- •Конспект лекций
- •Кафедра "Нефтегазопромысловые и горные машины и оборудование"
- •Тема 1 Введение
- •Тема 2 Методология, структура и этапы проектирования бурового и нефтепромыслового оборудования
- •2.1. Нефтегазопромысловые машины как объекты проектирования
- •2.2 Анализ понятий „проектирование„ и „конструирование„
- •2.3 Развитие методов проектирования
- •2.5 Система разработки и постановки продукции на производство
- •2.5.1 Разработка технического задания на окр
- •2.5.2 Разработка документации, изготовление и испытания опытных образцов продукции
- •2.5.3 Испытания опытных образцов продукции
- •2.5.4 Приемка результатов разработки продукции
- •2.5.5 Подготовка и освоение производства (постановка на производство) продукции
- •2.6 Виды проектных работ, конструкторская документация.
- •2.7 Нефтегазопромысловая машина с позиции проектирования как объект производства и эксплуатации
- •2.8 Основные принципы и правила проектирования
- •2.8 Основные положения системного подхода
- •2.9 Системный подход при автоматизированном
- •2.10 Оценка технического уровня и качества нефтегазопромысловых машин
- •Тема 3 Структурообразование систем проектируемого оборудования
- •3.1 Анализ и синтез компоновочных схем бурового оборудования применительно к заданию на проектирование
- •3.1.1 Назначение и область применения бурового оборудования
- •3.2 Исходные условия и данные к разработке структурной схемы буровой установки:
- •3.3 Выбор категории, класса, вида и основных параметров буровой установки
- •3.4 Принципы конструирования бурового оборудования, задачи и технические основы конструирования
- •3.5 Экономические основы проектирования
- •3.6 Выбор схемы и компоновка оборудования буровой установки
- •3.6 Разработка кинематической схемы буровой установки
- •Разработка кинематических схем буровых установок
- •Определение передаточных отношений механизмов
- •3.2 Анализ и синтез компоновочных схем оборудования скважинных штанговых насосных установок для добычи нефти применительно к заданию на проектирование
- •3.2.1 Назначение и область применения
- •3.2.1 Синтез компоновочных схем оборудования скважинных штанговых насосных установок для добычи нефти
- •3.2.3 Анализ кинематики аксиальных и дезаксиальных
- •3.2.3 Основные параметры
- •3.2.4 Выбор схемы и компоновка станков-качалок
- •Тема 4. Расчеты на прочность и долговечность деталей нефтегазопромысловых машин и оборудования
- •4.1 Классификация действующих нагрузок
- •4.2 Виды отказов по критериям прочности
- •4.3 Выбор конструкционных материалов и способы упрочнения деталей
- •4.4 Методы расчета на прочность
- •4.5 Расчеты на статическую прочность
- •4.6 Расчет на прочность при переменных напряжениях
- •Тема 6. Автоматизированное проектирование, применение компьютерной техники и построителей при разработке конструкторской документации
- •6.1. Развитие технологий сапр
- •6.3. Формирование деталей
- •6.4. Формирование сборок.
- •Тема7 Эргономические основы проектирования машин и оборудования нефтяных и газовых промыслов
- •7.1 Эргономика – её история, предмет и развитие
- •7.2 Антропологическое соответствие машины человеку
- •7.2 Физиологическое соответствие изделий человеку
- •7.2.1 Температура
- •7.2.1 Шум
- •7.2.3 Вибрации
- •7.2.4 Зрительное восприятие
- •7.2.5 Световой комфорт
- •7.2.6 Некоторые особенности моторики человека
- •7.2.5 Сила
- •7.3 Психологическое соответствие изделий человеку
4.4 Методы расчета на прочность
Расчеты на прочность выполняются с целью определения размеров и формы деталей машин, исключающих возможность их поломок и недопустимых деформаций в условиях нормальной эксплуатации. Различают проектные и проверочные расчеты на прочность.
Проектные расчеты служат для определения наиболее характерных размеров, необходимых для начала проектирования детали. Полученные в результате проектных расчетов размеры только в простейших случаях могут оказаться окончательными. В большинстве же случаев размеры и форма деталей изменяются при дальнейшем их согласовании с конструктивными требованиями проектируемой машины и действующими стандартами. Окончательные размеры, форма опасных сечений, шероховатость поверхности и другие факторы, влияющие на конструкционную прочность детали, определяются при деталировке проектируемой машины.
Проверочные расчеты, позволяющие оценить конструкционную прочность детали путем сопоставления расчетных запасов прочности с допустимыми, выполняются при деталировке машины. Если расчетные запасы прочности оказываются меньше допустимых, вносятся необходимые конструктивные и технологические изменения, повышающие прочность рассчитываемой детали.
За последние годы проделана большая работа по совершенствованию методов прочностных расчетов, в результате которой разработаны отраслевые нормы и правила расчета на прочность бурильных и обсадных труб, талевых канатов, втулочно-роликовых цепей, подшипников, валов и других деталей буровых машин и оборудования. Это позволило ускорить проектирование и одновременно устранить или повысить прочностные лимиты наиболее ответственных деталей и узлов буровых машин и оборудования.
Применяемые методы прочностных расчетов имеют так называемый детерминистический характер, так как основаны на предположении, что расчетные нагрузки и параметры прочности имеют определенную (детерминированную) величину. Между тем нагрузки являются случайными функциями времени, а параметры прочности изменяются в определенных пределах, зависящих от однородности материала деталей, стабильности технологии изготовления и других факторов. Поэтому детерминистические методы прочностных расчетов в ряде случаев недостаточны.
Более эффективны вероятностные методы расчета на прочность, распространенные в строительной механике и некоторых других областях техники. В этих расчетах нагрузки и прочностные свойства задаются законами их распределения, полученными на основе статистической информации, а запасы прочности устанавливаются в зависимости от планируемого уровня безотказной работы. Использование вероятностных методов прочностных расчетов затрудняется из-за отсутствия или недостаточного объема статистической информации, необходимой для выявления законов распределения нагрузок и прочности деталей буровых машин и оборудования.
Дальнейшее развитие методов прочностных расчетов буровых машин и оборудования связано с разработкой программ для вычислительных машин. С целью успешного решения этой задачи необходимо постоянно совершенствовать применяемые методы расчета, исходные зависимости которых являются общими для ручных и машинных расчетов. Важно отметить значение табличных методов расчета, используемых при ручном расчете. Овладение табличным методом способствует развитию операционного мышления и является необходимой предпосылкой разработки программ для вычислительных машин.