Основні відомості
Для визначення втрат тиску в шламовідвідній лінії використовують формулу:
де λ – коефіцієнт аеродинамічного опору;
Gсум – сумарний розхід повітря;
R=30 кгс*м/кг0С – газова стала;
Т – середній тиск повітря, що рухається;
L – довжина шлаковідвідної лінії (L=50м);
G=9.81 прискорення вільного падіння;
d – внутрішній діаметр шлаковідвідної лінії;
F – площа поперечного
перерізу шлаковідвідної лінії
pк =104 кгс/м3 – атмосферний тиск повітря.
Визначимо тиск на початку кільцевого простору:
де pг.у.н=25400 кгс/м2 тиск на початку герметизуючого простору;
L – глубина свердловини;
К – константа
де λ – коефіцієнт аеродинамічного опору кільцевого простору;
F – площа кільцевого перерізу потоку
де dе– ефективний діаметр труб.
Визначимо абсолютний тиск на копресорі, який можна розрахувати за методом еквівалентних довжин.
Еквівалентну довжину замково-муфтових з’єднань розраховують за формулою;
де d – внутрішній діаметр труб;
ε – коефіцієнт місцевого опору;
n – число місцевих опорів (кількість камків).
Отже, абсолютний тиск на компресорі визначається з формулою:
Постановка задачі
Скласти графічний алгоритм та програму для визначення тиску повітря в компресорі при подачі повітря в свердловину в кількості 37,5 м3/хв.
Обчислити тиск повітря в компресорі при подачі повітря в свердловину при бурінні свердловин в діапазоні глибин від 2200 до 3000 м і результат вивести у вигляді графіка та таблиці.
3.Варіанти завдань
Параметри |
Варіанти |
||||||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
|
λ |
0,0177 |
0,0189 |
0,0205 |
0,0226 |
0,0244 |
0,0253 |
0,0255 |
0,0275 |
0,0278 |
Gсум(кг/с) |
0,94 |
0,95 |
0,96 |
0,94 |
0,95 |
0,98 |
0,94 |
0,96 |
0,93 |
T(0C) |
310 |
300 |
320 |
310 |
330 |
320 |
310 |
300 |
290 |
d (м) |
0,150 |
0,155 |
0,145 |
0,156 |
0,158 |
0,148 |
0,147 |
0,149 |
0,155 |
L (м) |
2400 |
2200 |
2500 |
2600 |
2200 |
2100 |
2300 |
2400 |
2500 |
λк |
0,0213 |
0,0218 |
0,0274 |
0,0256 |
0,0254 |
0,0257 |
0,0263 |
0,0244 |
0,0275 |
dе (м) |
0,086 |
0,075 |
0,068 |
0,084 |
0,075 |
0,069 |
0,084 |
0,086 |
0,087 |
ε |
0,94 |
0,97 |
0,94 |
0,88 |
0,87 |
0,92 |
0,96 |
0,95 |
0,93 |
n |
200 |
210 |
220 |
200 |
190 |
198 |
222 |
212 |
203 |
pт.к(кгс/см2) |
7,75 |
7,79 |
7,85 |
7,74 |
7,76 |
7,78 |
7,71 |
7,68 |
7,79 |
Задача № 9
Тема: Розрахунок гальмівних процесів верстату-качалки при терміновій зупинці.
1. Теоретичні відомості.
При роботі верстату-качалки завжди виникає необхідність зупинки роботи чи то в штатних чи нештатних ситуаціях і в утриманні всього механізму в певному положенні. Для цього в привідному двигуні передбачено гальмівний механізм. Схема роботи типового гальмівного механізму показана на рис.1.
Маховик радіусом R, маса якого M, обладнаний гальмівним барабаном радіусом r і обертається з кутовою швидкістю ω. В необхідний момент часу до гальмівного барабану прижимається з силою F гальмівна колодка (коефіцієнт тертя між колодкою та барабаном дорівнює k).
При цьому сила тертя рівна:
(1)
Гальмівний момент:
(2)
Цей гальмівний момент еквівалентний гальмівному моменту NR, який прикладено до ободу і рівному:
(3)
Звідси знаходимо
еквівалентну силу
,
яка прикладена до ободу:
(4)
Враховуючи те, що
,
знаходимо час зупинки механізму
(5)
За час t число обертів маховика складає:
(6)
де
дотичне кутове прискорення. Отже:
(7)
де:
R– радіус маховика;
М– маса маховика;
r– радіус гальмівного барабана;
ω– кутова швидкість обертання барабана;
ν– частота обертання барабана;
F– сила, з якою гальмівна колодка діє на барабан;
k– коефіцієнт тертя;
t– час зупинки верстату;
n– число качань до повної зупинки.
Рис.1
2. Постановка задачі
Задані параметри роботи гальмівного механізму верстата-качалки. Скласти графічний алгоритм і програму для визначення числа качань та часу гальмування механізму при зупинці. Знайти залежність шуканих величин від зміни певного параметру (вказаного у табл.1) і результати вивести у вигляді таблиці та графіка. Пошук максимального часу та максимальної кількості качань при зміні одного з вхідних параметрів оформити у вигляді підпрограми та вивести на друк окремо.
3. Варіанти завдань.
Таблиця 1.
Параметри |
Варіанти завдань |
||||||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
|
R (м) |
1,2 |
1,35 |
0,96 |
1,13 |
0,63 |
1,12 |
0,85 |
0,82 |
1,05 |
М (кг) |
78 |
101 |
57 |
60 |
51 |
72 |
55 |
54 |
68 |
r (см) |
12 |
13 |
10 |
7 |
6 |
11 |
10 |
10 |
8 |
ω (с-1) |
30 |
- |
- |
30-40 (крок 1) |
- |
32 |
27 |
- |
- |
ν (с-1) |
- |
50-60 (крок 1) |
62 |
- |
70 |
- |
- |
55-65 (крок 1) |
54 |
F (104 Н.) |
1.8-2.5 (крок 0,1) |
2.2 |
2.1-3.2 (крок 0,1) |
2.3 |
1.9 |
2.3-3.5 (крок 0,1) |
1.8 |
3.2 |
1.8 |
k |
0.45 |
0.63 |
0.67 |
0.57 |
0.3-0.52 (крок 0,01) |
0.78 |
0.55-0.7 (крок 0,01) |
0.75 |
0.68-0.8 (крок 0,01) |
Задача № 10
Тема: розрахунок натяжних тросів канатної підвіски верстата-качалки
1. Теоретичні відомості.
Однією із задач розрахунку натяжних тросів канатної підвіски верстата-качалки є знаходження товщини необхідного тросу та його довжини. Рухома частина даного тросу має бути щонайменше більша за довжину ходу штока, а його міцність має витримувати не тільки вагу насосу з стовпом нафти, а й витримувати граничні навантаження у нижній та верхніх точках, в яких змінюється напрям руху. Крім цього, для надійної та довготривалої роботи трос повинен мати n- кратний запас міцності.
Для визначення сил, які діють на трос в нижній точці при поступальному ході вверх (найбільш навантажена точка), розглянемо ІІ закон Ньютона, згідно якого:
.
Прискорення системи є тангенціальне і рівне:
.
Згідно цих формул, навантаження буде:
(1).
Виходячи з границі
міцності на розтяг
,
і формули 1, а також враховуючи запас
міцності n,
одержуємо:
(2).
Для вирахування кількості стальних дротин, які утворюють трос, необхідно знайти площу однієї дротини:
Тоді, кількість стальних дротин N буде:
.
Для розрахунку мінімальної довжини тросу, необхідно вирахувати висоту підйому штоку. Для цього розіб’ємо цей хід на 3 частини: початок руху (рівноприскорений рух), рівномірний рух, кінець руху (рівносповільнений рух).
Кут повороту барабана при цьому рівний:
.
За цей час висота підйому рівна:
Лінійна швидкість точки на поверхні барабана і в кінці циклу прискорення рівна:
Це і є постійна швидкість підйому. Звідси
.
Шлях, який пройде шток при сповільнені, буде рівний висоті підйому при прискоренні:
.
Остаточно, повна висота підйому (мінімальна довжина тросу):
де:
D- діаметр барабана на який намотується трос;
R- радіус барабана на який намотується трос;
ε- кутове прискорення;
t1- час прискорення;
t2- час рівномірного руху;
t3- час сповільнення;
σ- границя міцності;
n- запас міцності;
d- діаметр однієї дротини;
H- висота підняття;
m- загальна маса насоса із штангами;
N- кількість дротин.
2. Постановка задачі
Задані параметри роботи верстата-качалки. Скласти графічний алгоритм і програму для визначення параметрів тросу (кількості дротин, які входять в його склад і довжини тросу). Знайти залежність шуканих величин від зміни певного параметру (вказаного у табл.1) і результати вивести у вигляді таблиці та графіка. Пошук мінімальної довжини тросу виконати у вигляді підпрограми-функції.
3. Варіанти завдань.
Таблиця 1.
Параметри |
Варіанти завдань |
||||||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
|
ε (рад/с2) |
1,2π |
1,35π |
0,96 π |
1,13 π |
0,63 π |
1,12 π |
0,85 π |
0,82 π |
1,05 π |
D (м) |
2,2 |
2,8 |
2,9 |
2,5 |
- |
- |
- |
- |
2,7 |
R (м) |
- |
- |
- |
- |
1,2 |
1,4 |
1,5 |
1,3 |
- |
t1 (c) |
0.35 |
0.38 |
0.42 |
0.45 |
0.46 |
0.43 |
0.46 |
0.35 |
0.36 |
t2 (c) |
1.8 |
1.9 |
1.1 |
1.7 |
1.2 |
1.5 |
1.7 |
1.6 |
1.3 |
t3 (c) |
0.35 |
0.38 |
0.42 |
0.45 |
0.46 |
0.43 |
0.46 |
0.35 |
0.36 |
σ (МПа) |
500 |
500 |
500 |
500 |
500 |
500 |
500 |
500 |
500 |
n |
5 |
3 |
4 |
3 |
4 |
5 |
6 |
4 |
3 |
d (мм) |
1,8 |
1,9 |
2,0 |
2,1 |
1,8 |
2,2 |
2,1 |
2,3 |
2,1 |
m (т) |
3,1-3,2 |
2,8-3,0 |
3,3-3,4 |
3,8-4,1 |
3,9-4,2 |
3,5-3,8 |
3,6-3,8 |
3,2-3,4 |
3,4-3,6 |
Крок (т) |
0,01 |
0,02 |
0,015 |
0,015 |
0,01 |
0,02 |
0,01 |
0,02 |
0,015 |