Разработка технологического процесса капитального ремонта трансмиссии насосов буровой установки 3200 ДТУ

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

• Введение
• 1. Общая часть
• 1.1 Трансмиссии буровых установок
• 1.2 Цепные и ременные передачи буровых установок. Коробки перемены передач
• 1.3 Муфты сцепления, соединительные муфты
• 1.4 Техническая эксплуатация трансмиссий буровых насосов
• 2. Расчетно-технологическая часть
• 2.1 Характер износа основных деталей трансмиссии насосов буровой установки 3200 ДТУ
• 2.2 Материал изготовления основных деталей трансмиссии насосов буровой установки 3200 ДТУ
• 2.3 Процесс капитального ремонта трансмиссии насосов буровой установки 3200 ДТУ
• 2.3.1 Схема капитального ремонта трансмиссии насосов буровой установки 3200 ДТУ
• 2.3.2 Виды мойки при ремонте
• 2.3.3 Контроль технического состояния основных деталей трансмиссии насосов буровой установки 3200 ДТУ
• 2.3.4 Ремонт основных деталей трансмиссии насосов буровой установки 3200 ДТУ
• 2.3.5 Сбор, наладка, испытание трансмиссии насосов буровой установки 3200 ДТУ
• 2.4 Конструкционный расчет трансмиссии насосов буровой установки 3200 ДТУ
• 3. Организационная часть
• 3.1 Техника безопасности при эксплуатации трансмиссий буровых установок
• 3.2 Противопожарные мероприятия на предприятиях НГДО
• 3.3 Охрана недр и окружающей среды при эксплуатации буровых установок
• 3.4 Расчет технико-экономических показателей участка по ремонту трансмиссий буровых установок
• 3.4.1 План по труду и заработной плате
• 3.4.2 План пo себестоимости
• Заключение
• Список литературы

Введение

Бурный научно-технический прогресс и высокие темпы развития различных отраслей науки и мирового хозяйства в XX - XXI вв. привели к резкому увеличению потребления различных полезных ископаемых, особое место среди которых заняла нефть.

Одними из направлений стратегии развития нефтяной и газовой промышленности России являются повышение эффективности геологоразведочных работ, освоение новых месторождений, разбуривание и эксплуатация морских месторождений.

Решать проблемы приростов запасов нефти, газа и конденсата, залегающих в сложных горно-геологических условиях, освоения новых залежей и повышения коэффициента извлечения углеводородов из истощенных месторождений, а также вопросы увеличения годового отбора газа из ПХГ невозможно без наращивания объемов разведочного и эксплуатационного бурения и сокращения фонда простаивающих скважин.

В последние годы предпринят ряд важнейших организационных мер, направленных на разработку, освоение производства и внедрение новых высокоэффективных технологий и оборудования для бурения скважин.

Выпускаемые буровые установки периодически обновляются более производительными и надежными моделями, отвечающими возрастающим требованиям бурения и новейшим достижениям науки и техники. Во многих случаях смена выпускаемых моделей происходит в связи с изменением параметров буровых установок.

В процессе эксплуатации работоспособность буровой установки будет поддерживаться проведением технического обслуживания и ремонтов. С этой целью необходимо обеспечить высокую ремонтопригодность буровой установки, т.е. доступность ее агрегатов для технического обслуживания и ремонта, возможность контроля технического состояния и замены быстроизнашивающихся узлов и деталей.

В дипломном проекте рассматриваем конструкцию, принцип действия бурового оборудования, особенности эксплуатации, монтаж и демонтаж, ремонт трансмиссий, проводим анализ и обобщение изученного материала, осваиваем методику расчета коробок передач.

В цель дипломного проекта входит изучение эксплуатации, технического обслуживания, капитального ремонта и его последовательности, а также практических расчетов при проектировании оборудования, применяемого при бурении скважин. Задачами работы являются: изучение научной и учебной литературы по организации ремонта на предприятиях нефтегазового комплекса; анализ и обобщение изученных материалов, и их практическое применение.

1. Общая часть

1.1 Трансмиссии буровых установок

Рисунок 1 - Схематичное изображение системы трансмиссии

В буровом оборудовании для осуществления кинематической связи между валами в механизмах, изменения скорости и направления вращения, преобразования крутящих моментов используют цепные, клиноременные и зубчатые передачи. В установках малой мощности для геологоразведочного бурения при небольших межосевых расстояниях между валами (до 0,5 м) ис-пользуют почти всегда зубчатые передачи, а при межосевых расстояниях более 0,5 м - клиноременные. В установках для эксплуатационного бурения для передачи "больших мощностей (500-2000 кВт и более) и межосевых рас-стояниях более 1 м применяют многорядные цепные и клиноременные передачи. Зубчатые передачи используют при межосевых расстояниях менее 1м - в редукторах насосов, реверсивных устройствах КПП, приводах роторов и др.

Приводом буровой установки называется совокупность двигателей и регулирующих их работу трансмиссий и устройств, преобразующих тепловую или электрическую энергию в механическую, управляющих механической энергией и передающих ее исполнительному оборудованию - насосам, ротору, лебедке и др. Мощность привода (на входе в трансмиссию) характеризует основные его потребительские и технические свойства и является классификационным (главным) параметром.

В зависимости от используемого первичного источника энергии приводы делятся на автономные, не зависящие от системы энергоснабжения, и неавтономные, зависящие от системы энергоснабжения, с питанием от промышленных электрических сетей. К автономным приводам относятся двигатели внутреннего сгорания (ДВС) с механической, гидравлической или электропередачей. К неавтономным приводам относятся: электродвигатели постоянного тока, питаемые от промышленных сетей переменного тока через тиристорные выпрямительные станции управления; электродвигатели переменного тока с гидравлической либо электродинамической трансмиссией или регулируемые тиристорными системами.

В соответствии с кинематикой установки привод может иметь три основных исполнения: индивидуальный, групповой и комбинированный или смешанный.

Индивидуальный привод - каждый исполнительный механизм (лебедка, насос или ротор) приводится от электродвигателей или ДВС независимо друг от друга. Более широко этот вид привода распространен с электродвигателями. При его использовании достигается высокая маневренность в компоновке и размещении бурового оборудования на основаниях при монтаже.

Групповой привод - несколько двигателей соединены суммирующей трансмиссией и приводят несколько исполнительных механизмов. Его применяют при двигателях внутреннего сгорания,

Комбинированный привод - использование индивидуального и группового приводов в одной установке. Например, насосы приводятся от индивидуальных двигателей, а лебедка и ротор от общего двигателя. Во всех случаях характеристики привода должны наиболее полно удовлетворять требуемым характеристикам исполнительных механизмов.

Объемный гидравлический привод.

Гидроприводом называют совокупность устройств для приведения в движение механизмов и машин с помощью гидравлической энергии. Силовой частью гидропривода является гидропередача, состоящая из насоса, гидродвигателя и гидросети. В состав гидропривода входят также распределительные и регулирующие устройства для управления потоком жидкости, резервуары, фильтры и др.

В качестве первичных двигателей в гидроприводах применяют ДВС и асинхронные электродвигатели переменного тока. Механическая энергия приводного двигателя с помощью насоса преобразуется в гидравлическую и через распределительные и регулирующие устройства передается гидродвигателю, где энергия потока жидкости вновь преобразуется в механическую.

Рабочая жидкость должна быть нейтральной к материалам гидропривода и безвредной для обслуживающего персонала, должна иметь хорошую смазывающую способность, низкую температуру застывания и небольшое изменение вязкости в процессе работы, не быть склонной к пенообразованию. Обычно в качестве рабочих жидкостей используют индустриальные и веретенные масла или смеси минеральных масел с различными присадками, регулирующими диапазон рабочих температур и другие параметры жидкости.

В приводах бурового оборудования применяют объемные (гидростатические) гидродвигатели двух типов: силовые гидроцилиндры, обеспечивающие прямолинейное возвратно-поступательное движение ведомого звена, и гидромоторы, в которых энергия потока жидкости преобразуется в механическую энергию вращательного движения вала. В данном разделе рассматривается гидропривод с использованием гидромоторов.

Гидроприводами оснащают как основные, так и вспомогательные механизмы буровых установок - вращатели, лебедки, труборазвороты, лебедки для съемных керноприемников и др. Объемы применения гидроприводов в буровой технике непрерывно возрастают, расширяется область их использования.

Рисунок 2 - Главная трансмиссия: 1, 18 - шайбы упорные; 2, 17 - опоры подшипниковые; 3, 13, 16 - шарикоподшипники; СИ; 4,10, 15 - втулки сальниковые; 5 - шкив привода механизма подачи; 6 - гайка; 7 - бугель; 8 - полумуфта; 9 - шкив клиноременных передач привода насоса; 11 - вал; 12 - кольцо пружинное; 14 - крышка

На валу 11 (рисунок 2), смонтированном на двух подшипниковых опорах 2 и 17 и шарикоподшипниках 3 и 16, свободно посажен шкив 9 клиноременной передачи привода насоса, шкив 5 привода механизма подачи посажен на шпонке.

Шкив 9 включается в работу полумуфтой 8, передвигающейся по шлицам вала 11; управление полумуфтой осуществляется бугелем 7, в который вмонтирован шарикоподшипник. В бугеле шарикоподшипник удерживается крышкой, а на ступице полумуфты - круглой гайкой 6.

Шкив 5 постоянно включен.

Фиксация шкивов к бортам вала производится затяжкой болтов, передающих усилия через упорные шайбы 1 и 18, фланцы, внутренние кольца шарикоподшипников 3,13,16 и втулки 4,10 и 15.

Шарикоподшипник 13 фиксируется в шкиве при помощи пружинного кольца 12 и крышки 14.

Шарикоподшипник трансмиссионного вала смазывается через пресс-масленки. Смазка, нагнетаемая прессом, попадает в сферический подшипник, а затем через внутренний паз сальниковой втулки в ступицы клиноременного шкива.

1.2 Цепные и ременные передачи буровых установок. Коробки перемены передач

В силовых приводах буровых установок с электроприводом либо с приводом от ДВС для увеличения диапазона регулирования лебедки или ротора применяют коробки перемены передач (КПП) разнообразных конструкций как с цепными, так и с зубчатыми передачами или с комбинированными.

Типы передач

В механических трансмиссиях для преобразования частоты вращения и крутящих моментов применяют коробки передач. В установках геологоразведочного бурения такие трансмиссии используют наиболее часто. Они позволяют получить широкий диапазон изменения частоты вращения, просты в эксплуатации, имеют достаточно высокий к.п.д. Недостатками механических трансмиссий являются ступенчатое изменение передаточных отношений и ограниченное число скоростей, что исключает возможность полного использования мощности двигателя при спуско-подъемных операциях и затрудняет выбор рациональной частоты вращения породоразрушающего инструмента. Трансмиссия не предохраняет двигатель от перегрузки и вибраций, возникающих при бурении, недостаточно надежна при низких температурах.

Кинематическая связь в механических трансмиссиях осуществляется с помощью различных передач и муфт.

Зубчатые цилиндрические и конические передачи используют в редукторах, коробках передач и других элементах трансмиссии при межцентровых расстояниях между валами до 1,0 м. В тихоходных передачах обычно применяют прямозубые, а при окружных скоростях более 4-6 м/с и значительной передаваемой мощности - косозубые и шевронные колеса, позволяющие уменьшить динамические нагрузки и снизить шум при работе. Для повышения работоспособности зубчатые передачи, имеющие окружную скорость более 1-2 м/с, размещают в масляных ваннах. :

Цепные передачи применяют при расстоянии между осями валов до 4-5 м и окружных скоростях до 20 м/с. В установках геологоразведочного бурения цепные передачи используются редко. Они широко распространены в установках для бурения скважин на нефть и газ в коробках передач, при блокировании ДВС, в передачах от двигателей к лебедкам и роторам.

Применение цепных передач позволяет упростить кинематическую цепь благодаря большим расстояниям между валами и сохранению направления вращения их. Цепные передачи имеют высокий к.п.д., создают небольшие нагрузки на валы и опоры от предварительного натяжения. Важными преимуществами цепных передач перед зубчатыми являются меньшая масса, а также возможность оперативного устранения дефектного звена или замены всей изношенной цепи без съема валов.

Недостатками цепных передач являются необходимость точного монтажа, некоторая неравномерность скорости цепи и звездочек, шум при работе.

Клиноременные передачи используют при межцентровых расстояниях до 3 м и окружных скоростях до 25-30 м/с. Основное распространение они получили в приводах буровых насосов, компрессоров, глиномешалок, а также в передачах, блокирующих двигатели внутреннего сгорания тяжелых буровых установок.

Преимуществами клиноременных передач являются возможность передачи вращения при больших межцентровых расстояниях между валами, смягчение колебаний нагрузки за счет эластичности и частичного проскальзывания ремней, меньшая чувствительность к перекосам соединяемых валов, бесшумность работы и простота ухода. Наряду с этим, клиноременные передачи создают значительные нагрузки на опоры вследствие большого предварительного натяжения ремней, требуют применения устройств для периодического их подтягивания, чувствительных к попаданию смазки.

Современные буровые установки выполняют многоскоростными. Число скоростей определяется назначением и типоразмером установки. Установки для медленно-вращательного и шнекового бурения, например, обычно имеют не более трех скоростей, в то время как в установках для бурения глубоких скважин на твердые полезные ископаемые число скоростей вращателя достигает восьми и более. Увеличение числа скоростей обеспечивает более полную реализацию мощности приводного двигателя, способствует повышению производительности бурения, но одновременно усложняет и удорожает трансмиссию, увеличивает ее массу и размеры.

В буровой установке БУ-2500 групповой силовой привод САТ-4 состоит из двух силовых агрегатов, цепного редуктора, насосной трансмиссии.

Цепная блокирующая трансмиссия при помощи муфты ШПМ-700 соединяется с КПП буровой лебедки и передает мощность на ее подъемный вал, а также ротору от одного или двух дизелей.

Мощность насосам передается от трансмиссии при помощи муфты ШПМ-700 и клиноременных передач со шкивом диаметром 650 мм.

Коробка перемены передач является самостоятельным агрегатом, соединенным с лебедкой и силовым приводом цепной передачей с помощью цепного колеса, установленного на консольной части ведомого вала.

На рисунке 3 показан КПП со снятой крышкой установки БУ-2500.

Рисунок 3 - Коробка передач БУ-2500

Внутри корпуса 1 КПП установлены ведущий 4 и ведомый 3 валы, каждый на двух роликовых подшипниках, редуктор 2 привода ротора, звездочка реверса 7, система смазки. Вал 4 приводит во вращение звездочку 6 включением муфты 5.

На конусной части ведущего вала 4 на шпонках закреплено цепное колесо, через которое при помощи наклонной трехрядной цепной передачи ведущий вал получает вращение от силового привода.

Первые три цепных звездочки на этом валу закреплены на шпонках и при помощи цепей передают вращение ведомому валу 3 через цепные колеса, сидящие на валу свободно на роликовых подшипниках.

Включение большего колеса 10 (тихой скорости) осуществляется муфтой ШПМ-7009, двух следующих колес 11 (обратное вращение) и 12 (вторая скорость) - зубчатой двусторонней муфтой, установленной между ними.

Рукоятка передвижения этой муфты находится на крышке корпуса. Передвижение муфты - ручное механическое.

Таким образом, ведомый вал КПП получает три частоты вращения, которые через трехрядное цепное колесо, закрепленное на консольной части вала, могут быть поочередно переданы бурилыциком на подъемный вал лебедки. Переходить на вторую скорость, а затем и на третью осуществляется с помощью двусторонней зубчатой 12 и фрикционной 5 муфт и включения цепных передач 11 и 6.

Вращение роторного стола производится от ведущего вала КПП с помощью трехрядной цепи и цепного колеса 14, находящегося на ведомом валу и передающего его при помощи цепи валу редуктора 2 с коническим зацеплением для привода ротора. Редуктор 2 находится внутри КПП и состоит из корпуса, в котором смонтированы под углом 90° два вала. Один - приемный, расположен в подшипниках параллельно осям двух основных валов коробки. Между подшипниками установлено колесо для трехрядной цепи, а за подшипником на консольной части вала находится коническая шестерня. Второй вал расположен тоже на двух подшипниках, вблизи одного из которых на валу находится аналогичная коническая шестерня в зацеплении с шестерней приемного вала.

1.3 Муфты сцепления, соединительные муфты

трансмиссия муфта буровой ремонт

Для соединения трансмиссионных валов применяют сцепные управляемые и постоянные соединительные муфты.

Сцепные муфты, предназначенные для соединения и разобщения валов, должны обеспечивать быстрое, но плавное включение, надежность соединения при включении, иметь легкие управление и регулировку, высокую износостойкость, малые массу и диаметральные размеры для уменьшения маховых моментов. В качестве сцепных применяют фрикционные, зубчатые, электромагнитные и кулачковые муфты.



Рисунок 4 - Сухая фрикционная дисковая муфта

Наиболее широко распространены фрикционные муфты, обеспечивающие плавное включение при большой разнице угловых скоростей соединяемых валов за счет пробуксовки ведомого вала. В трансмиссиях буровых установок применяют сухие и масляные дисковые, а также шинно-пневматические фрикционные муфты. Простые по конструкции конусные муфты используют редко, так как они требуют более точной соосности соединяемых валов и передают значительные осевые усилия на опоры при включении.

В трансмиссиях установок геологоразведочного бурения широко применяют постоянно разомкнутые сухие муфты (рис. 4).

Ведущий вал 2 муфты сцепления соединен с приводным валом упругой муфтой 1. Ведущие диски 8 имеют зубчатое соединение с валом 2, а ведомые б - с зубчатым венцом 7, жестко связанным с ведомым валом фрикциона. На валу 2 на резьбе посажена крестовина 11, в проушинах которой на пальцах 4 установлены кулачки 5.

Муфта включения 13 смонтирована на подвижной втулке 12 и перемещается вдоль вала вилкой 14, жестко связанной валиком 15 с рукояткой управления фрикционом. При передвижении муфты 13 по валу звенья 3 поворачивают кулачки 5 относительно пальцев крестовины. Включение фрикциона производится перемещением муфты 13 вправо; при обратном ее движении диски расцепляются пружинами 9.

Усилие прижатия дисков регулируется перемещением крестовины 11 по резьбе вала 2. Крестовина фиксируется на валу винтом 10.

Масляные фрикционные муфты имеют более стабильный коэффициент трения, так как их фрикционные поверхности работают в масляной ванне. Фрикционными парами в этих муфтах могут быть закаленная сталь по закаленной стали, бронза по стали или чугуну, металлокерамические материалы по стали.

Вследствие лучшего отвода тепла масляные муфты имеют до 10-12 дисков, благодаря чему отличаются малыми диаметральными размерами и массой.

В качестве муфт сцепления в КПП цепных передач используются пневматические, кулачковые муфты которые служат для соединения или разъединения валов (на ходу или во время остановки) с помощью специальных управляющих устройств.

Принципиальная схема цилиндрической шинно-пневматической муфты (рисунок 5).

Рисунок 5 - Пневматическая муфта

Между ведущей 1 и ведомой 2 полумуфтами помещается резинокордный баллон 4, прикрепленный к полумуфте 1. На внутренней поверхности баллон несет фрикционные накладки 3. При поступлении сжатого воздуха через штуцер 5 в камеру баллона последний расширяется и колодки прижимаются к полумуфте 2 с силой, обеспечивающей передачу заданного крутящего момента.

Баллон может быть закреплен и на полумуфте 2. При этом колодки располагают на внешней стороне баллона. В первом случае муфта называется обжимной, во втором - разжимной. В разжимных муфтах центробежная сила, действующая на колодки, с одной стороны, повышает давление на трущихся поверхностях, с другой препятствует размыканию муфты при выключении.

В радиальных шинно-пневматических муфтах резинокордный баллон непосредственно воспринимает действие передаваемого окружного усилия, благодаря чему они приобретают все свойства упругих муфт.

Баллон представляет собой резинокордную оболочку, имеющую в поперечном сечении форму загнутого овального кольца. Внутренняя эластичная резиновая камера 1 предназначена для обеспечения герметичности. Баллон армирован каркасом 2, который обеспечивает необходимую прочность и устойчивость его профиля при действии облицованные фрикционными накладками 5.

Шестерня z₂, получающая вращение от зубчатого колеса z₄, посажена на вал 1на подшипниках и вилкой 2 может перемещаться относительно втулки 3. На торцах шестерни z₂ имеются внутренние зубчатые венцы для соединения с полумуфтами z₁ и z₃, жестко закрепленными на валах 1 и 4. В крайнем левом положении шестерни z₂ вращение передается валу 1, в среднем- одновременно обоим валам, в крайнем правом - валу 4.

Кулачковые муфты создают жесткое соединение валов, и если включение их производится на ходу, то повышение угловой скорости ведомого вала до скорости ведущего осуществляется за очень короткий промежуток времени. Включение кулачковых муфт возможно лишь при определенных угловых положениях одного вала относительно другого.

Преимуществами кулачковых муфт являются малые габариты и отсутствие относительного поворота соединяемых валов. Основной недостаток кулачковых муфт - невозможность их включения на ходу при большой разности угловых скоростей ведущего и ведомого вала.

Рисунок 6 - Радиальная шинно-пневматическая муфта.

Кулачковые муфты различаются: с кулачками на торцевых поверхностях, зубчатые, шпоночные с вытяжной, шпоночные с поворотной шпонкой.

Включение и выключение зубчатых и кулачковых муфт требуют практически полной остановки соединяемых деталей и снятия нагрузки.

Фрикционные муфты осуществляют передачу крутящего момента от ведущего вала к ведомому при помощи сил трения, создаваемых на контактных поверхностях сцепляющихся частей муфты. В нерабочем состоянии муфты, контактные поверхности не находятся в сцеплении. Включение муфты производится прижатием друг к другу указанных поверхностей, а выключение их разъединением. В период включения происходит взаимное скольжение контактных поверхностей, которое прекращается после уравнивания угловых скоростей ведомой и ведущей частей. Некоторое проскальзывание возможно во время работы муфты при внезапном возрастании крутящего момента.

В нерабочем состоянии муфты, контактные поверхности не находятся в сцеплении. Включение муфты производится прижатием друг к другу указанных поверхностей, а выключение их разъединением. В период включения происходит взаимное скольжение контактных поверхностей, которое прекращается после уравнивания угловых скоростей ведомой и ведущей частей. Некоторое проскальзывание возможно во время работы муфты при внезапном возрастании крутящего момента.

Рисунок 7 - Зубчатая двусторонняя сцепная муфта

1.4 Техническая эксплуатация трансмиссий буровых насосов

Основные требования, предъявляемые к коробкам передач:

При наружном осмотре редуктора устанавливают, нет ли утечки масла, механических повреждений корпуса, болтов фундамента, проверяют состояние маслоуказателей, манометров, а также вибрацию, шум и толчки в зацеплении и т.д.

Плоскости соединения крышек с корпусом, стаканов подшипников валов с корпусом должны быть герметичными.

Все уплотнения крышек подшипников и крышек корпуса коробки перемены передач должны быть новыми и не допускать течи масла во время работы.

Цепные и зубчатые передачи должны работать плавно с равномерным гудящим шумом. Удары и перекаты не допускаются.

После обкатки коробки передач зона касания зубьев зубчатых колес реверса должна быть по длине не менее 50% и по высоте - 40%.

Болты, гайки и шпильки должны быть затянуты до отказа.

Картер и коробок передач должен быть покрашен маслостойкой краской.

Коробки передач должны быть покрашены стойкой краской, а трущиеся поверхности деталей и валы смазаны антикоррозионной смазкой или солидолом.

После сборки коробки скоростей особое внимание должно быть уделено системе управления включения скоростей, реверсированию и блокировке управления, при которой невозможно одновременное включение двух разных скоростей.

Техническое обслуживание коробок перемены передач состоит в своевременной смазке узлов и замене отработанного масла. Сюда же относится ликвидация неплотностей в системе смазки. Смену масла обычно производят через 6 мес., а долив его - в зависимости от уровня, который необходимо контролировать каждую вахту. Циркуляционная смазка осуществляется шестеренным насосом с наружным или внутренним зацеплением. Масло, поступающее к точкам смазки, проходит через фильтр. Для защиты системы смазки от высокого давления, что может быть следствием засорения фильтра или маслопровода, на нагнетательной линии масляного насоса устанавливают перепускной клапан. На всасывающей линии может быть установлен обратный клапан, что позволяет обходиться без заливки насоса перед пуском в случае его износа, так как столб масла во всасывающей линии держится постоянно. Давление масла в нагнетательной линии замеряют манометром. Для наблюдения за подачей масла к точкам смазки на трубах устанавливают указатели течения, отклонение флажка которых свидетельствует о подаче масла. При нормальной работе масляной системы флажки всех указателей должны колебаться в пределах красной черты, нанесенной на корпус указателя течения; При установке валов привода ротора регулируется зацепление конической пары зубчатых колес. Регулировку бокового зазора осуществляют подбором прокладок между конической шестерней и упорным кольцом подшипника. Зазор должен быть в пределах 0,2-0,6 мм. При этом проверяют правильность зацепления зубьев колес на краску. Пятно касания зубьев должно быть по длине не менее 5о% и по высоте-40%. Валы должны свободно, без заеданий вращаться в подшипниках от усилия одного рабочего.

Давление в нагнетательной линии должно находиться в пределах 0,15-0,25 МПа, а температура масла не должна превышать 70°С.

2. Расчетно-технологическая часть

2.1 Характер износа основных деталей трансмиссии насосов буровой установки 3200 ДТУ

Основные виды разрушения деталей КПП:

-деформация и изломы, возникающие при чрезмерном увеличении напряжений в материале деталей, превосходящих предел текучести или предел прочности. Деформация материала сопровождается изменением формы и размеров детали;

-механический износ, проявляющийся в результате взаимодействия трущихся пар,

-коррозионные повреждения,

-коррозионно-механические повреждения.

В процессе эксплуатации редукторов наибольшему износу подвергаются цепи передач, шинно-пневматические муфты, зубчатые колеса, звездочки цепных передач и подшипники.

Характерными дефектами зубчатых колес редукторов являются износ, задиры и риски на рабочих поверхностях, смятие шпоночных канавок, коробление или погнутость. Кроме того, в корпусе могут появиться трещины.

Шестерни могут иметь изношенные поверхности зубьев, полную или частичную поломку одного или нескольких зубьев, а также трещины в ободе или ступице. Причинами поломки зубьев шестерен являются перегрузка, неправильный монтаж, что вызывает одностороннюю нагрузку, попадание между зубьями твердых предметов и др.

Зубья звездочек и шестерен, цепи не должны иметь трещин, заусенцев и вмятин; пластинчатые цепи должны быть подвижны во всех шарнирных соединениях.

2.2 Материал изготовления основных деталей трансмиссии насосов буровой установки 3200 ДТУ

Зубчатые пары подвержены как механическому износу (истирание металлических пар), так и деформации и излому. Зубчатые пары изготавливают из углеродистых легированных сталей со средним содержанием углерода (45, 40Х, 40Х 4, 30ХН 3А) с последующей цементацией и из углеродистых и легированных сталей с низким содержанием углерода (15, 20, 15Х, 20Х, 12ХН 3А, 15ХФ, 18ХГТ). Подвергаются улучшению, термообработки 190 ч 230 НВ

Цепи. Пластины подвержены деформационному износу, растяжению. Ролики испытывают контактные усталостные повреждения, их изготовливают из цементируемых сталей 10, 20, 12ХН 3А, 20ХН 3А, 30ХН 3А с термообработкой до твердости HRC 40ч45. Пластины исполняют из среднеуглеродистых и легированных сталей 40, 45, 50, 30ХН 3А с закалкой до твердости HRC 32ч44.

Цепные колеса испытывают осевые динамические, вибрационные нагрузки, Цепные колеса изготавливают из среднеуглеродистых и легированных сталей 40, 45, 50Г 2, 35ХГСА, 40ХН с закалкой до твердости HRC 50ч60.

В ременных передачах в основном изнашиваются ремни, так как они работают при условии постоянного натяжения, а при изменениях скорости вращения валов в момент запуска ремни проскальзывают, тем самым вызывая растяжение и истирание ремней. Корды ремней исполняют из полиамидных волокон и стальных тросов.

При выборе стали на изготовление валов КПП предусматривается статистическое нагружение и требуется повышенная ее износостойкость и преимущество следует отдать высоколегированной стали.

При отсутствии особых требований в отношении габаритов, выбирают материалы со средними механическими характеристиками. Например, шестерня - сталь 45, термообработка улучшение, НВ 230, колесо - сталь 45, термообработка улучшение, НВ 200.

Для уменьшения габаритов можно использовать такие материалы: шестерня - сталь 40ХН, термообработка - объёмная закалка HRC 50.

Недостатками ШПМ являются чувствительность камеры к попаданию нефтепродуктов, щелочей и кислот, старение резины при длительном хранении

Корпус КПП изготовлен из чугуна. Он подвержен небольшой (за счет лакокрасочного покрытия) атмосферной коррозии. При таком виде коррозии происходит разрушение металла, которое начинается с поверхности и сопровождается изменением внешнего вида. Металл превращается в окислы, или гидраты окислы. Кроме того, в корпусе могут появиться трещины.

Валы и кулачковые муфты испытывают действие переменных напряжений при котором образуются трещины постепенно проникающие в глубь вала вызывающий усталостный излом. Шпоночные и шлицевые соединения испытывают работу на смятие, вызывая деформационный износ. Валы изготовляют из сталей 30, 40, 40Х, 40ХН.

Ручьи на шкивах для клиновых ремней должны быть в одной плоскости. При нарушении этого условия ремни работают с перекосом, изнашиваются односторонне и быстро выходят из строя.

Подшипники качения при правильной эксплуатации работают длительное время, не требуя ремонта или замены. Основными причинами выхода из строя являются: дефекты монтажа, нарушение нормальных условий смазки и перегрузка подшипника. В условиях ремонтных мастерских подшипники не ремонтируют, а заменяют новыми. Подшипник отбраковывается при увеличенных сверх нормы радиальных и осевых люфтах, когда на поверхностях беговых дорожек, шариках или роликах наблюдается шелушение металла, появляются мелкие углубления или цвета побежалости, а также при обнаружении трещин на кольцах или элементах качения.

2.3 Процесс капитального ремонта трансмиссии насосов буровой установки 3200 ДТУ

2.3.1 Схема капитального ремонта трансмиссии насосов буровой установки 3200 ДТУ

Технологический процесс капитального ремонта коробки перемены передач (КПП) представляет собой комплекс технологических и вспомогательных операции по восстановлению работоспособности оборудования, выполняемых в определенной последовательности.

Для капитального ремонта КПП, применяют индивидуальный метод ремонта при котором ремонт осуществляет одна комплексная бригада, состоящая из рабочих высокой квалификации.

Рисунок 8 - Схема технологического процесса капитального ремонта коробки перемены передач.

Приемка коробки передач в капитальный ремонт:

1. Ремонтное предприятие принимает оборудование в ремонт согласно установленной номенклатуре по плану, утвержденному вышестоящей организацией.

2. Коробка передач, направляемая в ремонт, должна быть укомплектована всеми узлами и деталями согласно спецификации чертежа общего вида. При отправке коробки передач в ремонт категорически запрещается подмена пригодных для дальнейшей эксплуатации деталей изношенными или снятыми с другого оборудования.

3. Коробка передач, перед отправкой в ремонт должна быть очищена от грязи и глинистого раствора, нефти и песка. Масла надо слить.

Средние и капитальные ремонты редукторов и коробок передач производятся в ремонтно-механических мастерских или на ремонтных заводах, а текущие- непосредственно на месте установки.

При капитальном ремонте машину разбирают полностью согласно технологической схеме, где указывается последовательность операций, предусматривающая вначале разборку машины на блоки, узлы, подузлы, а затем разборку каждого узла на детали.

Неокрашенные поверхности покрыть консервирующей смазкой.

4. При сдаче КПП в ремонт предъявляют следующую документацию:

· заводской технический паспорт с необходимыми отметками.

· акт приемки машины из предыдущего ремонта.

· акт периодического технического осмотра.

· накладные на узлы, замененные при эксплуатации машины.

Разборка КПП на узлы производится в следующем порядке:

· Демонтировать внешние масло- и воздухопроводы.

· Открутить болты крепления крышки корпуса и снять ее;

· Снять цепи со всех передач;

· Вынуть из корпуса ведущий и ведомый валы;

· Отвинтить шпильки крепления валов привода ротора и извлечь валы;

· Вынуть вал реверса.

· После отвинчивания болтов крепления подшипников вала демонтируют масляный насос и маслопроводы.

Разборка узлов на детали. Разборка ведущего вала производится в следующем порядке:

· Снять детали пневмоуправления и шипно-пневматическую муфту вместе с диском;

· Отвинтить болты крепления диска к ступице и при помощи винтового съемника, снять ступицу с вала и шинно-пневматическую муфту, отвинтив болты крепления диска шкива к ступице звездочки.

· Выпрессовать звездочку III скорости, подшипники и звездочку II скорости. После разобрать другой конец вала; выпрессовав подшипник и звездочки.

· Выпрессовку звездочек производят при помощи гидравлического горизонтального пресса.

· Остальные валы разбирают в аналогичном порядке.

Таблица 1 - Длительность и структура ремонтных циклов редуктора на дизельном приводе

Структура ремонтного цикла	Длительность календарного времени, машино-ч	Число КР за срок службы	Срок службы оборудования, лет
	ремонтного цикла	межремонтного периода	между ПО
К 7ТК	4200	600	1 раз в месяц	2	7,23

Таблица 2 - Возможные неисправности трансмиссии и способы их устранения

Неисправность	Возможные причины	Способы устранения
Повышенный нагрев коренных подшипников трансмиссий	Разрушение деталей подшипника.	Заменить
	Отсутствие смазки.	Наполнить смазкой.
	Излишнее количество смазки.	Подшипники промыть и наполнить вновь маслом.
	Вследствие перегрева масло в подшипнике потеряло смазочные качества.	Удалить смазку, промыть подшипник теплым маслом, газойлем, чистым бензином и наполнить свежим маслом. Заменить.
	Нарушение посадки внутреннего кольца подшипника на валу.	Осмотреть крышки корпусов подшипников и подложить про кладки.
	Фиксация обоих подшипников в корпусах.	Осмотреть торцовые крышка и устранить неисправности.
	Непопадание смазки к подшипнику от пружинной масленки, установленной на корпусе подшипника; отсутствие канавок для прохода смазки в буртах торцовых крышек. Нарушение регулировки подшипников, подшипники зажаты и перекошены.	Отрегулировать подшипники подкладками под корпуса подшипников.
	Отсутствие центровки совместно работающих валов.	Отцентрировать валы.
	Излишнее натяжение клиноременной передачи.	Ослабить натяжение клиновых ремней.
	Отсутствие балансировки клиноременных шкивов.	Снять трансмиссионные валы и отбалансировать.
	Смещение одного шкива относительно другого, работающего с ним	Установить силовые агрегаты так, чтобы трансмиссионные валы были параллельны и ручьи совместно работающих шкивов лежали в одной плоскости
Повышенный нагрев	Недостаточное количество смазки.	Проверить количество смазки по жезловому маслоуказателю и дополнить.
	Загрязненное масло.	Заменить.
	Излишне плотно посаженное севанитовое уплотнение.	Ослабить посадку уплотнений растяжкой спиральной пружины.
	Длительная работа под нагрузкой	Подключить к змеевикам холодную воду
Повышенный шум	Отсутствие центровки валов приводных с валами трансмиссии	Отцентрировать

2.3.2 Виды мойки при ремонте

Наружную мойку КПП выполняют в моечных камерах, специальных помещениях или на эстакаде. Мойку КПП в камерах осуществляют одновременно из многих сопел; кроме воды можно применять моющие средства, подогретые до 80-90 °С. Для получения высокого давления моющей струи используют вихревые и плунжерные насосы.

После разборки машины ее узлы и детали также проходят очистку и мойку. Эта операция очень важна, так как она предшествует контролю и дефектовке деталей. Детали очищают от нагара и следов коррозии. Более совершенным является пневматический способ. Обдув деталей колотой чугунной и стальной дробью можно также применять для удаления старой краски и подготовки деталей к металлизации. Механическая очистка имеет существенный недостаток - невозможность удаления загрязнения с внутренних поверхностей деталей, поэтому прибегают к физико-химическим способам очистки: мойке погружением, струйной, вибрационной и др.

Кроме нагара и накипи (в системах охлаждения) другим загрязнителем являются масла и смазки. Так как минеральные масла и смазки плохо смачиваются водой, в состав моющих растворов вводят щелочи, которые резко снижают поверхностное натяжение масляной пленки, но отделить ее от металла полностью не могут. Для облегчения этого процесса в раствор добавляют эмульгаторы: мыло, жидкое стекло, спирты, моющие вещества.

Простейший метод очистки деталей - мойка погружением в ванну с обезжиривающим раствором. В стационарных ваннах, установленных в специальном помещении, можно создать принудительную циркуляцию моющей жидкости через погруженные детали. В моечных ваннах установлена приподнятая над дном сетка, на которую помещают детали. Пространство под сеткой выполняет роль отстойника. Ванны для горячих растворов оборудуют откидными крышками, что позволяет дольше сохранять температуру жидкости и уменьшить испарение. Болты, гайки, шпильки и другие мелкие детали лучше всего промываются во вращающихся моечных сетчатых барабанах.

На ремонтных предприятиях для мойки деталей горячим способом используют моечные машины (струйная мойка), подобные закрытым моечным установкам, но меньших размеров. Моечные машины могут быть однокамерными (только промывка), двухкамерными (промывка и ополаскивание) и трехкамерными (промывка, ополаскивание и сушка). Детали перемещают из камеры в камеру специальным транспортером, причем небольшие детали укладывают в проволочные корзины.

В качестве моющих растворов в передвижных ваннах применяют растворители (бензин, керосин, дизельное топливо). В стационарных ваннах и при струйной мойке используют горячую воду (70-90 °С), холодные и горячие щелочные растворы.

Вибрационную мойку деталей обычно ведут в закрытых машинах, что позволяет работать с токсичными растворителями и эмульсиями. Возникающие при вибрации турбулентные потоки жидкости способствуют повышению качества и производительности очистки.

Ультразвуковая мойка заключается в том, что в моющем растворе с помощью генераторов типа ПМС-7 вызываются звуковые колебания большой частоты. Под действием этих колебаний в жидкости образуются области сжатия и разрежения, приводящие к кавитационным явлениям. Под действием гидравлических ударов трудноотделяемые масляные загрязнения разрушаются, превращаются в эмульсию и легко удаляются.

Химико-термическую очистку применяют главным образом для удаления нагара и накипи путем обработки деталей в расплаве солей и щелочи. После обработки в расплаве детали промывают в воде, а затем в кислотном растворе для нейтрализации остатков щелочи. Чугунные и стальные детали очищают ингибированным раствором соляной кислоты, а детали из алюминиевых сплавов - раствором фосфорной кислоты. Окончательно их промывают в горячей воде.

Электрохимическую мойку чаще всего проводят в щелочных растворах (гальванических ваннах) при температуре 80 °С и плотности тока 10-15 А/дм². В этом случае к процессам эмульгирования, диспергирования и растворения добавляется механическое действие пузырьков газа, выделяющихся на границе раздела металла и загрязнений.

2.3.3 Контроль технического состояния основных деталей трансмиссии насосов буровой установки 3200 ДТУ

После мойки и сушки детали ремонтируемого оборудования проходят контроль технического состояния, цель которого - определить степень их износа и возможность последующего использования, а часто и причины выхода деталей из строя, такие как дефект сборки, неправильная эксплуатация, отсутствие смазки и т.д.

При контроле и дефектовке руководствуются техническими условиями, специально разработанными в виде таблиц или карт, где перечисляются дефекты, которые могут встречаться на данной детали, приводятся способы их определения, контрольно-измерительный инструмент, номинальные, допустимые и предельные зазоры, натяги и т.д.

В процессе контроля все детали сортируют на пять групп и маркируют соответствующей краской.

Контроль деталей выполняется в определенной последовательности. В первую очередь определяют дефекты, по которым чаще всего выбраковывают деталь, например трещины, раковины и т.д. Если они имеются, остальные дефекты этой детали не проверяют.

Выбраковочные износы и дефекты в зависимости от их характера определяют следующими способами:

наружным осмотром деталей выявляют дефекты, видимые невооруженным глазом, такие как трещины, обломы, остаточные деформации изгиба или кручения;

простукиванием обнаруживают невидимые дефекты - неплотность посадки штифтов, шпилек или наличие трещин, при которых звук, издаваемый деталью, будет дребезжащим;

опробованием устанавливают наличие люфтов, легкость вращения подшипников или возможность перемещения шестерен по шлицевым валам и т. п.;

промером универсальным или специальным измерительным инструментом определяют овальность, конусность и допустимые размеры;

специальными приспособлениями определяют, например, упругость пружины;

дефектоскопией (магнитной, люминесцентной, ультразвуковой, рентгеновскими лучами) выявляют невидимые дефекты;

Степень износа деталей определяют измерительными инструментами, применяемыми в машиностроении.

Наиболее сложно определить скрытые дефекты (мелкие трещины, внутренние раковины и т.д.). Однако отечественной промышленностью выпускается достаточно средств для обнаружения этих дефектов.

Магнитный метод основан на появлении магнитного поля рассеяния, которое образуется в результате резкого изменения магнитной проницаемости в местах дефекта детали при прохождении через нее магнитного потока. Для выявления этого поля применяют ферромагнитный порошок или суспензию. После магнитной дефектоскопии деталь размагничивают. На ремонтных предприятиях применяют стационарные дефектоскопы М-217, МЭД-2, 77МД-1, переносной 77МД-ЗМ и полупроводниковый ППД.

В люминесцентном методе использована способность некоторых веществ испускать световое излучение под действием ультрафиолетовых лучей.

Для контроля на поверхность детали наносят флуоресцирующее вещество (жидкость, подогретую до 80 ⁰С), которое проникает в трещины, поры и раковины. После этого деталь протирают, а на контролируемые поверхности наносят тонкий слой порошка углекислого магния, талька или силикагеля, которые освещают ртутно-кварцевой лампой. Порошок вытягивает из трещин и пор жидкость, которая в лучах лампы обнаруживает дефектные участки детали в виде светящихся линий и пятен.

Источниками ультрафиолетового излучения служат ртутнокварцевые лампы типа ПРК-2, ПРК-4, 77ПЛУ-2 и СВДШ-250 со светофильтром УФС-З.

Ультразвуковой метод основан на способности ультразвука распространяться в металле и отражаться от дефектного участка (акустическое сопротивление).

Промышленность выпускает серию ультразвуковых дефектоскопов, которые можно применять в ремонтном производстве: У 3д-7Н, ДУК-5В, УЗд-НИИМ-5, УЗд-IОМ, УЗДЛ 51М и др.

Контроль рентгеновскими лучами заключается в просвечивании детали. Пятна и полосы различной яркости на рентгенограмме указывают дефекты металла. Кроме рентгеновских лучей для дефектоскопии используют гамма-лучи радиоактивных элементов, таких как изотопы кобальта 60, цезия 137 и др. Их проникающая способность позволяет просвечивать металл толщиной до 300 мм.

Гидравлический и пневматический методы широко применяют в ремонтном производстве для обнаружения трещин в корпусных деталях. Внутри детали поднимают давление жидкости или воздуха и выдерживают в течение 5 мин. Постоянство давления, контролируемого по манометру, и отсутствие утечек свидетельствует о герметичности детали. При пневматическом методе деталь погружают в ванну с водой. Пузырьки выходящего воздуха указывают место расположения трещины. Крупногабаритные детали смачивают мыльным раствором. Если герметичность нарушается, то в местах повреждений появляются пузырьки.

Предельные размеры, овальность и конусность посадочных мест на валу определяют микрометром в двух взаимно перпендикулярных плоскостях.

Предельные размеры посадочных мест, шлицев, шпоночных канавок оценивают при помощи скоб, шаблонов, колец и др.

Изгиб валов проверяют индикатором при их вращении в центрах или на призмах. Шейки валов, имеющие царапины, риски и овальность до 0,1 мм, ремонтируют шлифованием. Но сначала проверяют, исправность центровых отверстий. При наличии на них забоин и вмятин отверстия восстанавливают. Величину прогиба определяют по просвету на контрольной плите, с помощью индикатора на призмах или в центрах токарного станка. Место максимального прогиба отмечают мелом.

Зубчатые пары проверяют на целостность зубьев, зазоры в зацеплениях, контактное пятно, размер внутреннего отверстия.

2.3.4 Ремонт основных деталей трансмиссии насосов буровой установки 3200 ДТУ

Ремонт деталей производят в механических цехах. При ремонте и изготовлении деталей проверяют соблюдение соответствующих технических условий, используя для этой цели различный инструмент и приспособления. Во время сварочно-наплавочных работ контролируют качество сварки и наплавки в соответствии с технологией и техническими условиями на ремонт. При механической обработке деталей, контролируют размеры и чистоту поверхности.

Ремонт цепей заключается в их разборке, выбраковке изношенных или поломанных деталей и замене их новыми. При удалении негодных звеньев расклепанные концы валиков стачивают, после чего они легко выбиваются, не повреждая отверстий в наружных пластинах. Цепи собирают на специальной плите, имеющей углубление под головки заклепок для цепей разного шага. В отремонтированной цепи проворачивание валиков в наружных пластинах и втулок во внутренних пластинах, а также наличие трещин и выкрошиваний на элементах цепи не допускаются.

При капитальном ремонте КПП выполняются следующие работы: полная разборка редукторов и коробок передач, дефектоскопия всех деталей, восстановление или замена негодных деталей, ремонт корпусов редуктора и коробки, смена смазки, обкатка и окраска. Капитальный ремонт КПП заключается в перецентровке валов, замене зубчатых пар и подшипников, ремонте корпуса и муфт.

После разборки коробки все ее детали промываются и поступают на контроль.

Ремонт большинства деталей проводится преимущественно способом механической обработки.

Редукторы являются наиболее быстроходными узлами машин, поэтому обработку шестерен, пригонку подшипников, расточку корпусов редукторов, а также сборку их производят на машиностроительных заводах по II и III классам точности.

Валы. Посадочные места валов со значительным износом обтачивают и шлифуют под ремонтный размер. При этом допускается уменьшение диаметра на 5-10 % в зависимости от характера воспринимаемых валом нагрузок. В тех случаях, когда необходимо восстановить первоначальные размеры посадочных мест, на них после их обточки напрессовывают или устанавливают на эпоксидном клее ремонтные втулки, которые затем обрабатывают точением или шлифованием. Изношенные поверхности валов можно ремонтировать также наращиванием металла вибродуговой наплавкой, металлизацией, осталиванием, хромированием и другими методами.

Изношенное отверстие ступицы зубчатого колеса восстанавливают наплавкой, способом ремонтных размеров или дополнительных ремонтных деталей. Если в отверстии зубчатого колеса отсутствуют шпоночные или шлицевые канавки и толщина стенки ступицы позволяет произвести обработку на большой диаметр, изношенное отверстие зубчатого колеса растачивают и в него запрессовывают стальную втулку.

Перекос шестерен можно устранить шабрением боковых сторон соответствующих вкладышей. Это обеспечит одинаковый радиальный зазор в зацеплении. Величина радиального зазора после шабрения должна соответствовать установленной норме (0,16 г). При этом следует учитывать, что тепловое расширение шестерен редуктора приводит к уменьшению радиального зазора.

Зубья шестерен, цепные колеса, шкивы клиноременных передач изнашиваются по наружной рабочей поверхности и при посадке на вал или ось. Аналогично валам у этих деталей деформируются шпоночные и шлицевые пазы.

Ремонт подшипников. При ремонте следует учесть, что положение валов и шестерен, их перекос, неправильные зазоры и другие дефекты являются результатом неточного шабрения подшипников.

Вкладыши перезаливают при большом их износе, значительных трещинах и отслаивании баббита. Если обнаружены незначительные трещины, местные выкрашивания и увеличенные боковые или верхние зазоры, вкладыши наплавляют.

Необходимо учесть, что разница в толщине заливки вкладышей вызывает нарушение горизонтальности вала. При ремонте этот дефект может быть исправлен шабрением или наплавкой соответствующего нижнего вкладыша. При наплавке вкладышей добиваются нормальной величины верхних зазоров.