- •Конспект лекций
- •Кафедра "Нефтегазопромысловые и горные машины и оборудование"
- •Тема 1 Введение
- •Тема 2 Методология, структура и этапы проектирования бурового и нефтепромыслового оборудования
- •2.1. Нефтегазопромысловые машины как объекты проектирования
- •2.2 Анализ понятий „проектирование„ и „конструирование„
- •2.3 Развитие методов проектирования
- •2.5 Система разработки и постановки продукции на производство
- •2.5.1 Разработка технического задания на окр
- •2.5.2 Разработка документации, изготовление и испытания опытных образцов продукции
- •2.5.3 Испытания опытных образцов продукции
- •2.5.4 Приемка результатов разработки продукции
- •2.5.5 Подготовка и освоение производства (постановка на производство) продукции
- •2.6 Виды проектных работ, конструкторская документация.
- •2.7 Нефтегазопромысловая машина с позиции проектирования как объект производства и эксплуатации
- •2.8 Основные принципы и правила проектирования
- •2.8 Основные положения системного подхода
- •2.9 Системный подход при автоматизированном
- •2.10 Оценка технического уровня и качества нефтегазопромысловых машин
- •Тема 3 Структурообразование систем проектируемого оборудования
- •3.1 Анализ и синтез компоновочных схем бурового оборудования применительно к заданию на проектирование
- •3.1.1 Назначение и область применения бурового оборудования
- •3.2 Исходные условия и данные к разработке структурной схемы буровой установки:
- •3.3 Выбор категории, класса, вида и основных параметров буровой установки
- •3.4 Принципы конструирования бурового оборудования, задачи и технические основы конструирования
- •3.5 Экономические основы проектирования
- •3.6 Выбор схемы и компоновка оборудования буровой установки
- •3.6 Разработка кинематической схемы буровой установки
- •Разработка кинематических схем буровых установок
- •Определение передаточных отношений механизмов
- •3.2 Анализ и синтез компоновочных схем оборудования скважинных штанговых насосных установок для добычи нефти применительно к заданию на проектирование
- •3.2.1 Назначение и область применения
- •3.2.1 Синтез компоновочных схем оборудования скважинных штанговых насосных установок для добычи нефти
- •3.2.3 Анализ кинематики аксиальных и дезаксиальных
- •3.2.3 Основные параметры
- •3.2.4 Выбор схемы и компоновка станков-качалок
- •Тема 4. Расчеты на прочность и долговечность деталей нефтегазопромысловых машин и оборудования
- •4.1 Классификация действующих нагрузок
- •4.2 Виды отказов по критериям прочности
- •4.3 Выбор конструкционных материалов и способы упрочнения деталей
- •4.4 Методы расчета на прочность
- •4.5 Расчеты на статическую прочность
- •4.6 Расчет на прочность при переменных напряжениях
- •Тема 6. Автоматизированное проектирование, применение компьютерной техники и построителей при разработке конструкторской документации
- •6.1. Развитие технологий сапр
- •6.3. Формирование деталей
- •6.4. Формирование сборок.
- •Тема7 Эргономические основы проектирования машин и оборудования нефтяных и газовых промыслов
- •7.1 Эргономика – её история, предмет и развитие
- •7.2 Антропологическое соответствие машины человеку
- •7.2 Физиологическое соответствие изделий человеку
- •7.2.1 Температура
- •7.2.1 Шум
- •7.2.3 Вибрации
- •7.2.4 Зрительное восприятие
- •7.2.5 Световой комфорт
- •7.2.6 Некоторые особенности моторики человека
- •7.2.5 Сила
- •7.3 Психологическое соответствие изделий человеку
4.2 Виды отказов по критериям прочности
Под действием эксплуатационных нагрузок возникают отказы деталей буровых машин и оборудования, которые по принятым критериям прочности относятся к усталостным и хрупким разрушениям, пластическим деформациям, ползучести и нарушениям сцепления.
Усталостные разрушения возникают под действием переменных напряжений, уровень которых превышает конструкционный предел выносливости. При напряжениях, равных и ниже конструкционного предела выносливости, деталь может выдержать без нарушения сколько угодно повторных циклов. При одновременном воздействии коррозии, высоких температур, а также при контактных нагружениях деталей, закаленных до высокой твердости, предел выносливости в указанном понимании может отсутствовать. В этих и некоторых других случаях при расчете на прочность пользуются пределом ограниченной выносливости, равным максимальному напряжению цикла, соответствующему задаваемой циклической долговечности.
Характерной особенностью усталостных разрушений является то, что они происходят от действия местных напряжений, создаваемых конструктивными, металлургическими и технологическими концентраторами напряжений. Усталостному разрушению предшествует постепенное развитие усталостных трещин, в результате которого оставшееся живое сечение не обеспечивает статической прочности детали. На поверхности усталостных изломов обнаруживается граница между гладко притертой зоной развития усталостной трещины и зоной окончательного разрушения волокнистого либо зернистого строения, которое характерно для вязких и хрупких изломов. Период развития усталостных трещин сокращается с уменьшением сечения детали.
Общие усталостные разрушения характерны для резьбовых соединений бурильных труб, валов и осей, штоков буровых насосов, пружин, деталей буровой вышки и металлических оснований. Поверхностным усталостным разрушениям подвергаются зубья цепных и зубчатых передач, детали подшипников качения, ролики и втулки приводных цепей. Особо следует выделить разрушения от термической усталости, развивающейся под действием повторных температурных напряжений. Этот вид разрушения наблюдается в тормозных шкивах буровых лебедок.
Пластическая деформация наблюдается при перегрузке деталей изготовленных из незакаленных и высокоотпущенных сталей. Наиболее распространенные виды этих отказов - искривление валов осей, деталей буровой вышки и других металлических конструкций; осадка пружин и удлинение (вытяжка) болтов при чрезмерных затяжках; смятие труб, шпонок, шпоночных канавок крепежных деталей, дорожек качения подшипников, направляющих и рабочих поверхностей зажимов и др.
Длительное силовое воздействие в сочетании с нагревом вызывают медленное нарастание пластических деформаций при напряжениях, меньших предела текучести. Это явление, называемое ползучестью, особенно резко проявляется у пластмассовых деталей, что ограничивает температурный диапазон их применения.
Хрупкие разрушения происходят в деталях из чугуна и низ-коотпущенных сталей под действием ударных и статических нагрузок, а также в результате чрезмерных напряжений, возникающих при посадках с натягом (ступицы колес и дисков, пластины втулочно-роликовых цепей и др.). Хрупкие разрушения деталей машин и сварных конструкций возрастают в условиях низких температур, теплового и радиационного воздействия, вызывающих охрупчивание металлических и пластмассовых деталей, а также резинотехнических изделий.
Большое распространение имеют отказы, вызванные нарушениями сцепления. К их числу относятся провороты и осевые смещения в прессовых соединениях; относительное проскальзывание во фрикционных муфтах и ременных передачах; самоотвинчивание резьбовых соединений; расшплинтовка втулочно-роликовых цепей и др.