Совершенствования вибрационного сита отечественного производства СВ-1Л

СОДЕРЖАНИЕ

 

	ВВЕДЕНИЕ	4
1	НАЗНАЧЕНИЕ ВИБРАЦИОННЫХ СИТ	5
1.1	Вибрационное  сито СВ-1Л	6
2	ЛИТЕРАТУРНЫЙ  ОБЗОР И ПАТЕНТНАЯ ПРОРАБОТКА	10
2.1	Модернизация  конструкции	19
3	РАСЧЁТНАЯ ЧАСТЬ	23
3.1	Расчёт вала модернизированного дебалансного вибровозбудителя на кручение	23
3.2	Расчёт вала дебалансного вибровозбудителя базовой конструкции на кручение	25
3.3	Проверочный расчет вала дебалансного вибровозбудителя на кручение	27
3.4	Расчёт шпоночного соединения	28
3.5	Проверочные расчеты  вала на сопротивление усталости	28
4	ТЕХНИЧЕСКАЯ И  ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ	30
4.1	Техническая безопасность	30
4.2	Экологическая безопасность	31
	ЗАКЛЮЧЕНИЕ	33
	СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ	34

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

 

На средства грубой очистки, то есть вибрационные сита, приходится большая часть очистки бурового раствора от шлама, поэтому именно им следует уделять особое внимание.

Вибрационное сито является первой ступенью очистки бурового раствора от шлама.

В последние годы все производители  вибрационных сит стали уделять  большое внимание совершенствованию  конструкции вибрационных сит и  ситовых кассет, характеру его  движения.

В данной курсовой работе рассмотрены  способы усовершенствования вибрационного сита отечественного производства СВ-1Л.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 НАЗНАЧЕНИЕ ВИБРАЦИОННЫХ СИТ

 

На средства грубой очистки, т.е. вибрационные сита, приходится большая  часть очистки бурового раствора от шлама, поэтому именно им следует  уделять особое внимание. Для утяжелённых  буровых растворов это, в сущности, единственный высокоэффективный аппарат.

Главными факторами, определяющими  глубину очистки и пропускную способность вибрационного сита, являются размер ячеек сетки и  просеивающая поверхность. Основные элементы вибрационного сита следующие (рисунок  1): основание 1, поддон для сбора очищенного раствора 7, приёмник с распределителем потока 2, вибрирующая рама 5 с сеткой 4, вибратор 3, амортизаторы 6. Вибрирующие рамы располагают как в горизонтальной, так и в наклонной плоскости, а их движение может быть возвратно-поступательным по прямой, эллипсообразным, круговым и комбинированным.

1 – основание, 2 – приёмник  с распределителем потока, 3 –  вибратор, 4 – сетка, 5 – вибрирующая  рама, 6 – амортизаторы, 7 – поддон [1]

Рисунок 1 – Схема вибрационного сита

 

Оптимальное соотношение  между длиной и шириной просеивающих устройств составляет 2:1, а размеры  сетки не должны превышать следующих: длина 2600 мм, ширина 1300 мм. Наибольшую производительность вибрационное сито имеет в том случае, когда шлам состоит из песка, наименьшую – когда шлам представлен вязкими глинами. В зависимости от типа и дисперсного состава шлама производительность вибрационного сита может существенного изменяться. Эффективность очистки возрастает по мере увеличения времени нахождения частиц на сетке. Этого можно достичь увеличением длины сетки, снижением скорости потока, уменьшением угла наклона сетки, изменением направления перемещения частиц, уменьшением амплитуды колебаний сетки, одновременным использованием двух последовательных или параллельных сеток.

Эффективность работы вибрационного  сита (пропускная способность, глубина  и степень очистки) зависит, прежде всего, от типа и рабочего состояния  вибрирующей сетки. В отечественном  бурении для очистки бурового раствора используют нержавеющую сетку  с размером ячейки 0,7×2,3; 1×2,3; 1×5; 0,16×0,16; 0,2×0,2; 0,25×0,25; 0,4×0,4; 0,9×0,9; 1,6×1,6; 2×2 и 4×4 мм.

 

1.1 Вибрационное сито СВ-1Л

 

Вибрационное сито СВ-1Л  создано по аналогии с лучшими  зарубежными образцами фирмы "Свако", "Деррик" и др. и имеет линейную траекторию движения виброрамы. Оно предназначено для очистки увеличенных объёмов бурового раствора, сброса более сухого шлама и повышения степени очистки буровых растворов (рисунок 2).

Для любых возможных ситуаций бурения вибрационное сито настраивается  путём изменения угла наклона  виброрамы 1, амплитуды колебаний  и других особенностей, отличающих его от серийного вибросита ВС-1.

Угол наклона виброрамы  регулируется двумя механическими  домкратами 2, чем обеспечивается угол наклона от +3 до -5˚. Это позволяет  избежать ухода бурового раствора в отвал и получить шлам пониженной влажности.

Изменение амплитуды колебания  от 0 до 2 мм осуществляется простой  раздвижкой дебалансов 3, что позволяет  менять линейную траекторию движения виброрамы с ускорением от 3g до 6g. Это обеспечивает увеличение пропускной способности и стойкости ситовых  кассет (увеличение срока службы сеток  на 40 %) по сравнению с вибрационным ситом ВС-1.

Виброрама вибрационного  сита СВ-1Л совершает линейные колебания  под углом 45˚ к горизонтали  за счёт вращения в противоположном  направлении двух дебалансов 3. Этот метод улучшает продвижение шлама  в отвал.

Растворосливная пластина 4 рассеивает энергию падающего на сетку 5 бурового раствора, что распределяет поток более равномерно по задней части сетки и увеличивает  её долговечность.

 

1 – виброрама, 2 – механические домкраты, 3 – дебалансы, 4 – растворосливная пластина, 5 – сетка

Рисунок 2 – Вибрационное сито с линейными колебаниями СВ-1Л

 

Таблица 1 – Технические  характеристики вибрационного сита СВ-1Л

Производительность по воде, л/с, на сетке 0,16×0,16 мм	45
Амплитуда колебания виброрамы, мм	1 – 2
Площадь поверхности ситовых  кассет, м2	2,8
Высота растворослива, мм	960
Мощность электродвигателей, кВт	3
Мощность ячеек ситовых  кассет, мм	0,16×0,16; 0,2×0,2 (0,25×0,25); 0,4×0,4; 0,55×0,55; 0,9×0,9
Форма траектории движения виброрамы	линейная
Частота колебания рамы вибрирующей, Гц	22 ± 0,5
Ускорение движения виброрамы, g	3 – 6
Траектория движения виброрамы  к горизонтали	45˚ ± 5˚/3˚
Технологические особенности	быстросъёмность узлов крепления          ситовых кассет, возможность получения необходимого усилия натяжения, нечувствительность к отклонениям основных размеров кассет в пределах ± 5 мм
Минимальный размер удаляемых  частиц, мм	0,16

 

Продолжение таблицы 1

Потери раствора (объёмные) от объёма выбуренной породы, %, не более	15
Наработка на отказ (не включая  замену сеток), ч	1800
Установленный срок службы до первого капитального ремонта, ч, не менее	10000
Срок службы вибрационного  сита, лет, не менее	10
Средний ресурс кассет, ч, не менее	100
Уровень работающего вибрационного  сита не превышает допустимых пределов санитарных норм ГОСТ 12.1.03-83, дБ, не более	85
Экономические показатели: - уменьшение содержания  шлама в растворе, % - снижение затрат долот, % - снижение расхода химреагентов, % - увеличение скорости  механического бурения, % - снижение расхода кассет, %	5 – 7 4 – 7 5 – 10 5 30
Габариты (длина×ширина×высота)	3000×1756×1085

 

 

2 ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР И ПАТЕНТНАЯ ПРОРАБОТКА

 

Слабым местом всех вибрационных сит являются дебалансные вибровозбудители. Большим нагрузкам подвергаются подшипники самих возбудителей вследствие работы в тяжёлых условиях и особенно при пуске.

Одним из методов усовершенствования конструкции вибровозбудителей является полная компенсация момента от силы тяжести дебаланса, а следовательно снижение большой нагрузки непосредственно при работе возбудителя и при пуске.

Патент SU 1021480, 08.01.1982

Вибровозбудитель, содержащий цилиндрический корпус, размещённый в нём вал с цилиндрическим дебалансом и подшипниками, отличающийся тем, что, с целью повышения долговечности путём снижения нагрузки на подшипники, он снабжён постоянными магнитами в виде колец, первое из которых закреплено на наружной поверхности дебаланса коаксиально ему, а второе - на внутренней поверхности корпуса эксцентрично первому кольцу, и одноимённые полюса магнитов обращены друг к другу.

Рисунок 3 - Вибровозбудитель

Недостатками данного вибровозбудителяе можно считать недостаточную надежность вибровозбудителя из-за динамических угловых перекосов при значительном превышении центробежной силы над силами взаимодействия магнитов, относительную сложность конструктивного исполнения, а также возможность возникновения в металлических частях корпуса переменного магнитного поля.

Патент SU 982823, 30.07.1989

Дебалансный вибровозбудитель содержит корпус 1, установленный в нём на подшипниках 2 вал 3 с дебалансом 4, конические разрезные втулки 5, размещённые на конической поверхности 6 корпуса 1 и взаимодействующие с подшипниками 2 через цилиндрические стаканы 7. Стаканы 7 имеют резьбовую нарезку на своей наружной поверхности. Внутренняя поверхность корпуса 1 образована цилиндрической поверхностью 8, имеющей резьбовую нарезку, связанную резьбовым соединением со стаканами 7, и коническими поверхностями 6, сопрягаемыми с цилиндрической поверхностью 8 с обеих сторон.

1 - копус, 2 - подшипники, 3 - вал, 4 - дебаланс, 5 - конические разрезные втулки, 6 - коническая поверхность корпуса, 7 - цилиндрические стаканы, 8 - цилиндрическая поверхность

Рисунок 4 - Дебалансный вибровозбудитель

 

Вибровозбудитель работает следующим образом. Предварительно регулируют радиальные зазоры в подшипниках.

После установки вала 3 в  корпусе 1 начинается свинчивание стаканов 7 с корпусом 1, что устраняет радиальные зазоры в подшипниках. Затем между  наружной поверхностью стакана 7 и конической поверхностью 6 корпуса 1 устанавливается разрезная втулка 5, которая крепится к корпусу 1 посредством болтов 9 и обеспечивает плотное беззазорное соединение стакана 7 с корпусом 1.

При вращении вала 3 с дебалансом 4 возникает центробежная сила, передающаяся через подшипники 2, стаканы , разрезные конические втулки 5 и корпус 1 на исполнительный орган.

Основным недостатком данного дебалансного вибровозбудителя, является отсутствие возможности компенсации динамических угловых перекосов в опорах вращения.

Патент RU 2315669, 24.03.2006

В основу заявляемого изобретения поставлена задача создания надежного дебалансного вибровозбудителя с более полной компенсацией динамических угловых перекосов в опорах вращения.

На рисунке 5 схематично изображен дебалансный вибровозбудитель со стаканами, взаимодействующими с корпусом через упругие элементы.

Дебалансный вибровозбудитель работает следующим образом. При вращении вала с дебалансом 2 от привода 5 возникает центробежная сила, которая передается через подшипники 4, стаканы 3 и самоуотанавливающиеся подшипники 6 на корпус 1, создавая круговые колебания с частотой вращения вала с дебалансом 2. В местах расположения опор вращения за счет центробежной силы у вала с дебалансом 2 возникают динамические угловые перекосы, которые через подшипники 4 передаются на стаканы 3 и компенсируются самоустанавливающимися подшипниками 6. При взаимодействии стаканов 3 с корпусом 1 через упругие элементы 7 (рисунок 5) стаканы 3 не вращаются относительно корпуса 1, а возможность компенсации динамических угловых перекосов сохраняется. Вращение стаканов 3 от привода 8 (рисунок 6) в направлении вращения привода 5 вала с дебалансом 2 позволяет вращаться последнему относительно корпуса 1 с частотой, равной сумме частот вращения подшипников 4 и 6 при определенной нагрузке.