Оптимальное проектирование коренного вала бурового насоса

• Автор: Тюх, Максим Геннадиевич
• Шифр специальности: 05.02.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 155 с. : ил

Оглавление
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ОПТИМАЛЬНОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ КОРЕННОГО ВАЛА БУРОВОГО НАСОСА
1.1. Литературный обзор
1.2. Системный анализ коренного вала бурового насоса
ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ
ГЛАВА 2. НАДЕЖНОСТЬ КОРЕННОГО ВАЛА БУРОВОГО НАСОСА С УЧЕТОМ НЕРЕГУЛЯРНОГО ХАРАКТЕРА ЕГО ЭКСПЛУАТАЦИОННОЙ НАГРУЖЕННОСТИ
2.1. Математическая модель надежности коренного вала
бурового насоса
2.2. Определение запаса прочности при расчете на выносливость в общем случае нерегулярного нагружения
2.3. Расчет функции распределения амплитуд напряжений
в элементах периодически нагруженных конструкций
2.4. Влияние нерегулярности нагружения на надежность
коренного вала бурового насоса
ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ
ГЛАВА 3. СОПРОТИВЛЕНИЕ УСТАЛОСТИ,
НАПРЯЖЕННОСТЬ И НАГРУЖЕННОСТЬ
КОРЕННОГО ВАЛА БУРОВОГО НАСОСА
3.1. Сопротивление усталости коренного вала бурового
насоса
3.2. Напряженность коренного вала бурового насоса
3.3. Нагруженность коренного вала бурового насоса
ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ
ГЛАВА 4. ОПТИМИЗАЦИЯ КОРЕННОГО ВАЛА БУРОВОГО НАСОСА ПО КРИТЕРИЮ
СЕБЕСТОИМОСТИ
4.1. Математическая модель себестоимости коренного вала бурового насоса
4.2. Оптимизация коренного вала бурового насоса
ВНБТ-
ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ
Список литературы
ПРИЛОЖЕНИЯ
Приложение 1. Текст программы расчета и оптимизации
коренного вала трехцилиндрового бурового насоса
Приложение 2. Руководство пользователя программы расчета и оптимизации коренного вала трехцилиндрового
бурового насоса
Приложение 3. Акт внедрения
ВВЕДЕНИЕ
Повышение уровня экономического благосостояния общества и развитие всей человеческой цивилизации неизбежно связаны с увеличением потребления энергетических ресурсов, среди которых одни из первых мест занимают сегодня нефть и природный газ.
На современном этапе добыча нефти и газа связана с ростом глубин бурения и увеличением удельного объема наклонного и горизонтального бурения, что приводит к росту единичной мощности и массы буровых установок. Самыми тяжелыми агрегатами буровой установки [118] и одновременно главными потребителями ее энергии (70-80 %) [60] обычно являются насосы, уступая при этом, как показывает статистика, по показателям надежности двум другим основным агрегатам: лебедке и ротору [141]. В силу этого насосы во многом сдерживают повышение уровня техникоэкономического совершенства буровых установок, что предъявляет повышенные требования к качеству их проектирования.
Необходимо отметить, что требованиям технологии бурения скважин удовлетворяют только поршневые (плунжерные) горизонтальные приводные насосы [60]. В настоящее время трехцилиндровые насосы одностороннего действия получили наиболее широкое применение ввиду ряда неоспоримых преимуществ как перед двухцилиндровыми насосами двойного действия, так и перед многоцилиндровыми машинами, причем с увеличением развиваемых насосами давлений эти преимущества возрастают.
До 10 % общей массы бурового насоса достигает масса наиболее тяжелой и дорогой из всех движущихся деталей насоса - коренного вала, который в отличие от коленчатых валов двигателей внутреннего сгорания выполняется эксцентриковым, что вызвано необходимостью монтажа неразъемных подшипников шатунов. Повышение качества коренных валов, а, следовательно, буровых насосов в целом сдерживается в настоящее время от-
Последние две формулы можно объединить, в результате чего получаем единую зависимость для определения левой исходной границы области поиска, справедливую для любого значения исум
Исходя из предположения о регулярном действии минимальной амплитуды 0ять блока нагружения при количестве повторений, равном суммарному числу циклов «сум всех амплитуд блока (рис. 2.4, б), что оказывает не большее разрушающее воздействие, чем совокупность амплитуд напряжений при нерегулярном нагружении, определяем правую исходную границу области поиска:
Блок-схема предлагаемого алгоритма определения запаса прочности при расчете на выносливость в общем случае нерегулярного нагружения представлена на рис. 2.5.
Следует отметить, что в случае регулярного нагружения предлагаемый алгоритм обеспечивает получение искомой величины коэффициента запаса уже на первом шаге решения, поскольку в этом случае 5т;п = 5тах. В случаях, аналогичных взятому в качестве примера, когда кусочно-линейная кривая и биссектриса не пересекаются (см. рис. 2.3), искомое значение <5* есть абсцисса (или ордината) пересечения биссектрисы и вертикального отрезка, соединяющего в точке разрыва интервалы непрерывности кривой у =/(8).