CC BY
13ская академия имени Зайнаб Биишевой, г. Стерлитамак, тел.: 8(3473)436097, e-mail: filip-povai@rambler. ru
Ишмуратов Тимур Ахмадеевич, аспирант, Стерлитамакская государственная педагогическая академия имени Зайнаб Биишевой, г. Стерлитамак, тел.:+7903312975, e-mail: psiOnix@mail. ru
Filippov A. I., Doctor of Technical Sciences, professor, head of the chair «Theoretical physics and methods of teaching physics», Sterlitamak State Pedagogical Academy nabbed after Zain-ab Biisheva, phone: 8(3473)436097, e-mail: filippovai@rambler.ru
Ishmuratov T. A., postgraduate, Sterlitamak State Pedagogical Academy nabbed after Zainab Biisheva, phone: +7903312975, e-mail:psiOnix@mail.ru
УДК 621.39:622.691.4
ПРИВОДЫ НА ОСНОВЕ ПРЕЦЕССИРУЮЩЕЙ ПЕРЕДАЧИ ДЛЯ ЗАПОРНОЙ АРМАТУРЫ ТРУБОПРОВОДОВ
PRECESSING TRANSMISSION BASED GEARS FOR PIPELINES VALVING
В. Н. Сызранцев, В. В. Новоселов, С. Л. Голофаст
V. N. Syzrantsev, V. V. Novoselov, S. L. Golofast
Тюменский государственный нефтегазовый университет, г.Тюмень
Ключевые слова: привод, прецессирующая передача, запорная арматура, трубопровод, шаровый кран Key words: рrecessing transmission, valving, pipeline, ball valve
В настоящее время в России и за рубежом основой большинства ручных и электрических приводов запорной арматуры является червячная передача [1]. Несмотря на достигнутые результаты в области технологии изготовления червячных передач ведущими отечественными и мировыми производителями и удачную конструктивную компоновку привода, низкий коэффициент полезного действия червячной передачи, ограниченная нагрузочная способность и значительный страгивающий момент, особенно, негативно сказывающиеся на надежности привода при эксплуатации в условиях низких температур, высокая удельная металлоемкость привода, — причины, требующие разработки приводов на основе иных зубчатых механизмов. В последние годы разработан ряд новых конструкций приводов запорной арматуры, среди которых перспективными являются приводы на основе спироидной передачи [2], волновые редукторы с промежуточными телами качения [1] (ТОМЗЭЛ, СибМаш, Гусар) и эксцентриково-циклоидальные редукторы (ЗАО «Технологии маркет», г.Томск).
По сравнению с червячной, спироидная передача обладает более высоким КПД и нагрузочной способностью, имеет более лучшие массогабаритные характеристики, особенно, в случае применения стальных зубчатых колес. В то же время высокая относительная скорость скольжения поверхности витка червяка и поверхности зуба колеса по сравнению с аналогичными относительными скоростями поверхностей зубьев шестерни и зубьев колес цилиндрических и конических передач приводит к значительным по величине страгивающим моментам при работе ручных приводов запорной арматуры в суровых условиях эксплуатации. Волновые редукторы с промежуточными телами качения и эксцентриково-циклоидальные редукторы имеют высокий КПД [1] и, как следствие, малую страгивающую нагрузку при многопарном контакте тел качения. В то же время, помимо значительно более сложной технологии изготовления таких передач по сравнению с традиционными червячными, нагрузочная способность передачи с промежуточными телами качения в условиях существенно точечного их контакта даже с учетом многопарности зацепления не достигает нагрузочной способности цилиндрических или конических передач при идентичных мас-согабаритных параметрах.
В настоящей работе представлены результаты разработки приводов запорной арматуры на основе использования прецессирующей плоскоконической передачи [3, 4], обеспечивающей в одной ступени передаточное отношение от 22 до 65 при многопарном (до 8.. .12 пар) контакте зубьев в зацеплении, обладающей высоким КПД (88.90%), плавностью работы, по сравнению при идентичной массе и передаточном числе привода на основе чер-
№ 6, 2011
Нефть и газ
89
вячной передачи увеличенным (до двух раз) крутящим моментом, а при одинаковой нагрузочной способности на 40% сниженной металлоемкостью. В процессе работы зубья шестерни и колеса передачи обкатываются, а не скользят относительно друг друга как в червячной или спироидной передачах, вследствие чего передача имеет существенно меньший страгивающий момент и способна оставаться работоспособной в суровых условиях эксплуатации.
На рис. 1 представлена кинематическая схема редуктора с прецессирующей передачей. В корпусе редуктора жестко закреплено коническое колесо с числом зубьев . На приводном эксцентриковом валу через подшипниковый узел размещена двухвенцовая шестерня с зубчатыми венцами 22 и 23 . Выходной вал редуктора жестко связан с коническим колесом, имеющим число зубьев 24 = 23 , и установленным относительно корпуса на подшипниках.
Рис. 1. Кинематическая схема и пример компоновки редуктора
При вращении приводного эксцентрикового вала коническая двухвенцовая шестерня совершает сложное движение — вращение вокруг своей оси и вместе с приводным эксцентриковым валом вокруг оси редуктора, вызывая вращение зубчатой муфты, составленной из
зубчатых венцов 23 и 24 . При этом на двухвенцовой шестерне образуются расположенные под углом 180° две зоны контакта зубьев: в зацеплении колес 21 - 22 и в зацеплении колес 23 - 24 . Общее передаточное число редуктора реализуется парой зубчатых венцов 21 и 2^ и рассчитывается по следующей зависимости:
На рис. 2 показана конструкция ручного привода запорной арматуры на основе использования прецессирующей передачи.
Рис. 2.
Привод запорной арматуры
90
Нефть и газ
№ 6, 2011
Прецессирующая передача, являющаяся в общем случае конической с малым межосевым углом, может изготавливаться с прямыми, косыми, круговыми, двояковыпукловогну-тыми (ДВВ) зубьями. Передача с ДВВ зубьями более предпочтительна, поскольку по сравнению с передачей с круговыми зубьями при синтезе зацепления [5], в процессе которого обеспечивается требуемая локализация контакта, имеет меньше геометрических ограничений на технологический процесс нарезания зубьев круговыми резцовыми головками на зуборезных станках.
Разработанный на базе прецессирующей плоскоконической передачи с ДВВ зубьями ручной привод для шарового крана ДУ-300 (рис. 3), изготовленный в ООО Фирма «СТЭК» (г. Курган), обладает высокой нагрузочной способностью и плавностью работы.
Рис. 3.
Шаровый кран ДУ-300, привод на основе редуктора с прецессирующей передачей
При усилии на рукоятке штурвала 28 кг крутящий момент на кране составляет 2600 кгм, допускаемый перегрузочный момент - 5000 кгм. Гарантированный ресурс работы - не менее 5000 циклов, что подтверждено результатами заводских испытаний в АК «КОРВЕТ» (г. Курган).
Аналогичный привод для шарового крана ДУ-160 с удлинительной колонкой показан на рис. 4.
Рис. 4.
Привод шарового крана ДУ-160 с удлинительной колонкой
№ 6 2011 -Нефть и газ- 91
Вывод
Разработанные приводы просты в обслуживании, позволяют осуществлять перекрытие трубопровода в суровых условиях эксплуатации, имеют более высокую надежность и срок службы по сравнению с известными приводами.
Список литературы
1.Набиев Р. М. Червячный редуктор электропривода - пережиток прошлого или актуальная классика // Территория нефтегаз, 2010.- С.100-102.
2. Спиральные редукторы трубопроводной арматуры. Под общей ред. д.т.н., профессора В. И. Гольдфарба. - М.: Вече, 2011.
3. Установка скважинного винтового насоса. Патент № 2334125 C1(RU), F04C 2/107, F04B 47/02. Опубл. 20.09.2008. Бюл.№26. Авторы: Сызранцев В. Н., Плотников Д. М., Денисов Ю. Г., Ратманов Э. В.
4. Syzrantsev V., Plotnikov D. The submersible hole screw pump assembly driven by precessional gear. Monograph "MACHINE DESIGN 2009", Novy Sad, Republic of Serbia, - 2009.Р.295-298.
5. Сызранцев В. Н., Вибе С. П., Котликова В. Я. Проектирование редуктора с прецессирующей зубчатой передачей. - Казань: Научно-технический вестник Поволжья, №2, 2011.- С.53-58.
Сведения об авторах
Сызранцев Владимир Николаевич, д.т.н., профессор, заведующий кафедрой «Машины, и оборудования нефтяной и газовой промышленности», Тюменский государственный нефтегазовый университет, тел.: (3452)41-46-46, е-mail:V_Syzrantsev@mail.ru
Новоселов Владимир Васильевич, д. т. н., профессор, ректор, Тюменский государственный нефтегазовый университет, тел.: (3452)-25-69-49, е-mail: nov@tsogu.ru
Голофаст Сергей Леонидович, д. т. н., профессор кафедры «Машины, и оборудование нефтяной и газовой промышленности», Тюменский государственный нефтегазовый университет, тел.: (3452) 4146-46, е-mail: trasser@inbox.ru
Syzrantsev V. N., PhD, professor, head ofDepartment «Machines and equipment of oil and gas industry» of Tyumen State Oil and Gas University. phone: (3452)41-46-46, е-mail: V_Syzrantsev@mail.ru
Novoselov V. N., Dr. of technical sciences, Proessor, Rector, Tyumen state oil and gas university, tel.: (3452)-25-69-49; е-mail: nov@tsogu.ru
Golofast S. L., PhD, professor of Department «Machines and equipment of oil and gas industry» of Tyumen State Oil and Gas University. phone: (3452)41-46-46, е-mail: trasser@inbox.ru
Химия и технология переработки нефти и газа_
УДК 665.276
ПОВЫШЕНИЕ И ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ РАБОТЫ КОНТАКТНЫХ УСТРОЙСТВ РЕКТИФИКАЦИОННОЙ КОЛОННЫ
IMPROVEMENT AND EVALUATION OF THE RECTIFICATION TOWER TRAYS EFFICIENCY
М. С. Рогалев, Р. З. Магарил
M. S. Rogalev, R. Z. Magaril
Тюменский государственный нефтегазовый университет, г.Тюмень
Ключевые слова: ректификация, ректификационные колонны, процесс массопередачи, КПД тарелки Key words: rectification, tower, process of mass transfer, tray efficiency factor
Основной вопрос теории ректификации заключается в том, что происходит на межфазной поверхности пар-жидкость контактного устройства. Четкость разделения углеводородных смесей определяется эффективностью конденсации граничных компонентов из пузырьков паровой фазы, проходящих слой флегмы на контактном устройстве, в жидкую. При этом необходимо выявить характер механизма переноса вещества - молекулярный или конвективный. В пузырьке паровой фазы, молекулы компонента смеси, переходящего в жидкую, к границе раздела переносятся, в основном, конвективной составляющей диффузионного потока, так как молекулярная во много раз медленнее. При приближении к межфазной поверхности происходит затухание вихрей и возрастает роль молекулярной составляющей
92
Нефть и газ
№ 6, 2011
