3.2 Расчет долговечности (ресурса) зубчатой передачи привода лебедки буровой установки БУ 2500-ЭПБМ1 на контактную выносливость
В современном машиностроении прослеживаются тенденции повышения мощности, равномерности или быстроходности, автоматизации процессов, увеличения длительности и безотказности работы, удобства и безопасности обслуживания, экономичности при изготовлении и эксплуатации, снижения массы и стоимости конструирования, изготовления и эксплуатации машин.
Так применение ВЫСОКОПРОЧНЫХ сталей, хотя и дорогих, может снизить стоимость, а главное - массу деталей.В современных буровых установках начали применять трансмиссии с планетарной передачей. Основными преимуществами планетарной передачи являются большие передаваемые крутящие моменты и ее широкие кинематические возможности, которые позволяют использовать передачу как редуктор с постоянным передаточным отношением, как коробку скоростей с изменяющимся передаточным отношением за счет поочередного торможения различных звеньев и как дифференциальный механизм. Она более компактна и имеет меньшую массу по сравнению с простой передачей.
Кинематика планетарной передачи, а также расчет по контактным напряжениям и напряжениям изгиба двухступенчатой трансмиссии с четырьмя
сателлитами буровой установки БУ 2500-ЭПБМ1 (рис. 3.1), рассматриваются штага
Основными исходными данными являются: передаточное отношение, механические характеристики зубчатых колес, режим работы — закон изменения нагрузки. Помимо упомянутых в число исходных данных входят геометрические параметры Ьи Ь?\ дс/, х?\ т и др. Более полно исходные данные и их обозначения приведены в приложениях 11 и 12.
Т
п*і • Параматры
? Приаол
Гпаяный 1 Всгомогатальмый
Передача
1 її 1 II 1 : Нагрузка на крюка, кН 5004-1600 0*500 1600 800 2 ",.| Скорость подъама крюка, м/с о.ао*о,21 1,66+0,80 0.01ОО 0.0307
Рис.
3.2. Кинематическая схема лебедочного модуля и тяговая характеристика подъемной системы буровыхустановок БУ 2500/160-ЭПБМ1 и БУ 2500/175-ЭПКБМ 1-вспомогательный тормоз; 2-муфта; 3-вал барабанный; 4,5-муфты шиннопневматические ; 6-коробка перелач; 7-муфта; 8-главный двигатель; 9-привод тахогенератора ТГ; 10-муфта; 11-цилиндрический редуктор;
12-электродвигатель; 13-муфта; 14-водило; 15-водило.
При расчете геометрии и прочности данного зацепления планетарной передачи зубчатым колесам помимо принятых, присваивают индексы 1 — для центрального колеса и 2 - для сателлита (Рис. 3.2).
Рис 3.2. Планетарная передача: 1 - центральное колесо, 2 - сателлит.
Формулы для расчета основных геометрических параметров цилиндрических передач с внешними и внутренними (в нашем случае) зацеплениями, методика расчета зубьев планетарной передачи привода лебедки буровой установки БУ 2500-ЭПБМ1 на контактную и изгибную выносливость приведены в Приложении 13.
Эквивалентное напряжение определяют по формуле
<7нш) = Кнш *сгн1, МПа (3.1)
Коэффициент эквивалентной нагрузки, при расчете контактных напряжении определяют
КнЕ(я) ~ \\2НС *
°ж.\>аншм 1 НЕ
Л
О О») Л
т.
20 ГНЦп)
(3-2)
где в квадратных скобках под корнем учитываются все циклы контактных напряжений, действующих за время бурения одной скважины, а 2нс -количество пробуренных скважин до выхода передачи из строя (ресурс) при принятом коэффициенте запаса на выносливость. Подставив КцЫп) в формулу (3.1), имеем
О(«0
N.
N а*
Г14. Н пвэ
(3.3)
Откуда долговечность (ресурс) центрального колеса планетарной коробки передачи БУ 2500-ЭПБМ1 при контактной выносливости будет найдена из выражения
(
HF
1
, скв. (3.4)
где 0}п(ф Otitfm От и &IIP ~ расчетные напряжения при расчете на контактную выносливость на я-ом уровне нагружения, предел контактной выносливости, расчетное контактное напряжение, действующее на центральное колесо, и допускаемое контактное напряжение, не вызывающее опасной контактной усталости материала соответственно, МПа,
где Nhe, NcUn) - суммарные числа циклов всех ступеней циклограммы (при бурении всех скважин за срок службы зубчатой пары), принятых в расчете на контактную выносливость, {Nhz — У.Яам ) и расчетное число циклов напряжений (число вхождений зубьев) на каждой ступени нагружения соответственно;
Расчетное число циклов напряжений (число вхождений зубьев) на каждой ступени нагружения определяют
В связи с тем, что контактные напряжения во всем диапазоне подъема бурильной колонны (число свечей от 1 до rtmax), меньше предела контактной выносливости, учет составляющей ресурса осуществлен по правому слагаемому знаменателя выражения (3.4) с расчетными напряжениями в степени 20, и пределе выносливости в степени 14.
Долговечность (ресурс) центрального колеса планетарной коробки передачи БУ 2500-ЭПБМ1 при контактной выносливости равна Zhc =171 скважин
После этого, проверяется нагрузочная способность поверхностей зубь-
ев.
Нагрузочная способность поверхностей зубьев обеспечивается при выполнении условий любого критерия, приведенного в табл. 3.1 [35].Таблица 3.1 Критерии Условия нагрузочной способности Напряжение (7щ < ПНР 1 Безопасность Ресурс NL>NK 3 Вероятность безотказной работы Ph(Nl ZNk) їРнтт 4 На рис. 3.3 приведена зависимость расчетного контактного напряже-
ния от числа свечей на крюке.
I 200 100 -
0 т 1 I т і 1 1 і 1 1 I
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
Число свечей на ижже N
Рис. 3.3 Зависимость расчетного контактного напряжения от числа свечей на
крюке
Из сравнения приведенных выше результатов допустимого контактного напряжения, которая при = 1.023 равна анр = 850, с данными рисунка видно, что значения расчетного контактного напряжения не превышает значение допустимого контактного напряжения, т.е. выполняется условие 1 из
тябтт Ч 1
Еще по теме 3.2 Расчет долговечности (ресурса) зубчатой передачи привода лебедки буровой установки БУ 2500-ЭПБМ1 на контактную выносливость:
- Расчет долговечности (ресурса) зубчатой передачи привода лебедки буровой установки БУ 2500-ЭПБМ1 на контактную выносливость
- 3.3. Расчет долговечности (ресурса) зубчатой передачи привода лебедки буровой установки БУ 2500-ЭПБМ1 на изгиб
- Программа расчета долговечности зубчатой передачи планетарной КПП буровой установки БУ 2500-ЭПБМ1
- 2.5.4. Силовой привод лебедки буровой установки БУ 2500-ЭУ
- 2.5.5. Силовой привод лебедки буровой установки БУ 2500-ЭП
- 2.5.1. Силовой привод лебедки буровой установки БУ 2500-ДГУ
- 3. Определения долговечности (ресурса) планетарной коробки перемены передач 3.1. Оценка долговечности (ресурса) зубчатой передачи
- 3.4. Влияние аварийных подъемов на ресурс зубчатой передачи
- 2.6.5. Влияние типа привода буровой установки на энергетические затраты при СПО
- 2.5.2. Оценка затрат машинного времени и энергозатрат при подъеме бурильной колонны за цикл проводки скважины буровой установкой БУ 2500-ДГУ
- 2.6. Анализ затрат машинного времени и энергозатрат при подъеме бурильной колонны в процессе проводки скважины буровыми установками с различными типами привода подъемного комплекса
- // Ввод данных при расчете на изгибную выносливость