Виготовлення штока бурового насосу УНБ-600

Виготовлення штока бурового насосу УНБ-600

1. Вступ

В рішенні задач розвитку паливно-енергетичної бази ведуче місце відводиться нафтовій і газовій промисловості.

Для енергозабезпечення народного господарства України потрібно не менше, як 300 млн. тонн умовного палива. Самостійно свої потреби ми забезпечуємо на сьогодні десь близько до третини. Первинними джерелами енергії в Україні є вугілля, газ, нафта, уран і так звані відновлювальні джерела: енергія річок, вітру, сонця, гарячих джерел, відходів сільського господарства.

На даний час в Україні добувається близько 100 млн. енергетичного вугілля. Перспективні ресурси нафти в Україні оцінюються у 125 млн. тонн і щорічно ми зможемо добувати до 50 млн. тонн. В той же час наші нафтопереробні заводи мають можливість переробляти 62 млн. тонни нафти на рік. Проте глибина переробки сягає лише 50 відсотків, що робить нафтопереробні підприємства нерентабельними.

Україні володіє надзвичайно великими запасами вугілля. Тільки підготовлені до експлуатації родовища мають не менше ніж 10 млрд. тонн енергетичного вугілля. Ресурси України сягають 100 млрд. тонн. За інтенсивності видобутку до 240 млн. тонн на рік нам його вистачило б на 300-400 років.

Маємо величезні запаси вугілля і великі запаси урану, що дає можливість розвивати екологічно чисту національну енергетику і в майбутньому повністю забезпечити себе електроенергією. З кожним роком нафтодобувна промисловість оснащується новим більш досконалим обладнанням. Ряд бурових управлінь приступило до розробки глибоких нафтових покладів, що потребує міцного бурового інструменту. Тому системою ППР передбачається проведення поточного і капітального ремонту обладнання в залежності від об'єму складності ремонтних робіт.

Поточний ремонт - це мінімальний по об'єму плановий ремонт при допомозі якого бурові насоси підтримуються в робочому стані. Він виконується безпосередньо на місці установки. При поточному ремонті бурових насосів проводяться такі роботи:

– перевіряється швидкозношуючі деталі;

– замінюється при необхідності змазка;

– усувається дефекти, що не потребують розборки складних вузлів.

Капітальний ремонт - найбільш складний і трудомісткий вид планового ремонту при якому проводиться повна розборка бурових насосів з послідуючим ремонтом або заміни всіх зношених вузлів або деталей. Капітальний ремонт, як правило здійснюється на ремонтних заводах, а при необхідності виконується силами ремонтних баз або майстерень. Для підтримання бурових насосів в постійному технічному стані і експлуатаційної готовності, а також з метою запобігання аварій і поломок існує служба технічного обслуговування.

На Дрогобицькому машинобудівному завод проводять виготовлення деталей нафтопромислового обладнання, сюди відноситься сідло клапана і тарілка бурового насосу. Деталі випускаються серійно, партіями по договору з базовими підприємствами. Технологічний процес виготовлення постійно оновлюється в зв'язку з приміненнями верстатів з ЧПУ, що дає можливість значно скоротити час на обробку і одержати низьку собівартість виготовлення.

Продукція Дрогобицького машинобудівного заводу користується великим попитом в межах України, а також за її межами.

2. Вихідні дані

2.1 Конструкція і технічні дані насосу

Буровий насос УНБ - 600 призначений для нагнітання глинистого розчину в свердловину при її бурінні, з метою виносу із свердловини розбуреної породи.

Технічна характеристика насоса

Поршневий привідний горизонтальний, 2х циліндровий, двойної дії, буровий насос УНБ -600 складається з двох основних частин: гідравлічної частини і привідної.

Гідравлічна частина насоса складається із двох литих гідравлічних коробок з'єднаних між собою знизу приймальною коробкою, а зверху корпусом на якому встановлюється запобіжний клапан жорстко з'єднані з останньою.

Клапанні коробки.

В клапанну коробку вставляються змінні циліндрові втулки. Поршні складаються з сердечників і навулканізованих на них гумових манжет, що здійснюють ущільнення поршнів. Поршні закріпленні на штоках на конусній насадці і закріплені корончатими гайками. Стальне сідло клапанів запресоване в конічних гніздах клапанних коробок. Для забезпечення своєчасного закриття клапанів тарілки притискаються до сідел пружинами. Клапанні коробки закриті кришками з гумовими самоущільнюючими манжетами. Кришки закріплені з допомогою різьбових шпильок.

В нижній часині клапанні коробки з'єднані між собою приймальним колектором зварної конструкції, що являється також і всмоктуючим клапаном. На клапанних коробках встановлені повітряний нагнітальний клапан з фланцем для трійника під запобіжний трубопровід. У випадку перевищення тиску в насосі зверх встановленого, збільшується зусилля, що діє на поршень, зрізує запобіжну шпильку і поршень викидається із гнізда, тим самим відкриваючи вихідний отвір для рідини.

Станина являється основною для приводної частини, виготовляється із чавунного лиття і має направляючі паралелі для крейцкопфів, гнізда роликопідшипників для корінного і трансмісійного валів, картер для масляної ванни в якій поміщаються зубчасті колеса.

Трансмісійний вал обертається на конічних роликопідшипниках. Один кінець трансмісійного вала, що виходить із станини на ліву сторону, виконаний корпусним і призначений для установки на ньому клиноремінного шківа.

Трансмісійний вал передає обертання головному валу за допомогою косозубої передачі. Ведуча шестерня виготовляється заодно ціле з трансмісійним валом, а ведена шестерня з корінним валом. Рух від корінного вала передається шатунами крейцкопфу. Крейцкопф виготовляється з стального лиття з чавунними накладками.

Зверху станина закрита стального кришкою, в якій міститься люк для заливки масла в картер насоса і для перевірки стану зубчатої передачі. Змазка всіх деталей механізму приводної частини проводиться маслом, що заливається в ванну картера станини.

2.2 Технологічний аналіз конструкції

Тарілка клапана являється деталлю бурового насоса. По технологічності виготовлення конфігурація деталі не складна, заготовку деталі можна виконувати методом штамповки по конфігурації близької до деталі.

У самої деталі чистота поверхні і точність виготовлення не завищені.

Для виготовлення деталі, розміри заготовки повинні знаходитися в границях допустимих припусків на обробку.

Деталь можна обробляти на багато різцевих верстатах, що дає можливість проводити процес обробки за більш короткий час, підвищити продуктивність праці і економічність виготовлення.

Обробка проводиться недорогим стандартизованим інструментом.

Для вимірювання оброблюваних поверхень застосовується універсальні інструменти, що дає велику продуктивність при контролі і вимірюванні.

2.3 Вибір типу виробництва

Тип виробництва визначається номенклатурою, програмою випуску і трудомісткістю деталей.

Тип виробництва визначається із умови маси деталі і річної програми випуску.

Так, як маса деталі Мg = 0,88 кг, а річна програма N = 270000 шт, то і виробництво буде масовим. Для масового виробництва характерний випуск деталі безперервно, через визначений такт.

Величину такту визначають по формулі:

хв., де

Fд = Fн·K - дійсний фонд роботи обладнання в год.,

Fн - номінальний фонд роботи обладнання в год.;

Fн = 2094 год.

К - коефіцієнт простого верстатів К = 0,97

n - кількість змін n = 2.

хв.

Розрахунок коефіцієнти закріплення операцій Кз.о по попередньо розробленому технологічному процесу для масового виробництва.

На дільниці з 14 - верстатів різних типів Ср.г.к, Срсв і т.д. рівномірно на протязі місяця оброблюється 12 типорозмірів деталей (mg1=mg2=mg9=9) при слідуючій кількості закріплених за ними операцій

Тоді коефіцієнт закріплення операції буде дорівнювати

, де:

Ср - число робочих місць (верстатів) на яких виконуються ці операції;

Ср2 - число верстатів одного найменування;

mд2 - кількість найменувань (типорозмірів);

mод.і - кількість операцій, що закріплюється за одним верстатом при обробці деталей одного найменування;

Згідно коефіцієнта закріплення операції приймаємо виробництво середньосерійне, при якому Кз.о =10-20.

2.4 Вибір заготовки

Вид заготовки в значній степені впливає на характер технологічного процесу механічної обробки деталі. Від величини припуска на механічну обробку залежить собівартість механічної обробки.

Чим більша заготовка по формі і розмірах готової деталі, тим менше потрібно затрат на її обробку.

Найбільший вплив на вибір виду заготовки має матеріал, розміри і форма деталі, тип виробництва. Із застосованих в машинобудуванні заготовок (прокат, відливка і поковки) в якості заготовки тарілки, враховуючи, що матеріал тарелі сталь 45ХН ГОСТ 4543-71, тип виробництва - середньосерійний, приймаємо заготовку із прокату.

Діаметр заготовки - 93 мм.

2.5 Розрахунок маси заготовки і коефіцієнт використання металу

Масу заготовки визначають по формулі:

m3 = V·, де

- щільність сталі:

= 7,85 кг/дм3

mзаг= m1+m2+m3+m4+m5

mзаг=1,6 кг.

Коефіцієнт використання металу визначаємо з відношення маси деталі до маси вихідної заготовки.

Відносно високе значення коефіцієнта свідчить про правильний вибір виду заготовки з точки зору корисного використання металу.

2.6 Економічне обґрунтування вибору заготовки

Для того, щоб вибрати економічно вигідний варіант заготовки, необхідно визначити технологічну собівартість заготовки по двох варіантах.

Технологічна собівартість визначається по формулі:

грн. (6).

Q-маса заготовки, кг

S-ціна 1 т матеріалу заготовки, грн

Д-маса готової деталі, кг

S від х- ціна 1 т відходів, грн.

I варіант - заготовка - прокат

Q=1,60 кг S=3600; д=0,88 кг Sвід х=500грн

II варіант -заготовка - поковка

Q=1,60 кг S=3950грн; д=0,88 кг Sвід х=540 грн

СзагI=грн

CзагII=грн.

Так, як по ІI варіанту собівартість нижча, то цей варіант більш вигідний.

Механічні властивості сталі 45ХН ГОСТ4543-71

Границя міцності Gвр=610н/м3м2

Границя текучості Gт=450 МПа/м2

Питоме видовження =16%

Питоме звуження

Ударна в'язкість dn= 5кг/см2

Твердість по Брінелю НВ=197мн/м2

3. Технологічний розділ.

3.1 Розробка технологічного процесу виготовлення деталі

Проектуючий технологічний процес виготовлення штока насоса.

Вибір і характеристика обладнання

3.2 Розрахунок режимів різання

010. Операція Фрезерно-центрувальна.

Фрезерно-центрувальний верстат мод. МР-73.

Перехід 1. Фрезерувати торці в розмір 1352 4,0.

Різальний інструмент - фреза торцева, насадка ліва і прав. Д=125 мм. Z=8.

Фреза 2210-0006Т15К6 ГОСТ 85 29-69

Вимірний інструмент -шаблон

Режим різання

1. Глубина різання

.

2. Подача на зуб фрези

Sz = 0.09 0.11 мм/зуб

Приймаємо Sz = 0,1 мм/зуб

3. Швидкість різання

м/хв..

4. Частота обертання шпинделя фрези

По верстату n=500 об./хв.

5. Дійсна швидкість різання

6. Хвилинна подача

Sхв. = Sz·z·nфр =0,1·8·500=400 мм/хв.

По паспорту верстата Sхв.=400 мм/хв..

7. Потужність різання

Nел. =4,0 кВт

Nеф. Nел.=5,5 < 7,5 кВт.

8. Основний технологічний час

Перехід 2. Свердлити центровий отвір по торцях.

Різальний інструмент свердло центрувальне Р9М5 Д=6,3 ГОСТ 14952-75.

Вимірний інструмент -

шаблон і калібр - уступ 114·80·750.

Режим різання

1.

2. Подача S=0,070,09 мм/об.

Приймаємо по паспорту Sкор =0,085 мм/об.

3. Швидкість різання 18 м/хв. [к.42.н]

4. Число оборотів

Коректуємо по паспорту верстата

nкор. =950 об/хв..

5. Дійсна швидкість різання

6. Потужність різання

Nел. =1,1 кВт [ОМ стор 166]

Nеф. Nел; .1,22 < 2,2 кВт.

7. Основний машинний час

020 операція. Фрезерна. Вертикально-фрезерний верстат мод. 6Р13.

Перехід 1. Встановити і зняти деталь.

Перехід 2. Фрезерувати 3 лиски в розмір 800,5 мм на глибину 2+0,5 мм.

Різальний інструмент: фреза пальцева 2240-0205 ГОСТ 3755-73

Вимірний інструмент - глубиномір мікрометричний ГМ-100 ГОСТ 7470-78.

Режим різання

1. Глубина різання

.

2. Подача хвилинна

Sz = 285 мм/хв. [к.252. стор.17]

Коректуємо по верстату Sz = 285 мм/хв.

3. Швидкість різання

м/хв. [К.Н 158 стор.112]

4. Число оборотів

Коректуємо по паспорту nкор.=110 об./хв.

5. Дійсна швидкість різання

6. Потужність різання

Nел. =0,5 кВт

Nеф.пр. Nел.зв.; 0,7 < 2,8 кВт.

7. Основний технологічний час

030 операція. Токарна. Токарно-гвинторізний верстат мод. 1М63.

Перехід 1. Встановити і зняти деталь

Перехід 2. Точити поверхню 70-0,6 на l=1020.5 мм

Перехід 3. Точити поверхню 74-0,6 на l=1080.5 мм

Перехід 4. Точити поверхню 78-0,6 на l=300.3 мм

Різальний інструмент - різець токарний прохідний з пластинкою твердого сплаву Т15К6 ГОСТ 18880-83

Вимірний інструмент - штангенциркуль ШЦ-ІІ-160-0,05 ГОСТ 166-80.

Штангенглибиномір ШГ -250ГОСТ 162-73

Шаблон 222.509.07.003

Режим різання

1. Глубина різання

Розрахунок для зх розмірів ведемо по найбільшому значенню.

2. Подача S = 0,35 0,50 мм/хв. [К3Н]

Коректуємо по верстату Sкор = 0,4 мм/хв.

3. Визначаємо швидкість різання

м/хв.,

де: Сv - коефіцієнт, що характеризує вид оброблювального матеріалу Cv=350;

Xv, Yv, m - показники степені Xv=0,15; Yv=0,35; m=0,2.

Кv - коефіцієнт, що характеризує конкретні умови роботи

Kv=Km·Kст·K·Kохол..

- коефіцієнт якості оброблювального матеріалу [Т.9.М]

Кст. =0,09 -коефіцієнт стану поверхні заготовки [Т.14.М]

К - 1,0 - коефіцієнт головного кута в плані [Т.16.М]

Kv=1,23·0,09·1,0·0,7=0,77

4. Число оборотів шпінделя

Коректуємо по паспорту nкор.=500 об./хв.

5. Дійсна швидкість різання

6. Сила різання:

де: - коефіцієнт, що характеризує вид оброблювального матеріалу =300 [Т.20.М]

Хрz; Yрz; npz - показники степені

Х=1,0; Y=0,75; n=-0,15.

Кpz - коефіцієнт, що характеризує конкретні умови роботи

Kpz=Kmp·Kст·K·К·Kz;

- коефіцієнт матеріалу заготовки [Т.9.М]

Кст. =0,89; К = 1,0 ; К =1,0; Кz =0,93

Kmz=0,89·0,85·1,0·1,0·0,93=0,7

Pz = 300·0.40,35 ·122,4-0,15 ·0,7·9,8=1795,6Н

7. Потужність різання

Nеф. Nпр.=3,6 < 4,5 кВт.

8. Основний технологічний час

Y=t·ctg900 =3.5·1,0=3,5

040 операція. Токарна. Токарно-гвинторізний верстат з ЧПУ мод 1Б732Ф3

Перехід 1. Встановити і зняти деталь

Перехід 2. Точити поверхню 69,5-0,6 по l=2300.5 мм

Перехід 3. Точити поверхню 70,3 по l=160.2 мм

Перехід 4. Точити поверхню 71,0-0,25 по l=63,01.0 мм

Перехід 5. Точити поверхню 68,5-0,6 по l=16,50.5 мм

Різальний інструмент - різець токарний прохідний правий з пластинкою твердого сплаву Т15К6 ГОСТ 18880-83, головний кут в плані =900.

Вимірний інструмент: калібр - скоба 69,5 h11, калібр - скоба 71,0 h7, штангенциркуль ШЦ-ІІ-160-0,05 ГОСТ 166-80, штангенглибиномір мікрометричний ГМ-100 ГОСТ 7470 -78, мікрометр МК-25 ГОСТ 6507-78

Режим різання

1. Глубина різання

2. Подача повздовжня S = 0,35 -0,50 мм/хв. [К.3Н]

Коректуємо по верстату Sкор = 0,4 мм/хв.

3. Швидкість різання V=133 м/хв

4. Число оборотів шпінделя

Коректуємо по паспорту nкор.=400 об./хв.

5. Дійсна швидкість різання

6. Потужність різання

Nеф.пр. Nел.4,4 > 2,2 кВт.

7. Основний технологічний час

050 операція. Фрезерна. Вертикально-фрезерний верстат мод 6Р13

Перехід 1. Встановити і зняти деталь

Перехід 2. Фрезерувати лиски в розмір 600,3 мм

Різальний інструмент - кінцева фреза 2240-0203 ГОСТ 3755-78.

Вимірний інструмент: мікрометр-50 ГОСТ 7470-80 глибиномір мікрометричний ГМ-50 ГОСТ 7840 -80.

Режим різання

1. Глибина різання

2. Подача хвилинна Sхв. = 300 мм/хв.

3. Швидкість різання V=10 м/хв

4. Число оборотів шпінделя

5. Швидкість різання дійсна

6. Потужність різання

Nеф.пр. Nел.=0,7< 2,8 кВт.

7. Основний машинний час

060 операція. Токарна. Токарно-гвинторізний верстат мод 1М63.

Перехід 1. Встановити і зняти деталь

Перехід 2. Точити конічну поверхню 1:24 по довжині l=1080,5

Перехід 3. Нарізати різьбу М64·3-6д

Різальний інструмент - різець правий прохідний з пластинкою твердого сплаву Т5К10 ГОСТ 18880-75, різець фасонний канавочний Т15К6 ГОСТ 18882-73, різець різьбовий Т15К6 ГОСТ 1880-78.

Вимірний інструмент: калібр-кільце конусне ГОСТ 7840-80, калібр-кільце різьбове ГОСТ 2090-81.

Режим різання

1. Глибина різання

2. Подача Sпозд. = 3 мм/хв. Подача дорівнює кроку різьби.

3. Швидкість різання V=80 м/хв

4. Число оборотів шпінделя

Коректуємо по паспорту верстата

nкор. = 315 об/хв.

5. Дійсна швидкість різання

6. Потужність різання

Nеф.пр. Nел.дв. 2,8< 7,5 кВт.

7. Основний технологічний час

070 операція. Токарна. Токарно-гвинторізний верстат мод 1М63.

Перехід 1. Встановити і зняти деталь

Перехід 2. Нарізати різьбу М68·4-6д

Різальний інструмент - різьбовий різець ГОСТ 18880-78.

Вимірний інструмент: калібр-кільце різьбове.

Режим різання

2. Глибина різання

2. Подача S = 4 мм/хв., що відповідає кроку різьби.

3. Швидкість різання V=69,2 м/хв

4. Число оборотів n=315 об/хв.

5. Основний технологічний час

080 операція. Шліфувальна. Круглошліфувальний верстат мод 3151.

Перехід 1. Встановити і зняти деталь

Перехід 2. Шліфувати начисто поверхню 70 по 16 мм.

Перехід 3. Поверхню 70,5 -0,25 по l=68,01.0 мм

Різальний інструмент - шліфувальний круг ПП 30040205 24А40СТ1К5 ГОСТ 2424-76.

Вимірний інструмент: мікрометр МК-800 ГОСТ 6501-75.

Режим різання

1. Припуск на обробку 2П=0,4 мм

2. Швидкість різання V=3035 м/сек.

3. Число оборотів шліфувального круга

Коректуємо по паспорту верстата nкор.=1500 об./хв.

4. Дійсна швидкість різання

5. Швидкість обертання деталі

Vдет.=1,22,5 м/хв. [стм ІІ стор.465]

6. Число оборотів деталі

По верстату nкор. =150 об/хв.

7. Дійсна швидкість деталі

8. Повздовжня подача стола S=3,000 мм/хв.

9. Поперечна подача круга Sкр =0,0071 мм/хід

10. Потужність різання

Cn=0,1;t=0,2 мм;X=0,6;Y=0,7

Nеф.=0,1 · 320,8 ·1,00,6 · 980,7 = 5,2 кВт

Nеф.пр. Nел.5 7,1 кВт.

11. Основний технологічний час

3.3 Розрахунок часу на обробку деталі (технічне нормування)

Розрахунок часу ведеться в наступній послідовності.

1. Основний технологічний час дорівнює

Т0 =Т01+Т02+Т03+...+Тоn

Т0,Т01, Т02, Т03...Тоn - основний технологічний час на виконання окремих переходів

2. Допоміжний час

Перехід 1. tуст. - час на установку деталі.

Перехід 2. tпер. - час на перехід.

tупр. - час на управління верстатом.

tзам. - час на замір і контроль.

tдоп. =tуст.+ tпер.+tупр.+tзам..

3. Оперативний час

Топ=Т0+Тдоп.

4. Час на обслуговування робочого місця, відпочинок і природні потреби

% об. - процент часу на обслуговування від оперативного часу

% відп. - процент часу на відпочинок від оперативного часу

5. Штучний час

Тшт=Топ + Тобс. +Твідп. хв.

Операція 010 - фрезерно-центрувальна.

1. Основний технологічний час

T0=t01+t02=0,3+0,1=0,4 хв.

2. Допоміжний час

Перехід 1 tуст=0,31 [К,9М]

Перехід 2 tпер=0,24 [К,27М]

tвим=0,10 [К,74М]

tпер2=0,24+0,10=0,34 хв

tдоп= tуст+ tпер2=0,31+0,34=0,65 хв

3. Оперативний час

Топ=То+ Тдоп=0,4+0,65=1,05 хв.

4. Час на обслуговування робочого місця і відпочинок

%обсл=3 (К.72М) %відп=7% [К.36М]

5. Штучний час

Тшт= Топ+Тобл+Твідп=1,05+0,03+0,07=1,15 хв.

Аналогічно розрахунок часу проводимо для всіх технологічних операцій і зводимо їх в таблицю

Страницы: 1, 2