Данная конструкция позволит повысить надежность фиксирующего устройства.

3.2 РАСЧЁТ УЗЛОВ И ДЕТАЛЕЙ ПРЕВЕНТОРА
3.2.1 Расчёт штока превентора
Расчёт штока ведётся, как проверочный расчёт сжатого стержня на устойчивость. Схема расчета штока представлена на рисунке 4.
Рисунок 4 – Расчетная схема штока превентора

p – поршневая полость;

F – площадь сечения штока;

d_ш – диаметр штока; l – длина штока

Площадь сечения штока F, м²



где - диаметр штока, = 0,1 м



Момент инерции J, м⁴





Радиус инерции i, м




Приведённая длина l_пр, м



где ν- приведенный коэффициент длины, ν = 0,7;

l – длина штока, l= 0,4 м



Гибкость штока λ




По рекомендациям примем = 0,45, тогда



где - предел прочности,



Расчетное значение прочности σ, МПа

---

где P – сила, развиваемая гидроцилиндром, P=309250 Н.

.

Так как условие прочности , то устойчивость штока обладает высоким запасом прочности.
3.2.2 Расчет гидроцилиндра превентора
Гидравлический цилиндр рассчитывают на прочность из условия заданного диаметра цилиндра. Диаметр гидравлического цилиндра определяется в зависимости от давления на поршень при закрытом превенторе, необходимого, чтобы преодолеть выталкивающее усилие. Расчетная схема гидроцилиндра представлена на рисунке 5.

Усилие, развиваемое гидроцилиндром P_у, кН


Рисунок 5 – Расчетная схема гидроцилиндра превентора

F – площадь сечения штока;

d_шт – диаметр штока;

l – длина штока;

D – диаметр гидроцилиндра

где d_ш - диаметр штока, d_ш = 0,1 м;

Р_С- давление в скважине, Р_С=35 МПа



Усилие на преодоление сил трения Q, Н



где Р_Г- давление в гидроцилиндре, Р_Г= 10 МПа;

h_o – высота контактного кольца, h_o= м²;

f– коэффициент трения, f = 0,01÷0,07



Таким образом полное усилие в гидроцилиндре P¹_у, кН





Площадь поршня гидроцилиндра F, м²

---

Диаметр гидроцилиндра D, м




3.2.3 Расчет крышки гидроцилиндра превентора
Крышка гидроцилиндра испытывает нагрузки, создаваемые давлением внутри цилиндра и давлением в скважине, которое действует на шток поршня.



где D- диаметр гидроцилиндра, D= 0,185 м;
.

Крышка гидроцилиндра имеет прямоугольную форму и крепится к крышке корпуса превентора шпильками.

С учётом затяжки одна шпилька воспринимает усилие P_шп, Н



где 1,2 – коэффициент затяжки;

Z – число шпилек, Z = 12

.

Изгибающий момент в тарелке фланца под одной шпилькой М_и, Н·м



где l– плечо изгиба, l= 0,6 м



Момент сопротивления изгибающегося участка W, м³



где B – длина сечения, B = 0,14 м;

h– высота сечения, h = 0,63 м



Напряжение изгиба σ, МПа





Для углеродистой стали =160 МПа, следовательно, условие σ ≤ выполняется, отсюда следует, что крышка с креплением имеет достаточный запас прочности.
3.2.4 Расчёт плашки превентора
Вкладыши плашечного превентора воспринимают определенные нагрузки в зависимости от направления усилия: в одних случаях на изгиб наружу, в

---

других на изгиб вовнутрь от веса бурильной колонны.

Рассчитываем вкладыш плашки по изгибающим моментам и
напряжениям. Нагрузка на поверхность полукруглой плиты распределяется равномерно. Схема к расчету плашек представлена на рисунке 6.
Рисунок 6 – Расчет плашек




a – высота плиты;

S – толщина плиты
Изгибающее напряжение σ, МПа



где β – коэффициент, = 0,1383; β = 0,1383;

Р – давление в превенторе, Р = 35 МПа;

а – высота плиты, а = 0,4 м;

S– толщина плиты, S = 0,022 м



Условие прочности при = 160 МПа для углеродистой стали, выполняется, следовательно, вкладыши плашки по изгибающим напряжениям достаточно прочны и отвечают необходимым условиям.
3.2.5 Расчёт усилий затяжки фланцевых соединений
Расчетная схема усилий затяжки фланцевых соединений представлена на рисунке 7.
Рисунок 7 – Схема усилий затяжки фланцевых соединений

D – средний диаметр уплотнения;

b_эф – эффективная ширина прокладки;

b – ширина прокладки

Определим расчётное усилие Р_расч., кН



где D – средний диаметр уплотнения, D = 0,3238 м;

Р – рабочее давление среды, P = 35 МПа;

b_эф – эффективная ширина прокладки, м.



где b – ширина прокладки, b = 0,0159 м





Определим усилие предварительной затяжки Р_зат, кН,



где g_п – удельное давление смятия прокладки для создания герметичности, МПа, для стали 40Х

---

g_п = 127 МПа



За расчётное усилие принимается большее из Р_экс. и Р_зат.,соответственно Р_расч. = 1027 кН.
3.2.6 Расчет затяжки шпилечного соединения

При значительных затяжках шпильки воспринимают большие осевые нагрузки, особенно в период, когда оборудование находится под действием скважинного давления. Расчетная схема представлена на рисунке 8.
Рисунок 8 – Схема расчета шпилечного соединения

D ₀ – Наружный диаметр опорного бурта гайки; S – шаг резьбы;

Β₀ – угол подъёма резьбы;

d₁ – диаметр шпильки

Определим усилие на одну шпильку Р_ш, кН


где z – число шпилек, z = 12



Определим напряжение в шпильке _ш, МПа,



где d₁ – диаметр шпильки, d₁ = 0,048 м по ГОСТ 22042-76 (исполнение 1)



Определим допускаемое напряжениее в материале шпильки [_ш]:

где σ_Т – предел текучести материала шпильки, МПа. Материал шпильки сталь 40ХН, σ_Т = 785 МПа;

n_ш – коэффициент запаса прочности, n_ш = 3



Условие прочности выполняется.

Определим необходимый момент крепления шпилек М_ш, Нм



где f – коэффициент трения гайки о фланец, f = 0,2;

D₀ – наружный диаметр опорного бурта гайки, м;

Β₀ – угол подъёма резьбы, град;

S – шагрезьбы, S = 0,003 м;

ρ – угол трения в резьбе, град;

f₁ – коэффициент трения в резьбе,

---

Смотрите также файлы

• "ы негіздері" пнінен жаартылан мазмндаы лгілік оу бадарламасы.docx

• В частности.docx

• Список использованных источникоа.pdf

• Остров.docx

• А. д романов атындаы 53 орта мектебі Математика пнінен Кшбасшы Интеллектуалды ойыны.docx