Постановка задачи проекта

Недостатком плашечного превентора является то, что при работе фиксирующего устройства плашек превентора с гидроприводом, состоящего из гидроцилиндра, поршня, обоймы и вкладышей, размещенных в пазах поршня является

преждевременный износ внутренней поверхности гидроцилиндра, а также обоймы, приводящий к снижению надежности и долговечности узла фиксатора. Преждевременный выход из строя гидроцилиндра и обоймы связан с большими силами трения, возникающими между вкладышами и внутренней поверхностью цилиндра, а также между вкладышами и обоймой при их относительном перемещении. Задачей данного курсового проекта является повышение надежности и долговечности работы за счет исключения износа контактирующих поверхностей вкладышей и гидроцилиндра.

Эскизная проработка фиксирующего устройства плашек превентора

На рисунке 2 показана конструкция фиксирующего устройства плашек превентора. Поршень находится в крайнем правом положении. Фиксирующее устройство плашек превентора состоит из гидроцилиндра 1, связанного с крышкой превентора, штока 2, резьбовым соединением соединенного с поршнем 3 в котором установлена подпружиненная обойма 4, предназначенная для выталкивания вкладышей 5, расположенных в окнах поршня 3. Поршень 3 выполнен составным из технологический соображений. В поршне 3 установлен обратный клапан, предназначенный для разобщения надпоршневой и внутренней полостей поршня 3.

Рисунок 2 – Фиксирующее устройство плашек превентора (правое крайнее положение поршня)

1 – гидроцилиндр;

2 – шток;

3 – поршень;

4 – обойма;

5 – вкладыш;

6 – направляющая;

7 – обратный клапан

Обойма 4 выполнена с возможностью перемещения по направляющей 6, что предохраняет ее от проворота.

Направляющая связана с обратным клапаном 7 и открывает его (приводит в действие) в крайнем левом положении поршня.

Устройство работает следующим образом. Рабочая жидкость под давлением подается в надпоршневую полость. Клапан 7 закрыт. Внутренняя полость поршня 3 и надпоршневая полость разобщены. Давление жидкости во внутренней полости поршня отсутствует. Поршень 3 под действием давления рабочей жидкости начинает передвигаться в крайнее левое положение, показанное на рисунке 3, при этом плашки перекрывают проходное отверстие превентора.

Рисунок 3 – Фиксирующее устройство плашек превентора (левое крайнее положение поршня)

1 – гидроцилиндр;

2 – шток;

3 – поршень;

4 – обойма;

5 – вкладыш;

6 – направляющая;

7 – обратный клапан

При достижении поршнем крайнего левого положения направляющая упирается в крышку превентора и так как она связана с обратным клапаном открывает его. Жидкость под давлением поступает во внутреннюю полость и обойма 4 начинает передвигаться по направляющей. Обойма 4 вталкивает вкладыши 5 в пазы гидроцилиндра, фиксируя плашки превентора в закрытом положении. Самопроизвольная расфиксация невозможна, так как обойма 4 подпружинена.

Таким образом усилие, необходимое для выталкивания вкладышей 5, действует на вкладыши и на поверхность взаимодействия поршня с гидроцилиндром только в момент

выталкивания, а не по всей длине хода поршня. Это способствует повышению надежности фиксирующего устройства, так как исключает износ контактирующих поверхностей.

При расфиксации плашек давление подается в водопоршневую полость. Под действием этого давления поршень 3 и обойма 4 перемещаются в крайнее правое положение. Вкладыши 5 опускаются, происходит расфиксация плашек.

Данная конструкция позволит повысить надежность фиксирующего устройства.

РАСЧЁТ УЗЛОВ И ДЕТАЛЕЙ ПРЕВЕНТОРА

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.