шлицах с помощью механизма включения может перемещаться для соединения с кулачковой муфтой вала вспомогательного тормоза.

На левой консоли вала установлена звёздочка 12 включения тихой скорости, соединённая со ступицей болтами 10, установленной на сферических подшипниках. Включение звёздочки производится муфтой 5, шкив 11 которой соединён с фланцем ступицы болтами 9. Муфта 5 связана жёстко с валом 1 через диск 3, ступицу 8, напрессованную на вал.

При подаче сжатого воздуха в муфту через вертлюжок выбирается радиальный зазор между шкивом и колодками муфты. За счёт возникающих сил трения происходит соединение шкива и связанной с ним звёздочки 12 с валом. Шкив имеет приливы с пазами для установки аварийных болтов 4.

Опорные подшипники 13 установлены в корпусах подшипников 15; 19 ванн цепных передач. Подшипники закрыты крышками 14; 18 с лабиринтными уплотнениями. Смазка подшипников производится через маслёнки. Подшипники на валу фиксируются распорными втулками 20.

Конструкция ленточного тормоза буровой лебёдки (рисунки 3а, б)

Тормозные ленты 17 с закреплёнными на них колодками 18 из фрикционного материала охватывают тормозные шкивы барабана. Тормозные ленты выполнены со взаимозаменяемыми концами для более полной отработки тормозных колодок. Набегающие концы лент с помощью осей 2 болтов 3 и стаканов 7 соединены с балансиром 10. Сбегающие концы лент с помощью осей 23 и обоймы 15 соединены с коленчатым валом 14. Коленчатый вал установлен на подшипниках 16.

Балансир служит для выравнивания натяжения лент. Он шарнирно соединён со стойкой 13, закреплённой на раме лебёдки болтами 12. Пружины 5, опираясь через шайбы 6 на раму, постоянно прижимают стаканы 7 к балансиру. Сферические поверхности стакана и балансира образуют шарнир.

В нижний конец стакана ввёрнута шпилька 8. Между шайбой 9 и рамой выдержан зазор а⁺² = 5, который при разрыве одной из лент, обеспечивает затормаживание барабана другой. При этом зазор выбирается и усилие от набегающего конца передаётся непосредственно на раму. Оттяжками 19, закрепленными на ограждении лебёдки, обеспечивается равномерный зазор между тормозными шкивами и колодками в расторможенном состоянии.

Регулирование зазора между тормозным шкивом и тормозными колодками по мере их износа производится поворотом стакана ключом 11. Стрелка 1- указатель служит для регулирования одновремённой работы лент.

Коленчатый вал с помощью рычага и оси соединён со штоком пневмоцилиндра 20, которым осуществляется пневматическое управление тормозом.

а

б

Рисунок 3 - Ленточно-колодочный тормоз

ОБСЛУЖИВАНИЕ И РЕМОНТ БУРОВЫХ ЛЕБЁДОК

1. Назначение и технические параметры буровых лебёдок – знать

2. Конструкция буровых лебёдок – знать

3. Основные ремонтные нормативы

Структура ремонтного цикла К 3 Т К

МРЦ 8800 м-ч

МРП 2200 м-ч

Рекомендуемый срок эксплуатации 6 лет.

4. Возможные неисправности в процессе эксплуатации и их причины

5. Работы по проверке технического состояния текущего ремонта

6. Работы капитального ремонта

   1. Разборка лебёдки

Буровая лебёдка разбирается на следующие узлы: подъёмный вал, трансмиссионный вал (если лебёдка двухвальная), вал трансмиссии ротора, вспомогательный тормоз (гидравлический или электрический). Наиболее сложным узлом является подъёмный вал, разборка которого производится следующей последовательности:

- снимают детали пневмоуправления;

- разбирают болтовые соединения 3 и 4 и снимают диск муфты МП-1070 5;

- спрессовывают ступицу 8;

- отвинчивают гайки, снимают болты 9 и 10, снимают барабан 11 муфты МП-1070;

- отсоединяют крышки подшипников ступицы 7 и с помощью винтового съёмника стягивают с вала ступицу 7 с роликовыми подшипниками;

- отворачивают крышку 14, снимают корпус 15, снимают прессом с вала коренной подшипник 13;

- вал поворачивают на 180 градусов;

- снимают прессом кулачковую муфту 16;

- снимают звёздочку 17;

- отсоединяют крышки 18 корпуса коренного подшипника 19;

- снимают корпус 19;

- прессом снимают коренной подшипник;

- снимают распорную втулку 20;

- отвинчивают болты и снимают звёздочку 2, винтовым съёмником стягивают ступицу с подшипниками;

- снимают кулачковыю муфту 22;

- отвинчивают гайки и выбивают болты 21 и 23, кувалдой сбивают тормозные шкивы 6;

- при помощи пресса выпрессовывают из барабана 24 вал 1.

6.2. Критерии отбраковки деталей и возможные методы ремонта деталей

7. Требования к отремонтированным буровым лебёдкам

• Допускаемые отклонения от параллельности валов не более 1 мм на длине 2 м;

• Валы в подшипниках должны вращаться плавно без заеданий от усилия одного рабочего;

• Парно работающие цепные колёса должны лежать в одной плоскости;

• Рабочие поверхности кулачков кулачковых муфт должны быть приглажены друг к другу с зазором не более 0,25 мм;

• Тормозные шкивы должны иметь клеймо завода изготовителя с указанием марки стали, номера плавки и не должны иметь трещин, раковин и других пороков;

• Пальцы шарнирных соединений тормозной системы должны иметь шайбы и быть зашплинтованы;

• Тормозная система должна работать плавно без заеданий;

• Радиальный зазор между колодками и шкивами пневматических муфт должен быть одинаковым по окружности в пределах 2,5 мм;

• Рукоятка управления тормозным цилиндром должна вращаться плавно без заеданий;

• Пневмосистема после сборки лебёдки должна быть испытана на прочность сжатым воздухом давлением 1,0 МПа в течение 5 мин;

• Включение и выключение кулачковых муфт должно быть плавным, без заеданий отусилия рабочего не более 2000 Н;

Подшипники, все трущиеся поверхности и маслоподводящие каналы должны быть промыты и заполнены свежей смазкой;

Щиты ограждения должны быть выполнены из листовой стали толщиной не менее 4…5 мм и надёжно закреплены;

8. Выполнить ремонтные эскизы вала, барабана, тормозного шкива

Контрольные вопросы

1. Какова структура ремонтного цикла буровой лебёдки?

2. Перечислите неисправности в тормозной системе;

3. Почему порожний буровой крюк медленно идёт вниз?

4. Что такое расцентровка валов?

5. Какие работы при текущем ремонте производятся с цепными передачами?

6. Какие работы при текущем ремонте производятся с ленточным тормозом?

7. Расскажите процесс разборки узла подъёмного вала;

8. Как снимаются ступицы барабана с вала?

9. Назовите причины отбраковки тормозных шкивов;

10. Как ремонтируются валы?

11. Как ремонтируются тормозные шкивы?

12. Какие требования предъявляются к сборке валов, пневматических муфт, кулачковых муфт?

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА

ИЗУЧЕНИЕ КОНСТРУКЦИИ ВСПОМОГАТЕЛЬНЫХ ТОРМОЗОВ БУРОВЫХ ЛЕБЁДОК

Гидродинамический тормоз буровой лебедки

Гидродинамические тормоза буровых лебедок, используемые для ограничения скорости спуска бурильных и обсадных труб в сква­жину, представляют собой лопаточное гидравлическое устройство, состоящее из вращающегося ротора и неподвижного статора, ра­бочая полость которых заполнена жидкостью. Гидродинамический тормоз действует подобно гидромуфте в тормозном режиме, при котором турбинное колесо заклинивается и скольжение становится равным 100%. При вращении радиальные лопатки ротора отбра­сывают жидкость от центра к периферии и направляют ее на ло­патки статора. Пройдя по межлопаточным каналам статора, жид­кость вновь попадает на лопатки ротора и, таким образом, уста­навливается замкнутая циркуляция жидкости между ротором и статором.

Силы гидравлических сопротивлений, обусловленные трением жидкости в межлопаточных каналах и потерей напора на удары в вихревых зонах между лопатками ротора и статора, создают тормозной момент, противодействующий вращению ротора. Вели­чина тормозного момента зависит от диаметра и частоты враще­ния ротора и регулируется уровнем наполнения гидродинамиче­ского тормоза рабочей жидкостью. Механические потери, вызы­ваемые трением в опорах и уплотнениях пала ротора, не влияют существенно на величину тормозного момента. Механическая энергия, поглощаемая в процессе торможения, превращается в тепловую и вызывает нагрев рабочей жидкости и деталей гидро­динамического тормоза.

Допустимая температура нагрева зависит от физических свойств рабочей жидкости. При использовании воды температура нагрева не должна превышать 90 °С, так как при температуре, так как при температуре близкой к точке кипения, возникает угроза кавитации. Для охлаждения рабочей жидкости используется холодильник, кото­рый одновременно служит для регулировании уровня наполнения тормоза жидкостью.

Ротор гидродинамического тормоза (рисунок 1) состоит из вала 8 и отлитого из чугуна двухлопастного насосного колеса 5 с радиальными плоскими лопатками, наклоненными под углом 45° в сторону их рабочего вращения, совпадающего с направлением вращения барабана лебедки при спуске. Толщина лопаток опреде­ляется из требований литейного производства и в зависимости от диаметра ротора составляет 12-25 мм. Число лопаток принима­ется равным 20-28. Дальнейшее увеличение числа лопаток су­щественно не влияет на величину тормозного момента и приводит к неоправданному увеличению массы гидродинамического тормоза.

Для предохранения от проворачивания под действием крутя­щих моментов, передаваемых ротором, насосное колесо соединя­ется с валом ротора прессовой посадкой и шпонкой.

Статор 6 состоит из двух симметричных частей, образующих корпус гидродинамического тормоза со стойками/для крепления к раме буровой лебедки. Обе части статора отливают из чугуна. Они имеют радиальные лопатки, наклоненные в сторону, проти­воположную наклону лопаток насосного колеса. Вал 8 на ролико­подшипниках 3, 9 и фланцевых стаканах 4 и 7 устанавливается в сквозных расточках статоров. Соосность отверстий обеспечива­ется центрирующим буртиком в соединении статоров. Стыкуемые плоскости статоров уплотняются паропитовой либо картонной про­кладкой 13, затягиваемой крепежными болтами 12.

В рассматриваемой конструкции вал ротора устанавливается на роликовом радиальном и радиалыю-сферическом двухрядном подшипниках в отличие от более распространенных конструкций, в которых оба подшипника роликовые радиальные. Осевое поло­жение вала фиксируется радиально-сферическим подшипником, наружное кольцо которого затягивается торцовой крышкой с ре­гулировочной прокладкой, а внутреннее - закрепительной втул­кой 2, Свобода противоположного конца вала обеспечивается пе­ремещением роликов по беговой дорожке внутренней обоймы под­шипника.

Осевые зазоры между ротором и статором составляют 4-4,5 мм и регулируются набором металлических прокладок, уста­новленных между фланцевыми стаканами и наружными торцами отверстий статоров. Подшипники вала смазываются консистентной смазкой, набиваемой ручным шприцем через масленки. Для пре­дупреждения утечек масла фланцевые стаканы и крышка снаб­жены щелевыми (жировыми) канавками. Выводной конец вала используется для сцепной муфты, соединяющей гидродинамиче­ский тормоз с подъемным валом буровой лебедки. Для уплотне­ния вращающегося вала применяются сальниковые и торцовые уплотнения.

Сальниковые уплотнения благодаря простоте и дешевизне более широко распространены и состоят из плетеной асбестопроволочной набивки В, промежуточной распорной втулки, грунд-буксы и нажимных болтов с контргайками. Износ сальникового уплотнения контролируется по утечке рабочей жидкости через каналы 10. При чрезмерной утечке сальники равномерно подтяги­ваются нажимными болтами. Нельзя допускать перетяжки саль­ника, это приводит к перегреву и преждевременному вы­ходу сальника из строя.

Для повышения долговечности сальники вала ротора регу­лярно смазываются графитовой смазкой, подаваемой через мас­ленки. Смазка снижает коэффициент трения, и в результате этого уменьшаются нагрев и износ сальника. Сальниковую набивку ос­матривают и заменяют после снятия фланцевых стаканов. Для ус­корения этих операций используются два болта, вставляемые в резьбовые отверстия фланца стакана. При ввинчивании болтов фланцевый стакан вместе с подшипником и крышкой снимают с вала ротора. Известны конструкции гидродинамических тормо­зов, в которых подшипники вала установлены на выносных опо­рах. Вследствие этого улучшается доступ для осмотра и замены сальниковых набивок, а подшипники вала полностью изолируются от рабочей жидкости. Недостаток этих конструкций - увеличение длины вала, требующее для установки тормоза соответствующего удлинения рамы лебедки.

В качестве рабочей жидкости обычно используют воду, посту­пающую из холодильника через патрубки 11 в кольцевые камеры статора. По радиальным и тангенциальным каналам Л в теле и лопатках статоров вода направляется в межлопаточные полости Б тормоза. Тангенциально направленный поток способствует само-всасыванию, и поэтому поступающая из холодильника вода интен­сивно перемешивается с горячей водой в полости тормоза, нагре­ваемой в результате торможения. Для увеличения проточных се­чений тормоза часть лопаток ротора укорочена.

Из гидротормоза вода отводится в холодильник через верхний патрубок. Необходимый для этого напор создается углублениями на наружной цилиндрической поверхности ротора либо сужением радиального зазора между ротором и статором у верхнего пат­рубка, что достигается смещением фланцевых стаканов подшип­ников ротора относительно оси статора (эксцентриситет равен 6 мм). После охлаждения жидкость самотеком переливается из холодильника в гидротормоз. Создаваемый тормозной момент за­висит от уровня воды в холодильнике, устанавливаемого с по­мощью ступенчатых и бесступенчатых регуляторов.

Рисунок 1 - Тормоз гидродинамический

Электромагнитные тормоза

Электромагнитные тормоза, применяемые в буровых лебедках, де­лятся на индукционные и порошковые.

Индукционный тормоз (рисунок 2) состоит из корпуса 1, на внутренней цилиндрической поверхности которого располагается обмотка возбуждения 2. В корпусе на подшипниках 6 вращается якорь 4, вал 5 которого при помощи фланцевой муфты 7 соединя­ется с подъемным валом лебедки. Якорь 4 представляет собой ци­линдрическое тело с кольцевой проточкой 3 для циркуляции ох­лаждающей воды. При включении постоянного тока и обмотку возбуждения возникает магнитное поле, наводящее электродви­жущую силу в якоре. В результате взаимодействия тока якоря с магнитным полем возникает тормозной момент, противодей­ствующий вращению подъемного вала лебедки под действием спускаемой колонны труб. Кинетическая энергия спускаемого груза поглощается якорем и вызывает его нагрев. Для снижения температуры нагрева и обеспечения нормальной работы обмоток возбуждения и подшипников электромагнитные тормоза снабжа­ются воздушным и водяным охлаждением.

Рисунок 2 - Тормоз электромагнитный и его механическая характеристика

Порошковые тормоза отличаются от индукционных тем, что воздушный зазор между станиной и якорем заполнен ферромаг­нитным порошком, повышающим магнитную проницаемость за­зора и в результате этого величину создаваемого тормозного мо­мента. Кроме того, посредством порошка образуется механическая связь между станиной и якорем тормоза и благодаря этому частота вращения не влияет на величину тормозного момента.

Механические характеристики электромагнитных тормозов вы­ражают зависимость тормозного момента от частоты вращения при заданном токе возбуждения. На рисунке 2 прямые 1 и 2 вы­ражают характеристику порошковых (ТЭП-7500 и ТЭП-4500), а кривая 3 - индукционного (ЭМТ-4500) тормозов. В отличие от порошкового тормозной момент индукционного тормоза зависит от частоты вращения. Для сравнения на рисунке 2 изображена кри­вая 4, характеризующая изменение момента гидродинамического тормоза. Как видно из рисунка, при п = (1 тормозные моменты ин­дукционного и гидродинамического тормозов равны нулю. По­этому в отличие от порошкового тормоза они не могут быть ис­пользованы для полной остановки и удержания груза на весу. С увеличением частоты вращения тормозной момент индукцион­ного тормоза возрастает быстрее, чем гидродинамического.

Рассматриваемые кривые соответствуют изменению тормозных моментов при определенном уровне тока в обмотке возбуждения индукционного и порошкового тормозов. И если у гидродинамиче­ского тормоза момент может изменяться за счет уровня наполне­ния жидкостью, у электромагнитных это достигается за счет из­менения тока возбуждения. При отсутствии тока в обмотке воз­буждения тормозной момент равен нулю. С увеличением тока в обмотке возбуждения пропорционально возрастает момент. Ука­занная особенность электромагнитных тормозов облегчает их уп­равление и создает возможность автоматизации процесса спуска инструмента.

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА

ИЗУЧЕНИЕ КОНСТРУКЦИИ БУРОВОГО КЛЮЧА АКБ-3М2

Буровой ключ АКБ-3М2 предназначен для механизации процесса свинчивания и развинчивания колонн бурильных труб в процессе спуско-подъёмных операций.

Технические параметры ключа

Диапазон работы ключа для труб с бурильными замками, мм	108…216
Допустимый износ бурильных замков, мм	9
Частота вращения трубозажимного устройства, об/мин	80
Номинальный крутящий момент, кНм	1,2
Максимальный крутящий момент, кНм	50
Длина хода блока ключа, мм	1000
Давление воздуха в сети, МПа	0,7…1.0

1. Кинематическая схема ключа (рисунок 1) представляет двух ступенчатый цилиндрический редуктор, в котором зубчатое зацепление z12/z65 является первой ступенью, а зацепление z21/z54 - второй. Ведомое зубчатое колесо z54 выполнено разрезным с целью обеспечения подвода и отвода блока ключа к колонне и от колонны. Для непрерывного вращения разрезного зубчатого колеса в редуктор встроены две промежуточные шестерни z24

Рисунок 1 - Кинематическая схема бурового ключа

Ключ АКБ-3М2 состоит из следующих основных частей (рисунок 2): блока ключа 1, каретки 2 с пневмоцилиндрами 5, колонны 3 и пульта управления 4

Рисунок 2 - Буровой ключ

2. Конструкция блока ключа. Блок ключа является основным механизмом выполняющим операции по свинчиванию и развинчиванию бурильных труб. Внизу блок имеет направляющие 8 (рисунок 3) по которым он перемещается вдоль каретки к колонне и от колонны при помощи двух пневматических цилиндров двойного действия 5 (рисунок 2). На корпусе блока (рисунок 3) смонтированы верхнее 2 и нижнее 10 трубозажимные устройства, понизительный редуктор 4 с разрезным зубчатым колесом 11 и пневматический двигатель 5 с маховиком 6. Корпус ключа и трубозажимные устройства имеют вырезы для прохода колонны труб. Трубозажимные устройства обеспечивают одновремённый захват муфты и ниппеля бурильных труб. В них имеются по две сменных челюсти 17 (рисунок 4), установленных в челюстедержателях 16. В челюсти вставлены сухари из твёрдого сплава.

Рисунок 3 - Блок ключа (вид сбоку)

Челюстедержатели из своего первоначального положения могут поворачиваться на некоторый угол относительно своих корпусов, при этом челюсти скользя по спиральной поверхности вкладышей сближаются и зажимают замок бурильной трубы. При работе челюсти занимают следующие положения (рисунок 3а)

а - положение челюстей при подводе ключа к трубе или его отводе (челюсти развёрнуты);

б - положение челюстей при заведённом на трубу ключе ( челюсти свободно охватывают замок замок прижат к упору);

в - положение челюстей при зажатии замка (челюсти зажали замок).

Рисунок 3а

Поворот нижнего челюстедержателя производится от пневмоцилиндра двойного действия 12, шток которого шарнирно связан с поводком челюстедержателя.

Поворот верхнего челюстедержателя производится с помощью храпового устройства.

Верхнее трубозажимное устройство передаёт вращение верхней трубе, а нижнее удерживает колонну от проворачивания. Трубозажимные устройства как и механизм перемещения блока ключа работает от пневмоцилиндров, управляемых с пульта.

Верхний корпус трубозажимного устройства 1 (рисунок 3) удерживается на некотором расстоянии относительно промежуточного диска 3 четырьмя стаканами 14. при свинчивании верхний корпус сжимает пружины стаканчиков и опускается вниз. При развинчивании верхний корпус поднимается вверх, удерживаясь на замке за счёт сжатия замка челюстями. В передней части верхнего корпуса вмонтировано два толкателя 18 с пружинами 19 с помощью которых корпус поджимается к бурильному замку упором 20, центрируюя верхний корпус относительно замка.

Маховик введён в конструкцию с целью увеличения крутящего момента для раскрепления и докрепления замковых соединений, а также для обеспечения более равномерного вращения.

Рисунок 4 - Блок ключа (вид сверху)

1. Возможные неисправности в процессе эксплуатации и их причины

2. Работы текущего ремонта

1. Проверка состояния всех резьбовых соединений

2. Проверка состояния и замена при необходимости быстроизнашивающихся деталей (сухари, челюсти, ролики, вкладыши, пружины, фиксаторы)

3. Проверка и очистка воздушных фильтров

4. Проверка наличия и состояния смазки, при необходимости ее замена

5. Промывка блока цилиндров

6. Проверка и при необходимости замена направляющих вкладышей каретки.

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА

ИЗУЧЕНИЕ КОНСТРУКЦИИ УЗЛОВ БУРОВОГО РОТОРА

Цель работы:

1. Изучить по схеме и плакату конструкцию бурового ротора;

2. Изучить по схеме и плакату конструкцию пневматического клинового захвата;

3. Выполнить условия тестового задания

Типовая конструкция ротора (рисунок 1)

Основная шаровая опора 2 установлена вверху в непосредственной близости от зубчатого венца, вспомогательная 5 - внизу. Стол 17 ротора имеет диск большого диаметра с тремя пазами для лабиринтного уплотнения, предохраняющего масляную ванну от попадания бурового раствора, а с торца – пазы в которые входит фиксатор стопорного устройства. К столу ротора к нижней части болтами 7 крепится корытообразная опора 8 нижнего подшипника. Втулка 6 и опора 8 образуют масляные ванны для подшипников. Лабиринтное кольцо 4, прикреплённое к станине ротора болтами 3 предохраняет масляную ванну от попадания в нее раствора.

Вид А

Рисунок 1 - Ротор УР-560

Приводной вал ротора смонтирован в стакане 11 на сдвоенном коническом подшипнике 12 и цилиндрическом 13. Стакан со смонтированным валом вставляется в расточку станины ротора и крепится болтами. Сверху на станине укреплена крышка ротора 1. Стопорение ротора производится фиксатором 18, входящим в пазы на диске стола 17. Фиксатор приварен к втулке 21, перемещающейся вертикально в стакане 20. Сверху к втулке приварена рукоятка с пластинами, входящими в пазы на крышке ротора. На одной пластине имеется стрелка, указывающая положение стопора. Подняв втулку 21 вверх, повернув на 180 градусов и опустив ее снова в пазы стакана 20, можно застопорить стол ротора или его освободить. Снизу стопор подсоединен к пружине 19.

Стол 17 ротора представляет собой полую стальную отливку с наружным диском, прикрывающим вертикальную расточку ста­нины. В верхней части он имеет квадратное углубление для разъ­емного вкладыша (втулки) 14. В свою очередь, вкладыши имеют квадратное углубление для зажима 15, переходящее в конус. При бурении во вкладыши вставляются квадратные либо роликовые зажимы ведущей трубы, а при спуско-подъемных операциях - клинья, удерживающие колонну труб над ротором. Разъемная конструкция вкладышей и зажимов обеспечивает установку их в ротор в тех случаях, когда его отверстие занято трубой. Втулки и зажимы удерживаются в роторе при помощи поворотных за­щелок. Между зажимом и ведущей трубой возникает трение скольжения, вызывающее износ поверхностей их контакта. При использовании роликовых зажимов ведущая труба перекатыва­ется по роликам, установленным на подшипниках качения, и бла­годаря этому ее износ значительно снижается.

На основную опору действуют собственный вес стола ротора и колонны труб, удерживаемой им при спуско-подъемных опе­рациях. В процессе бурения скважины бурильная колонна подвешивается к вертлюгу и на основную опору действуют соб­ственный вес стола и силы трения, возникающие в результате скольжения ведущей трубы относительно зажимов 15 ротора. Под­шипники и стол ротора вращаются при роторном бурении и оста­ются неподвижными при спуско-подъемных операциях и бурении забойными двигателями, если не учитывать их вращения при пе­риодическом проворачивании бурильной колонны с целью преду­преждения прихватов.

На вспомогательную опору действуют усилие от предваритель­ного осевого натяга подшипника и случайные нагрузки от трения и ударов, возникающие при подъеме труб, долота и другого ин­струмента в результате их раскачивания и смещения относи­тельно оси стола ротора. Важное значение для нормальной ра­боты ротора имеет осевой предварительный натяг вспомогатель­ного подшипника. Правильно выбранный натяг обеспечивает плотное прилегание шариков к беговым дорожкам, уменьшает износ поверхностей качения, повышает долговечность подшипников.

Натяг подшипника основ­ной опоры создается собственным весом стола ротора, а осевое его положение регулируется стальными прокладками, уста­новленными под нижним кольцом основной опоры.

Быстроходный вал с конической шестерней, закрепленной шпонкой, монтируется в стакане 11 и в собранном виде устанавли­вается в горизонтальную расточку станины. Стакан предохраняет станину от вмятин, образующихся при установке подшипников и их проворачивании под нагрузкой. Консольное расположение шестерни на быстроходном валу удобно для компоновки и сборки ротора. Однако при этом возрастают требования к жесткости вала, так как вследствие его деформации нарушается равномер­ное распределение контактных давлений в зацеплении шестерни и колеса, что приводит к снижению их долговечности.

Подшипники быстроходного вала смазывают жидким маслом, заправляемым в стакан через заливные отверстия. Уровень масла при заправке и эксплуатации контролируется с помощью жезло­вого маслоуказателя. Для предотвращения вытекания масла наружная торцовая крышка стакана снабжена гребенчатым лабиринтным уплотнением. Внутренний торец стакана имеет крышку с отражательным диском, предохраняющим масло от за­грязнения промывочным раствором и продуктами износа, по­падающими в смежную масляную ванну, которая используется для смазывания конической передачи и подшипников стола ро­тора.

При спуско-подъемных операциях зажимы ведущей трубы вы­таскивают из ротора, а для удержания колонн труб па роторе ис­пользуют элеватор либо клиновой захват с пневматическим при­водом. По сравнению с элеватором пневматический клиновой захват значительно облегчает и ускоряет спуско-подъемные опе­рации. Поэтому па практике преимущественно распространены роторы, оснащенные пневматическим клиновым захватом (ПКР).

Пневматический клиновой захват (рисунок 2) состоит из втулки 5, двух конических вкладышей 4, клиньев 2 с плашками 9. Втулка и вкладыши неподвижны относительно стола, а клинья с плашками могут перемещаться по наклонным пазам вклады­шей. При перемещении вниз клинья скользят по наклонным па­зам вкладышей и сближаются в радиальном направлении. Под действием радиального усилия, возникающего в клиньях от соб­ственного веса колонны, плашки зажимают трубу и колонна удер­живается и роторе. Для освобождения зажатой трубы клинья перемещаются вверх одновременно с колонной труб, поднимае­мой крюком.

Привод клинового захвата осуществляется при помощи пнев­матического цилиндра 11, закрепленного на кронштейне станины 12 ротора. Шток пневматического цилиндра соединяется с корот­ким плечом рычага 10. Длинное плечо рычага на конце имеет вилкообразную форму и надевается на ролики 8 кольцевой рамы 7, с которой соединяются стойки 6, перемещающиеся в вертикаль­ных направляющих пазах втулки 5. Верхние концы стоек укреп­лены в траверсе 1, которая рычагами 3 соединяется с клиньями 2.

Под действием сжатого воздуха, подаваемого в поршневую полость пневмоцилиндра, шток поршня поворачивает рычаг 10 против часовой стрелки. При этом кольцевая рама 7 вместе со стойками 6, траверсой 1 и рычагами 3 перемещается вверх и под­нимает клинья 2. Обратное перемещение клиньев осуществляется при подаче сжатого воздуха в штоковую полость пневмоцилпндра и повороте рычага 10 по часовой стрелке. Рычаги 3 обеспечивают перемещение клиньев в радиальном направлении при подъеме и опускании клиньев. Соотношение плеч рычага 10 выбирается в зависимости от хода поршня пневмоцилиндра и необходимой высоты подъема клиньев.

Вес бурильной колонны, удерживаемой клиновым захватом, ограничивается допускаемым контактным давлением между плашками и телом трубы. Для снижения контактных давлений пользуются удлиненными клиньями и специальными плашками, охватывающими трубу с минимальным зазором между их про­дольными торцами. В некоторых конструкциях вместо трех ис­пользуется шесть клиньев, что способствует более равномерному распределению контактных давлений.

Рисунок 2 - Пневматический клиновой захват

Капитальный ремонт буровых роторов

1. Назначение. Роторы предназначены для вращения бурильной колонны при роторном бурении, восприятии реактивного момента при турбинном бурении

Основными параметрами роторов являются диаметр проходного отверстия стола ротора, передаваемый крутящий момент, статическая нагрузка на стол ротора.

2. Конструкция буровых роторов - знать

3. Основные ремонтные нормативы

Структура ремонтного цикла К 2 Т К

МРЦ 4000 м-ч

МРП 1300 м-ч

4. Неисправности при эксплуатации роторов

НЕИСПРАВНОСТИ	ПРИЧИНЫ
Сильный нагрев станины ротора	В масляной ванне недостаточно или много масла, его загрязнённость
Односторонний нагрев ротора	Несовпадение оси вышки с центром стола ротора
Вибрация стола ротора	Большой люфт в опорах стола
Заедание стола ротора	Выход из строя опор (подшипников) стола
Большой люфт приводного вала	Износ подшипников приводного вала
Загрязнённость масла в станине	Помятость лабиринтных уплотнений
Коническая пара работает с ударами	Большой зазор между зубьями конической пары, износ зубьев, их излом

5. Работы текущего ремонта

• Частичная разборка

• Проверка состояния зубчатой пары, подшипников (быстроходный вал должен проворачиваться без заеданий и толчков)

• Проверка и устранение перемещения быстроходного вала при помощи регулировочных прокладок

• Проверка правильности сборки вкладышей и зажимов (величина выступа вкладышей над поверхностью стола не должна превышать допустимой величины)

• Проверка надёжности стопорения стола при любом направлении вращения

• Проверка состояния приводных цепей (ремонт или замена их при необходимости)

• Проверка состояния карданной передачи

• Ремонт предохранительного кожуха

• Проверка состояния, замена изношенных или повреждённых крепёжных деталей

• Смазка и замена масла в масляной ванне

6. Работы капитального ремонта

6.1. Разборка ротора

Производится в следующей последовательности:

• извлекают вкладыши 14, 15

• снимают фланец и спрессовывают цепное колесо 23

• отсоединяют и вынимают ведущий вал 22 в сборе из станины ротора

• ротор переворачивают и откручивают болты крепления нижней крышки 9 ротора

• вынимают детали нижней вспомогательной опоры 5 стола

• ротор переворачивают снимают кожух 1 и вынимают стол 17 ротора из станины

• снимают основной 2 подшипник стола ротора

• разбирают узел быстроходного вала

6.2. Дефектовка деталей

Станина

• обломы и трещины – браковать

• помятость лабиринтных выступов – ремонтировать правкой

• износ посадочной поверхности под стакан – ремонтировать металлизацией или наплавкой или растачиванием на ремонтный размер

• износ посадочной поверхности под основную опору – ремонтировать металлизацией или наплавкой

Стол

• обломы и трещины – браковать

• помятость лабиринтных выступов – ремонтировать правкой

Венец

• обломы и трещины, обломы зубьев – браковать

• износ посадочной поверхности свыше 0,5 мм – браковать

• износ зубьев по толщине свыше 0,6 мм – браковать

Шестерня коническая

• обломы и трещины, обломы зубьев – браковать

• износ посадочной поверхности свыше 0,08 мм ремонтировать наплавкой (металлизацией)

• износ зубьев по толщине свыше 2,4 мм – браковать

• износ шпоночного паза – ремонтировать методом ремонтных размеров при износе свыше 0,17 мм, или фрезеровать другой шпоночный паз под углом 90 (180) град

Вал быстроходный

• излом и трещины, – браковать

• износ посадочной поверхностей под коническую шестерню и подшипники - ремонтировать металлизацией

• износ шпоночного паза износ шпоночного паза – ремонтировать методом ремонтных размеров при износе свыше 0,17 мм, или фрезеровать другой шпоночный паз под углом 90 (180) град

7. Основные требования к отремонтированному ротору

1. все детали ротора должны быть изготовлены или отремонтированы в соответствии с чертежами и техническими условиями;

2. плоскости стола, крышки и вкладышей должны быть на одном уровне;

3. стол не должен иметь люфта;

4. отклонение расстояния от центра стола до средней плоскости цепного колеса должно быть в пределах + 3 мм;

5. стопор стола должен включаться легко и обеспечивать надёжное стопорение при любом направлении вращения;

6. стол ротора должен свободно проворачиваться от усилия рабочего, прикладываемого к цепному колесу;

7. крепёжные детали должны быть затянуты и надёжно зашплинтованы;

8. после обкатки ротора не должно быть течи масла и нагрева подшипников свыше 70 град;

8. Ремонтный эскиз (шестерня коническая, вал)

Контрольные вопросы

1. Перечислите основные неисправности при работе ротора;

2. Каковы причины попадания бурового раствора в масляную ванну?

3. Каковы причины облома зубьев?

4. Каковы причины одностороннего нагрева ротора?

5. Последовательность работ при разборке ротора;

6. Назовите критерии отбраковки вала, венца, шестерни;

7. Какими методами ремонтируются вал, шестерня, станина?

8. Как регулируется зубчатое зацепление?

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА

ИЗУЧЕНИЕ КОНСТРУКЦИИ УЗЛОВ БУРОВОГОВЕРТЛЮГА

Цель работы:

1. Изучить по схеме и плакату конструкцию бурового вертлюга;

2. Выполнить условия тестового задания

На рисунке 1 показано устройство современного вертлюга. Корпус 4 вертлюга изготовляется из углеродистой или низколегированной стали и представляет собой полую отливку с наружными боко­выми карманами для штропа 12, посредством которого верт­люг подвешивается к крюку талевого механизма. Штроп имеет дугообразную форму и круглое поперечное сечение. Он изготовляется методом сво­бодной копки из легированных сталей марок 40ХН, I 38ХГН, ЗОХГСА.

На высаженных концах штропа растачиваются отвер­стия для пальцев 7, соеди­няющих штроп с корпусом вертлюга. Пальцы устанавли­ваются в горизонтальных рас­точках карманов и корпуса и предохраняются от выпадения и проворотов стопорной план­кой 8, которая входит в тор­цовый паз пальца и привари­вается к корпусу вертлюга. При отводе ведущей трубы в шурф штроп вертлюга от­клоняется от вертикали и за­нимает положение, удобное для разъединения и соедине­ния его с крюком талевого ме­ханизма. Угол поворота штропа ограничивается стенками карманов корпуса вертлюга и не превышает 45°. Пальцы штропа имеют смазочные канавки и отверстия с резьбой для пружинных масле­нок. Резьба смазочных отверстий используется для завинчивания рым-болтов, с помощью которых проводится распрессовка паль­цев вертлюга.

В корпусе вертлюга на упорных и радиальных подшипниках вращается ствол 5 с переводником 1 для соединения вертлюга с ведущей трубой бурильной колонны. Ствол представляет собой стальной цилиндр с центральным проходным отверстием для промывочной жидкости и с наружным фланцем для упорных под­шипников. Ствол вращается с частотой бурового ротора и испы­тывает нагрузки, создаваемые бурильной колонной и промывоч­ной жидкостью, нагнетаемой в скважину. По сравнению с дру­гими несущими узлами и деталями ствол вертлюга наиболее нагружен. Это предъявляет повышенные требования к его прочно­сти. Стволы вертлюгов изготовляют из фасонных поковок, полу­чаемых методом свободной ковки. Благодаря применению таких заготовок снижаются расход материала и затраты на механиче­скую обработку. Для стволов используют, стали марок 40Х, 40ХН, 38ХГН, приобретающие в результате ковки более совершенную кристаллическую структуру и повышенные механические свойства.

Осевое положение ствола вертлюга фиксируется упорными подшипниками 6 и 9. Основная опора ствола - подшипник 6, на­гружаемый весом ствола и бурильной колонны, когда вертлюг посредством штропа удерживается в подвешенном состоянии. Вспомогательной опорой ствола является подшипник 9, нагружае­мый собственным весом корпуса и других не вращающихся дета­лей, когда вертлюг опирается на ствол, а штроп вертлюга нахо­дится в свободном состоянии. Это происходит при установке вертлюга с ведущей трубой в шурф и в процессе бурения сква­жины, когда вследствие недостаточного веса бурильной колонны нагрузку на долото дополняют весом вертлюга.

В рассматриваемой конструкции вертлюга и основной опоре ствола установлен упорный подшипник с короткими цилиндриче­скими роликами. Благодаря укороченной длине снижается сколь­жение роликов относительно колец при вращении ствола. Это благоприятно влияет па износ и нагрев подшипников.

Подшип­ники с коническими и сферическими роликами обладают большей

нагрузочной способностью по сравнению с подшипниками, имею­щими короткие цилиндрические ролики. Поэтому в тяжело на­груженных вертлюгах преимущественно применяются упорные подшипники с коническими либо сферическими роликами. Для повышения долговечности в модернизированных вертлюгах. Уралмашзавода (УВ-250 МА) используются конические упорные под­шипники.

Для центрирования роликов относительно ствола подшипник 6 снабжен внутренним сепаратором. Наружный сепаратор пре­дохраняет ролики от смещения под действием центробежных сил. И менее нагруженной вспомогательной опоре используется шари­ковый упорный подшипник. Ствол центрируется в корпусе ради­альными роликовыми подшипниками 3 и 10. Упорные подшип­ники центрируются по кольцу, установленному на стволе. Второе кольцо является свободным и благодаря этому самоцентриру­ется относительно тел качения подшипника.

Осевое положение ствола и натяг подшипников 9 и 10 регули­руются прокладками между корпусом 4 и крышкой 14 вертлюга. Осевой натяг нижнего радиального подшипника регулируется установочной втулкой, навинченной на ствол вертлюга и предохраняемой от отвинчивания стопорными вин­тами. Наружное кольцо подшипни­ка удерживается пружинным стопо­ром, установленным в кольцевом пазе корпуса. Для соединения верт­люга с ведущей трубой бурильной колонны используется сменный нип­пельный переводник 1, предохраня­ющий резьбу ствола от износа и механических повреждений.

В связи с тем, что ствол вертлю­га и верхний переводник ведущей грубы, имеют внутренние резьбы, для их соединения используется переводник ниппельного типа. С целью предотвращения самоотвин­чивания при вращении долота ствол вертлюга, переводники и верхний конец ведущей трубы имеют левую резьбу. Следует напомнить, что нижний переводник ведущей трубы и все другие соединения бурильной колонны имеют правую резьбу, совпадающую с направлением вращения долота.

Корпус вертлюга закрывается верхней 14 и нижней 2 крыш­ками с центральными отверстиями для выводных концов ствола. Крышки крепятся к корпусу болтами. Верхняя крышка снабжена стойками и вторым фланцем, на котором укреплен от­вод 11 для соединения вертлюга с буровым шлангом. Из отвода промывочная жидкость поступает в проходное отверстие ствола через промежуточное устройство 13.

Полость между корпусом 4 с крышками 14, 2 и стволом верт­люга 5 заполняется жидким маслом для смазки основного и ниж­него радиального подшипников. Стакан 15 ствола образует отдельную масляную ванну для смазки вспомогательного и верх­него радиального подшипников. Масло заливается через отвер­стие в верхней крышке корпуса. Для слива отработанного масла предусмотрено отверстие в нижней крышке корпуса. Уровень масла провернется контрольной пробкой, навинченной в корпус вертлюга. Масляные отверстия закрываются резьбовыми проб­ками.

Разработаны различные конструкции устройств для соедине­ния отвода со стволом. Быстросъемное соединение отвода со ство­лом (рисунок 2) состоит из свободно плавающей напорной трубы 9, манжетных уплотнений 6, 8, 10, 13 для герметизации прокачиваемой промывочной жидкости и накидных гаек 1 и 3, наверну­тых на ствол 14 и втулку 5, зажатую крепежными болтами между отводом 4 и фланцем крышки вертлюга (на рисунке крышка не показана). Свободно плавающая напорная труба позволяет обеспечить быструю замену уплотнений и самой трубы, изнаши­ваемых абразивными частицами, содержащимися в промывочной жидкости. Для этого необходимо отвернуть накидные гайки 1, 3, и вытащив весь узел, заменить его новым либо заблаговременно отремонтированным.

Работоспособность вертлюга зависит от надежности уплотнений, применяемых в его подвижных и неподвижных соединениях. Наиболее ответственными являются уплотнения напорной трубы (рисунок 2), которые служат для предотвращения утечки промывочной жид­кости, нагнетаемой под высоким давлением. Для этой цели используются самоуплотняющиеся радиальные 8, 10 и торцовые 6, 13 манжеты из синтетических материалов, обла­дающих доста-точной упругостью и износостойкостью. Воротники манжет направлены навстречу действующему давлению и по­этому прижимаются к уплотняемым поверхностям с силой, про­порциональной давлению промывочной жидкости.

Стыкуемые торцы напорной трубы и отвода уплотняются ра­диальной 8 и торцовой 6 манжетами, установленными в канавках кольцевой втулки 7. Втулка с манжетами надеты на напорную трубу и плотно прижаты к отводу вертлюга посредством накид­ной гайки 3. Противоположный стык между нижним торцом напорной трубы и стволом вертлюга уплотняется четырьмя ради­альными манжетами 10, разделенными металлическими коль­цами 11, и торцовой манжетой 13. Радиальные манжеты уста­новлены в стакане 2 и затянуты накидной гайкой 1, соединяющей стакан со стволом вертлюга.

Стакан вращается вместе со стволом, и радиальные манжеты скользят относительно напорной трубы, удерживаемой силой тре­ния в верхней манжете 8. Скольжение вызывает износ контактируемых поверхностей, ускоряемый абразивным воздействием про­мывочного раствора. Поэтому нижнее уплотнение напорной трубы в отличие от неподвижного верхнего имеет многорядную кон­струкцию, благодаря которой повышаются его надежность и дол­говечность. Стакан снабжен винтовой масленкой для периодиче­ской смазки манжет с целью уменьшения износа и нагрева уплот­нения в результате трения.

Манжета 10, расположенная над смазочным отверстием в ста­кане, предотвращает утечку масла при шприцовке и предохра­няет его от внешнего загрязнения. Торцовая манжета 13 враща­ется вместе со стволом вертлюга и кольцом 12 и остается неподвижной относительно стыкуемых поверхностей. Неточности, допущенные при изготовлении и сборке, компенсируются свободно плавающим положением напорной трубы. Напорные трубы изго­товляются из низколегированных цементуемых сталей марок 12ХН2А, 20ХНЗА и др. Наружная поверхность напорных труб шлифуется и имеет твёрдость 56…62 HRc.

РЕМОНТ БУРОВЫХ ВЕРТЛЮГОВ

1. Назначение и основные технические параметры

Основными техническими параметрами являются

Допускаемая нагрузка на ствол вертлюга, рабочее давление промывочной жидкости.

2. Основные ремонтные нормативы

Структура ремонтного цикла К 2 Т К

Длительность межремонтного цикла 3000 м-ч

Длительность межремонтного периода 1000 м-ч

3. Неисправности, возникающие в процессе эксплуатации

4. Работы текущего ремонта

• Подтяжка или замена деталей напорного сальника

• Подтяжка или замена масляного сальника

• Замена напорной трубы

• Проверка резьбовых соединений, замена негодных крепёжных деталей

5. Работы капитального ремонта

5.1. Разборка вертлюга

• Отворачивание переводника 1 (рисунок 1)

• Слив масла из корпуса

• Разборка нижнего масляного сальника 2

• Отворачивание накидных гаек 1, 3 и снятие напорной трубы 9 (рисунок 2)

• Разборка напорного сальника 11

• Снятие отвода 11 (рисунок 1)

• Отвинчивание болтов и снятие крышки корпуса 14

• Извлечение центрирующего подшипника 10 и упорного подшипника 9

• Извлечение из корпуса ствола вертлюга 5

• Извлечение основного упорного подшипника 6

• Снятие ствола центрирующего подшипника 3

2. Дефектовка деталей, критерии отбраковки, возможные методы ремонта

Ствол

- износ наружных сопрягаемых поверхностей до 2 мм - ремонтировать металлизацией

- износ замковой левой резьбы – ремонтировать подрезкой ствола и перенарезкой замковой резьбы

Корпус

- обломы и трещины – браковать

- износ поверхностей под подшипники до 0,05 мм ремонтировать металлизацией

- износ поверхности под оси штропа более 0,1 мм - ремонтироватьгильзованием

Дефектоскопия штропа, пальцев штропа, ствола

Замена при необходимости штропа, крышки корпуса

Замена подшипников

Замена деталей сальников

Сборка и регулировка вертлюга

Испытание вертлюга на герметичность

5. Требования к отремонтированному вертлюгу

Все детали вертлюга должны быть отремонтированы или изготовлены в полном соответствии с чертежами и техническими условиями;

Штроп, корпус, ствол и переводник не должны иметь дефектов, снижающих их прочность;

Осевой люфт ствола вертлюга не должен превышать 0,25…0,3 мм

Ствол вертлюга должен свободно проворачиваться от усилия одного рабочего. Вращение должно быть без заеданий;

Вмятина на штропе не должна быть более 3 мм на ширине 10 мм заварка не допускается;

Все резьбовые соединения должны быть зашплинтованы;

Вертлюг должен быть испытан на полуторакратное рабочее давление в течение 5 мин, течь не допускается

5. Ремонтные эскизы ремонтируемых деталей (ствол, штроп, труба напорная)

Контрольные вопросы

1. Каковы причины отправки вертлюга на кап ремонт?

2. Какие детали можно заменить в условиях буровой установки?

3. Какова последовательность разборки вертлюга?

4. Какие детали подвергаются дефектоскопии?

5. Как ремонтируется ствол вертюлюга?

6. Как испытывается вертлюг после ремонта?

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА

ИЗУЧЕНИЕ КОНСТРУКЦИИ ГИДРАВЛИЧЕСКОЙ ЧАСТИ

БУРОВОГО НАСОСА

Цель работы:

1. По схемам и плакатам изучить:

- общую компоновку гидравлической части;

- конструкцию узла цилиндровой втулки;

- конструкцию узла уплотнения штока;

- конструкцию клапанных узлов;

- конструкцию сферического компенсатора.

2. Закрепить полученные знания на натуральных образцах узлов на полигоне;

3. Выполнить условия тестового задания

Рисунок 1 - Гидравлический блок бурового насоса двустороннего действия

Гидравлические блоки буровых насосов состоят из корпусных и сменных деталей. К корпусным деталям относятся гидрокоробки и их крышки, приемный и нагнетательный коллекторы, к смен­ным цилиндровые втулки и поршни, седло и тарель клапана, уплотнения неподвижных и подвижных соединений.

В двухпоршневом насосе гидравлический блок (рисунок 1) состоит из двух гидрокоробок 2, которые скрепляются со стани­ной 6 приводного блока шпильками 7. Сопряженные поверхности гидрокоробок и станины прилегают друг к другу без зазоров.

Гидроблоки представляют собой отливки из углеродистой стали с горизонтальными расточками для цилиндровой втулки 12 и вер­тикальными гнездами для нагнетательных клапанов 5. Через об­щую надклапанную полость 4 прокачиваемая жидкость из порш­невой и штоковой камер цилиндра направляется в нагнетатель­ный коллектор. Толщина стенок 30-40 мм, что необходимо для создания прочности и герметичности гидрокоробки. Конструктив­ные формы обеспечивают технологичность изготовления, удобство монтажа, осмотра и регулировки деталей и узлов насоса, разме­щенных в гидрокоробке. В двухпоршневых насосах различают левую и правую гидрокоробки, имеющие зеркально отображен­ные конструктивные формы.

Приемный 1 и нагнетательный 3 коллекторы имеют литую либо сварно-литую стальную конструкцию. Для снижения гид­равлических потерь и износа коллекторы имеют плавные пере­ходы, а диаметры проходных отверстий обеспечивают скорость потока жидкости до 6 м/с. На нагнетательный коллектор устанав­ливают предохранительный клапан, пневматический компенсатор и присоединяют нагнетательный патрубок манифольда. Прием­ный коллектор с всасывающими клапанами присоединяется к бо­ковым приливам гидрокоробки.

Шток бурового насоса состоит из двух частей: поршневой (собственно шток) и ползунной (надставка штока). На одном конце порш­невого штока имеется наружная резьба для соединения со штоком 10 ползуна и закрепления контргайкой 8. Противоположный конец снабжен конусом с буртиком для посадки поршня 13 и резьбой для затяжки конусного соединения с целью предотвращения утечек между стыкуемыми поверхностями. Конусное соединение облегчает разборку поршней при их замене.

Для соединения поршневой и ползунной частей штока исполь­зуется специальная цилиндроконическая либо метрическая резьба. Цилиндрический участок этой резьбы служит для стопорения со­единяемых штоков контрагайками. За присоединительной резьбой имеются шести - либо четырехгранники под гаечный ключ для за­винчивания и отвинчивания соединений штоков. Поршневой шток контактирует с промывочной жидкостью и подвергается абразив­ному износу, в результате чего имеет ограниченный срок службы. Ползунная часть штока изолируется от промывочной жидкости диском-отражателем 9 и из маслобензостойкой резины.

Составная конструкция штока позволяет сохранить его ползунную часть при замене изношенного поршневого штока. Для уда­ления абразива и снижения износа поршневой шток омывается и одновременно охлаждается проточной водой либо маслом, на­гнетаемым масляным насосом.

Шероховатость поверхностей штока должна быть не более R_a=1,25 мкм в ползунной части и не более R_a= 0,32 мкм в штоковой части. Для насосов мощностью 190-1180 кВт поверхность трения штока поршня подвергается хромированию. Твердость по­верхности штока должна быть не менее НRС 50 в ползунной части и НRС 60 в поршневой части. Глубина упрочненного слоя в слу­чае термообработки токами высокой частоты не менее 1,5 мм. Штоки изготовляют из сталей марок 40Х; 40ХН; 38ХШЮН; 12ХН4; 20ХНЗА.

Важное значение для повышения срока службы бурового на­соса имеет соосность сочленяемых деталей. Предельное отклоне­ние оси штока от оси поверхности посадки поршня и резьбы контргайки не должно превышать 0,15 мм. В этих же пределах должно быть отклонение осей штока и резьбы ползуна.

Цилиндровые втулки, неподвижно установленные в горизон­тальных расточках гидрокоробки, являются наиболее крупной по габаритам и металлоемкости сменной деталью буровых насосов. Конструктивное исполнение, длина, наружные и внутренние диа­метры их регламентируются отраслевыми стандартами. Цилинд­ровые втулки изготовляют из высокоуглеродистых и легирован­ных сталей. За рубежом их выполняют из хромистых чугунов и керамики. Внутренняя поверхность цилиндровых втулок упрочня­ется закалкой с нагревом токами высокой частоты, борированием, хромированием и другими химико-термическими методами.

Рисунок 2 - Узел крепления и уплотнения цилиндровой втулки

Наружная поверхность цилиндровых втулок - гладкая либо с кольцевым буртиком. В зависимости от формы изменяется спо­соб крепления и уплотнения их в гидрокоробке. Цилиндровая втулка 11, показанная на рисунке 2а, имеет гладкую наружную поверхность. В расточке гидрокоробки она крепится посредством распорных стаканов 12 и 7, снабженных окнами для прохода прокачиваемой жидкости. В наружный торец стакана 7 упира­ется крышка 4 поршневой полости гидрокоробки. Неподвижность втулки обеспечивается осевым натягом, создаваемым при за­тяжке шпилек 2, крепящих крышку к гидрокоробке.

Для уплотнения цилиндровой втулки в канавку гидрокоробки устанавливают манжеты 10, разделенные промежуточной метал­лической втулкой 9. Осевая затяжка уплотнений создается грундбуксой 5 и дистанционной втулкой 8 и регулируется болтами 3, ввинченными в крышку 4. Манжеты 6, расположенные между грундбуксой и дистанционной втулкой, служат для уплотнения крышки 4. При смене цилиндровой втулки и манжет крышка 4 выпрессовываётся с помощью болтов 1.

На рисунке 6 б цилиндровая втулка 10 наружным кольцевым буртиком упирается в заточку гндрокоробки, поэтому для креп­ления втулки используется один распорный стакан 11, располо­женный со стороны поршневой полости гидрокоробки. Осевая за­тяжка цилиндровой втулки регулируется гайкой 1, ввернутой во фланцевую втулку 14, которая шпильками 15 крепится к гидро­коробке. Усилие затяжки передается цилиндровой втулке посред­ством крышки 2, упорного кольца 5 и стакана 11.

Цилиндровая втулка уплотняется манжетами 6 и 8, которые устанавливаются между распорными кольцами 9 и разделяются промежуточной втулкой 7. Осевая затяжка уплотнений регули­руется винтом 3, ввинченным в крышку 2. Усилие затяжки пере­дается манжетом посредством втулки 12, в днище которой име­ются отверстия с перемычками, входящими в продольные пазы стакана 11. Поэтому обеспечиваются их относительная подвиж­ность и раздельная затяжка цилиндровой втулки и уплотнении.

Использование гайки 1 и винта 3 вместо шпилек 2 и болтов 3, как показано на рисунке 6 а, позволяет более равномерно и бы­стро затягивать цилиндровую втулку и ее уплотнения. Для уплот­нения поршневой полости гидрокоробки кроме манжета 4 имеется дополнительная манжета 13, используемая для уплотнения зазора между крышкой 2 и винтом 3. Уплотнение цилиндровой втулки контролируется по появлению утечек прокачиваемой жидкости че­рез дренажные отверстия в гидрокоробке, сообщающиеся с коль­цевыми выточками втулки 7.

Для уплотнения штока (рисунок 3а) используются шеврон­ные манжеты, собираемые в пакет. Число манжет в уплотнительном пакете обычно не превышает четырех и выбирается с учетом давления насоса, диаметра штока, а также конструктивных раз­меров уплотнительного узла. Манжеты 12 надеваются с натягом на шток 14 и втулку 1, служащую одновременно опорой цилинд­ровой втулки. Для этого втулка 1 снабжена фланцем и устанав­ливается в гидрокоробку с внутренней стороны ее горизонтальной расточки. Благодаря плотной посадке и упругости манжет обес­печивается герметичность соединения при низких давлениях в штоковой полости насоса.

Для улучшения начального контакта с уплотняемыми поверх­ностями манжеты помещаются между фасонными опорными 13 и распорным 10 кольцами (манжетодержателями), изготовленными соответственно из резины и капрона. Скосы манжет поджимаются к уплотняемой поверхности конической частью распорного кольца 10. Опорное кольцо 13 сажается с минимальными радиальными зазорами (0,05-0,08 мм) для предохранения манжеты от затя­гивания в зазор. Затяжка манжет регулируется гайкой 7, навин­ченной на втулку 1. Усилие затяжки передается манжетам по­средством грундбуксы 6 и нажимных капроновых втулок 9. Непо­движное соединение втулки 1 и гидрокоробки 8 герметизируется манжетным уплотнением, состоящим из распорного кольца 2, манжеты 3 и опорного кольца 4. Затяжка уплотнения осуществля­ется нажимной втулкой 11 и гайкой 5.

Рисунок 3 - Уплотнение штока

Уплотнение штока, показанное на рисунке 3 б, используется в гидрокоробках с односторонней торцовой опорой цилиндровойвтулки. В рассматриваемой конструкции втулка 1 используется лишь в качестве корпуса манжетных уплотнений и отличается тем, что для соединении с гидрокоробкой снабжается наружным фланцем. Манжета 7 и уплотнение штока 6 затягивается с по­мощью грундбуксы 4 и накидной гайки 5. Неподвижное соедине­ние фланцевой втулки и гидрокоробки герметизируется манжетой 2, затяжка которой регулируется крепежными шпильками 3. Ука­занные конструктивные отличия позволяют облегчить смену изно­шенных уплотнений штока.

Всасывающий и нагнетательный клапаны бурового насоса взаимозаменяемы и состоят (рисунке 4) - из седла 1 тарели 4, образующих вместе с пружиной 11, крышкой 5 и упорным вин­том 9 клапанную коробку.

Седла клапанов штампуются из хромокремнистой или хроми­стой стали, закаленной на твердость НRС 50-56. В гидрокоробке 15 растачиваются гнезда для посадки седел. Стыкуемые поверх­ности гнезда и седла клапана имеют конусность 1:5, обеспечи­вающую разборку соединения при замене изношенных седел. Для надежного уплотнения стыка посадочные пояски седел и их гнезд в гидрокоробке обрабатываются по 2-му классу точности и имеют шероховатость не более R_a=1,25 мкм.Наружную поверхность седла клапана и внутреннюю поверх­ность гнезда в гидрокоробке контролируют парными калибрами. Прилегание указанных поверхностей к калибру при контроле на краску с толщиной слоя до 5 мкм должно быть по сплошному кольцу шириной не менее 20 % длины образующей седла клапана. Нарушение этих требований приводит к промывке стыкуемых по­верхностей прокачиваемой жидкостью и выводу из строя седла клапана и дорогостоящей гидрокоробки. К недостаткам рассма­триваемого соединения типа металл по металлу относятся труд­ности разборки, возможность повреждения посадочных поверхно­стей при выпрессовке седел; склонность к контактной коррозии и понижение усталостной прочности соединяемых деталей вслед­ствие концентрации напряжений.

Во внутренней расточке седла установлена крестовина 13 с резиновой втулкой 14 для нижнего направляющего штока та­рели. Крестовина не воспринимает осевой нагрузки от тарели и удерживается в седле пружинным кольцом 12. Седло снабжено внутренним конусом для посадки тарели. Уплотнение клапана обеспечивается резиновой манжетой 3. Манжета выступает относительно внутреннего посадочного конуса седла, в связи, с чем улучшается герметизация клапана, смягчаются удары при его работе, что способствует повышению срока службы седла и тарели клапана. Металлическая обойма 2 предохраняет манжету от развала.

Рисунок 4 - Клапанная коробка Рисунок 5

Седла и тарели клапана имеют угол конуса 45° либо 60°, ше­роховатость поверхности посадочных поясков не грубее R_a= 1,25 мкм и твердость не менее НRС 48-50. Клапанное отвер­стие гидрокоробки закрывается крышкой 8, снабженной ручкой. Крышка герметизируется манжетой 7, установленной в расточке гидрокоробки. Уплотнение затягивается упорным винтом 9, на­вернутым на фланец 10 гидрокоробки. Герметичность уплотнения контролируется по появлению утечек через контрольное отверстие а в гидрокоробке. В случае повреждения резьбы фланец заме­няют новым и поэтому сохраняется более дорогая гидрокоробка.

Винт 9 снабжен упорной резьбой крупного шага, обычно при­меняемой при больших односторонних осевых нагрузках. Дно крышки имеет прилив, в расточке которого установлена резино­вая втулка 6 для верхнего направляющего штока тарели. Витая пружина 11, установленная между крышкой и тарелью, обеспе­чивает нормально закрытое положение клапана и своевременную посадку тарели при работе насоса. Начальная (установочная) на­грузка пружины примерно в 10 раз превышает вес тарели кла­пана.

Высота подъема клапана зависит от плотности и газонасы­щенности промывочной жидкости, от подачи насоса и ограничивается глубиной расточки для верхнего направляющего штока 5 тарели в крышке клапана.

В буровых насосах используются клапанные устройства, от­личающиеся от рассмотренных конструкцией седел, тарелей и уплотняющих элементов. На рисунке 5 показан клапан, в кото­ром уплотнительное резиновое кольцо 2 установлено на тарели 1 и закреплено гайкой 3. Тарель садится на крестовину 5, выпол­ненную за одно целое с седлом 4. Соединение седла и крестовины в единую деталь позволяет значительно увеличить проходное от­верстие клапана и благодаря этому снизить гидравлические со­противления и улучшить условия всасывания и нагнетания про­мывочной жидкости.

Важный резерв повышения долговечности и экономичности клапанов буровых насосов - выбор наиболее эффективных мате­риалов и способов упрочнения деталей, входящих в клапанный узел. ВНИИнефтемаш рекомендует седла клапанов изготовлять из сталей марок 38ХС либо 40Х, а тарели из стали марки 40Х взамен более дорогих и дефицитных хромоникелемолибденовых сталей. Установлено, что по сравнению с объемной закалкой бо­лее эффективно упрочнение поверхностей седла и тарели поверх­ностной закалкой токами высокой частоты. Уплотнение и направ­ляющие втулки клапанов изготовляют из маслобензиностойкой резины ИРП 1293.

Поршень плотно перекрывает отверстие цилиндровой втулки и, перемещаясь по направлению ее оси, сообщает прокачиваемой жидкости избыточное давление. Поршни буровых насосов имеют резинометаллическую конструкцию (рисунок 6) и состоят из стального сердечника 1 и резиновых самоуплотняющихся ман­жет 2. Две манжеты с воротниками, направленными в противо­положные стороны, обеспечивают двустороннее уплотнение поршня в цилиндровой втулке. Сердечники снабжены конусным (а, в, г, д) либо цилиндрическим (б, е) отверстием для соедине­ния поршня со штоком. Наружная часть сердечника имеет коль­цевые канавки и выступы, обеспечивающие прочное соединение с привулканизированными резиновыми манжетами.

В поршнях с механическим соединением манжет (рисунок 6, в, г, д) сердечники имеют более простую форму. Манжеты 2 наде­ваются на ступицу сердечника 1 и закрепляются металлическими шайбами 4 и разрезными пружинными кольцами 5. Для облег­чения сборки манжет ступицы имеют заходные фаски. В некото­рых конструкциях (рисунке 6 в, д, е) затылочная часть резино­вой манжеты упирается в износостойкую и более жесткую пласт­массовую прокладку 3.

Рисунок 6 - Поршни буровых насосов двухстороннего действия

Диафрагменный компенсатор (рисунок 7), широко исполь­зуемый в отечественной и зарубежной практике бурения, состоит из толстостенного сферического корпуса 9, крышки 5, штуцера 2 и эластичной диафрагмы 7. Корпус изготовляется из стального литья и после механической обработки имеет гладкую внутрен­нюю поверхность. Для захвата при монтаже и ремонте корпус снабжается проушинами. При одинаковой энергоемкости сферическая форма его по сравнению с цилиндрической придает пневмокомпенсатору компактность, при этом масса его меньше.

Диафрагма 7, отделяющая, верхнюю газовую полость от жид­кости, поступающей через штуцер, имеет сферическую форму с горловиной, уплотняемой в проточках корпуса и крышки 5. Крышка затягивается шпильками, ввернутыми в корпус. Диа­фрагма изготовляется из прорезиненной ткани и при полной раз­рядке пневмокомпенсатора плавно прилегает к внутренней его поверхности. Образование складок и деформирование диафрагмы при этом нежелательны вследствие возможной потери эластич­ности, особенно в условиях низкой температуры.

Отверстие Б пневмокомпенсатора перекрывается конусным утолщением диафрагмы. Металлическая шайба 8 и диск 6 из прорезиненной ткани устраняют возможность выдавливания диа­фрагмы в отверстие штуцера 2 и способствуют плотному приле­ганию конуса диафрагмы к штуцеру при вытеснении жидкости из пневмокомпенсатора во время остановок насоса. На крышке уста­новлен угловой вентиль 3 для зарядки пневмокомпенсатора сжа­тым газом. Пневмокомпенсаторы заряжаются воздухом, нагнетаемым компрессором высокого давления либо азотом, доставляемым в баллонах.

Давление газа контролируется манометром 4, снабженным вентилем. Манометр включается с помощью вентиля перед пуском насоса для контроля начального давления в пневмокамере. При работе насоса вентиль закрывается, поэтому манометр пре­дохраняется от преждевременных поломок, вызываемых пульсацией давления в пневмокамере. Из насоса жидкость поступает в пневмокомпенсатор через штуцер 2, затягиваемый шпильками 10, которые одновременно служат для крепления пневмокомпен-сатора к фланцу 1 нагнетательного коллектора насоса.

В буровых насосах применяются пневмокомпенсаторы с объёмом 70 литров

Рисунок 7 - Сферический компенсатор

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА

ИЗУЧЕНИЕ КОНСТРУКЦИИ ПРИВОДНОЙ ЧАСТИ БУРОВОГО НАСОСА.

Цель работы:

Изучить конструкцию: а) трансмиссионного вала; б) эксцентрикового (коренного) вала; в) крейцкопфного узла.

Конструкция приводной части

Трансмиссионный вал (рисунок 1) служит для передачи кру­тящего момента коренному валу насоса и выполнен в виде вы­водного вала-шестерни 8, концы которого используются для установки клиноременного шкива или цепного колеса в зависимости от принятой в приводе насоса передачи. Шкив и цепное колесо крепятся на валу шпонкой 12. Для облегчения сборки и разборки шкивы имеют разрезную ступицу, затягиваемую болтами. Так как возможны перекосы в результате прогиба под действием на­грузки на консоли, а также вследствие технологических неточно­стей трансмиссионный вал устанавливается на сферических двух­рядных роликоподшипниках 6, воспринимающих радиальные и осевую нагрузку от косозубой передачи.

Рисунок 1 - Трансмиссионный вал

Для предупреждения смятия и разбивания опорных поверх­ностей станины, а также устранения брака дорогостоящей ста­нины из-за расслабления отверстий при растачивании подшип­ники устанавливают на стальных гильзах 7, наружный диаметр которых больше диаметра шестерни. Благодаря этому при сборке насоса вал 8 свободно протаскивается через отверстия станины. Соосность наружной и внутренней поверхностей гильз обеспечи­вается жесткими допусками на их разностенность.

Гильзы имеют фланец небольшой высоты и притягиваются к станине сквозными крышками 1 и 10, закрепленными болтами 5. Благодаря затяжке болтами гильзы фиксируются в осевом на­правлении и предохраняются от проворачивания. Подшипники торцами внутренних колец упираются в буртики вала. Правый подшипник фиксируется в гильзе крышкой 10. Второй подшипник вала плавает в гильзе по наружной обойме.

Подшипники смазывают ручным насосом через пружинные тавотницы 3. Неподвижные стыки гильзы со станиной и крышкой уплотняются резиновыми кольцами 4, 9 и 13. Подвижный вну­тренний стык между гильзой и валом герметизируется бесконтакт­ным щелевым уплотнением, выполненным в виде кольцевых ка­навок в гильзе. Между крышками и валом устанавливают кон­тактные севанитовые уплотнения 2 и втулку 11.

Эксцентриковый коренной вал (рисунок 2) имеет сборную конструкцию. Прямой вал 15 с жестко закрепленными эксцентри­ками 9 опирается на коренные подшипники 6, расположенные в станине бурового насоса. Эксцентрики, выполняющие роль ша­тунных шеек, отливаются из углеродистой стали и соединяются сваркой. Число эксцентриков равно числу поршней бурового на­соса. Угловое смещение шатунных шеек коренного вала опреде­ляется требованиями равномерной подачи.

Рисунок 2 - Эксцентриковый вал

Согласно этому, в двухпоршневых насосах двустороннего действия угловое смещение эксцентриков составляет 90, а в трехпоршневых насосах одно­стороннего действия-120. Между эксцентриками располагается зубчатое колесо 8.

Составная конструкция коренного вала удобна в технологи­ческом отношении, так как позволяет упростить форму заготовок и облегчить их механическую обработку. Окончательная обра­ботка наружных поверхностей коренного вала и нарезка зубьев производятся после посадки эксцентриков на прямой вал и соеди­нения венца зубчатого колеса с его ободом.

Для точной осевой фиксации зубчатого колеса коренной вал опирается на спаренные радиально-упорные конические под­шипники 6, посаженные в переходные гильзы 3, установленные в расточки станины 1 и крышки 10 насоса. Наружные кольца подшипников удерживаются от продольного перемещения крышками 4, которые крепятся болтами к торцам гильз. Затяжка наружных колец подшипников регулируется мерными прокладками 14, установленными между крышкой 4 и торцем гильзы 3. Внутрен­ние кольца подшипников затягиваются шайбами 5, крепящимися болтами к торцам вала. Осевое положение коренного вала фик­сируется в нужном положении благодаря наружным кольцевым буртикам гильзы, упирающимся в торец расточек станины и крышки насоса.

Гильзы удерживаются от проворота с помощью дюбелей 16. Коренные подшипники смазывают ручным насосом через тавотницы, ввернутые в крышку станины. Эксцентриковые коренные валы преимущественно применяются в современных двух- и трехпоршневых буровых насосах.

Кольца роликовых подшипников 7 удерживаются от осевого перемещения кольцевыми шайбами 12, 13 и буртиками вала и шатуна. Кольцевые шайбы крепятся к торцам эксцентрика бол­тами. Натяг подшипников регулируется прокладками, установлен­ными между торцом шейки шатуна и шайбой 12. Разбрызгива­тели 2 отбрасывают масло на подшипники мотылевых шеек ша­туна при их погружении в масляную ванну.

В буровых насосах для передачи вращения от трансмиссион­ного вала коренному преимущественно используются косозубые зубчатые передачи, которые по сравнению с прямозубой переда­чей обладают большей нагрузочной способностью и плавностью зацепления, обусловливающей снижение уровня динамических нагрузок и шума при работе. Направление зуба шестерни прини­мается левым, а для колеса правым. Недостаток косозубых передач по сравнению с прямозубыми заключается в том, что в зацеплении возникает дополнительная осевая сила. Шевронные зубчатые колеса, представляющие разновидность косозубых ко­лес, не создают осевых нагрузок, однако в буровых насосах при­меняются реже из-за сложности изготовления.

Шестерни изготовляют из сталей марок 34ХН1М, 35ХНВ и 38ХГН в паре с венцом зубчатых колес соответственно из сталей марок 38ХГН, 35Х и 35Л.

Зубчатую пару смазывают жидким маслом путем окунания ее в масляную ванну либо с по­мощью масляного насоса.

Шатун передает движение от коренного вала ползуну (крейц­копфу) и представляет собой кованый или литой стержень из углеродистой стали марки 35 с противоположно расположенными большой и малой шейками. Большая шейка 11 шатуна, называе­мая мотылевой, охватывает коренной вал и имеет цельную либо разъемную конструкцию. Независимо от конструкций коренной вал соединяется с шатуном посредством конических роликовых подшипников. У эксцентриковых валов мотылевая шейка шатуна имеет значительно больший диаметр, чем у кривошипных и паль­цевых валов. Благодаря этому в эксцентриковых валах мотылевые подшипники имеют больший диаметр и обладают более высокой долговечностью.

Наряду с износостойкостью сочленений шатуны буровых на­сосов должны обладать необходимой усталостной прочностью, так как при эксплуатации они подвергаются действию асимметрич­ных циклических нагрузок. Стержень шатуна имеет двутавровое сечение, обеспечивающее достаточную жесткость при минималь­ной металлоемкости шатуна. Уменьшение массы способствует сни­жению инерционных нагрузок. Поэтому простые в изготовлении, но более массивные шатуны с круглым сечением стержня в буро­вых насосах не используются.

Малая шейка (рисунок 4), называемая ползунной, служит для шарнирного соединения шатуна 6 с ползуном 4, скользящим в прямолинейных направляющих. Центр шарнира движется акси­ально, т. е. по прямой, проходящей через ось вращения коренного вала. Дезаксиальные кривошипно-шатунные механизмы в буро­вых насосах не применяются. Малая шейка шатуна соединяется с корпусом ползуна при помощи полого валика 9. При ремонтных работах через отверстие в валике пропускается ломик для выпрессовки валика соседнего ползуна 13. Кроме того, пустотелая конструкция способствует более интенсивному охлаждению ва­лика и подшипника шатуна, нагреваемых в результате их взаим­ного трения.

В расточку ползунной шейки запрессована втулка 8 из оло­вянной бронзы либо другого пластичного материала, обычно ис­пользуемого для подшипников скольжения. Запрессовка не гаран­тирует втулку от проворачивания и осевого смещения, и поэтому она стопорится дюбелем 7. Диаметральный зазор между валиком и втулкой шатуна определяется в зависимости от диаметра ва­лика и выбранной посадки.

Рисунок 3 - Шатунный механизм

Валик 9 снабжен концевым центрирующим конусом, который входит в конусное отверстие ползуна. С помощью стопорной планки 11, входящей в поперечный паз торца валика, и болтов 10, ввинченных в ползун, валик запрессовывается в конусное от­верстие и благодаря этому удерживается от продольного смеще­ния и проворота относительно ползуна. В мощных насосах шейка шатуна соединяется с валиком ползуна посредством игольчатых подшипников.

Ползун состоит из литого стального корпуса и чугунных на­кладок 5. Накладки крепятся к цилиндрической поверхности кор­пуса болтами 12, застопоренными от самоотвинчивания упругими шайбами. В боковых стенках корпуса располагаются ступицы ва­лика 9. В днище корпуса имеется резьбовое отверстие для ползунной части штока 1, представляющего собой стальной цилинд­рический стержень с наружной резьбой для крепления с корпусом ползуна и внутренней резьбой для соединения с поршневой частью штока. Стопорение штока в ползуне осуществляется шплинтом 3 и гайкой 2.

ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБСЛУЖИВАНИЕ И РЕМОНТ БУРОВЫХ НАСОСОВ

1. Назначение и технические параметры буровых насосов – знать

2. Конструкция буровых насосов – знать

3. Основные ремонтные нормативы

Структура ремонтного цикла К 6 Т К

МРЦ 3400 м-ч

МРП 500 м-ч

4. Неисправности в процессе работы и их причины

4. Работы по обслуживанию и текущему ремонту насоса

• Замена цилиндровых втулок при наличии на рабочих поверхностях царапин и повышенного износа;

• Замена поршней при наличии износа уплотнительных резиновых манжет и штоков

• Замена уплотнений штоков, если их подтяжка не устраняет течи

• Замена клапанов при выходе из строя уплотнительных манжет

• Замена сёдел клапанов при их промыве Производить контроль

• Производить контроль за состоянием гидрокоробок

• Производить контроль за давлением в пневмокомпенсаторе, обеспечивая давление в соответствии с требованиями

• Производить контроль наличия и состояния масла в приводной части

• Производить контроль за состоянием бронзовых втулок, направляющих и накладок крейцкопфа, затяжки конусного пальца

• Производить регулировку положения крейцкопфа (зазор между верхней направляющей и верхней накладкой не более 1 мм)

• Производить регулировку конических подшипников шатунов и валов при наличии стуков

• (температура нагрева подшипников не должна превышать 70 град)

5. Капитальный ремонт

   1. Разборка насоса (рассматривается разборка двухцилиндрового насоса типа НБ-32)

Разборка гидравлической части производится в следующей последовательности (рисунок 1):

Рисунок 1 - Гидравлическая часть насоса НБ-50

- отсоединяется воздушный компенсатор 10 из которого предварительно удаляется газ (воздух);

- отвинчивают гайки и отсоединяют лобовые крышки цилиндров 6;

- отвинчивают гайки крышек 11 клапанов и снимают последовательно крышки клапанов, пружины клапанов и вынимают клапаны 4;

- ослабляют сальники штоков 9, отсоединяют штоки 8 от надставок штоков, вынимают штоки вместе с поршнями 3 из цилиндров 2;

- с помощью специального приспособления извлекают цилиндровые втулки 2 из гидрокоробки;

- разбирают уплотнения штоков;

Разборка приводной части насоса производится в следующей последовательности (рисунок 2):

Рисунок 2 - Приводная часть насоса НБ-50

- снимается шкив клиноремённой передачи 22;

- через боковые окна станины вынимаются пальцы крейцкопфов;

- выбивается наружное кольцо одного из подшипников 18 трансмиссионного вала 17 ударами медной кувалды в торец вала. Снимается трансмиссионный вал;

- снимаются торцевые крышки 23 и достаются с помощью отжимных болтов стаканы 21 подшипников коренного вала 19 с наружными кольцами;

- снимаются с валов внутренние кольца подшипников с роликами и сепараторами;

- извлекается из станины коренной вал 1 с шатунами;

- извлекаются крейцкопфы;

- снимаются шатуны 24 с эксцентриковой цапфы коренного вала;

5.2. Дефектовка и ремонт деталей

6. Требования к отремонтированному насосу

• Все детали должны быть отремонтированы в полном соответствии чертежам и техническим условиям;

• В расточках клапанных коробок под цилиндровые втулки и сёдла клапанов не должно быть промоин, забоин и других дефектов;

• Верхние торцы запрессованных сёдел должны выступать над гнездом на 6…12 мм;

• Резиновые уплотнения сальников и прокладки должны быть новыми;

• Надставки штоков, штоки и поршни должны быть надёжно закреплены гайками и контргайками;

• Резьбы крепёжных деталей не должны иметь повреждений шпильки должны быть завинчены до отказа;

• Рабочие поверхности направляющих и накладок крейцкопфов должны быть гладкими и не иметь выработки;

• Зубья шестерни и колеса должны быть приработаны;

• Торцевое биение шкива должно быть в допустимых пределах;

• Конические подшипники валов должны быть отрегулированы и заправлены свежей смазкой;

• Сборка и регулировка кривошипно-шатунного механизма должна обеспечивать бесшумную работу;

• Воздушные компенсаторы должны быть проверены на герметичность;

• Насос после капитального ремонта должен быть испытан на стенде;

7. Выполнить ремонтный эскиз трансмиссионного вала, зубчатого колеса, корпуса крейцкопфа.

Контрольные вопросы

1. Назовите причины снижения подачи насоса;

2. Назовите причины возникновения стуков в гидравлической части;

3. Расскажите последовательность разборки гидравлической части;

4. Расскажите последовательность разборки приводной части;

5. Назовите дефекты гидрокоробки и покажите их расположение;

6. Назовите дефекты корпуса крейцкопфа и покажите их расположение;

7. Как ремонтируется гидрокоробка;

8. Как ремонтируется корпус крейцкопфа;

9. Назовите требования к сборке конических подшипников;

10. Как испытывается буровой насос?

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА

ИЗУЧЕНИЕ УСТРОЙСТВА БУРОВОГО КОМПРЕССОРА КТ-6

Цель работы:

1. Изучить конструкцию компрессора

2. Выполнить условия тестового задания

Компрессор КТ-6 двухступенчатый трёхцилиндровый с воздушным охлаждением. Корпус 22 (рисунок 1) литой чугунный с четырьмя лапами для крепления. Передняя часть корпуса закрыта съёмной крышкой в которой установлен один из подшипников коленчатого вала и резиновая манжета. По бокам корпуса имеются два люка для доступа к деталям внутри корпуса. К корпусу на шпильках крепятся три чугунных 3, 6 цилиндра с рёбрами (для увеличения поверхности охлаждения), расположенные в одной вертикальной плоскости под углом 60 град друг к другу.

1 - клапанная коробка 1-й ступени; 2 - поршень 1-й ступени; 3 - цилиндр 1-й ступени; 4 - клапанная коробка 2-й ступени; 5 - поршень 2-й ступени; 6 - цилиндр 2-й ступени; 7 - узел шатунов; 8 - промежуточный холодильник; 9 - фильтр воздушный; 10 - клапан предохранительный; 11 - рым болт; 12 - кронштейн вентилятора; 13 - натяжной болт вентилятора; 14 - вентилятор; 15 - приводной шкив венилятора; 16 - шпонка; 17 - гайка коленчатого вала; 18 - фильтр масляный; 19 - клапан редукционный; 20 - маслонасос; 21 - коленчатый вал; 22 - корпус компрессора; 23 - резервуар маслопровода; 24 - масляный манометр; 25 - подвод воздуха от регулятора; 26 - маслоотделитель; 27 - маслоуказатель; 28 - заправочная пробка; 29 - сливная пробка; 30 - сапун; 31 - балансир дополнительный; 32 - винт; 33 - шплинт;

Рисунок 1 - Компрессор КТ-6

Боковые цилиндры 3 являются цилиндрами низкого давления, средний 6 –высокого давления.

Коленчатый вал 21 – стальной, штампованный с двумя балансирами, вращается в двух шариковых подшипниках № 318, имеет систему каналов для прохода смазки.

Для улучшения динамических свойств компрессора на основные балансиры коленчатого вала установлены два съёмных дополнительных балансира 31, каждый из которых закреплён двумя винтами. Винты зашплинтованы. В торец коленчатого вала запрессована втулка с квадратным отверстием для привода маслонасоса.

Узел шатунов (рисунок 2) состоит из одного жёсткого 1 и двух прицепных 5 шатунов шарнирно присоединенных к нему с помощью пальцев. Главный шатун выполнен из двух частей - шатуна и головки 4, которые неподвижно соединены между собой пальцами 2, 9. В шатуны запрессованы бронзовые втулки 6. Головка шатунов 4 - разъёмная. Съёмная крышка 15 расточена вместе с головкой и прикреплена к ней четырьмя шпильками 7. Гайки крепления крышки зашплинтованы. В головке шатунов установлены два тонкостенных стальных вкладыша 12, залитых баббитом. Вкладыши плотно удерживаются в головке шатунов за счёт натяга и дополнительно застопорены штифтом. Между головкой шатунов и крышкой имеются регулировочные прокладки 16. Величина натяга зависит от толщины пакета прокладок. Узел шатунов имеет систему каналов для подвода смазки к верхним головкам шатунов.

Литые поршни 2, 5 присоединены к верхним головкам шатунов при помощи поршневых пальцев плавающего типа. На каждом поршне установлены четыре поршневых кольца: два верхних – компрессионные, два нижних – маслосъёмные.

1 - шатун жёсткий; 2, 14 - пальцы; 4 - головка шатунов; 5 - шатуны прицепные; 6 - втулка бронзовая; 7 - шпилька; 12 - вкладыш стальной; 15 - крышка съёмная; 16 - прокладка регулировочная;

Рисунок 2 - Узел шатунов

К верхним фланцам цилиндров на шпильках прикреплены клапанные коробки 1, 4 аналогичные по конструкции у цилиндров низкого и высокого давления. Корпуса коробок 5 (рисунок 3) чугунные с рёбрами. Внутренняя полость каждой коробки разделена на две части: в одной установлен нагнетательный клапан 6, в другой всасывающий 8. Клапаны самодействующие, пластинчатые, кольцевые. Всасывающий и нагнетательный клапаны аналогичны по своей конструкции.

Рисунок 3 - Клапанная коробка

Клапан состоит из седла 1 (рисунок 4 а, б) с кольцевыми окнами, перекрываемыми большой и малой кольцевыми пластинами 2, 3. Каждая пластина прижимается к седлу тремя пружинами 4, установленными в гнёздах упора 5, ограничивающего ход пластин 2,5 мм.

а) - Клапан всасывающий

Рисунок 4 - Кольцевые клапаны компрессора

Клапаны уплотнены в корпусах коробок медными прокладками, крышки паронитовыми прокладками. Каждая клапанная коробка имеет разгрузочное устройство, подвижные части которого перемещаются вниз под воздействием воздуха, поступающего от регулятора в пространство над упором всасывающего клапана. Выключение клапана происходит вследствие отжатия пластин от седла упором. При выключении всасывающих клапанов сжатие воздуха прекращается и компрессор переходит на холостой ход.

б) - Клапан нагнетательный

Рисунок 4 - Кольцевые клапаны компрессора

Техническое обслуживание и ремонт компрессора кт6

1. Назначение и технические параметры компрессора – знать.

2. Конструкция компрессора – знать.

3. Основные ремонтные нормативы

1. Структура ремонтного цикла К4ТК

2. МРЦ = 3000 м-ч

3. МРП = 600 м-ч

4. Срок службы 7.23 года

4. Условия эксплуатации компрессора – знать.

5. Возможные неисправности в процессе эксплуатации и их причины

6. Работы текущего ремонта

Проверка уровня масла в картере и наличие механических

• Осмотр компрессора для выявления течи масла

• Проверка работы клапанов и разгрузочного устойства на наличие посторонних шумов и стуков.

• Проверка натяжения клинового ремня привода вентилятора

• Проверка наружным осмотром состояния крепления компрессора и привода к основанию

• Смазка подшипника привода вентилятора

• Снятие, промывка и чистка воздушных фильтров и сапуна

• Снятие и проверка состояния всасывающих и нагнетательных клапанов, очистка их от нагара. При необходимости замена пластин и пружин.

7. Работы капитального ремонта

7.1 Разборка компрессора

• Слить масло;

• Снять трубопроводы клапанных коробок и разгрузочного устройства

• Снять межступенчатый холодильник

• Снять маслонасос

• Снять сапун вместе с патрубком

• Снять воздушные фильтры с патрубкамии

• Снять вентилятор

• Снять крышки боковых люков на корпусе

• Снять клапанные коробки

• Снять цилиндры

• Снять поршни, вынув стопорные кольца и поршневые пальцы

• Снять узел шатунов. Для этого снять крышку головки с нижним вкладышем, установить шатунную шейку в крайне нижнее положение и извлечь узел шатунов через окно корпуса

• Снять переднюю крышку корпуса

• Извлечь коленчатый вал с напрессованными на него подшипниками

• Снять масляный фильтр

• Произвести разборку снятых узлов

7.2 Дефектовка деталей

7.3 Ремонт деталей

Корпус (картер) - заделка трещин, фрезерование уплотняющих поверхностей, растачивание посадочных поверхностей под подшипники коленчатого вала, восстановление резьб.

Цилиндры - растачивание и запрессовка гильзы с последующим хонингованием.

Коленчатый вал - правка на прессе, точение коренных и шатунных шеек на ремонтный размер с последующим шлифованием, или наплавка до номинального размера, восстановление шпоночных пазов, калибрование резьб.

Требования к отремонтированному компрессору

• Детали, поступившие на сборку должны быть чистыми и без следов коррозии

• Основные сопрягаемые размеры деталей и узлов должны соответствовать картам технических требований

• Внутренние обоймы подшипников перед установкой на коленвал должны быть нагреты в масляной ванне до 150 град

• Поршневые кольца, установленные в ручьи должны проворачиваться от усилия руки, замки должны располагаться под углом 120 град

• Радиальное и торцевое биение полумуфты и шкива не более 0,3 мм относительно оси коленвала

• Предохранительный клапан на межступенчатом холодильнике должен быть отрегулирован на 0,45 МПа

• Зазор между вкладышем и шейкой коленвала должен быть в пределах 0,03…0,088 мм, толщина слоя баббита на вкладыше не менее 0,8мм

• Прилегание вкладышей к постели головки шатуна не менее 85 %

• Качка дополнительных балансиров не допускается

Режим испытания:

Холодная обкатка - 1 час

Контрольные испытания - 1 час 15 мин

Испытания при противодавлении 1,0 МПа 15 мин

Максимальная температура масла при испытании при давлении 0,3 МПа не более 98 град, температура клапанных коробок не более 150 град

Ремонтные эскизы деталей

1. Коленчатый вал

Контрольные вопросы

1. Назовите причины снижения производительности

2. Назовите причины стуков в картере

3. Какие неисправности возникают в клапанных узлах?

4. В какой последовательности разбирается компрессор?

5. Каковы критерии отбраковки цилиндров, деталей клапанов?

6. Как ремонтируется коленвал?

7. Каковы требования к сборке коленвала с головкой шатуна?

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА

ИЗУЧЕНИЕ КОНСТРУКЦИИ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ ЗАБОЙНЫХ

ДВИГАТЕЛЕЙ

Цель работы:

Изучить конструкцию турбинного забойного двигателя (турбобура) 3ТСШ1; винтового забойного двигателя типа Д; выполнить условия тестового задания

Шпиндельные турбобуры ЗТСШ1 (ЗТСШ)

Турбобуры ЗТСШ1 предназначены для бурения вертикальных и наклонно-направленных скважин. Осевая опора в этих турбобуpax вынесена в отдельную шпиндельную секцию (шпиндель), что позволяет заменять узел быстроизнашивающейся осевой опоры непосредственно на буровой.

В настоящее время машиностроительные заводы выпускают следующие типоразмеры турбобуров: ЗТСШ1-172, ЗТСШ1-195, 3TСШ1-195ТЛ, ЗТСШ1-240. Перед транспортировкой их разбирают на отдельные секции и собирают на буровой перед спуском турбобура в скважину.

В турбинных секциях устанавливают ступени турбин (статоры 11, роторы 12) и равномерно распределенные по длине вала средние опоры 7 с втулками (рисунок 1). В каждой турбинной секции (в ее верхней части) установлено по три ступени проточной предохранительной резинометаллической пяты 9 (подпятники, диски и кольца пяты) с осевым зазором, на 2 мм меньшим осевого зазора (люфта) в турбине. Предохранительная пята предназначена для предотвращения посадки роторов турбины на статоры (посадка роторов на статоры может быть при некачественной регулировке осевых зазоров в турбине или при износе осевой опоры шпинделя сверх допустимой величины).

Положение роторов относительно статоров в турбинных секциях определяется регулировочным кольцом 13, устанавливаемым между соединительным переводником 14 и нижним статором. Регулировочное кольцо 13 подбирается такой высоты, чтобы при перемещении вала под нагрузкой сверху вниз и снизу вверх между роторами и статорами сохранялось необходимое распределение осевых зазоров.

Не вращающиеся детали в корпусе 10 турбинной секции (статоры, подпятники предохранительной пяты, средние опоры и кольца 6, 8, 13 и 19) закрепляются при помощи конических резьб соеди­нительного 14 и промежуточного 2 переводников. Роторы, втулки средних опор, диски и кольца предохранительной пяты, кольца 5, 16, 17,18 и 20 закреплены на валу турбинной секции верхней конусно-шлицевой полумуфтой 3.

Валы 4 турбинных секций и вал шпинделя 32 (рисунок 2) соединяются при помощи конусно-шлицевых муфт, каждая из которых состоит из двух полумуфт - нижней 15 (присоединяемой при помощи конической резьбы к нижней части вала турбинной секции) и верхней 3 (в отличие от верхних полумуфт на валах турбинных секций по­лумуфта на валу шпинделя имеет окна для прохода промывочной жидкости). Полумуфта 3 закрепляет детали на валу шпиндельной секций при помощи конической резьбы с внутренним упорным торцом.

Рисунок 1 - Турбинные секции

Корпуса турбинных и шпиндельной секций соединяются переводниками 2, 14 при помощи конической резьбы. Переводники 2 имеют выточку (шейку) под хомут для соединения секций в турбобур на буровой. Для присоединения колонны бурильных в верхней турбинной секции турбобура ЗТСШ1 установлен переводник 1.

В шпинделе турбобура ЗТСШ1 (рисунок 2) применена резинометаллическая пята-сальник 27. Сверху и снизу от нее размещены резинометаллические нижние опоры 23 с втулками. Не вращающиеся детали в корпусе 26 шпинделя (втулки 21, 24, 29, нижние опоры, наружные кольца пяты и подпятники, регулировочное кольцо 30) закреплены по торцам промежуточным переводником и ниппельной гайкой 31 при помощи конических резьб.

Рисунок 2 - Шпиндельная секция

Вращающиеся детали на валу 32 шпинделя (диски пяты и внутренние кольца пяты, втулки нижних опор, кольца 22, 28, уплотнительные кольца, проставочная втулка 25) закреплены между упорным торцом на валу шпинделя и полумуфтой 3. На нижнем конце вала шпинделя установлен переводник вала 33 для присоединения долота.

Винтовые забойные двигатели типа д

Двигатели типа Д предназначены для бурения вертикальных и наклонно-направленных скважин. Они наиболее полно удовлетворяют требованиям технологии современного бурения скважин низкооборотными долотами и могут быть использованы при капитальном ремонте эксплуатационных скважин и в геологоразведочном бурении.

Винтовые двигатели имеют ряд преимуществ перед другими забойными двигателями: низкая частота вращения при высоком вращающем моменте на валу, что позволяет получать существенное увеличение проходки за рейс долота по сравнению с показа­нного бурения; небольшой перепад давления, что создает возможность применения гидромониторных долот; простота конструкции двигателя, что упрощает его ремонт и эксплуатацию.

Эти преимущества позволяют успешно применять винтовые забойные двигатели при использовании низкооборотных долот с маслонаполненными опорами.

Выпускаются следующие типоразмеры винтовых забойных двигателей: Д1-195, Д2-172М, Д-85 и Д1-54. Все они выполнены по единой компоновочной схеме.

Двигатель состоит из двигательной секции А, шпиндельной секции Б и переливного клапана В, корпуса которых соединены между собой с помощью конических резьб.

Статор и ротор - рабочие органы двигателя - самые ответственные детали. Для обеспечения нормальной работы двигателя отклонение от прямолинейности образующих зубьев статора и ротора не должно превышать 0,3 мм на всей длине. Обкладку статора необходимо надежно прикреплять к его корпусу, а рабочая поверхность резины не должна иметь трещин, расслоений и других дефектов.

Верхний конец полого ротора заглушён пробкой, а к нижнему присоединяется двухшарнирный карданный вал 9, преобразующий планетарное движение ротора в соосное вращение вала шпинделя.

Рисунок 3 - Винтовой забойный двигатель

Шпиндельная секция двигателя включает многоступенчатый подшипник качения и радиальные резинометаллические опоры.

В двигателе Д2-172М используется шпиндель ШШО1 с амортизированной опорой качения (рисунок 4). На валу 9 шпинделя установлены ступени двойного упорного шарикоподшипника № 538920 14. Ступень подшипника включает неподвижное кольцо, по обе стороны которого расположено по одному ряду шариков, и свободные кольца. Каждое свободное кольцо опирается на резинометаллический компенсатор 13. Между неподвижными кольцами в корпусе 12 шпинделя расположены распорные втулки 16.

Свободные кольца подшипника перемещаются в осевом направлении по направляющей втулке 15. Под подшипником размещена радиальная опора 6, а над ним - уплотнение торцевого типа и радиальные опоры.

Рисунок 4 - Шпиндельная секция типа ШШО1

В корпусе монтируются невращающиеся детали: неподвижные кольца подшипника, распорные втулки, наружные них опор 6, кольца 3, 4, 17, 20. Все эти детали закреплены в корпусе торцами ниппельной гайки 21 и промежуточного переводника 1.

Вращающиеся детали: регулировочное кольцо 5, втулки 7 радиальных опор, подкладные втулки 8, кольца 11 с уплотнительными резиновыми кольцами 10, компенсаторы 13, втулки 15, 18, 19 - упорным торцом вала и конусно-шлицевой полумуфтой 2. На нижнем конце вала установлен переводник вала 22 для соединения с долотом.

Переливной клапан - специфический узел для двигателей объемного типа. Он предназначен для сообщения внутренней полости бурильной колонны с затрубным пространством при спуско-подъемных операциях в скважине. При применении клапана уменьшается гидродинамическое воздействие на пласт при спуске и подъеме бурильных колонны, устраняются холостое вращение двигателя при этих операциях и потери промывочной жидкости.

В переливном клапане В в качестве запорного элемента использована резиновая манжета 1, взаимодействующая с седлом 2, коническая рабочая поверхность которого снабжена системой каналов, сообщающих внутреннюю полость двигателя с затрубным пространством через боковые отверстия корпуса клапана. В процессе спуско-подъемных операций свободная кольцевая часть манжеты под действием сил упругости резины не касается конической поверхности седла, чем и обеспечивается свободный переток жидкости через клапан. При подаче промывочной жидкости под действием скоростного напора манжета перекрывает отверстия седла, и вся промывочная жидкость направляется через центральный канал клапана в двигатель.

РЕМОНТ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ ЗАБОЙНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ (ГЗД)

1. Основные причины отказа ГЗД

1.1. Турбинные двигатели

1.2.Винтовые двигатели

2. Разборка ГЗД

2.1. Разборка турбинных двигателей

2.2. Разборка винтового двигателя

Дефекты деталей и возможные методы ремонта

Технологический процесс сборки ГЗД

Турбинный двигатель

Винтовой двигатель

Контрольные вопросы

1. Перечислите причины засорения турбобура шламом;

2. Каковы причины остановки (незапуска) турбобура?

3. Каковы причины отворота роторной гайки (полумуфты)?

4. Перечислите причины замены винтового двигателя;

5. В какой последовательности производится разборка турбобура?

6. В какой последовательности производится разборка винтового двигателя?

7. В какой последовательности производится сборка турбобура?

8. В какой последовательности производится сборка винтового двигателя?

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА

ИЗУЧЕНИЕ КОНСТРУКЦИЙ ПРЕВЕНТОРОВ

Конструкция превенторов

1. Конструкция плашечного превентора

Плашенный превентор (рисунок 1) предназначен для герметизации устья скважины при наличии и отсутствии труб в скважине. Корпус 2 превентора представляет собой стальную отливку с вертикальным проходным отверстием и цилиндрическими флан­цами с резьбой для шпилек. Соединение шпильками позволяет уменьшить высоту превентора, однако требует точной его подве­ски при монтаже противовыбросового оборудования, обеспечива­ющей совпадение осей шпилек и отверстий фланца. Число и диа­метр шпилек определяют из расчета фланцевого соединения на герметичность. На опорных поверхностях фланцев имеются ка­навки для уплотнительной стальной кольцевой прокладки восьми­гранного сечения.

Рисунок 1

Корпус превентора снабжен горизонтальной сквозной поло­стью для размещения плашек 18. Снаружи полость закрывается боковыми крышками 1 и 6, которые крепятся к корпусу болтами 5. Стыки крышек с корпусом уплотняются резиновыми про­кладками 4, установленными в канавках крышек. Используются и откидные крышки, шарнирно соединяемые с корпусом. Для пре­дотвращения примерзания плашек в корпус превентора встраива­ются трубки 15 для подачи пара в зимнее время. На боковых тор­цах крышек посредством шпилек крепятся гидроцилиндры 7 дву­стороннего действия для закрытия и открытия превенторов. Усилие, создаваемое гидроцилиндром, должно быть достаточным для закрытия превентора при давлении на устье скважины, равном рабочему давлению превентора.

Штоки поршней 8 снабжены Г-образным выступом для соеди­нения с оправкой плашек. Под давлением рабочей жидкости, на­гнетаемой из коллектора 3 по трубкам 19 в наружные полости гидроцилиндра, поршни перемещаются во встречном направлении и плашки закрывают проходное отверстие превентора.

При нагне­тании рабочей жидкости во внутренние полости гидроцилиндров плашки раздвигаются и открывают проходное отверстие превен­тора. Поршни и штоки, а также неподвижные соединения гидро­цилиндров уплотняются резиновыми кольцами 9, 13, 14.

Гидравлическое управление превентором дублируется ручным механизмом одностороннего действия, используемым при отклю­чении и отказах гидравлической системы, а также при необходи­мости закрытия превентора на длительное время. Ручной меха­низм состоит из шлицевого валика 10 и промежуточной резьбовой втулки 12, имеющей шлицевое соединение с поршнем. Валик 10 посредством вилки 11 кардана и тяги соединяется со штурвалом, вынесенным на безопасное расстояние от устья скважины. При вращении валика по часовой стрелке резьбовая втулка 12 приво­дится в прямолинейное движение и перемещает поршень до замы­кания плашек превентора. Расчетное время закрытия превентора составляет 10с при использовании гидравлической системы и 70с при ручном управлении. При обратном вращении винта поршни остаются неподвижными, а резьбовые втулки благодаря шлицевому соединению с поршнями возвращаются в исходное положе­ние. После перемещения резьбовых втулок в исходное положение превентор можно открыть при помощи гидравлической системы управления. В плашечных превенторах применяют трубные плашки герметизации устья скважины с подвешенной колонной бурильных пли обсадных труб и глухие плашки при отсутствии в труб скважине. При необходимости используют специальные плашки для перерезания труб.

Плашки состоят из резинового уплотнителя 16 и вкладыш соединенных с корпусом болтами и винтами. Армированные металлические пластины придают уплотнителю необходимую прочность и противодействуют выдавливанию резины при расхаживании колонны труб. Наработка уплотнителя измеряется числом циклов закрытия превентора и суммарной длиной труб, протаскиваемых через закрытый превентор со скоростью 0,5 м/ч при давлении в гидроцилиндре и скважине не более 10 МПа. Согласно нормам, средняя наработка до отказа уплотнителя должна составлять не менее 300 закрытий превентора без давления и обеспечивать возможность протаскивания более 300 м труб через закрытый превентор.

2. Конструкция универсального превентора.

Универсальные превенторы обладают более широкими возможностями. Они герметизируют устье скважины при наличии и отсутствии вней колонны труб, вместе с тем позволяя сохранять герметичность устья скважины проворачивать бурильную колонну и протаскивать трубы вместе с муф­тами и бурильными замками. Универсальный превентор способен герметизировать устье скважины независимо от диаметра и гео­метрической формы уплотняемого предмета.

Рисунок 2 - Универсальный превентор

Корпус 17 (рисунок 2) представ­ляет собой стальную отливку ступенчатой цилиндрической формы с опорным фланцем и шпильками 19 для крепления превентора, проушинами 10 для его подвески при монтажно-демонтажных ра­ботах и транспортировке.

В корпусе превентора располагаются полый ступенчатый пор­шень 9 резинометаллическая уплотнительная манжета 5 и предо­хранительная втулка 14.

Уплотнительная манжета, имеющая форму усеченного конуса с осевым отверстием, контактирует с ко­нусным отверстием поршня и упирается в крышку 2, снабженную проходным отверстием и прямоугольной резьбой для свинчивания с корпусом превентора. Крышка уплотняется манжетой 4 и фик­сируется в затянутом состоянии стопорным болтом 3. Глухие резь­бовые отверстия на опорном фланце крышки предназначены для шпилек 1, используемых для крепления фланцевой катушки противовыбросового оборудования. Кольцевые канавки на опорных фланцах корпуса и крышки предназначены для металлических уплотнительных колец 18.

Между корпусом, крышкой и поршнем образуются полости А и Б, сообщающиеся посредством штуцеров 8 и 13 и трубопроводов с гидравлической системой управления противовыбросовым обору­дованием. При нагнетании масла из системы гидроуправления в полость Б поршень перемещается вверх и внутренним кону­сом сжимает уплотнительную манжету в радиальном направле­нии. В результате деформации проходное отверстие манжеты ока­зывается полностью закрытым. При наличии инструмента ман­жета обжимает его и перекрывает сечение между превентором и инструментом. Давление нагнетаемого в превентор масла уста­навливается регулирующим клапаном системы гидроуправления.

Для устранения утечек масла используются самоуплотняющи­еся манжеты 6, 7, 11, 12, 15, 16 и уплотнительные кольца 18. Уп­лотнительная манжета удерживается в закрытом состоянии уси­лием, создаваемым устьевым давлением в скважине на площадь поршня в полости В превентора. Превентор открывается в резуль­тате нагнетания масла в полость А и при одновременном сливе из полости Б. Под давлением масла в полости А поршень переме­щается вниз и освобождает манжету, которая разжимается бла­годаря собственной упругости. Расчетное время закрытия универ­сального превентора не должно превышать 30с.

Управление противовыбросовым оборудованием

Превенторы, и задвижки манифольдов ПВО открываются и закрываются с основного и вспомогательного пультов. Основной пульт вместе со станцией гидравлического управления устанавливается на расстоянии не менее 10 м от устья скважины. Обеспечивающим безопасность доступа к нему в случае возникновения пожара. Вспомогательный пульт располагается у поста бурильщика и дублирует основной пульт управления. Механический привод используется для закрытия плашечных превенторов в случае отказа гидравлического привода, а также для фиксации плашек в закрытом состоянии на длительное время.

Рисунок 3 - Схема управления превенторами

Основной и вспомогательный пульты монтируют на отдельных рамах, представляющих собой компактные транспортабельные блоки. Общее представление о принципе действия привода противовыбросового оборудования можно получить из рассмотрения схемы на рисунке 3. Масло, используемое в качестве рабочей жидкости гидропривода, из бака 13 по маслосборнику 12 засасывается шестеренным насосом 18 и нагнетается через обратный клапан 16 и фильтр 14 в гидроаккумулятор, который представляет собой сферический баллон с диафрагмой, отделяющей масло от азота, заполняющего наддиафрагменную камеру гидроаккумулятора.

По мере поступления масла объем газовой камеры уменьша­ли и вследствие этого давление газа в гидроаккумуляторе возрастает. Рабочее давление в гидроаккумуляторе не превышает МПа и ограничивается предохранительным клапаном 17.

Благодаря гидроаккумулятору можно накопить энергию, необходимую для оперативного управления превенторами и задвижками, используя при этом насосы сравнительно небольшой мощности В случае отключения электроэнергии или отказа шестерённого насоса гидроаккумулятор заряжается ручным насосом 15.

Из гидроаккумулятора по трубопроводу 2 и вентили 3 масло нагнетается в блок распределителей 5 основного пульта, управляющих задвижками 6 и плашечными превенторами 7. Из распределителя основного пульта масло нагнетается в блокировочный цилиндр 9 вспомогательного пульта и далее в запорную камеру универсального провентора 8. Блокировочный цилиндр имеет одностороннее действие, при котором исключается возможность открыть превентор со вспомогательного пульта в том случае, когда он закрывается с основного пульта.

Управление плашечными превенторами и задвижками со вспомогательного пульта осуществляется посредством блока распределителей 10, подающих масло в блокировочные цилиндры ответствующих распределителей 6 основного пульта. В рассматриваемом случае блокировочные цилиндры используются для того, чтобы исключить возможность управления плашечными превенторами и задвижками с основного пульта при командах, получаемых со вспомогательного пульта. Отработанное масло поступает в приёмный бак 13, из которого вновь подаётся насосом 18 или 15 в гидроаккумулятор.

Контрольные вопросы

1. Перечислите состав ПВО

2. Какими основными параметрами характеризуется ПВО?

3. Для чего предназначены превенторы?

4. Для чего предназначен блок дросселирования?

5. Для чего предназначен блок глушения?

6. Конструкция и принцип действия плашечного превентора

7. Конструкция и принцип действия универсального превентора

8. Состав системы управления ПВО

9. Гидравлическая система управления ПВО

10. Ручная система управления ПВО

САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА

ИЗУЧЕНИЕ КОНСТРУКЦИИ ПРИВОДА ШСНУ (СК)

Рама 19 (рисунок 1) является основанием для размещения всех узлов привода и воспринимает все нагрузки, возникающие при работе. Она представляет собой две швеллерные балки, соединёнными поперечными связями. На раме крепится стойка 3 и редуктор 15 с электродвигателем 9. стойка 3 - четырёхногая, изготавливается из профильного проката. Она крепится к раме 19 болтами. На верхней части стойки имеется плита, на которой установлена опора балансира. Опора балансира (рисунок 1а) представляет ось 2 на оба конца которой устанавливаются сферические роликоподшипники 3, размещаемые в чугунных корпусах 4. Балансир крепится к оси болтами 5. К плите приварены четыре упора с установочными винтами для перемещения балансира в продольном и поперечном направлениях при центровке относительно скважины. Балансир 1 представляет собой двухбалочную конструкцию из профильного двутаврового проката. Головка балансира 23 поворотная.

а)

б)

Рисунок 1

Для фиксации поворотной головки в рабочем положении на верхней полке балансира имеется два винта 5 (рисунок 2). Для плавного поворота головки служит червячный редуктор 8, который крепится на нижней полке тела балансира.

Рисунок 2

Траверса 14 представляет собой балку профильного проката и является соединительным звеном между балансиром и двумя параллельно работающими шатунами. Опора траверсы (рисунок 1б) шарнирно соединяет балансир 1 с траверсой 6. Средняя часть оси 4 траверсы установлена в подшипнике 3 корпус 2 которого крепится к полкам балансира. Концы оси фиксируются в отверстиях двух кронштейнов 5, которые крепятся к балке траверсы 6.

Шатун 6 изготавливается из трубы на одном конце, которой вварена верхняя головка шатуна, а на другом башмак. Палец верхней головки шатуна с помощью подшипника соединён с траверсой.

К башмаку болтами крепится нижняя головка шатуна (рисунок 3) с осью 8 кривошипа, установленной в подшипнике. Ось вставлена в отверстие кривошипа через разрезную втулку 2 и шайбу 4 и затягивается гайками. Кривошип 16 является ведущим звеном преобразующего механизма привода, в котором предусмотрено пять отверстий для изменения длины хода устьевого штока. Для установки и перемещения противовесов 17 на кривошипах имеются Т-образные пазы имеется шкала отсчёта. Перемещение противовесов по кривошипу производится с помощью специальной рукоятки с шестернёй. Стяжка на конце кривошипа обеспечивает его плотную посадку на ведомом валу редуктора.

Рисунок 3

Редуктор 15 - трёхступенчатый с цилиндрическими прямозубыми колёсами на быстроходной ступени и с шевронным зубчатом зацеплением на тихоходных ступенях. Корпус редуктора имеет горизонтальную плоскость разъёма, которая проходит через оси ведущего 10 (рисунок 4) и ведомого 3 валов валы редуктора установлены на роликовых сферических двухрядных подшипниках. Смазка подшипников комбинированная: разбрызгиванием и принудительная с подводом масла по направляющим лоткам.

1 - картер нижний; 2 - крышка;3 - вал ведомый; 4, 11 - сальники; 5, 12, 15, 16 - шестерни второй ступени; 6, 8 - валы промежуточные; 7 - шестерни третьей ступени; 9 - крышка; 10 - вал ведущий; 13, 14 - шестерни первой ступени; 17 -кольца регулировочные; 18 - шпонка; 19 - шестерни ведомого вала;

Рисунок 4 - Редуктор

Симметричное расположение зубчатых колёс обеспечивает равенство реакций в опорах валов и уменьшает перекос и концентрацию нагрузки по ширине зуба колеса. Для шпонок кривошипов ведомый вал имеет по два шпоночных паза под углом 90 град, что при перестановке кривошипов позволяет продлить срок службы редуктора. На верхнем картере редуктора для осмотра зубчатых колёс расположен люк с крышкой. На крышке люка размещается горловина, через которую контролируется уровень масла. На концах ведущего вала насажены ведомый шкив клиноремённой передачи и шкив тормоза.

Тормоз 13 - двухколодочный. Правая 4 (рисунок 5) и левая 3 колодки крепятся на верхнем картере редуктора 2. Торможение шкива производится с помощью рычага 10, тяги 7 и плавающего рычага 6, шарнирно соединённого с подвижными концами тормозных колодок. На рычаге 10 управления тормозом имеется кнопка 11 посредством которой рычаг фиксируется в зубчатом секторе 9. Регулировка зазора между тормозными колодками и шкивом производится изменением длины тяги 7 муфтой 8 и положения упорного болта 5.

Рисунок 5

Технические требования к сборке редуктора

Промежуточный вал 8 (рисунок 4) собирается в нижних расточках картера, затяжка и стопорение гаек вала производится после установки валов 3 и 6. Осевой люфт валов 3 и 10 0,1…0,2 мм регулируется прокладками, устанавливаемыми под крышки валов со стороны ведомого шкива. Со стороны тормозного шкива между подшипниками и крышками подшипников имеется гарантированный зазор.

Положение шестерён 5, 7 промежуточного вала 6 в зацеплении регулируется кольцами 17 с толщиной 1, 2, 3 мм. Требуемая толщина регулировочного кольца определяется путём подбора кольца и установки его между торцами шестерён для обеспечения требуемого пятна контакта. После чего технологическое кольцо заменяется на штатное.

Выступание шестерён 7 за торец шестерён 19 не менее 1 мм, западание шестерён 5 и 16 за торец шестерён 12 и 15 не менее 1 мм.

Допуск симметричности валов 6, 8 относительно картера редуктора 3 мм. Боковой зазор в зацеплении сопряжённых шестерён должен быть в пределах 0,12…0,6 мм. Пятно контакта должно покрывать не менее 40% рабочей высоты зуба и не менее 50% длины зуба. Валы должны свободно проворачиваться от руки.

РЕМОНТ СТАНКОВ-КАЧАЛОК

1.Назначение и параметры станков-качалок

2.Конструкция станков-качалок

3. Основные ремонтные нормативы

3.1. Структура ремонтного цикла К5ТК

3.2.МРЦ =12960 м-ч.

3.3.МРП =2160 м-ч.

3.4.Срок службы 8 лет

4.Неисправности в процессе эксплуатации и их причины.

5.Техническое обслуживание.

Техническое обслуживание привода проводится с целью предотвращения возникновения возможных неисправностей и увеличения срока его службы.

5.1 Виды и периодичность технического обслуживания:

а) контрольный осмотр;

б) ежеквартальное обслуживание;

в) полугодовое обслуживание;

г) сезонное обслуживание (весной и осенью).

Контрольный осмотр проводится через каждые трое суток работы привода. При осмотре привод без необходимости не включать.

Через первые 15 суток работы привода при контрольном осмотре (с остановкой) дополнительно необходимо выполнить следующие операции:

а) очистить магнитную пробку от металлических частиц;

б) проверить натяжение клиновых ремней;

в) затянуть повторно все болты крепления и стяжку кривошипа ключом с усилием

100-120 кгс*м.

Перечень работ выполняемых при различных видах обслуживания.

Ремонтные эскизы: ось опоры балансира, палец кривошипа.

Ремонт станков-качалок

Надежность и долговечность станков-качалок достигается за счет своевременного их технического обслуживания и прове­дения плановых ремонтов. В процессе эксплуатации станков-качалок возможны и внеплановые ремонты, вызванные отказа­ми и авариями.

Ремонты станков-качалок подразделяются на два вида: те­кущий и капитальный.

Текущий ремонт должен обеспечивать работоспособность станков-качалок до их капитального ремонта. При текущем ре­монте проверяют состояние станка-качалки. При необходимо­сти заменяют: канатную подвеску, шатуны, тормозной шкив и ленты, исправляют погнутости, ремонтируют раму, лестницы и ограждения, проверяют и регулируют соосность соединений кривошипов с шатунами, за­меняют изношенные ремни и регулируют их натяжение, прове­ряют фиксаторы головки, заменяют при износе крепежные и стопорные детали, меняют смазку, регулируют станок-качалку и при необходимости его красят. Ремонт завершается уравно­вешиванием станка-качалки.

При текущем ремонте редуктора станка-качалки его частич­но разбирают. Проверяют состояние валов, вала-шестерни, шки­ва, крышек подшипников; проверяют и при необходимости за­меняют изношенные подшипники; регулируют осевой зазор под­шипников качения; заменяют изношенные манжеты, уплотнительные кольца, прокладки; исправляют шпоночные пазы валов и зачищают зубья шестерен; заменяют изношенные крепежные и стопорные детали; после сборки и смены смазки регулируют легкость вращения редуктора.

Капитальный ремонт. Кроме работ, перечисленных при теку­щем ремонте, предусматривает полную разборку узлов и их ре­монт. Восстанавливают или заменяют пришедшие в негодность основные узлы и детали СК; полностью разбирают и ремонтируют редуктор. При капитальном ремонте редуктора основными работами являются реставрация или смена валов и зубчатых ко­лес с последующей обкаткой отремонтированного редуктора вхолостую и на максимально допустимых нагрузках.

Капитальный ремонт станков-качалок, восстанавливающий технические данные до паспортных, выполняется специализиро­ванными ремонтно-монтаж-ными бригадами по методу узлового ремонта. При этом узел, включающий негодные детали, заме­няют новым или отремонтированным. Замененный узел пере­дают на ремонтную базу для восстановления. Такая замена в существующих типах станков-качалок возможна, так как при­соединительные и посадочные размеры выполняют в пределах допусков, а сами детали и узлы взаимозаменяемы.

Пример:

Критерии отбраковки и рекомендации по ремонту корпуса подшипника опоры балансира

Наименование дефектов, номинальные, и предельные размеры, способ установления дефектов и контрольный инструмент

1. Трещины (внешний осмотр) Браковать

Рекомендуемый способ ремонта

3. Забитость, смятие резьбы М16х2 (внешний осмотр, резьбовой калибр)

Ремонтировать перенарезанием резьбы на ремонтный размер М18х2

Ремонтный чертёж

САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА

ИЗУЧЕНИЕ КОНСТРУКЦИИ НАСОСА ТИПА ЦНС

Насос центробежный многоступенчатый секционного типа с односторонним последовательным расположением ступеней и автоматическим уравновешиванием осевого усилия ротора разгрузочным устройством. Концевые уплотнения ротора насоса могут быть сальниковыми или торцевыми. Насос приводится в действие от электродвигателя через зубчатую муфту.

Базовыми деталями насоса (рисунок 1) являются входная 1 и напорная 8 крышки со всасывающим и нагнетательными патрубками соответственно. Между которыми располагаются секции проточной части. В крышках на подшипниках скольжения 15 и 10 установлен ротор 12, уплотнения концевые переднее 13 и заднее 9.

Рисунок 1

Секции проточной части центрируются между собой на заточках и стягиваются шпильками 16. Герметичность стыков обеспечивается «металлическим» контактом уплотнительных поясков крышек и секций. Дополнительно в стыках установлены уплотнительные резиновые кольца 17. Каждая секция состоит из корпусов ступеней 6, 7, направляющих аппаратов 3, 5 рабочего колес 2, 4 и стальных уплотнительных колец 18.

Насос опирается на плиту четырьмя лапами с помощью болтов.

Гидравлическое усилие, действующее на ротор воспринимается гидравлической пятой, установленной в напорной крышке насоса. Основными деталями гидравлической пяты являются втулка пяты 19, закреплённой неподвижно в напорной крышке и разгрузочный диск 20, установленный на валу ротора. Подшипник 11 предназначен для восприятия осевого усилия, направленного в сторону нагнетания при запуске насоса.

Более детально основные части и узлы насосов показаны на рисунках 2 (проточная часть), 3 (опорный подшипник скольжения), 4 (концевое сальниковое уплотнение), 5 (торцевое уплотнение), 6 (разгрузочное устройство ротора).

Проточная часть (рисунок 2). В секциях 4, 6, 12 по напряжённой посадке установлены направляющие аппараты 3, 7, 11. От проворота направляющие аппараты стопорятся в секциях штифтами. Рабочие колёса 1, 8, 9, насажены на вал по скользящей посадке и уплотняются в секциях стальными уплотнительными кольцами 2 и 5. Принцип уплотнения щелевой и лабиринтный.

1 - колесо рабочее первой ступени; 2 - кольцо уплотнительное; 3 - аппарат направляющий первой ступени; 4 - секция первой ступени; 5 - кольцо уплотнительное; 6 - секция промежуточной ступени; 7 - аппарат направляющий промежуточной ступени; 8 - колесо рабочее промежуточной ступени; 9 - колесо рабочее последней ступени; 10 - кольцо уплотнительное; 11 - аппарат направляющий последней ступени; 12 - секция последней отупении.

Рисунок 2 - Насос центробежный типа ЦШ 180 М (проточная часть).

Опоры ротора (рисунок 3). Опорами ротора служат подшипника скльжения с принудительной смазкой. Вкладыши подшипников 3 стальные, залитые баббитом имеют цилиндрическую посадку в корпусе 5 подшипника. В корпусе подшипника имеется отверстие с дроссельной шайбой 7 для подвода в него масла и установки датчика температуры. Для слива масла внизу предусмотрен патрубок 6. для фиксации вкладышей от проворота предусмотрен штифт 2. подшипник закрывается

Рисунок 3

Концевые уплотнения (рисунок 4, 5). Переднее и заднее концевые уплотнения представляют собой щелевые уплотнения и уплотнение с мягкой сальниковой набивкой марки АГ 12×12. щелевое уплотнение предназначено для разгрузки сальника с отводом воды в безнапорную ёмкость. Пакет самоустанавливающихся сальниковых уплотнений установлен в гильзе и обжат с обоих сторон кольцами. Вместе с кольцами и гильзой пакет набивки при ее обжатии выставляется соосно на валу, что предотвращает износ уплотнения. Для уравновешивания осевого усилия в насосе применяется гидравлическая пята, установленная в напорной крышке 1 (рисунок 5). Она состоит из диска гидравлической разгрузки 4, втулки гидропяты 2, втулки уплотнения 6 и рубашки задней 7. Во время работы насоса жидкость проходит через кольцевой зазор, образованный втулкой разгрузки и цилиндрической поверхностью диска и давит на торцевую часть диска пяты с усилием, которое по величине равно сумме усилий, действующих на рабочие колёса, но направленное в сторону нагнетания. Таким образом, уравновешивается осевое усилие, действующее на ротор насоса и направленное в сторону всасывания. Равенство усилий устанавливается автоматически, благодаря возможности осевого перемещения ротора насоса.

1 - втулка; 2 - набивка плетеная 1 - крышка напорная; 2 - втулка пяты;

АГ-12Х12; 3 - корпус сальника; 3 - фланец прижимной; 4 - диск разгру-

4 - рубашка передняя; зочный; 5 - корпус; 6 - втулка уплотнения;

7 - рубашка задняя; 8 - набивка; 9 - втулка

Рисунок 4 - Уплотнение концевое Рисунок 5 - Уплотнение концевое

переднее

Торцевое уплотнение (рисунок 6). В торцевом уплотнении ЦНС 63 - 1400 можно выделить семь основных конструктивных элемента. Пара трения состоит из двух колец 1 и 2, изготовленных из силицированного графита и плотно прилегающих одно к другому по торцевой, кольцевой поверхности. Кольцо 1 зафиксировано в корпусе 11 и герметизировано резиновым уплотнительным кольцом. Кольцо 2 установлено на рубашке 7 и герметизировано резиновым уплотнительным кольцом 5. Упругий элемент, обеспечивающий постоянный плотный контакт между кольцами состоит из пружин 19.

РЕМОНТ ЦЕНТРОБЕЖНОГО НАСОСА СЕРИИ ЦНС180

1. Назначение и параметры ЦНС

2. Конструкция ЦНС

3. Основные ремонтные нормативы

3.1. Структура ремонтного цикла К5ТК

3.2.МРЦ =12960 м-ч.

З.З.МРП=2160м-ч.

3.4. Срок службы 8 лет

4. Условия эксплуатации ЦНС

5. Неисправности в процессе эксплуатации и их причины.

6. Техническое обслуживание

Контроль параметров

• давление на входе

• давление на выходе

• мощность двигателя (токовая нагрузка)

• давление в трубке разгрузки

• давление масла в конце масляной магистрали

• давление охлаждающей воды

• температура подшипников

• осевой разбег ротора

Раз в месяц проверять качество и количество масла в маслобаке, производить контроль фланцевых и резьбовых соединений, замену сальниковой набивки.

7. Работы капитального ремонта

7.1. Разборка насоса

• снятие полумуфты

• снятие крышек подшипников 15, 10 извлечение вкладышей

• снятие корпусов подшипников

• снятие маслоотбойных колец

• снятие корпусов сальников и задней защитной гильзы 9

• снятие диска гидропяты 20

• отворачивание гаек на шпильках и снятие шпилек 16

• отсоединение и снятие напорной крышки 8 (снимать втулку пяты без необходимости не рекомендуется)

• снятие секций 6 (направляющие аппараты вынимать из секций не рекомендуется)

• вынуть в сторону нагнетания вал 12 с передней защитной гильзой 13

7.2. Дефектовка деталей. Возможные методы ремонта.

Вал - износ цапф более 0,5 мм

радиальное биение более 0,3мм

Рабочие колёса - обломы, трещины, выбоины, промоины износ в местах уплотнений более 2 мм

Направляющие аппараты - не должны болтаться в секциях

- обломы, трещины, выбоины, промоины износ в местах уплотнений более 2 мм Всасывающая крышка - промоины Диск и втулка гидропяты - износ рабочих поверхностей

7.3. Ремонт деталей

Всасывающая крышка - заплавка промоин специальными электродами

Вал - правка

Диск и втулка гидропяты - наплавка рабочих поверхностей

Защитные гильзы - наплавка или металлизация наружной поверхности

Вкладыши подшипников - перезаливка баббита

Требования к отремонтированному насосу

Суммарный осевой разбег 5...8 мм

Прилегание диска и втулки пяты не менее 70%

Зазор во вкладышах 0,06...0,21 мм

Сальниковые кольца новые, смещение разрезов на 90 град.

Биение вала не более 0,015 мм

Утечки через сальники - тонкая струйка, разрываемая на капли

Контрольные вопросы

1. Из каких деталей состоит ступень насоса

2. Перечислите детали ротора

3. Как контролируется работа маслосистемы

4. Укажите рабочие поверхности деталей гидропяты

5. Какова последовательность разборки насоса

6. Как механизирован процесс разборки

7. Как изнашиваются рабочие колеса, защитные гильзы, вал

8. Как контролируется вал

9. В чём сущность статической балансировки

Ремонтные чертежи диска и втулки гидропяты.

97