Преимущества и недостатки механического и теплового метода соединений деталей машин

Сборка соединений деталей с натягом производится механическим и тепловым методами.

При механическом методе для получения посадок с натягом (прессовых) применяют механические и гидравлические прессы. Особые требования при этом предъявляются к точности совмещения поверхностей сопрягаемых деталей.

При тепловом методе сборка осуществляется посредством нагрева охватывающей детали или охлаждением охватываемой детали.

Для нагрева деталей используются, как правило, масляные ванны с различными источниками тепла или газовой среды.

Для охлаждения деталей используют твердую углекислоту (сухой лед, t = - 78,5⁰С); жидкие: азот (t = - 195,4⁰С), кислород (t = -182,5⁰С) или воздух (t = -190⁰С). Охлаждение деталей осуществляется в сетках, помещенных в термостатические камеры или шкафы.

При значительных величинах натяга применяют комбинированный способ, в котором охватывающую деталь нагревают, а охватываемую охлаждают.

Каждый из описанных методов сборки соединений с натягом имеют свои достоинства и недостатки.

К недостаткам сборки соединения деталей под прессом следует отнести: неравномерность деформации тонкостенных деталей; возможность повреждения сопрягаемых деталей; потребность в мощных прессах; более высокие требования к шероховатости сопрягаемых поверхностей.

Сборка соединений деталей с натягом методом нагрева охватывающей детали также имеет недостатки, к которым относятся: возможное изменение структуры материала; появление окалины, из-за которой соединение становится трудно разъемным; возникновение коробления деталей.

По сравнению с первым методом сборки он имеет рад преимуществ: прочность соединения увеличивается в 2-3 раза; возможность получения качественных соединений при больших натягах и др.

При охлаждении охватываемой детали таких недостатков не наблюдается. Однако способ охлаждения уступает методу нагрева, так как при этом способе возможна реализация посадок с относительно меньшими натягами, поскольку детали охлаждаются до фиксированных температурных перепадов.

Вывод: выбор метода получения посадок с натягом при разработке технологического процесса сборки зависит от большого числа факторов: технологического оснащения сборочных цехов, конструктивных особенностей сборочной единицы, технико-экономических показателей и других.

7. Конструктивные особенности и условия эксплуатации нефтегазового оборудования и машин

Нефтегазовое оборудование и инструмент характеризуются большой номенклатурой выпускаемых изделий: от вентиля Ду 8 мм для газовых плит до шаровых кранов Ду 1440 мм для магистральных газопроводов; от замков к бурильным трубам, состоящих их двух деталей общей массой 12 кг, до буровых установок общей массой в несколько сот тонн.

Условия работы бурового, эксплуатационного (нефтепромыслового) оборудования и инструмента определяются многими факторами: большими скоростями, высокими статистическими и динамическими нагрузками, присутствием абразива в промывочной жидкости под высоким давлением, наличием сероводорода и углекислоты в добываемой нефти и характером окружающей среды.

В этих условиях детали оборудования и инструмента подвержены интенсивному изнашиванию, которое носит сложный характер. Из общего комплекса бурового оборудования и инструмента наиболее интенсивному абразивному изнашиванию подвержены буровые шарошечные долота, детали буровых насосов. Характер и интенсивность изнашивания буровых шарошечных долот зависят от свойств разбуриваемых пород, эксплуатационных характеристик, свойств материалов, влияющих в итоге на механическую скорость бурения. Интенсивному абразивному износу также подвергаются детали гидравлической части бурового насоса: штоки, поршни, цилиндры, детали клапанов.

Многие детали и узлы скважинного оборудования работают в сложных условиях абразивного изнашивания и воздействия агрессивных сред, содержащиеся в добываемой продукции скважины. Например, особенностью эксплуатации штанговых скважинных насосов является необходимость обеспечения наибольшей износостойкости и герметичности клапанных узлов и плунжерных пар, коррозийной стойкости и коррозийно-усталостной прочности других деталей в условиях воздействия различных сред. Клапанные узлы в большей степени подвержены износу, чем плунжерные пары. Поэтому большая часть спуско-подъемных операций при эксплуатации скважин связана с заменой клапанов.

Наземный привод штанговых насосов представлен станком-качалкой. Наиболее нагруженными узлами станков-качалок являются опорные подшипники тихоходного вала редуктора, балансира и траверсы. Учитывая условия работы валов редуктора, а именно большие крутящие моменты, циклические нагрузки и принимая во внимание известные недостатки подшипников качения такие, как большие радиальные размеры и масса, высокая стоимость, сложности установки и монтажа подшипниковых узлов (станки-качалки работают в полевых условиях). Обоснованным следует считать необходимость замены подшипников качения в этих узлах подшипниками скольжения, выполненных, например, из металлофторопластовой ленты.

Неотъемлемой частью трубопроводов является промышленная арматура, которая в зависимости от назначения подразделяется на три группы: запорную, регулирующую и предохранительную.

Анализ конструктивных особенностей и условий эксплуатации нефтегазового оборудования позволяет сделать выводы: буровое и эксплуатационное оборудование, а также трубопроводы работают в тяжелых условиях абразивного, усталостного и коррозионного изнашивания. Оборудование, машины и трубопроводная арматура должны обладать следующими основными свойствами: прочностью, герметичностью, коррозионной стойкостью, взрывобезопасностью и надежностью.