Студопедия

КАТЕГОРИИ:

АвтоАвтоматизацияАрхитектураАстрономияАудитБиологияБухгалтерияВоенное делоГенетикаГеографияГеологияГосударствоДомЖурналистика и СМИИзобретательствоИностранные языкиИнформатикаИскусствоИсторияКомпьютерыКулинарияКультураЛексикологияЛитератураЛогикаМаркетингМатематикаМашиностроениеМедицинаМенеджментМеталлы и СваркаМеханикаМузыкаНаселениеОбразованиеОхрана безопасности жизниОхрана ТрудаПедагогикаПолитикаПравоПриборостроениеПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРадиоРегилияСвязьСоциологияСпортСтандартизацияСтроительствоТехнологииТорговляТуризмФизикаФизиологияФилософияФинансыХимияХозяйствоЦеннообразованиеЧерчениеЭкологияЭконометрикаЭкономикаЭлектроникаЮриспунденкция

Добір перерізу елементів вежі

Стр 1 из 2Следующая ⇒

Вибір типу вежі

    Згідно вихідних даних на проектування приймаємо бурову вишку баштового типу з вантажопідйомністю, що дорівнює максимальному навантаженню на гак

F2=4,1 МН.

Вибір технологічного обладнання

Виходячи з максимального навантаження на гак F2, підбираємо основне технологічне обладнання бурової вишки.

    Таблиця 1.1. – Характеристика технічного обладнання

Показник Кронблок Талевий блок Гак Вертлюг
Максимальне навантаження, МН 4 4 4 4
Кількість шківів 7 6    
Висота, м 2.15 2.96 4.1 3.1
Маса, т 7.04 12.9 4.8 3.99

    Для вибору типу талевого каната попередньо визначаємо максимальне зусилля в одній струні:

де uтс – число робочих струн в оснастці (кратність поліспасту); uтс = 12;

    hтс  –  ККД талевої системи:

hтс =1- 0,02 uтс = 1-0,02·12=0,76

     За величиною розривного зусилля за таблицею підбираємо канат потрібного діаметру:

Rр>gf×F3

де γf  – коефіцієнт надійності за міцністю каната при СПО; γf =3;

gf×F3=3·449,56=1798,244 kH

     Таблиця 1.2. – Характеристика талевого стального каната ЛК-РО

Діаметр каната, мм Питома маса, кг/м Розривне зусилля каната при тимчасовому опорі дроту 1766 МПа, кН
44.5 8.2 1350

     1.3. Визначення основних розмірів вишки

     Основні розміри вишки визначаємо, виходячи з заданих розмірів основи, довжини свічки та габаритів обладнання.

     Визначаємо висоту бурової вежі:

h=h1+lсв+h2+h3

де h1 – відстань від підлоги вежі до торця замка підвішеної свічки; h1=1м;

     h2 – довжина штропів, крюка і талевого блока:

h=39м.

     Приймаємо h=39 м.

2. Збирання навантажень на бурову вишку

    2.1. Класифікація навантажень

    Навантаження за тривалістю дії поділяються на постійні та тимчасові. До постійних належи тать ті, які діють на конструкцію безперервно з часу її виготовлення. Тимчасовими називаються навантаження, які діють лише певний час. Вони в свою чергу поділяються на довготривалі, короткочасні та особливі.

    Навантаження на бурову вишку поділяють на горизонтальні та вертикальні.

 

- вага талевої системи;

- максимальне навантаження на гак;

- вертикальне навантаження від натягу

 ведучої і нерухомої струн каната;

- власна вага вишки;

- вага кронблока;

- горизонтальне навантаження на 

  наголовник;

- горизонтальна сила від свічок;

- вітрове навантаження на вишку;

- вітрове навантаження на свічки.

    Рисунок 2.1. – Схема навантажень на бурову вежу

Вертикальні навантаження

    Вертикальне навантаження, яке діє на підкронблочну раму вишки:

F’=F1+F2+F4+F5

    Рисунок 2.2. – Кінематична схема підйомної системи

де  –  вага талевої системи:

де  Gг –  вага гака; Gг=48 kH;

    Gв  –  вага вертлюга; Gв=39.9 kH;

    Gб  –  вага блока; Gб=125 kH;

     –  вага талевого каната:

Gтк=lтк·gтк

де  –   довжина талевого каната в оснастці:

lтк=lб·uтс

де  –  відстань між кронблоком і талевим блоком у нижньому положенні гака:

lб=h-h2=39-12=35 м;

lтк=27*12=600 м;

Gтк=27*0,082=2,2146 kH;

F1=48+33,9+2*2,214/3=89,371 kH.

    Приймаємо F1=89,371kH.

     –  вага крон блока.

    2.3. Горизонтальні навантаження

    Горизонтальне навантаження на наголовник, вираховується для двох випадків:

- гак нерухомий:

  T1=131.45кН

- при русі гака :                                                                          =  ( 961,38 ·24)/2·23= 30.53 кН.

де  і  - кути відповідно між ведучою і нерухомою струнами каната та вертикальною віссю вишки.

    Приймаємо =131.45 kH; =30.53 kH.

    Горизонтальна сила від ваги свічок:

    Рисунок 2.3. – Схема знаходження горизонтальної складової сили, діючої на                                                                                                                                        

 кронблок від натягуталевого каната

де  –  загальна вага свічок на підсвічнику:

1102.5 kH;

    Згідно норм проектування визначаємо вітрове навантаження на бурову вишку для трьох значень нормативного вітрового тиску:  кПа;  кПа;  кПа за формулою:

де А –  площа навітряної частини вишки:

;

    k –  коефіцієнт, що враховує зміну вітрового навантаження по висоті; k=1,6;

    φ –  коефіцієнт заповнення панелі; φ=0,15.

    Результати записуємо до таблиці 2.1.

    Рисунок 2.4. – Схема вітрових навантажень на бурову вежу

    Вітрове навантаження на повний комплект свічок:

;

де Acв –  площа бурильних труб, які сриймають вінроае навантаження:

де n –  кількість свічок; n = 15;

    - діаметр свічки; =0,168;

    - частина довжини свічки, на яку діє вітрове навантаження; =18 м;

    Рисунок 2.5. – Схема знаходження горизонтальної складової

навантаження від ваги свічок, встановлені за пальці

;

    Визначення зусиль в елементах вишки

    3.1. Визначення розрахункових зусиль у вежі

Від кожного навантаження знаходимо зусилля  для розрахункового перерізу, який приймаємо на рівні опорної частини вишки.

    Таблиця 3.1. – Зусилля від навантажень

№

Навантаження

Зусилля
Позначення Значення M, кН×м N, кН Q, кН
1 F1 89.37 0 89.37 0
2 F2 4100 0 4100 0
3 F3 449.561 0 449.561 0
4 F4 360 0 360 0
5 F5 70.4 0 70.4 0
6 131.45 5126.56 0 131.45
7 T2 30.53 119.67 0 30.53
8 W700 102.06 3980.34 0 102.06
9 W250 38.275 1492.725 0 38.275
10 W150 22.95 895.05 0 22.95
11 Wсв.150 20.58 802.62 0 20.58
12 Wсв.250 7.35 286.62 0 7.35
13 Wсв.700 4.41 171.98 0 4.41

 

Розрахункові зусилля визначаємо для чотирьох варіантів поєднань навантажень з урахуванням коефіцієнта сполучень .

    Рисунок 3.1. – Схеми дії навантажень на вежу

    Таблиця 3.2. – Розрахункові зусилля у вежі

Розрахункові зусилля на вишку
Варіант 1 Варіант 2 Варіант 3 Варіант 4
M, кН×м 8096.6 5973.63 895.05 6021.6
N, кН 5069.33 50.77 519.77 5069.33
Q, кН 208.21 153.17 22.95 154.4
№ рядків 1, 2, 3, 4, 5, 7, 9, 12 1, 4, 5, 7,8, 11 1, 5, 4 , 10 1, 2, 3, 4, 5, 6, 10

    3.2. Зусилля в ногах вежі

    Повне зусилля в нозі бурової вишки від вертикального та горизонтального навантаження:

де N1i – поздовжні зусилля в нозі вежі від вертикальних навантажень:

;

    N2i – поздовжні зусилля в нозі вежі від горизонтальних навантажень:

;

    3.3. Зусилля в решітці

    Зусилля в поясі решітки приймаємо:

     Розкоси розраховуємо на сумарне зусилля від поперечної сили  та обмину ніг вишки поздовжньою силою .

    Зусилля стиску – розтягу в розкосах становить:

- від поперечної сили Qmax:

- від сили обмину N:

    За наявності невідомих величин подальший розрахунок проведемо в пункті 4.3.2.

Розкоси приймаємо із круглої сталі. Тому необхідно, щоб зусилля стиску від обмину не перевищувало розтягуючого зусилля від поперечної сили  для будь-якої комбінації навантажень на вишку. Для цього розкоси попередньо розтягують на зусилля

Npp = 30 кН.

    Розрахункове зусилля в розкосі решітки вишки буде:

Np = Npp + Npt = 30+294=324kH.

       

Добір перерізу елементів вежі

    4.1. Вибір матеріалу

    Вибираємо сталь С345 з приблизним значенням розрахункового опору         Ry = 335 МПа .

    4.2. Розрахунок ніг вежі

   

    Орієнтовано визначимо площу перерізу ноги:

З сортаменту вибираємо трубу Тр. 377х10:

DH = 325 мм, t =65 мм, A =60 см2, i = 11 см

Знаходимо максимальну гнучкість ноги вишки:

Залежно від знаходимо коефіцієнт повздовжнього згину jmin= 0,58.

    Виконуємо перевірку стійкості ноги вишки:

 

    Підбір проводиться за максимальним напруженням.

        

    4.3. Розрахунок решітки вежі

     4.3.1. Розрахунок пояса

         

     Орієнтовано визначимо площу та радіус інерції перерізу пояса:

    З сортаменту вибираємо трубу Тр. 244,5х6 мм:

DH =244,5 мм, t =6 мм, A =44,95см2, i =8,419 см.

    Знаходимо максимальну гнучкість ноги вишки:

    Залежно від   знаходимо коефіцієнт поздовжнього згину jmin=0,35.

    Виконуємо перевірку стійкості пояса вишки:

    Підбір проводиться за максимальною гнучкістю.

   

     4.3.2. Розрахунок розкосів

   

    Визначаємо необхідну площу перерізу розкосу:

    Визначаємо діаметр розкосу:

    Приймаємо затяжку з кругляком d=45 мм, площа якої Ap=15,89 см2.

    Виконуємо перевірку на міцність:

    Перевірка гнучкості не потрібна, бо гнучкість елементів, що підлягають попередньому натягу, не обмежується.

   

    4.4. Стійкість позацентрово-стиснутої вежі

    Знаходимо максимальну гнучкість вишки:

де µ1 – коефіцієнт для визначення розрахункової довжини:

    Рисунок 4.1. – Схема для визначення гнучкості та схема поперечного

перерізу

    Знаходимо приведену гнучкість вишки:

    Вираховуємо відносний ексцентриситет за формулою:

де  – відстань від головної осі перерізу до осі ноги вишки; a=550 cм;

     – момент інерції перерізу вишки відносно головної осі:

де Iвл – власний момент інерції ноги вежі:

    е – ексцентриситет:

    Визначаємо умовну гнучкість:

 

     Виконуємо перевірку стійкості вишки у цілому за формулою:

де φe=0,770;

    Стійкість вишки забезпечена.

   

    4.5. Розрахунок елементів вежі на витривалість

Розрахунок ноги вишки на витривалість виконують за формулою:

де  – коефіцієнт, який враховує кількість циклів навантажень; =0,77;

     – розрахунковий опір втомі, який залежить від міцності сталі та виду концентратора; Rv=100 MПа;

    - коефіцієнт, який ураховує асиметрію напружень:

    Втомна міцність ноги вишки забезпечена.

     4.6. Розрахунок підкронблочної балки

На підкронблочну балку вишки передає6ться навантаження від балок рами кронблока. Можна вважати, що на кожну з двох підкронблочних балок передається зосереджене зусилля:

     Для підкронблочної балки приймаємо сталь С245, для якої 240 МПа.

    Розрахункові та нормативні зусилля в балці:

   

    Рисунок 4.2. – Розрахункова схема та поперечний переріз підкронблочної балки

    Вирахуємо потрібний момент опору:

    Підбираємо двотавр 50Ш4:

Wx = 3838 см3,  Ix =96149,984 см4, Sx=2173 см3

    Виконаємо перевірку міцності та жорсткості вибраної балки:

    Міцність і жорсткість підкронблочної балки забезпечена.

Приймаємо 2 таких болки

    4.7. Розрахунок вузлів вежі

    4.7.1. Розрахунок зварного з’єднання

    Перевіримо напруження змину ноги вежі:

    Катет шва приймаємо kf=6 мм.

    Рисунок 4.3. – Схема вузла

   

    Приймаємо конструктивно товщину з¢єднувальних фланців 45 мм.

    Зварювання напівавтоматичне дротом Св-08ГЛ ( 20 кН/см2).

    Знайдемо розміри шва Ш2 кріплення розкосів решітки до фасонок.

    Визначаємо коефіцієнти форми шва для напівавтоматичного зварювання:  0,9;   1,05.

    Розрахунковий опір кутового шва по границі сплавлення з основним металом визначається через тимчасовий опір сталі з'єднувальних елементів:

    Довжина кожного з двох флангових швів дорівнює 9,75 см.

    4.7.2. Розрахунок болтових з'єднань

   

1. Для роскосів приймаємо болти М42 класу міцності 8.8 діаметром d=42 мм: А=13,75 см2;

2. Коефіцієнт умов роботи з¢єднання γb=0,9.

    Несуча здатність одного болта на зріз:

    Несуча здатність одного болта при зминанні:

    Приймаємо для кріплення одного болта d=42мм.

   

    2. Для пояса приймаємо болти класу міцності 8.8 М30 діаметром d=30 мм: A=7,07 см2;

    Несуча здатність одного болта на зріз:

    Несуча здатність одного болта при зминанні:

 

    Приймаємо для кріплення 1 болт d=30 мм.




12Следующая ⇒






Последнее изменение этой страницы: 2018-05-29; просмотров: 227.

stydopedya.ru не претендует на авторское право материалов, которые вылажены, но предоставляет бесплатный доступ к ним. В случае нарушения авторского права или персональных данных напишите сюда...