CC BY
5УДК 622.24.053.94
Ященко В.В.
магистрант кафедры технологические машины и оборудование.
Карагандинский государственный индустриальный университет
Криво К.А.
магистр технологических машин и оборудования.
Темиртауский высший политехнический колледж
Редькин П.В.
мастер участка ТОО «КАЗМИНЕРАЛЗ АГТОГАЙ»
ПЛАНИРОВАНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ ИЗНОСА АДАПТЕРА БУРОВОЙ УСТАНОВКИ
Аннотация: в данной статье рассмотрена программа исследования с поэтапным их выполнением. Определены основные этапы. Разработано устройство для измерения износа роликовой канавки. Описаны процесс измерения износа. Разработана методика поэтапного эксперимента для изучения процесса изнашивания канавок наружной полумуфты в процессе эксплуатации.
Ключевые слова: бурение, глубина бурения, буровая установка, плавающий адаптер, программа исследования, устройство для измерения, индикаторный нутромер, роликовая канавка.
Проблема обеспечения износостойкости механизма передачи крутящего момента буровому ставу привод-шарошечное долото буровой установки требует проведения большой работы, исследовательской как по содержанию, так и по способу ее осуществления и решающее значение здесь принадлежит - эксперименту [1]. Однако оценка материалов исследований только методами количественного измерения и статической обработки экспериментальных данных не позволяет изучить
взаимодействия системы «большими нагрузками и привод-шарошечное долото» всесторонне, во взаимосвязи всех проявлений и свойств этого процесса.
По условиям эксплуатации деталей адаптера буровой установки резко отличается от деталей рабочих органов всех других машин [3]. Специфика этих условий определяется большими циклическими динамическими нагрузками и интенсивностью эксплуатации привода шарошечного долота величинами допустимого износа, жесткими требованиями, предъявляемыми к надежности в процессе эксплуатации.
Программой настоящей работы было предусмотрено поэтапное выполнение исследований с постепенным их развитием. На первом этапе систематизировали ранее опубликованный материал с тем, чтобы подвести основные итоги научно-исследовательских работ о технологических закономерностях износа деталей привода (о методах и процессах бурения); проводили анализ влияния различных факторов на износостойкость деталей характеристики бурового инструмента. Это позволило обосновать научный поиск и направление дальнейших исследований.
Второй этап - методические изыскания, предусматривающие разработку специальных средств и принципов, позволяющих учитывать изменения, связанные с переносом изучаемых процессов из лабораторных условий в производственные, отыскание факторов, влияющих на процесс износа пластин, создание условий сопоставимости результатов исследования. Для этого использовали промышленную буровую установку Atlas Copco DML.
Буровую установку Atlas Copco DML обеспечивающая проведение достаточного объема опытов по изучению характера износа с регистрацией линейных показателей процесса методами размерометрии. Экспериментально-конструктивной проработке специальной конструкцией адаптера предшествовали поисковые исследования в лабораторных условиях для выбора необходимых исходных данных на проектирование. В ходе экспериментальных исследований изучались влияние на процесс износа канавок адаптера механических свойств буримых масс, фиксировались основные параметры канавок адаптера в процессе эксплуатации.
Третий этап исследований - изучение механизма износа для выявления основных закономерностей процесса, общих для разных способов износа, и обоснования рабочей гипотезы.
Четвертый этап программы - исследования эффективности различных способов увеличения износостойкости на основе экспериментального изучения влияния на показатели процесса и механических свойств материала.
Объектом исследования является рабочая поверхность канавок адаптера промышленного образца буровой установки Atlas Copco DML.
Плавающий адаптер предназначен для плавности соединения верхнего переходника со штангой. Принцип работы ее заключается в следующем. В наружной полумуфте выполнены внутренние цилиндрические пазы, а во внутренние наружные пазы в которых размещаются ролики. Плавность хода муфты обеспечивается за счет передвижения внутренней полумуфты относительно наружной через ролики. При начале свинчивание конусной резьбы, во избежание ударных динамических нагрузок, происходит осевое смещение внутренней полумуфты за счет осевого зазора между верхним фланцем и внутренней полумуфтой, что обеспечивает плавный вход при свинчивании.
В процессе бурения особенно при породах средней и высокой крепости происходит циклические динамические нагрузки на элементы бурового става, в том числе и на плавающий адаптер. В результате чего происходит накапливание напряжений приводящие к разрушению элементов муфты. А именно пазов наружной и внутренней полумуфты нормальным физическим изнашиванием при механическом воздействии, что приводит к необходимости частой замене плавающего адаптера. Которые можно приобрести у фирмы производителя данного оборудования. Что приводит к определенным эксплуатационным и экономическим затратам.
Применение различных методов исследования контактного изнашивания обеспечивает получение четкого представления о процессе разрушения материалов при взаимодействии деталей и, следовательно , дает возможность выбирать более эффективные меры борьбы за повышение износостойкости металлов и долговечности деталей машин [2].
Для проведения измерения износа канавок адаптера разработано и изготовлено устройство.
1 - Стойка; 2 - Упор; 3 - Опоры; 4 - Шаровая опора;5 - Ось;
6 - Измерительные штыри; 7 - Пружина; 8 - Наружная полумуфта.
Рисунок 1 - Устройство для измерения износа роликовой канавки.
Устройство предназначено для измерения величины износа образующих канавок внутреннего кольца адаптера (рисунок - 1). Оно устанавливается внутри кольца таким образом, чтобы 3 ввинченные на резьбе в концы стойки 1 и упоры 2, выполненные по высокому классу точности, опирались в образующие полуцилиндрических канавок с одной стороны и шаровой опорой в противолежащую диаметрально канавку с обеспечением плотного прилегания за счет резьбового хвостовика шаровой опоры.
Измерительные штыри 6 установлены в стойке 1 и упоре 2, соединенные осью 5. Расстояние между ними контролируется прилеганием опор 3 к поверхностям
образующим канавок за счет пружины 7. В зафиксированном положении устройство готово к проведению замеров. Размер между образующими канавками соответствует размеру между штырями. Измерения проводятся с помощью гладкого микрометра с ценой деления шкалы 0,01 мм. Точность измерения соответствует половине цены шкалы, т.е. 0,005 мм., что вполне достаточно для измерения величины износа канавок. Опора 3 выполнена таким образом, чтобы обеспечить плотное прилегание к поверхности канавки, а длинна обеспечила контроль действительного отклонения форм.
25 ' 25 ' 25 \ 25 \ 25 ' 25 \ 25 \ 25 ' 25 ' 25 ' 25
1 - наружная муфта; 2 - канавка; 3 - износ канавки; 4 - резьбовое отверстие.
Рисунок 2 - наружная муфта.
Для исследования износа поверхность канавки разбирали на составляющие пластины, которые нумеровали в следующем порядке: за канавку №1 принята канавка, произвольно расположенная, 2-я, 3-я,4-я соответственно по часовой стрелки. Абсолютную величину линейного износа канавок в процессе производственных замеров производили индикатором нутромером с помощью устройства для измерения износа канавок.
Исследование изнашивания обеспечивает получение четкого представления о процессе разрушения материала адаптера при взаимодействии с роликами и, следовательно, дает возможность выработать более эффективные меры борьбы за повышение износостойкости и долговечности привода механизма передачи крутящего момента.
Исследуемые поверхности канавок размещали на горизонтальной плоскости на измерительном столе [4]. Поверхность канавки наружной полумуфты разделяли по высоте с шагом для замера 25 мм., а по радиусу канавки на 4 части (рисунок - 2). После чего устанавливали устройство для измерения износа на первую высоту, и выставляли нутромер на нулевое положение (рисунок - 3). При перемещении измерительного устройства с нутромером перемещали его продольно оси полумуфты и производили замеры отклонений Ак от номинальной величины в точках определяемых схемой.
1 2
3
1 - наружная полумуфта; 2 - устройство для замера износа; 3 - индикаторный
нутромер;
Рисунок 3 -Устройство для измерения величины износа канавок наружной
полумуфты.
В журнале заносили следующие данные: координату точки замера, ее отклонение Ак. Для этого поверхность канавок тщательно очищали от смазки и продуктов износа и протирали. После этого производили замеры пластин по заданным координатам. Кроме того в журнал заносили наработку и срок эксплуатации адаптера до измерения.
Величину износа канавок осуществляли инструментальным методом. Сроки службы деталей адаптера определяли на основании данных сервисного участка.
При разработке мероприятий по повышению износостойкости деталей адаптера учитывали следующие факторы: а) абразивные свойства продуктов износа; б) режим работы адаптера; в) конструктивные особенности адаптера [5].
Планирование исследования износа деталей плавающего адаптера позволило разработать методику поэтапного эксперимента для изучения процесса изнашивания канавок наружной полумуфты в процессе эксплуатации, что даст возможность в дальнейшей работе выбирать эффективные меры борьбы за повышение износостойкости и долговечности деталей адаптера.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
Основы научных исследований: Учеб. для техн. вузов/ В.И. Крутов, И.М. Грушко, В.В. Попов и др.; Под ред. В.И. Крутова, В.В. Попова. - М.: Высш. шк., 1989. - 400 с. Дунин-Барковский И.В. Взаимозаменяемость стандартизация и технические измерения. Изд. 2-е. перераб. и доп. М.: «Машиностроение», 1976.-352 с.
В.А.Ященко, В.В. Ященко, П.В.Редькин «Буровая Установка для бурения взрывных скважин» Карагандинского государственного индустриального университета. - 2019, №2. - С.45-48.
Ященко В.А. Криво К.А. Допуски и посадки в машиностроении, учебное пособие. Министерство образование и науки РК, КГИУ. 2013.-209 с.
Антонов Ю.А., Буровые станки на карьерах. Конструкции, эксплуатация, расчет, Горная книга, Москва, 2012 г., 291 стр.
