Курсовая работа (т): Устройство, назначение и принцип действия бурового насоса УНБ–600

Устройство, назначение и принцип действия бурового насоса УНБ–600

Содержание

Введение

Назначение, устройство и принцип работы

Виды и периодичность технического обслуживания и ремонта оборудования

Описание возможных дефектов

Демонтаж насоса

Выбор рациональной технологии восстановления  трансмиссионного вала бурового насоса УНБ - 600

Описание технологии ремонта трансмиссионного вала насоса

Расчет количества смазочных материалов на год

Заключение

Список использованной литературы

Введение

На буровых и нефтедобывающих предприятиях насосные установки являются одним из основных видов оборудования, надежная работа которого обеспечивает непрерывность технологического процесса.

Насосное оборудование используют для перекачки жидкостей с разными физико-химическими свойствами (кислот, щелочей в широком диапазоне концентраций, органических продуктов, сжиженных газов и тому подобное) при различных температурах.

Практически все насосное оборудование ремонтируют силами предприятий, которые к тому же изготавливают весь требуемый объем запасных частей. Поэтому эксплуатационная надежность насосов в значительной степени зависит от квалификации ремонтного персонала и качества ремонтных работ.

В данной курсовой работе мне предстоит выбрать рациональную технологию ремонта бурового насоса УНБ - 600.

Целью работы является рассмотрение устройства и описание работы бурового насоса УНБ - 600. Описание возможных дефектов в процессе эксплуатации выбранного насоса. Также описать виды ремонта и технического обслуживания насоса.

Главной задачей работы является - выбор рациональной технологии восстановления деталей насоса. Также нужно произвести расчет количества смазочных материалов.

В графической части работы представить:

Чертеж бурового насоса УНБ - 600;

Ремонтный чертеж вала насоса;

Карту смазки.

Назначение, устройство и принцип работы

Буровые насосы предназначены для нагнетания в скважину промывочной жидкости с целью очистки забоя от выбуренной породы (шлака) и выноса ее на дневную поверхность; охлаждения и смазки долота; создания гидромониторного эффекта при бурении струйными долотами; приведения в действие забойных гидравлических двигателей.

Исходя из назначения и условий эксплуатации, к буровым насосам предъявляют следующие требования:

подача насоса должна быть регулируемой в пределах, обеспечивающих эффективную промывку скважины;

мощность насоса должна быть достаточной для промывки скважины и привода забойных гидравлических двигателей;

скорость промывочной жидкости на выходе из насоса должна быть равномерной для устранения инерционных нагрузок и пульсаций давления, вызывающих осложнения в бурении, дополнительные энергетические затраты и усталостные разрушения;

насосы должны быть приспособлены для работы с абразиво- и маслосодержащими коррозионно-активными промывочными растворами различной плотности;

узлы и детали, контактирующие с промывочным раствором, должны обладать достаточной долговечностью и быть приспособленными к удобной и быстрой замене при выходе из строя;

крупногабаритные узлы и детали должны быть снабжены устройствами для надежного захвата и перемещения при ремонте и техническом обслуживании;

насосы должны быть приспособлены к транспортировке в собранном виде на далекие и близкие расстояния и перемещению волоком в пределах буровой;

конструкция насосов должна допускать правое и левое расположение двигателей насосного агрегата;

надежность и долговечность насосов должна сочетаться с их экономичностью и безопасностью эксплуатации.

С ростом глубины бурения значительно увеличивается мощность буровых насосов. Освоены и намечаются к производству новые модели буровых насосов, отвечающие возросшим требованиям к бурению. На основе накопленного опыта, научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ, а также новейших достижений в насосостроении и смежных областях науки и техники буровые насосы непрерывно совершенствуются: повышаются их надежность и долговечность; снижается масса и сокращаются материальные и трудовые затраты на их изготовление, эксплуатацию и ремонт. Это обусловило широкую номенклатуру моделей и модификаций буровых насосов, используемых в отечественной и зарубежной промышленности.

Рабочие органы буровых насосов преимущественно выполняются в виде поршней. Наиболее распространены двух поршневые насосы двухстороннего действия, на смены которым приходят трех поршневые насосы одностороннего действия. В насосах двухстороннего действия жидкость перемещается в поршневой и штоковой полостях и за один двойной ход поршня совершаются два цикла всасывания и нагнетания. При одностороннем действии жидкость перемещается в поршневой полости и за один двойной ход совершается один цикл всасывания и нагнетания.

В буровых насосах используются самодействующие пружинные клапаны тарельчатой конструкции. Всасывающие и нагнетательные клапаны взаимозаменяемые. Оси поршней параллельны и располагаются в горизонтальной плоскости по одну сторону от привода насоса. Ведущее звено буровых насосов, сообщающее движение поршням выполняется в виде вращающегося эксцентрикового, кривошипного, пальцевого либо коленчатого вала. Прямодействующие насосы, ведущее звено которых имеет возвратно-поступательное движение, в современных отечественных насосах не используются.

Ведущий вал приводится от трансмиссионного вала насоса посредством цилиндрической зубчатой пары. Подача насоса изменяется с помощью сменных цилиндровых втулок либо изменением числа ходов насоса. Пульсации давления, вызываемые неравномерной скоростью поршней, снижаются до практически приемлемого уровня при помощи пневмокомпенсаторов.

Буровой насос состоит из приводного и гидравлического блоков, установленных на сварной раме 12.

Приводной блок состоит из трансмиссионного вала 5, коренного вала 9 и шатунного механизма 10,установленных на станине 2. Последняя представляет собой массивный металлический короб, в расточках которого монтируются подшипники трансмиссионного и коренного валов. Для удобства монтажа внутренних узлов и деталей станина имеет крышку 8. Стыкуемые поверхности станины и крышки подвергаются механической обработке и уплотняются при помощи резинового шнура либо прокладки, затягиваемой болтами 11 и ввернутыми в станину шпильками 6. Положение крышки относительно станины фиксируется коническими штифтами.

Рисунок 1. Буровой насос двустороннего действия

- гидравлический блок; 2 - станина; 3 - шток; 4 - направляющие; 5 - трансмиссионный вал; 6 - шпильки; 7 - вентиляционный колпак; 8 - крышка; 9 - коренной вал; 10 - шатунный механизм; 11 - болты; 12 - рама; 13 - ползун

Отверстия по подшипники растачивают в сборе станины с крышкой. В горловине станины устанавливают направляющие 4 ползуна 13. Оси поверхностей расточек станины под направляющие ползуна должны совпадать с отклонением не более 0,15 мм. Внутренняя полость станины окрашивается маслостойкой краской и используется в качестве резервуара для масла, смазывающего зубчатую передачу, установленную между трансмиссионным и коренным валами. Горловина станины имеет боковые люки для монтажа и осмотра ползунов. Торец горловины снабжается отверстиями для штока 3 и крепления гидравлического блока 1.

В крышке станины имеется вентиляционный колпак 7 для вытяжки масляных паров. Станины буровых насосов отливают из высокопрочных чугунов или сталей. Стальные станины легче, но дороже чугунных. Наиболее экономичны по массе буровые насосы, имеющие станины сварной конструкции.

Трансмиссионный вал (см. рисунок 2) 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

Рисунок 2. Трансмиссионный вал

, 10 - сквозные крышки; 2 - севанитовые уплотнения; 3 - пружинная тавотница; 4, 9, 13 - резиновые кольца; 5 - болты; 6 - сферические двухрядные роликоподшипники; 7 - гильза; 8 - вал; 11 втулка; 12 - шпонка;

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.

 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 3) имеет сборную конструкцию. Прямой вал 15 с жестко закрепленными эксцентриками 9 опирается на коренные подшипники 6, расположенные в станине бурового насоса.

Рисунок 3. Коренной вал

- станина; 2 - разбрызгиватель; 3 - гильза; 4 - крышка; 5 - шайба; 6 - спаренные радиально - упорные конические подшипники; 7 - кольца подшипников; 8 - зубчатое колесо; 9 - эксцентрик; 10 - крышка; 11 - большая шейка шатуна; 12,13 - кольцевые шайбы; 14 - мерные прокладки; 15 - прямой вал; 16 - дюбель.

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. Согласно этому, в двух- поршневых 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 торцом 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 трех - поршневых буровых насосах. 

Кольца роликовых подшипников 7 удерживаются от осевого перемещения кольцевыми шайбами 12 и 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.

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.

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 вы- прессовки 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.

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 поворота относительно ползуна.

Ползун состоит из литого стального корпуса и чугунных накладок 5. Накладки крепятся к цилиндрической поверхности корпуса болтами 2, 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.