Принципы конструирования бурового оборудования
2.1. Выбор схемы и компоновки оборудования буровой установки
Каждый конструктор должен знать специфику бурового оборудования, технологию бурения и функции каждого агрегата в процессе проходки скважины.
Прежде всего, выбираются основные параметры будущей буровой установки.
Если предлагается разработать установку, подобную существующим, но с другими параметрами, условиями производства и эксплуатации, то выбирают прототип будущей машины из числа существующих, наиболее подходящих. Прототип – машина, выполняющая сходные функции и по оценке имеющая наиболее удачное конструктивное решение, осуществимое в данных условиях производства. Параметры прототипа могут отличаться от параметров, заданных для новой разработки.
Возможные технические решения необходимо исследовать методически в соответствии с планами и принципами конструирования.
Под компоновкой буровых станков и установок понимают взаимное расположение основных рабочих и вспомогательных механизмов, их кинематическую и конструктивную связь. От компоновки зависят работоспособность узлов и механизмов, доступность для ремонта и обслуживания, удобство сборки и разборки, а также габариты и вес оборудования. Характер компоновки оказывает большое влияние на технико-экономические показатели и эксплуатационные возможности буровой техники, так как от нее зависит, насколько оборудование отвечает технологическим требованиям бурения в различных условиях (бурение направленных скважин; из подземных горных выработок; горизонтальных и восстающих скважин; с продувкой воздухом и др.). Большое значение имеет характер компоновки для удобства проведения спускоподъемных операций и обеспечения нормальных условий навивки каната на барабан лебедки. Наиболее широко используются две различные компоновочные схемы: моноблочная и разобщенная.
|
|
|
Моноблочная компоновка применяется преимущественно в шпиндельных буровых станках (ЗИФ, УКБ). При моноблочной схеме основные узлы станка или агрегата расположены рядом и связаны между собой не только кинематически, но и конструктивно. Небольшие межцентровые расстояния в моноблочной схеме позволяют применять зубчатые передачи.
По мере увеличения мощности и веса оборудования компактность буровых станков становится их недостатком, так как ухудшает доступ к отдельным узлам для осмотра и ремонта, а также усложняет транспортировку в связи с трудностью разборки и сборки.
Разобщенная компоновка применяется поэтому в буровых станках, предназначенных для бурения глубоких разведочных скважин на твердые полезные ископаемые. Она используется в буровых установках глубокого бурения, а также в большинстве самоходных установок с роторными или подвижными вращателями (УРБ – 2А2, УРБ – 3А3, 1БА – 15В и др.) Для разобщенной компоновки характерно наличие в большинстве случаев только кинематической связи и широкое применение цепных и карданных передач, обеспечивающих значительные межцентровые расстояния.
|
|
|
Моноблочная и разобщенная схемы неравноценны по своему значению, так как первая относится преимущественно к буровым станкам, а вторая к буровым установкам и агрегатам.
Конструированием бурового оборудования в настоящее время занимаются как специализированные проектно-конструкторские организации, так и производственные организации: геологические управления, заводские конструкторские бюро.
2.2. Виды конструкторских работ
С развитием техники и технологии объемы конструкторских работ постоянно работ. Для создания благоприятных условий при организации производственного процесса по изготовлению машин необходима систематизация (классификация) конструкторских работ. С точки зрения выполнения проектных работ все конструкторские работы можно разделить на четыре вида:
|
|
|
¾ конструкторские работы при создании новых изделий;
¾ конструкторские работы при модификации базовых моделей;
¾ конструкторские работы при модернизации существующих машин;
¾ конструкторские работы при усовершенствовании машин в процессе эксплуатации.
Создание новых машин (изделий) обусловлено реализацией открытий и изобретений, появлением новых технологий, внедрением механизации и автоматизации трудоемких и тяжелых операций.
Научные открытия и изобретения приводят к созданию новых способов разрушения горных пород (термический, электроимпульсный, магнитострикционный и др.), которые невозможно реализовать в большинстве случаев на имеющемся буровом оборудовании. В этом случае необходимо создание принципиально новых буровых станков или установок.
Разработка технологии бурения скважин снарядами со съемными керноприемниками, с выносом керна потоком промывочной жидкости привело к необходимости создания достаточно сложных комплексов технических средств, таких как ССК-59, КССК-76, КГК-100, КГК-300.
Тенденция к замене ручного труда машинным при выполнении тяжелых и трудоемких операций приводит к необходимости создания средств механизации и автоматизации. С этой целью разработаны и широко используются на производстве труборазвороты РТ-1200М, РТ-300, РТ-100, приставка МСОТ2 к труборазвороту РТ-1200М для свинчивания резьбовых соединений обсадных труб, механизм сборки и разборки бурового снаряда МСБС-2 и др.
|
|
|
Конструкторские работы при создании новых машин являются наиболее объемными и сложными. Как правило, они выполняются в несколько стадий, количество которых зависит от степени новизны и сложности изделия.
Модификация базовых моделей – это видоизменение без затрагивания сущности, главного содержания. Этот вид конструкторских работ имеет целью видоизменение существующих машин, приспособление их для работы в других, новых для данных машин условиях. При модификации основное, предусмотренное нормальным рядом содержание типоразмера машины, т.е. основные параметры ее технической характеристики, не пересматриваются, а изменяется только облик машины и параметры технической характеристики, имеющие подчиненное значение. Модификация широко распространена в буровом машиностроении и может выполняться по следующим признакам:
¾ модификация по признаку транспортабельности буровых установок (когда одна и та же установка выполняется как крупноблочная, передвижная самоходная и т.д.);
¾ модификация по признаку типа силового привода (с электродвигателем, с двигателем внутреннего сгорания, с гидродвигателем и т.д.);
¾ модификация по условиям производства работ (с поверхности, из подземных горных выработок, с плавучих буровых установок и т.д.);
¾ модификация по признаку технологических особенностей бурения (с обычным способом подъема всей колонны бурильных труб и колонкового набора; с применением съемных керноприемников; бурения обсадными трубами);
¾ модификация по признаку величины подводимой мощности (с нормальной мощностью, с повышенной мощностью);
¾ модификация по способу бурения (вращательный, ударно-вращательный, ударный и т.д.)
Например, базовая модель установки УКБ-200/300 может быть модифицирована в самоходную, передвижную, блочную установку для бурения скважин из подземных горных выработок; может выпускаться для работы с электродвигателем или с дизельным двигателем и т.д.
Модернизация существующих машин – это придание машинам современного облика или переделка в соответствии с современными требованиями. Этот вид конструкторских работ ставит задачу усовершенствовать машину, как бы омолодить ее и поднять до уровня современных требований. В процессе модернизации подвергаются изменению конструкторская часть, техническая характеристика. Однако модернизация не вызывает ломки нормального ряда машин, а изменяет только отдельные параметры. Например, может изменяться диапазон частоты вращения исполнительных органов, количество передач (скоростей), величина приводной мощности, величина осевой нагрузки и т.д. Для иллюстрации можно привести станки типа «ЗИФ», которые неоднократно модернизировались. Например, станок ЗИФ-650А после модернизации имеет в 2 раза больше передач на вращатель и на лебедку. Существенно расширен диапазон вращения шпинделя и барабана лебедки. Механический зажимной патрон заменен на гидравлический, увеличена мощность приводного двигателя.
Модернизация до известного предела является наиболее рациональным путем совершенствования буровой установки. Она позволяет улучшить характеристику оборудования без коренной ломки его первоначальной конструкции. При систематическом совершенствовании отдельные узлы буровой установки претерпевают значительные конструктивные изменения и в течение достаточно длительного времени могут соответствовать современному уровню техники. При значительных конструктивных изменениях бурового станка или установки им может быть присвоен новый индекс (ЗИФ-650М; ЗИФ-1200МР).
Усовершенствование машин в процессе эксплуатации осуществляется на производстве, как правило, обслуживающим персоналом, силами технических отделов предприятий, опытно-методических партий, экспедиций. Часто эти усовершенствования реализуются на уровне рационализаторских предложений, относятся к второстепенным элементам машины (установки) и не затрагивают ее важнейших органов и главного содержания. При этом разрабатываются различного рода приспособления, несложные механизмы, приборы, которые позволяют приспособить машину для местных условий, облегчить ее эксплуатацию, повысить безопасность проведения работ, рационально разместить оборудование.
Таким образом, конструкторские работы в области создания буровой техники носят весьма многогранный характер, а сама задача конструирования машин является достаточно сложной. Для ее решения необходимо знать историю развития машин данного назначения, этапы ее создания и усовершенствования, уметь находить аналоги и прототипы.
Конструктор должен хорошо знать правила выполнения конструкторской документации, владеть различными методами расчета, уметь пользоваться технической и справочной литературой, выполнять патентный поиск.
2.3. Единая система конструкторской документации (ЕСКД)
ЕСКД – это комплекс стандартов, регламентирующий единые правила разработки конструкторской документации, устанавливающий единую терминологию при проектировании. В целом ЕСКД относится к категории мероприятий по разработке наиболее совершенных форм научной организации труда.
Первые стандарты на чертежи в России появились в 1925 году. Их разработала специальная комиссия во главе с профессором Савериным А.С. Созданные стандарты определяли такие важнейшие правила, как размеры форматов, правила расположения видов на чертежах обозначение допусков и др. Всего было разработано 14 стандартов.
В конце 40-х годов был разработан сборник «Чертежи в машиностроении», который содержал уже 22 стандарта и регламентировал самые различные стороны единства оформления конструкторской документации на изделия машиностроения.
С развитием техники и промышленности круг обязанностей конструкторских служб становится более разнообразным. Современные методы проектирования требуют проведения больших объемов исследований, поисковых работ для того, чтобы определить технические и экономические данные будущего изделия. Используя полученную информацию, конструкторы разрабатывают многочисленные документы (графические и текстовые). Эти документы позволяют организовать изготовление изделия и провести его испытания, убедиться в правильности замыслов конструктора, надежности работы машины. Кроме того, в комплект проектной документации должны входить инструкции, описания, схемы и т.д., которые позволяют потребителю разобраться в работе машины, правильно ее эксплуатировать, технически грамотно обслуживать, чтобы обеспечить надежную и долговечную работу.
Более того, опыт проектирования показал, что должны быть разработаны правила обращения конструкторских документов – их учета, хранения, дублирования, внесения в них изменений. Необходимо было установить единую терминологию и систему правил обозначения чертежей. Такие правила были разработаны и включены в комплекс стандартов, известных под названием «Система чертежного хозяйства». Вследствие этого упростилась передача документации с одного предприятия на другое, были созданы основы для служб размножения, учета и хранения конструкторской документации. Однако и этот комплекс стандартов не смог охватить все правила оформления конструкторской документации, что не позволяло обеспечить единство разработки, оформления и обращения документации. Поэтому с развитием науки, техники, технологии в различных отраслях промышленности начали создавать ведомственные системы чертежного хозяйства.
Различие в правилах разработки, оформления и обращения конструкторской документации крайне осложняло совершенствование организации производства новой техники, специализацию и кооперирование производства. Необходимо было совершенствовать систему конструкторской документации таким образом, чтобы она имела возможность своего дальнейшего развития, позволяла бы использовать механизированную или автоматизированную систему обработки документации и т.д. В 1965 -1967 г. была проведена значительная работа по созданию такой системы конструкторской документации, получившей название «Единая система конструкторской документации». Комплексу стандартов ЕСКД был присвоен номер второго государственного стандарта – ГОСТ 2. Он устанавливает взаимосвязанные правила и положения разработки, оформления и обращения конструкторской документации и имеет возможность своего дальнейшего развития, пополнения.
Комплекс стандартов ГОСТ 2 состоит из десяти разделов. Основное содержание разделов приведено в табл. 1. В каждом разделе сосредоточены правила, объединенные общими признаками.
Стандарты нулевой группы ЕСКД имеют номера с ГОСТ 2.001 по ГОСТ 2.009, первой – с ГОСТ 2.101 по ГОСТ 2.199 и т.д.
Принятая система позволяет развивать отдельные разделы ЕСКД, не нарушая единых правил нумерации, так как в каждом разделе имеются резервные номера, заполняемые по мере разработки новых правил.
Пример обозначения стандарта ЕСКД: ГОСТ 2.101 – 68*. ЕСКД. Виды изделий.
Здесь ГОСТ – категория нормативно-технического документа стандартизации; 2 – класс стандарта (номер комплекса стандартов); 1 – классификационная группа стандартов (номер раздела ЕСКД); 01 – порядковый номер стандарта классификационной группы; 68 – год регистрации стандарта; * - в ГОСТ внесено изменение после его утверждения.
Содержание разделов единой системы конструкторской документации
Таблица 1
| № п/п | Название раздела | Основное содержание раздела |
| Общие положения | Общие положения; требования к моделям, макетам; типы и виды; правила выполнения конструкторских документов на печатающих и графических устройствах | |
| Основные положения | Виды изделий; стадии разработки конструкторской документации; общие требования к текстовым документам; спецификация; технические условия; виды построения; порядок согласования; патентный формуляр; нормоконтроль | |
| Классификация и обозначения изделий и конструкторских документов | Обозначение изделий конструкторских документов | |
| Общие правила выполнения чертежей | Форматы; масштабы; линии; шрифты чертежные; виды, разрезы, сечения; обозначения графических материалов; обозначение шероховатости; изображение резьбы, швов сварных соединений и др. | |
| Правила выполнения чертежей изделий машино- и приборостроения | Правила выполнения чертежей пружин, зубчатых колес, реек, звездочек, труб и трубопроводов, подшипников, оптических изделий, кабелей и проводов, печатных плат и др. | |
| Правила обращения конструкторских документов | Правила учета и хранения; правила дублирования, правила внесения изменений; порядок передачи документации | |
| Правила выполнения эксплуатационной и ремонтной документации | Документы эксплуатационные и ремонтные, внесение изменений в них; чертежи ремонтные; плакаты учебно-технические; порядок разработки, согласования и утверждения эксплуатационных и ремонтных документов | |
| Правила выполнения схем | Типы и виды схем, общие требования к их выполнению; правила выполнения схем: электрических, кинематических, гидравлических, пневматических и др.; обозначения условные графические в схемах | |
| Правила выполнения документов строительных, горных графических и судостроения | Строительная документация; горная графическая документация: виды и комплектность; общие правила выполнения горных чертежей; изображение элементов горных объектов; обозначения условные горных выработок, полезных ископаемых и др. | |
| Прочие стандарты | Стандарты разных правил оформления конструкторских документов |
2.4. Виды изделий
Виды изделий и их структуру для вех отраслей промышленности при выполнении конструкторской документации устанавливает ГОСТ 2.101.
Под изделием понимается любой предмет или набор предметов производства, подлежащих изготовлению на предприятии.
Анализ выпускаемых изделий во всех отраслях промышленности показал, что с точки зрения выполнения конструкторской документации, их можно классифицировать на четыре вида: детали, сборочные единицы, комплексы, комплекты.
К деталям относятся изделия не специфицированные, т.е. не имеющие составных частей. Они изготавливаются из однородного по наименованию и марке материала без применения сборочных операций (вал, шпонка, гайка и др.). Единственным исключением является покрытие деталей краской или другим защитным материалом. В этом случае изделие называется деталью.
Сборочные единицы – это специфицированные изделия, составные части которых подлежат соединению сборочными операциями при изготовлении на предприятии – изготовителе (свинчивание, сварка, пайка, склеивание и др.). Например: вращатель бурового станка, рама, корпус, коробка передач, фрикцион и т.д. Сборочные единицы в зависимости от функционального назначения в составе изделия могут быть составной его частью:
¾ не выполняя самостоятельных функций (корпус бурового станка);
¾ выполняя самостоятельные функции (например, лебедка бурового станка, зажимной гидравлический патрон, маслонасос, вращатель и др.).
К комплексам относятся изделия, состоящие из двух и более частей, не соединенных на предприятии-изготовителе сборочными операциями, но предназначенных для выполнения взаимосвязанных эксплуатационных функций. Каждое изделие, входящее в состав комплекса, служит для выполнения одной или нескольких основных функций, установленных для всего комплекса. Например: буровая установка, в состав которой входит станок, насос, вышка, буровое здание и т.д.
В комплекс, кроме изделий, выполняющих основные функции, могут входить детали, сборочные единицы, предназначенные для монтажа: козлы, растяжки, домкраты и др.
К комплектам относятся два и более изделий, не соединенных на предприятии-изготовителе сборочными операциями и представляющих набор изделий, имеющих общее эксплуатационное назначение вспомогательного характера. Например: комплект запасных частей, комплект инструментов и принадлежностей, комплект измерительной аппаратуры и т.д.
Структурная схема видов изделий приведена на рис.1. Такое построение видов изделий соответствует процессу изготовления любых изделий, кроме того, оно дает возможность установить единые требования к построению комплекта конструкторских документов, создает необходимые условия для унификации и стандартизации, а также обеспечивает возможность организации специализированных производств для любых составных частей изделия.
| Детали | Сборочные единицы | Комплексы | Комплекты |
| ИЗДЕЛИЯ |
| Сборочные единицы | Комплексы | Сборочные единицы |
| Детали | Сборочные единицы | Детали |
| Комплекты | Детали | Комплекты |
| Комплекты |
Рис. 1. Структурная схема видов изделий
2.5. Виды конструкторских документов
К конструкторским документам относят графические и текстовые документы, которые в отдельности или в совокупности определяют состав и устройство изделия и содержат необходимые данные для его разработки или изготовления, контроля, приемки, эксплуатации и ремонта.
Все конструкторские документы подразделяют на следующие виды:
· Чертеж детали – документ, содержащий изображение детали в масштабе и другие данные, необходимые для ее изготовления. На чертеже детали должны быть указаны все размеры с допусками, чистота обработки и др.;
· Сборочный чертеж – документ, содержащий изображение сборочной единицы и другие данные, необходимые для ее сборки и контроля. На чертеже сборочной единицы должны иметься все принципиальные и габаритные размеры, допустимые несоосности и перекосы;
· Чертеж общего вида – документ, определяющий конструкцию всего изделия, взаимодействие его основных составных частей и поясняющий принцип работы изделия;
· Габаритный чертеж – документ, содержащий контурное (упрощенное) изображение изделия с габаритными, установочными и присоединительными размерами;
· Монтажный чертеж – документ, содержащий контурное (упрощенное) изображение изделия, а также данные, необходимые для его установки на месте применения. К монтажным чертежам также относят чертежи фундаментов, специально разрабатываемых для установки изделия;
· Схема – документ, на котором показаны в виде условных изображений или обозначений составные части изделия и связи между ними;
· Спецификация – документ, определяющий состав сборочной единицы, комплекса или комплекта;
· Ведомость готовых (покупных) изделий;
· Пояснительная записка – документ, содержащий описание устройства и принципа действия разрабатываемого изделия, а также обоснование принятых при его разработке технических и технико-экономических решений.
Кроме того, к текстовым документам относятся технические условия, эксплуатационные и ремонтные документы, карта технического уровня и качества продукции, патентный формуляр, программы испытаний и др.
Документы в зависимости от стадии разработки подразделяются на проектные (техническое предложение, эскизный проект, технический проект) и рабочие (комплект рабочей документации).
Дата добавления: 2016-01-05; просмотров: 29; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!