Розрахунок та конструювання колони штанг Змінні ножі для ґрунтових бурів PENGO
Для будь-якого перерізу колони штанг на відстані х метрів від плунжера насоса величини a і max визначають через середню напругу циклу scp з наступних міркувань:
(4.8)
(4.9)
max = σ a + σ ср , (4.10)
де D - діаметр плунжера м; d - діаметр штанг у м; L - довжина колони штанг у м; m ср - середній кінематичний показник верстата-качалки; mср ≈ 1,2; ρ м - щільність матеріалу штанг в кг/м 3 ; ω - кутова швидкість кривошипа верстата-гойдалки в -1 ; м; ρ - густина рідини в кг/м 3 .
При застосуванні ступінчастої колони штанг довжини щаблів колон підбирають так, щоб найбільші значення наведених напруг верхніх перерізів щаблів були однакові, тобто.
max 1 · σ a 1 = max 2 · σ a 2 = . = σ max n · σan, (4.11)
де max1, max2, . maxn - максимальні напруги ступенів штанг в МПа; a1, a2,. σ an - середні амплітуди напруги ступенів штанг в Мпа.
Для штанг з вуглецевих сталей наведена напруга дорівнює 100 МПа, для вуглецевих штанг з поверхнею, зміцненою дробоструминною наклепом, - 110 МПа, для легованих - 120 МПа.
Розрахунок ступінчастої колони штанг пов'язаний з досить складними та громіздкими обчисленнями. Це завдання значно полегшується застосуванням спеціальної номограми, складеної Я.А. Грузиновим (рис. 4.32).
По осі абсцис відкладено глибини спуску насоса, по осі ординат - значення обумовленої наведеної напруги.
Номограма складається з трьох систем шкал та ліній.
- система I є сукупністю поєднань застосовуваних діаметрів насосів - 28; 32; 38; 44; 56; 70; 95 ммта штанг - 16; 19; 22; 25 мм. Найменшому діаметру штанг відповідає верхня точка лінії кожного насоса.
- система II у лівій частині виражає поєднання числа хитань за хвилину n = 6; 8; 10; 12; 14; 16; 18 та довжини ходу, що забезпечується приводом, S 0 = 0,45; 0,6; 0,9; 1,2; 1,5; 1,8; 2,4; 3.0.
- система III - допоміжна і служить розрахунку ступінчастих колон. Відстані між лініями цієї системи і віссю ординат виражають величину зменшення наведеної напруги пр при переході від ступеня меншого діаметра до ступеня більшого діаметра.
Діаграма дозволяє вирішувати пряме та зворотне завдання. Пряма - за заданими значеннями діаметрів штанг та його довжинам визначають наведене напруга, тобто. вибирають матеріал, з якого виготовлені штанги. Зворотна - за заданою наведеною напругою визначають діаметр, довжину та число щаблів штанг.
Порядок розв'язання прямого завдання покажемо на наступному прикладі. Визначити значення наведеної напруги sp в точці підвісу штанг при глибині спуску насоса L = 1000 м, діаметрі плунжера насоса D = 44 мм, числі подвійних ходів за хвилину n = 12, довжині ходу полірованого штока S 0 = 1,8 м. Колона ступінчаста l 1 = 700 м, d 1 = 19 мм; l2 = 300 м, d2 = 22 мм.
Для визначення величини напруги з'єднуємо початкову точку номограми 0 з точкою 19, що знаходиться на пунктирній лінії 44 системи I, а точку 2500 - з точкою, утвореною перетином ліній n = 12 і S0 = 1,8 системи II.
Через точку 1000 на осі абсцис проводимо вертикаль до перетину з прямою 0-19 у точці А. Через цю точку проведемо пряму, паралельну лінії 2500-(12-1,8), до перетину в точці е з перпендикуляром, відновленим до осі абсцис через лежачу у ньому точку 300.
З точки е опускаємо вертикаль довжиною рівноювідрізку е'd' - відстані між віссю ординат та перекладною лінією 0-(19-22) системи III.
Через точку D проводимо пряму DB, паралельну лінії 2500-(12-1,8), до перетину з віссю ординат у точці.
Ордината ВВ виражатиме собою наведену напругу в точці підвісу штанг для даної колони, що дорівнює 6,3 кгс/мм2.
За допомогою номограм можна просто вирішити і зворотне завдання. Розглянемо такий приклад:
σ пр max = 9 кгс/мм2, діаметр насоса D = 38 мм, глибина спуску L – 1920 м, число ходів за хвилину n – 12, довжина ходу S 0 = 1,8.
Призначимо діаметр нижньої, тобто першого ступеня колони 19 м і визначимо її довжину. Для цього з'єднаємо точку 0 номограми з точкою 19, що знаходиться на пунктирній лінії, що відповідає насосу 38 мм, а точку 2500 з точкою 12-2,8 системи II (за аналогією з рішенням попередньої задачі).
Через точку а перетину ліній 0-19 з вертикаллю 1920-а проводимо пряму, паралельну лінії 2500-(12-1,8), до перетину її в точці з горизонталлю 9, що відповідає максимальному допустимому значенню напруг. З цієї точки опускаємо перпендикуляр cd, рівний по висоті відрізку bd' між перекладною лінією 0-(19-22) і віссю ординат. Через точку d відрізка cd знову проводимо пряму, паралельну лінії 2500-(12-1,8), до перетину в точці с" з горизонталлю 9. Продовжуючи аналогічну побудову до перетину ліній fb з віссю ординат, отримаємо число ступенів 3 довжини l 1 = 1920 – 1100 = 820, l2 = 1100 – 530 = 570, l3 = 570.
Таким чином, з достатньою для практики точністю можна швидко перевірити, чи задовольняє існуюча колона умові міцності - приклад I, або за заданою напругою підібрати конструкцію колони.
Навігатор:Витратні матеріалиПриладдя для мотобурів Змінні ножі дляґрунтових бурів PENGO