4 Модернизация

Модернизация данного агрегата заключается в том, был заменен тип сочленения штоков( см. АС №1476183 рисунок 3). Цель замены - повышение долговечности работы всего цементировочного агрегата. Также был поставлен подшипник скольжения с целью направления движения штока. Поршневой насос, содержащий приводную часть со штоком ползуна, гидравлическую часть со штоком поршня и цилиндропоршневой парой, хомут, соединяющий штоки ползуна и поршня, отличающийся тем, что, с целью повышения долговечности цилиндропоршневой пары путем компенсации несоосности приводной и гидравлической частей насоса, сочленение штока ползуна и штока поршня выполнен сферическим с центром сферы, расположенном на оси штока поршня в плоскости уплотняемого зазора цилиндропоршневой пары. Так же уменьшилось удельное давление на модернизированный шток за счёт увеличения площади сочленения штоков.

5. Расчет цементировочного насоса 11т

5.1 Мощность и кпд насоса.

Полезная мощность насоса (в кВт)

N_п =Q * p

N_п =18*12=216

где Q - подача насоса м; p - давление насоса Мпа

Механический КПД насоса

ɳ_м = ɳ_1м * ɳ_2м * ɳ_3м * ɳ_4м

где ɳ_1м =0,90-0,95 - КПД подшипников валов

ɳ_2м =0,95-0,98 - КПД зубчатой передачи

ɳ_3м =0,95 - КПД кривошипно-шатунного механизма

ɳ_4м =0,90-0,92 КПД поршней и сальников

Таким образом механический КПД насоса ɳ_м =0,87-0,88

N_инд =258*0,88=227 кВт

Индикаторный КПД

ɳ _инд=

ɳ _инд== =0,95

Полный КПД - это отношение полезной мощности насоса к мощности насоса

ɳ == ɳ_инд* ɳ_м

ɳ =0,88*0,95=0,836

5.2 Расчет цилиндра насоса на прочность

Цилиндр поршневого насоса изготовлен из стали 45, для которой допускаемое напряжение [σ] = 360МПа. Максимальное давление насоса при минимальной подаче составляет 40 МПа. Геометрические размеры цилиндра данного насоса:

-наружный радиус - 0,0825 м

-внутренний радиус - 0,0575м

σ =≤

где σ - напряжение разрывающее стенки цилиндра;

P - давление МПа; r_нар - наружный диаметр цилиндра м;

R_вн - внутренний диаметр цилиндра м; [σ] - допускаемое напряжение

материала МПа; n - коэффициент запаса прочности.

σ == 155,5 МПа.

n = == 2,3.

5.3 Расчёт штока поршня на сжатие

Шток цилиндра поршневого насоса изготовлен из стали 45, для которой допускаемое напряжение сжатия [σ] = 450МПа. Максимальное давление насоса при минимальной подаче составляет 40 МПа.

Радиус штока r_шт = 0,03 м.

Радиус поршня r_порш = 0,0575 м.

σ = ,

где σ - напряжение сжимающее шток цилиндра МПа;

F - сжимающая сила Н; S_шт - площадь поперечного сечения штока м² ; n - коэффициент запаса прочности.

F = PS_порш ,

где Р - давление насоса МПа; S_порш - площадь поперечного сечения поршня м² .

S_шт = πr_шт ²= 3,14 * 0,03² = 0,002826 м² .

S_порш = πr_порш ² = 3,14 * 0,0575² = 0,1038 м² .

F = PS_порш = 40 * 10⁶ * 0,1038 = 415 кН.

σ = = 146,85 МПа.

n = .

5.4 Расчёт удельного давления штока ползуна приводной части на шток поршня.

а) Шток до модернизации:

S₁ = 0,00067 м² .

F = 415 кH.

Р_уд1 = ,

где Р_уд1 - удельное давление штока ползуна приводной части на шток цилиндра до модернизации МПа; F - сжимающая сила Н; S₁ - площадь сочленения м² .

Р === 619,4 МПа.

б) Шток после модернизации:

S₂ = 0,0008 м² .

F = 415 кH.

Р_уд2=,

где Р_уд2 - удельное давление штока ползуна приводной части на шток цилиндра до модернизации МПа; F - сжимающая сила Н; S₂ - площадь сочленения м .

Р_уд2== 518 МПа.

Удельное давление на шток после модернизации меньше, чем на шток до модернизации, следовательно, работоспособность модернизированного штока больше чем не модернизированного.

Заключение

В данном курсовом проекте рассматривалась модернизация цементировочного агрегата 3ЦА-400. Модернизация цементировочного агрегата заключалась в замене типа сочленения штоков в насосе и приводной части. Данная модернизация позволила повысить коэффициент работоспособности, увеличить срок службы насоса, повысить его надежность и долговечность. Соответственно частота ремонта насоса уменьшится, что является большим плюсом с точки зрения технико-экономического обоснования модернизации.

Список использованной литературы

1 Булатов, А.И. Тампонажные материалы и технология цементирования скважин: учебник для техникумов. - 4-е издание переработанное и дополненное. - М.: "Недра", 1991. - 336 с.: ил.

2 Ганджумян, Р.А. Инженерные расчеты при бурении глубоких скважин: справочное пособие. / Р.А. Ганджумян, А.Г. Калини, Б.А. Никитин. - М.: ОАО "Издательство Недра", 2000. - 489с.: ил.

3. Лесецкий В.А. Ильский А.Л. Буровые машины и механизмы: учебник 2-е издание переработанное и доп. - М.: Недра 1980 - 391с.