Технико-экономическая практика на предприятии ООО "СУРОНО"

     В расточку ползунной шейки запрессована втулка 8 из оловянной бронзы либо другого  пластичного материала, обычно используемого для подшипников скольжения. Запрессовка не гарантирует втулку от проворачивания и осевого смещения, и поэтому она стопорится дюбелем 7. Диаметральный зазор между валиком и втулкой шатуна определяется в зависимости от диаметра валика и выбранной посадки.

     Валик 9 снабжен концевым центрирующим конусом, который входит в конусное отверстие  ползуна. С помощью стопорной планки //, входящей в поперечный паз торца валика, и болтов 10, ввинченных в ползун, валик запрессовывается в конусное отверстие и благодаря этому удерживается от продольного смещения и проворота относительно ползуна. В мощных насосах шейка шатуна соединяется с валиком ползуна посредством игольчатых подшипников.

     Ползун  состоит из литого стального корпуса  и чугунных накладок 5. Накладки крепятся к цилиндрической поверхности корпуса  болтами 12, застопоренными от самоотвинчивания упругими шайбами. В боковых стенках корпуса располагаются ступицы валика 9. В днище корпуса имеется резьбовое отверстие для ползунной части штока 1, представляющего собой стальной цилиндрический стержень с наружной резьбой для крепления с корпусом ползуна и внутренней резьбой для соединения с поршневой частью штока. Стопорение штока в ползуне осуществляется шплинтом 3 и гайкой 9.

     Опорная поверхность днища под гайку 2 или упорный бурт штока должна быть строго перпендикулярна к оси  ползуна. Ползун перемещается по чугунным либо бронзовым направляющим, установленным в станине насоса. Зазор между накладками ползуна и направляющими станины составляет 0,2…0,5 мм и регулируется прокладками из белой жести либо латуни, установленными между корпусом ползуна и накладками. Поверхности трения накладок ползуна и станины имеют шероховатость не более Rа = 2,5 мкм.

     Станина насоса снабжена маслоуловителем, в  котором накапливается масло, забрасываемое вращающимися зубчатыми колесами из масляной ванны насоса. Из маслоуловителя масло по радиальным и продольным канавкам самотеком поступает на трущиеся поверхности накладок и валик ползуна.

     2) Гидравлический блок состоит  из корпусных и сменных деталей.  К корпусным деталям относятся  гидрокорокоробки и их крышки, приемный и нагнетательный коллекторы. К сменным – цилиндровые втулки и поршни, седло и тарель клапана, уплотнения неподвижных и подвижных соединений.

     В двухпоршневом насосе 9МГр гидравлический блок состоит из двух гидрокоробок 2, которые скрепляются со станиной 6 приводного блока шпильками 7. Сопряженные  поверхности гидрокоробок и станины прилегают друг к другу без зазоров. Допускаются местные провалы щупа толщиной 0,1 мм на длину не более 10% общей длины сопряженных участков. Между собой гидрокоробки соединяются приемным 1 и нагнетательным 3 коллекторами.

     Гидроблоки  представляют собой отливки из углеродистой стали с горизонтальными расточками для цилиндровой втулки 12 и вертикальными гнездами для нагнетательных клапанов 5. Через общую накладную полость 4 прокачиваемая жидкость из поршневой и штоковой камер цилиндра направляется в нагнетательный коллектор. Толщина стенок 30-40 мм, что необходимо для создания прочности и герметичности гидрокоробки. Конструктивные формы обеспечивают технологичность изготовления, удобство монтажа, осмотра и регулировки деталей и узлов насоса, размещенных в гидрокоробке, В двухпоршневых насосах различают левую и правую гидрокоробки, имеющие зеркально отображенные конструктивные формы. 

Рисунок 3 – Гидравлический блок бурового насоса двустороннего действие 

     Известны конструкции буровых насосов с взаимозаменяемыми левой и правой гидрокоробками, а также совмещенными в едином блоке.

     Опыт  эксплуатации насосов показывает, что  гидрокоробки выходят из строя в результате повреждений клапанных гнезд, вызванных проседанием седел, фреттинг-процессом и промывом поверхности контакта гнезда с седлом клапана. Для повышения срока службы гидрокоробок поверхность гнезда, контактирующая с седлом, покрывается эластомерами. При этом устраняется фреттинг-процесс, что облегчает выпрессовку седел из гнезд гидрокоробки.

     Поршневая часть штока 11 отличается от его  ползунной части 10 меньшим диаметром  и большей длиной, выбираемой в  зависимости от хода поршня. На одном конце поршневого штока имеется наружная резьба для соединения со штоком 10 ползуна с буртиком для посадки поршня 13 и резьбой для затяжки конусного соединения с целью предотвращения утечек между стыкуемыми поверхностями. Конусное соединение облегчает разборку поршней при их замене. Контактирующие поверхности штока и поршня целесообразно покрывать мягкими металлами гальваническими либо термодиффузионным способом. Такие покрытия предотвращают наклеп и сваривание посадочных поверхностей в соединениях, подвергающихся циклическим нагрузкам, и значительно повышают их несущую способность.

     Для соединения поршневой и ползунной  частей штока используется специальная  цилиндроконическая либо метрическая  резьба. Цилиндрический участок этой резьбы служит для стопорения соединяемых штоков контргайками. За присоединительной резьбой имеются шести- либо четырехгранники под гаечный ключ для завинчивания и отвинчивания соединений штоков. Поршневой шток контактирует с промывочной жидкостью и подвергается абразивному износу, в результате чего имеет ограниченный срок службы. Ползунная часть штока изолируется от промывочной жидкости диском-отражателем 9 и из маслобензостойкой резины.

     Составная конструкция штока позволяет  сохранить его ползунную часть  при замене изношенного поршневого штока. Для удаления абразива и снижения износа поршневой шток омывается и одновременно охлаждается проточной водой либо маслом, нагнетаемым масляным насосом.

     Штоки изготавливают из сталей марок 40Х; 40ХН; 38ХШЮН; 12ХН4; 20ХНЗА.

     Важное  значение для повышения срока службы бурового насоса имеет соосность сочленяемых деталей. Предельное отклонение оси штока от оси поверхности посадки поршня и резьбы контргайки не должно превышать 0,15 мм. В этих же пределах должно быть отклонение осей штока и резьбы ползуна.

     Приемный 1 и нагнетательный 3 коллекторы имеют  литую либо сварно-литую стальную конструкцию. Для снижения гидравлических потерь и износа коллекторы имеют  плавные переходы, а диаметры проходных  отверстий обеспечивают скорость потока жидкости до 6 м/с. На нагнетательный коллектор устанавливают предохранительный клапан, пневмотический компенсатор и присоединяют нагнетательный патрубок манифольда. Приемный коллектор с всасывающими клапанами присоединяется к боковым приливам гидрокоробки.

     Цилиндровые втулки – неподвижно установленные в горизонтальных расточках гидрокоробки, являются наиболее крупной по габаритам и металлоемкости сменной деталью буровых насосов. Конструктивное исполнение. Длина, наружные и внутренние диаметры их регламентируются отраслевыми стандартами. Цилиндровые втулки изготавливают из высокоуглеродистых и легированных сталей. Внутренняя поверхность цилиндровых втулок упрочняется закалкой с нагревом токами высокой частоты, борированием, хромированием и другими химико-термическими методами.

     Для работы при давлениях более 20 МПа  эффективны биметаллические цилиндровые втулки, наружная часть которых изготовляется из конструкционных углеродистых сталей, а внутренняя – из высоколегированных сталей либо чугунов. Глубина упрочненного рабочего слоя при термообработке токами высокой частоты достигает 3 мм, а поверхностная твердость не менее HRС 60.

     Наружная  поверхность цилиндровых втулок – гладкая либо с кольцевым буртиком. В зависимости от формы изменяется способ крепления и уплотнения их в гидрокоробке. Цилиндровая втулка, имеет гладкую наружную поверхность. В расточке гидрокоробки она крепится посредством распорных стаканов, снабженных окнами для прохода прокачиваемой жидкости. В наружный торец стакана упирается крышка поршневой полости гидрокоробки. Неподвижность втулки обеспечивается осевым натягом, создаваемым при затяжке шпилек, крепящих крышку к гидрокоробке.

     Для уплотнения цилиндровой втулки в  канавку гидрокоробки устанавливают  манжеты, разделенные промежуточной  металлической втулкой. Осевая затяжка уплотнений создается грундбуксой и дистанционной втулкой и регулируется болтами, ввинченными в крышку. Манжеты, расположенные между грундбуксой и дистанционной втулкой, служат для уплотнения крышки. При смене цилиндровой втулки и манжет крышка выпрессовывается с помощью болтов.

     Также в другом исполнении цилиндровая  втулка наружным кольцевым буртиком упирается в заточку гидрокоробки, поэтому для крепления втулки используется один распорный стакан, расположенный со стороны поршневой полости гидрокоробки. Осевая затяжка цилиндровой втулки регулируется гайкой, ввернутой во фланцевую втулку, которая шпильками крепится к гидрокоробке. Усилие затяжки передается цилиндровой втулке посредством крышки, упорного кольца и стакана.

     Цилиндровая втулка уплотняется манжетами, которые устанавливаются между распорными кольцами и разделяются промежуточной втулкой . Осевая затяжка уплотнений регулируется винтом, ввинченным в крышку. Усилие затяжки передается манжетам посредством втулки, в днище которой имеются отверстия с перемычками, входящими в продольные пазы стакана Поэтому обеспечиваются их относительная подвижность и раздельная затяжка цилиндровой втулки и уплотнений.

     Использование гайки и винта вместо шпилек и  болтов, как показано на позволяет  более равномерно и быстро затягивать цилиндровую втулку и ее уплотнения. Для уплотнения поршневой полости гидрокоробки кроме маннжета имеется дополнительная манжета, используемая для уплотнения зазора между крышкой и винтом. Уплотнение цилиндровой втулки контролируется по появлению утечек прокачиваемой жидкости через дренажные отверстия в гидрокоробке, сообщающиеся с кольцевыми выточками втулки.

     В более ранних конструкциях буровых  насосов использовался совмещенный  способ крепления и уплотнения цилиндровой  втулки затяжкой шпилек ее крышки. При этом способе упрощается конструкция гидравлического блока, но исключается возможность повторной затяжки уплотнений втулки при появлении утечек в процессе эксплуатации насоса. В результате ограничивается срок службы и соответственно возрастают расход уплотнений и время на ремонтные работы, связанные с их сменой. Указанные недостатки становятся особенно заметны в насосах высокого давления. Для замены поршня без нарушения крепления цилиндровой втулки в некоторых конструкциях буровых насосов в крышку для крепления и уплотнения цилиндровой втулки устанавливается дополнительная крышка для извлечения поршня.

     Для уплотнения штока (рис. 4, а) используются шевронные манжеты, собираемые в пакет. Число манжет в уплотнительном пакете обычно не превышает четырех и выбирается с учетом давления насоса, диаметра штока, а также конструктивных размеров уплотнительного узла. Манжеты 12 надеваются с натягом на шток 14 и втулку 1, служащую одновременно опорой цилиндровой втулки. Для этого втулка 1 снабжена фланцем и устанавливается в гидрокоробку с внутренней стороны ее горизонтальной расточки. Благодаря плотной посадке и упругости манжет обеспечивается герметичность соединения при низких давлениях в штоковой полости насоса.

     Для улучшения начального контакта с  уплотняемыми поверхностями манжеты помещаются между фасонными опорными 13 и распорным 10 кольцами (манжетодержателями), изготовленными соответственно из резины и капрона. Скосы манжет поджимаются к уплотняемой поверхности конической частью распорного кольца 10. Опорное кольцо 13 сажается с минимальными радиальными зазорами (0,05…0,08 мм) для предохранения манжеты от затягивания в зазор. Затяжка манжет регулируется гайкой 7, Навинченной на втулку 1. Усилие затяжки передается манжетам посредством грундбуксы 6 и нажимных капроновых втулок 9. Неподвижное соединение втулки 1 и гидрокоробки 8 герметизируется манжетным уплотнением, состоящим из распорного кольца 2, манжеты 3 и опорного кольца 4. Затяжка уплотнения осуществляется нажимной втулкой 11 и гайкой 5. 

Рисунок 4 – Уплотнение штока 

     Уплотнение  штока (показанное на рис. 4, б) используется в гидрокоробках с односторонней торцовой опорой цилиндровой втулки. В рассматриваемой конструкции втулка 1 используется лишь в качестве корпуса манжетных уплотнений и отличается тем, что для соединения с гидрокоробкой снабжается наружным фланцем. Манжета 7 и уплотнение штока 6 затягивается с помощью грундбуксы 4 и накидной гайки 5. Неподвижное соединение фланцевой втулки и гидрокоробки герметизируется манжетой 2, затяжка которой регулируется крепежными шпильками 3. Указанные конструктивные отличия позволяют облегчить смену изношенных уплотнений штока.

     При высоких давлениях и туговой  затяжке уплотнительного пакета возрастают контактные давления и силы трения между манжетами и штоком. Для уменьшения трения и утечек поверхность штока, контактирующая с манжетами, как указывалось ранее, обрабатывается с высокой точностью и чистотой.

     Наиболее  эффективны хромовые покрытия, придающие  поверхностному слою штока высокую твердость (HRС 60), теплостойкость, антифрикционные и противозадирные свойства.