帶壓作業(yè)帶壓作業(yè)管柱扶正裝置設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文

1、摘要在帶壓作業(yè)過(guò)程中，從實(shí)際考察工作經(jīng)驗(yàn)得知，在不壓井修井工作的油管起升過(guò)程中，并不能保證油管與接箍的水平位置不發(fā)生變化，從而會(huì)導(dǎo)致接箍探測(cè)器的準(zhǔn)確性降低，在控制排壓方面出現(xiàn)錯(cuò)誤信息，引起閘板失效，造成損失。因此，有必要在接箍探測(cè)器空間位置附近安裝抽油管扶正裝置，以保證接箍探測(cè)器工作的安全性，準(zhǔn)確性，可靠性。本設(shè)計(jì)的主要目的，就是要解決帶壓作業(yè)過(guò)程中，增加抽油管扶正裝置，提高接箍探測(cè)的準(zhǔn)確性，保證帶壓作業(yè)過(guò)程的安全，進(jìn)一步發(fā)揮帶壓作業(yè)過(guò)程在修井作業(yè)過(guò)程中的優(yōu)勢(shì)。該裝置為了保證管柱的水平位置的穩(wěn)定性，有四個(gè)接觸點(diǎn)，使整個(gè)扶正體系達(dá)到平衡。同時(shí)為了保證接箍可以順利通過(guò)扶正裝置，且盡量減少摩擦，接觸

2、部分采用滾輪構(gòu)。滾輪安裝在活塞上。關(guān)鍵詞：帶壓作業(yè)；扶正裝置；油套管；接箍探測(cè)器Abstract In the process of operating under pressure, based on the experience of actual surveying work, the level position of oil tube and collar wont be guaranteed to be not changed and reduce accuracy of the collar finder in the lifting process of pressure ba

3、lanced workover oil tube. This will make errors in the drain pressure controlling and cause accidents. Thus its necessary to install oil tube righting fittings near the spatial location of the collar finder, to ensure safety, accuracy and reliability of the collar finder. The main purpose of the des

4、ign is to solve the problems of increasing the oil tube righting fittings and improving accuracy of the collar finder in the process of operating under pressure, thus ensuring the safety of operating under pressure and further to play its advantage in the process of well workover operation. The devi

5、ce has four contact points to stablize the level position of the pipe string and to keep the righting system balance. Meantime the contact section use the roller structure to ensure the collar smoothly pass through the righting fittings with minimal friction. The rollers are installed on the pistons

6、. Keywords: Operating under pressure; Righting fittings; Contact point; Collar finder目 錄 TOC o 1-2 h z u HYPERLINK l _Toc171395824 第1章概述 PAGEREF _Toc171395824 h 1 HYPERLINK l _Toc171395825 帶壓作業(yè)工藝簡(jiǎn)介 PAGEREF _Toc171395825 h 1 HYPERLINK l _Toc171395826 壓井作業(yè)簡(jiǎn)介 PAGEREF _Toc171395826 h 1 HYPERLINK l _Toc1

7、71395827 不壓井簡(jiǎn)介 PAGEREF _Toc171395827 h 2 HYPERLINK l _Toc171395828 帶壓作業(yè)管柱扶正裝置 PAGEREF _Toc171395828 h 3 HYPERLINK l _Toc171395829 第2章扶正裝置的方案確定 PAGEREF _Toc171395829 h 4 HYPERLINK l _Toc171395830 扶正裝置主要受力機(jī)構(gòu)的確定 PAGEREF _Toc171395830 h 5 HYPERLINK l _Toc171395831 扶正器的結(jié)構(gòu)方案 PAGEREF _Toc171395831 h 7 HYPE

8、RLINK l _Toc171395832 第3章扶正裝置的設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc171395832 h 11 HYPERLINK l _Toc171395833 設(shè)計(jì)方面的一些重要指標(biāo) PAGEREF _Toc171395833 h 11 HYPERLINK l _Toc171395834 圓柱螺旋壓縮彈簧的設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc171395834 h 11 HYPERLINK l _Toc171395835 扶正器的設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc171395835 h 13 HYPERLINK l _Toc171395836 其他部分的設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc1713

9、95836 h 15 HYPERLINK l _Toc171395837 第4章總結(jié) PAGEREF _Toc171395837 h 23 HYPERLINK l _Toc171395838 致謝 PAGEREF _Toc171395838 h 24 HYPERLINK l _Toc171395839 參考文獻(xiàn) PAGEREF _Toc171395839 h 25概述帶壓作業(yè)工藝簡(jiǎn)介帶壓修井作業(yè)是利用特殊的修井設(shè)備，密封住井口的高壓液體以防噴出，并在井口有壓力的情況下進(jìn)行管柱的起下作業(yè)。不壓井帶壓作業(yè)工藝技術(shù)是當(dāng)前國(guó)內(nèi)外石油界降低油層污染的主要措施之一。以往油田在進(jìn)行高壓油、氣井作業(yè)施工前，為

10、保證安全生產(chǎn)，經(jīng)常要先壓井再作業(yè)。這樣的弊端首先會(huì)增加壓井液成本，其次壓井液容易對(duì)地層造成污染，再次進(jìn)行壓井作業(yè)后的油氣井生產(chǎn)壓力在短時(shí)間內(nèi)很難恢復(fù)到施工作業(yè)前的狀態(tài)，影響油氣采收率，不利于油田增儲(chǔ)上產(chǎn)1。液壓式帶壓修井作業(yè)設(shè)備是不壓井作業(yè)工藝技術(shù)的典型設(shè)備,它主要由起升系統(tǒng)、動(dòng)力系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、防噴系統(tǒng)及其他輔助裝置組成。起升系統(tǒng)主要包括起升液壓缸、固定卡瓦、游動(dòng)卡瓦等。動(dòng)力系統(tǒng)主要是由動(dòng)力機(jī)（柴油機(jī)或電動(dòng)機(jī)）驅(qū)動(dòng)的液壓泵站。控制系統(tǒng)主要包括計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)、各種傳感器、控制面板等。防噴系統(tǒng)包括閘板防噴器和環(huán)形防噴器等。輔助裝置主要有接箍探測(cè)器、升高短節(jié)、平衡管路及節(jié)流管匯等。采用液壓

11、式帶壓修井作業(yè)設(shè)備進(jìn)行修井作業(yè)具有如下優(yōu)點(diǎn)：可保持地層能量，不污染地層，節(jié)約放噴、壓井、洗井等費(fèi)用及作業(yè)時(shí)間；無(wú)常規(guī)絞車(chē)、傳動(dòng)系統(tǒng)等，設(shè)備重量輕；可靠性高，安全性好，效率高、維護(hù)成本低。據(jù)國(guó)外報(bào)道，某些情況下采用不壓井修井的費(fèi)用僅為壓井修井費(fèi)用的五分之一。目前，國(guó)外應(yīng)用在不壓井修井中的液壓不壓井修井機(jī)可分為短沖程和長(zhǎng)沖程兩大類(lèi)，短沖程一般為1.824.26m，長(zhǎng)沖程一般為10.9812.2m；配套防噴器密封壓力一般為21MPa，最高作業(yè)壓力可達(dá)140MPa；膠心壽命較長(zhǎng)，一口井最多只需要一、兩個(gè)膠心。修井作業(yè)時(shí)，直接將防噴器吊裝在井口法蘭上，安全性、可靠性及自動(dòng)化程度均較高。國(guó)內(nèi)目前還沒(méi)有適合

12、15MPa以上的高壓油、水井的液壓不壓井修井設(shè)備，這方面我們與國(guó)外的差距很大，應(yīng)該大力開(kāi)展這方面的研究工作。壓井作業(yè)簡(jiǎn)介為了保持油田上的油、水井正常的生產(chǎn)，常常要定期或不定期的進(jìn)行修井作業(yè)（主要是起下油管柱）。在修有壓力的油井時(shí)，為了在打開(kāi)井口時(shí)不發(fā)生井噴，首先要用比重較大的泥漿替換出井筒中的油液，以使泥漿液柱壓住油層，使其不發(fā)生井噴，這時(shí)才能在井口敞開(kāi)的情況下安全起下油管柱，這就是壓井作業(yè)。壓驚作業(yè)的缺點(diǎn)是（1）修井時(shí)間長(zhǎng)。在修井前要配制足夠的泥漿，而后進(jìn)行替換泥漿作業(yè)，起下油管柱以后還要用原油替換出泥漿并洗井，然后油井才能重新投入生產(chǎn)。這一整套替換作業(yè)，包括各種設(shè)備準(zhǔn)備，工作量很大，所占時(shí)

13、間很多。（2）成本高。為了配制足夠量、性能滿(mǎn)足要求的泥漿，要投入相當(dāng)大的資金，并且這些泥漿一般用一次就丟棄了，再加上為了壓井，需要各種洗井設(shè)備，泥漿配制設(shè)備等，因此使修井成本大大提高。（3）更為嚴(yán)重的是由于泥漿壓井，往往會(huì)污染油層。為了防止井噴，泥漿液柱壓力往往超過(guò)油層壓力，這樣，泥漿液就會(huì)進(jìn)入油層，堵塞出油孔隙，修井后如果這些泥漿堵塞物沖洗不出來(lái)，就會(huì)使油井減產(chǎn)甚至停產(chǎn)。在修注水井時(shí)，往往是抬掉井口使注水自由放噴，直至壓力降至不噴為止。這樣做，一是損失了大量的地層能量，延長(zhǎng)了修井時(shí)間；另外這種突然放噴的做法，對(duì)油層套管及地層都會(huì)帶來(lái)嚴(yán)重后果，導(dǎo)致注水井早期損壞2。不壓井簡(jiǎn)介所謂不壓井修井就是

14、油井不用泥漿壓井，水井也不放噴，而是在井口自封防噴器的控制下強(qiáng)行起下油（水）管。下面我們說(shuō)一下它的優(yōu)點(diǎn)。不壓井作業(yè)技術(shù)有許多優(yōu)點(diǎn)，對(duì)水井作業(yè)前它不需要停注放壓，免去常規(guī)作業(yè)所需壓井液及其地面設(shè)備的投入，省去了排壓井液的費(fèi)用，無(wú)污染保護(hù)了環(huán)境。它的最大優(yōu)點(diǎn)還在于它可以保護(hù)和維持地層的原始產(chǎn)能，減少酸化，壓裂等增產(chǎn)措施的次數(shù)，為油氣田的長(zhǎng)期開(kāi)發(fā)和穩(wěn)定生產(chǎn)提供良好的基礎(chǔ)。這樣一方面可為油公司節(jié)約大量的用于壓井的成本，另一方面，由于原始地層得到了很好的保護(hù)，油氣層的產(chǎn)能會(huì)得到相應(yīng)的提高，從而可以最大限度的利用我們地下的油氣資源3。使用不壓井機(jī)的意義（1）該技術(shù)的使用為油氣田勘探開(kāi)發(fā)提供了一種新思路，使

15、用傳統(tǒng)壓井方式，是為了平衡地層壓力，防止井噴現(xiàn)象的發(fā)生。不壓井無(wú)法作業(yè)，從而難以實(shí)現(xiàn)許多地質(zhì)要求，影響地質(zhì)分析。不壓井技術(shù)的應(yīng)用，可以在帶壓情況下進(jìn)行管柱起下，完成各種評(píng)價(jià)測(cè)試和改變工作制度等的作業(yè)工序。（2）最大限度保持油氣層原始地層狀態(tài)，正確評(píng)價(jià)油氣藏。壓井液進(jìn)入地層，造成了地層的污染，為后續(xù)資料錄取、完井作業(yè)、試油等環(huán)節(jié)帶來(lái)了負(fù)面的影響，從而影響到油藏描述的結(jié)果，直至影響到采收率。采用不壓井作業(yè)使產(chǎn)層的物性得以最大的保護(hù)，避免了常規(guī)開(kāi)采過(guò)程中對(duì)新開(kāi)采的產(chǎn)層造成的破壞，如新開(kāi)油氣孔道的堵塞、泥餅現(xiàn)象造成地層解釋錯(cuò)誤、水敏性礦物膨脹造成產(chǎn)層物性的下降，從而在進(jìn)行油層評(píng)價(jià)時(shí)取得準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。（3

16、）最大限度的降低作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)。壓井液在作業(yè)過(guò)程中受氣侵或油侵，降低密度，一方面發(fā)生井噴的危險(xiǎn)性大，另一方面需要重復(fù)壓井，工序復(fù)雜，費(fèi)用昂貴。（4）解決了常規(guī)壓井作業(yè)的一些疑難問(wèn)題。如氣井作業(yè)中，用壓井液壓井，一壓就漏，不壓就噴；低滲氣井則很容易壓死。還有由于應(yīng)用不壓井作業(yè)技術(shù)，避免了高壓油井中壓井泥漿的頻繁更換、循環(huán)和配套設(shè)施的使用，避免了對(duì)地面環(huán)境的污染，以及可以解決注水井長(zhǎng)時(shí)間放溢流的難題。 （5）避免壓井液的使用，防止產(chǎn)層受到污染，從而提高了產(chǎn)能和采收率，從而使產(chǎn)層的開(kāi)采產(chǎn)量和潛能得以最大的保護(hù)。（6）降低勘探開(kāi)發(fā)成本，提高了油氣田的生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)效益由于作業(yè)時(shí)不需要進(jìn)行壓井，一是節(jié)約了成本

17、費(fèi)用，二是縮短了作業(yè)周期。壓井對(duì)地層的危害不言而喻，壓井液費(fèi)用亦十分可觀，并且作業(yè)后還需抽排壓井液。而水井作業(yè)時(shí)，水井停注放壓時(shí)間長(zhǎng)，有時(shí)甚至放兩三個(gè)月或半年，為了保持地層壓力場(chǎng)平衡，周邊水井也需停注，造成油井減產(chǎn)或停產(chǎn)，對(duì)生產(chǎn)影響較大，經(jīng)濟(jì)效益低下。（7）保護(hù)環(huán)境，避免了壓井液對(duì)地面的污染，符合HSE的要求，具有巨大的社會(huì)效益4。帶壓作業(yè)管柱扶正裝置在帶壓作業(yè)過(guò)程中，從實(shí)際考察工作經(jīng)驗(yàn)得知，在不壓井修井工作的油管起升過(guò)程中，并不能保證油管與接箍的水平位置不發(fā)生變化，會(huì)導(dǎo)致接箍探測(cè)器的準(zhǔn)確性降低。從而在控制排壓方面產(chǎn)生失誤，引起事故。因此，有必要在接箍探測(cè)器空間位置附近安裝抽油管扶正裝置，以保

18、證接箍探測(cè)器工作的安全性，準(zhǔn)確性，可靠性。本設(shè)計(jì)的主要目的，就是要解決帶壓作業(yè)過(guò)程中，增加抽油管扶正裝置，提高接箍探測(cè)的準(zhǔn)確性，從而保證帶壓作業(yè)過(guò)程的安全，進(jìn)一步發(fā)揮帶壓作業(yè)過(guò)程在修井作業(yè)過(guò)程中的優(yōu)勢(shì)。扶正裝置在帶壓作業(yè)設(shè)備中的位置5。根據(jù)對(duì)扶正裝置工作情況的要求，來(lái)確定扶正裝置的工作圖，并進(jìn)行合理的安裝形式設(shè)計(jì)，再根據(jù)相關(guān)資料和文獻(xiàn)進(jìn)行參數(shù)對(duì)相應(yīng)的零部件進(jìn)行擬定的計(jì)算和強(qiáng)度校核。進(jìn)而確定裝置的各部件零件尺寸和裝配尺寸。由于該裝置是應(yīng)用于現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際工作的，所以要對(duì)現(xiàn)場(chǎng)工作環(huán)境有一定的了解，只有這樣才能更好的完成畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)。由于該裝置是為了保證管柱的水平位置的穩(wěn)定性，所以對(duì)管注的扶正作用應(yīng)該是一

19、個(gè)穩(wěn)定的平面體系，也就是說(shuō)至少應(yīng)該有3個(gè)以上的接觸受力點(diǎn)?；趯?duì)以上情況的了解，本設(shè)計(jì)計(jì)劃采用兩個(gè)水平位置對(duì)稱(chēng)的扶正裝置來(lái)完成設(shè)計(jì)，其中每個(gè)裝置與管柱有兩個(gè)接觸受力點(diǎn)。這樣會(huì)有四個(gè)接觸點(diǎn)，使整個(gè)扶正體系達(dá)到平衡。同時(shí)為了保證接箍可以順利通過(guò)扶正裝置，且盡量減少摩擦，接觸部分采用滾輪構(gòu)。滾輪安裝在活塞上?；钊惭b在殼體內(nèi).在扶正彈簧的作用下活塞帶動(dòng)滾輪對(duì)管柱起扶正作用,活塞與殼體內(nèi)壁通過(guò)鍵來(lái)連接，保證軸承扶正部分不會(huì)產(chǎn)生徑向旋轉(zhuǎn)?；钊蟮膹椈墒芰榉稣b置的主要扶正力來(lái)源。彈簧采用圓柱螺旋壓縮彈簧。彈簧腔內(nèi)與管柱內(nèi)通過(guò)間隙保證液壓力一致。（扶正裝置工作圖如圖1.2所示）。圖1.1 帶壓作業(yè)扶正裝

20、置位置圖卸荷閥平衡閥下閘板防噴器接箍探測(cè)器1扶正器上閘板防噴器接箍探測(cè)器2圖 扶正裝置扶正頭工作原理圖扶正裝置的方案確定前一章主要介紹了帶壓作業(yè)的相關(guān)內(nèi)容和扶正裝置設(shè)計(jì)的基本思路，本章將具體說(shuō)明扶正裝置的設(shè)計(jì)方案如何確定。扶正裝置主要受力機(jī)構(gòu)的確定扶正器的工作目的是為了保證管柱的空間位置穩(wěn)定，也就是要承受變力，并產(chǎn)生反作用力。由于扶正過(guò)程是被動(dòng)的，所以設(shè)計(jì)重點(diǎn)在于裝置工作的穩(wěn)定性和持續(xù)性。在控制方面要求不很?chē)?yán)格。能夠達(dá)到扶正目的結(jié)構(gòu)和作用力的方式很多,這里選擇采用液壓扶正機(jī)構(gòu)和彈簧扶正機(jī)構(gòu)為考慮對(duì)象,所以主要的設(shè)計(jì)方向有兩種：即液壓扶正機(jī)構(gòu)和彈簧扶正機(jī)構(gòu)。兩種設(shè)計(jì)的共同出發(fā)點(diǎn)在于，承受扶正力的

21、部分都是一個(gè)可移動(dòng)的活塞，活塞頭部安裝扶正輪，接觸工件。工作中由活塞將扶正力傳遞給受力機(jī)構(gòu)，產(chǎn)生反作用力。起到扶正作用。不同點(diǎn)在于受力機(jī)構(gòu)不同。液壓系統(tǒng)采用液壓驅(qū)動(dòng)活塞保持水平位置穩(wěn)定。圓柱壓縮彈簧工作原理在于通過(guò)彈簧壓縮。產(chǎn)生反作用力。采用液壓系統(tǒng)控制液壓系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)在于可承受較大的作用力，工作穩(wěn)定，且易于控制。不利的方面在于引入液壓系統(tǒng)，起輔助設(shè)備較多，占地面積會(huì)有一定要求。但考慮到扶正裝置是在修井過(guò)程中的地面以上工作，液壓控制是可以實(shí)現(xiàn)的。由于工作過(guò)程簡(jiǎn)單，所以系統(tǒng)回路也不復(fù)雜。有液壓缸作為工作機(jī)構(gòu)扶正油管。并且可由調(diào)壓閥控制系統(tǒng)內(nèi)部壓力，調(diào)整扶正力大小。采用圓柱螺旋壓縮彈簧圓柱螺旋壓縮彈

22、簧相會(huì)來(lái)說(shuō)是一種更為簡(jiǎn)單有效的工作機(jī)構(gòu)。可以是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)變得簡(jiǎn)單，從而同時(shí)降低今后的制造，安裝和維護(hù)的工作量。對(duì)于扶正力的調(diào)節(jié)，彈簧的設(shè)計(jì)方案中應(yīng)采取螺紋來(lái)進(jìn)行。螺紋連接的優(yōu)點(diǎn)同樣是簡(jiǎn)單可靠。具體的調(diào)節(jié)方式為在彈簧殼體尾部安裝一個(gè)水平位置相對(duì)穩(wěn)定且可以用螺紋進(jìn)行調(diào)節(jié)的活塞，彈簧的一段安裝在扶正活塞上，另一端安裝在尾部活塞上。扶在正裝置的正常工作中，依靠扶正活塞受力后的水平移動(dòng)，即由圓柱螺旋壓縮彈簧來(lái)承力，完成扶正工作。在工作之前可依照不同井況，工作前由尾部的螺紋機(jī)構(gòu)來(lái)調(diào)節(jié)彈簧的最小工作壓力。是裝置的工作達(dá)到更高的穩(wěn)定性和安全性。設(shè)計(jì)方案的比較和最終確定對(duì)于扶正裝置，首先要解決的問(wèn)題就是扶正力的大

23、小。在本次設(shè)計(jì)中，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)，初步估算單位應(yīng)該會(huì)是百公斤，這個(gè)方面講兩種方案都可以達(dá)到設(shè)計(jì)目的。第二個(gè)問(wèn)題是現(xiàn)場(chǎng)工作客觀因素，尤其是安裝空間。這點(diǎn)上可以看出對(duì)于采用液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案是不太易于實(shí)現(xiàn)的。因?yàn)椴粔壕蘧^(guò)程中有許多設(shè)備是共同工作的，空間要求緊湊。液壓系統(tǒng)的輔助部分對(duì)于扶正工作來(lái)說(shuō)顯得有些多余。第三就是成本上的對(duì)比，顯然采用彈簧設(shè)計(jì)要經(jīng)濟(jì)實(shí)惠。所以，在確定了扶正力大小，證明圓柱螺旋彈簧可行的情況下，還是應(yīng)該采用彈簧機(jī)構(gòu)方案來(lái)設(shè)計(jì)扶正裝置。受扶正以下是對(duì)扶正力，即抽油桿受力分析，由此得出的結(jié)論證明彈簧機(jī)構(gòu)也可以完成扶正工作，達(dá)到穩(wěn)定油桿水平位置的作用對(duì)抽油桿的失穩(wěn)做定量分析。抽油桿的

24、失穩(wěn)包括動(dòng)力失穩(wěn)和受壓彎曲失穩(wěn)。動(dòng)力失穩(wěn)來(lái)源于桿體軸向和橫向應(yīng)力載荷變化, 周期和載荷變化量越大, 動(dòng)力失穩(wěn)越嚴(yán)重; 彎曲失穩(wěn)來(lái)源于桿體在螺旋狀井筒中橫向擺動(dòng)的劇烈程度和頻率6，7。由于上沖程時(shí)抽油桿受自重和液柱對(duì)活塞的壓力影響, 始終保持受拉狀態(tài), 失穩(wěn)性不嚴(yán)重。在下沖程中,根據(jù)材料力學(xué)壓桿穩(wěn)定中的約束概念規(guī)定, 將最下端抽油桿下部當(dāng)固定點(diǎn),上部為自由端進(jìn)行研究。則抽油桿失穩(wěn)來(lái)自于F柱塞和F凡爾:式中, D 為柱塞斷面直徑,mm; 柱塞與襯套間隙,mm; nk 為游動(dòng)凡爾個(gè)數(shù),取1 ; S 為光桿沖程,m; n 為沖次,l/ min;為井液密度, kg/ m3 ; u 為流量系數(shù),取018

25、; A 為柱塞面積,m2 ; f 為游動(dòng)凡爾座孔面積,m2 。中性點(diǎn)以下抽油桿長(zhǎng)度為:式中, d 為桿直徑,m; F液為管內(nèi)液柱作用在柱塞上的壓力, Pa ; F桿為桿柱重量,N;桿為抽油桿的密度,kg/ m3 。根據(jù)壓桿理論,桿柱發(fā)生彎曲的臨界載荷為:式中, l 為3/ 4 i n 抽油桿單根長(zhǎng)度,8 m。實(shí)例計(jì)算表明, P n F ,即來(lái)自柱塞與凡爾的壓力遠(yuǎn)大于抽油桿柱發(fā)生彎曲失穩(wěn)的臨界載荷,所以下沖程時(shí)抽油桿中性點(diǎn)以下始終是嚴(yán)重彎曲的,變形長(zhǎng)度在中性點(diǎn)以下L 扶正力在314公斤, 液壓扶正機(jī)構(gòu)和彈簧扶正機(jī)構(gòu)都能夠勝任扶正工作,考慮現(xiàn)場(chǎng)工作客觀因素，尤其是安裝空間。這點(diǎn)上可以看出對(duì)于采用液

26、壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案是不太易于實(shí)現(xiàn)的。因?yàn)椴粔壕蘧^(guò)程中有許多設(shè)備是共同工作的，空間要求緊湊。液壓系統(tǒng)的輔助部分對(duì)于扶正工作來(lái)說(shuō)顯得有些多余。第三就是成本上的對(duì)比，顯然采用彈簧設(shè)計(jì)要經(jīng)濟(jì)實(shí)惠。所以，在確定了扶正力大小，證明圓柱螺旋彈簧可行的情況下，還是應(yīng)該采用彈簧機(jī)構(gòu)方案來(lái)設(shè)計(jì)扶正裝置8。扶正器的結(jié)構(gòu)方案扶正器是整個(gè)扶正機(jī)構(gòu)最直接，最重要的部分。扶正器的設(shè)計(jì)成功與否直接關(guān)系到扶正裝置的設(shè)計(jì)能否成功。在設(shè)計(jì)中主要考慮了三種連接方案，多一種考慮就多一分把握。軸承連接軸承連接是方案是在活塞頭部，即扶正方向安裝銷(xiāo)軸，之后在銷(xiāo)軸兩端安裝同樣的一對(duì)軸承，用軸承來(lái)連接扶正輪。方案優(yōu)點(diǎn)在于扶正輪的徑向轉(zhuǎn)動(dòng)比較穩(wěn)

27、定，當(dāng)接箍等直徑比管柱大的元件通過(guò)時(shí)不必產(chǎn)生較大的摩擦力。比例的方面在于管道中空間條件較差，不易安裝。同樣密封也是必須考慮的問(wèn)題。首先考慮的是在滾動(dòng)軸承。由前所述，扶正輪與油桿柱（工件）之間是切向力接觸所以就要求軸承既要承受軸向載荷，也要能夠承受徑向載荷。當(dāng)然是以徑向載荷為主，軸向載荷是作為扶正力的分力存在的，且對(duì)于整個(gè)扶正系統(tǒng)，軸向的分離將平衡而不影響扶正系統(tǒng)的工作。但對(duì)于單獨(dú)的一個(gè)扶正輪和銷(xiāo)軸連結(jié)來(lái)說(shuō)，如果采用軸承連接，那么軸承就必須能夠承受單向或雙向的軸向載荷。向心推力轱承軸向預(yù)緊原理向心推力軸承分為角接觸球軸承和圓錐滾子軸承兩類(lèi)，前者滾動(dòng)元件與滾道間為初始點(diǎn)接觸，后者為初始線(xiàn)接觸角接觸

28、球軸承承受軸向載荷。因此在滾動(dòng)軸承選擇向心推力球軸承9。如圖2.1所示。圖2.1 向心推力球軸承雙列向心推力球軸承是將2個(gè)單列向心推力球軸承的外圈背面相吻合，內(nèi)圈、外圈均各為一體的結(jié)構(gòu)。因此，這種結(jié)構(gòu)的軸承，具有二個(gè)方向的推力負(fù)荷能力。滾動(dòng)軸承在本次設(shè)計(jì)中使用的可能性不大，由于滑動(dòng)軸承本身具有一些獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，使得他在不能和不便或使用滾動(dòng)軸承沒(méi)有優(yōu)勢(shì)的場(chǎng)合。因此，滑動(dòng)軸承在軋鋼機(jī)，汽輪機(jī)，內(nèi)燃機(jī)，鐵路機(jī)車(chē)和車(chē)輛，金屬切削機(jī)床，航空發(fā)動(dòng)機(jī)附件，雷達(dá)，衛(wèi)星地面通信站等方面應(yīng)用較廣10。因?yàn)榇舜蔚脑O(shè)計(jì)中存在空間限制，安裝滾動(dòng)軸承很難。因此，在軸承方案的設(shè)計(jì)上主要考慮向心推力球軸承?？紤]軸承的實(shí)際上還要

29、有密封上的準(zhǔn)備，由于個(gè)扶正機(jī)構(gòu)是在油中的，機(jī)構(gòu)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)必須考慮安裝密封蓋。銷(xiāo)聯(lián)接圖2.2 銷(xiāo)連接 銷(xiāo)聯(lián)接用途是固定兩零件的相互位置，作為組合加工和裝配時(shí)的重要輔助零件。銷(xiāo)已標(biāo)準(zhǔn)化，類(lèi)型很多。常用的有：圓柱銷(xiāo)、圓錐銷(xiāo)、槽銷(xiāo)和開(kāi)口銷(xiāo)等。圓柱銷(xiāo)利用微量過(guò)盈固定在鉸光的銷(xiāo)孔中，如多次裝拆則有損聯(lián)接緊固和精確定位。圓錐銷(xiāo)帶有1：50的錐度，能自鎖，靠錐擠作用固定在鉸光的銷(xiāo)孔中，可多次裝拆。槽銷(xiāo)開(kāi)有縱槽，藉材料彈性擠緊在未經(jīng)鉸光的銷(xiāo)孔中，可多次裝拆，多用於傳遞載荷。彈性圓柱銷(xiāo)是縱向開(kāi)縫的圓管，比實(shí)心銷(xiāo)輕，靠彈性擠緊在未經(jīng)鉸光的銷(xiāo)孔中，可多次裝拆。開(kāi)口銷(xiāo)常與帶槽螺母配用，是螺紋防鬆的一種措施。這種連接結(jié)構(gòu)

30、上比軸承連接要簡(jiǎn)單，但穩(wěn)定性不是很高，由于扶正輪會(huì)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)，所以在大多數(shù)工作時(shí)間里，銷(xiāo)的軸向受力不平衡。長(zhǎng)時(shí)間工作容易損壞。銷(xiāo)聯(lián)接的最大優(yōu)點(diǎn)在于安裝簡(jiǎn)單，無(wú)論是軸承還是焊接，安裝上都有條件，軸承安裝需要非常高的精度，而焊接對(duì)安裝方式和環(huán)境有比較特使的要求。而銷(xiāo)聯(lián)接只要在定位上控制得當(dāng)?shù)脑?huà)，銷(xiāo)聯(lián)接的價(jià)格優(yōu)勢(shì)和安裝優(yōu)勢(shì)將顯示出來(lái)。焊接焊接結(jié)構(gòu)是將兩個(gè)扶正輪焊接在一根安裝在活塞上的銷(xiāo)軸上。該方案結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單，成本最低，需要兩個(gè)扶正輪和一個(gè)銷(xiāo)軸。 圖2.3 焊接結(jié)構(gòu)在轉(zhuǎn)動(dòng)方面比較受限制，自由度不高。但考慮到本身浸在油液中，不用考慮潤(rùn)滑問(wèn)題。手工電弧焊操作，45 鋼與40Cr、ZG270-500三種母材在

31、一起焊接，45 鋼含碳較高，所以盡可能選擇堿性低氫型焊條，作為填充焊接材料。經(jīng)試驗(yàn)，選擇代號(hào)為E5015fr507，規(guī)格為04mm05mm 的焊條11。當(dāng)然也考慮了其他的焊接工藝。比如，熱浸鍍鋁鋼管的普通焊接工藝。采用低氫型碳鋼焊條和奧氏體不銹鋼焊條，根部焊道采用電弧焊接法和TIG焊接法，中間層和最終層焊道，如是薄板用TIG焊接，如是厚板（4mm）以上則用電孤焊。兩種焊接法通過(guò)對(duì)焊道檢驗(yàn)和性能測(cè)試表明，熔合線(xiàn)處防腐性能較差，適合于一般場(chǎng)合的防腐施工。與使用手工電弧焊相比優(yōu)點(diǎn)在于：1）可提高r作效率34倍2)焊接質(zhì)量好。如果蒙皮與骨架貼實(shí)焊點(diǎn)強(qiáng)度均能達(dá)到要求。使用手工電弧焊則容易焊漏或燒芽。3)

32、外觀變形小，外形美觀大方符合高擋車(chē)的要求，采用手工電弧焊則焊接變形較大，焊后不美觀。4)勞動(dòng)強(qiáng)度明顯降低12。由于扶正輪的厚度為15mm。結(jié)構(gòu)如圖2.4所示。綜合考慮應(yīng)采用電戶(hù)焊接。綜合考慮應(yīng)采用電戶(hù)焊接。圖2.4 扶正輪的結(jié)構(gòu)扶正器方案的確定綜合考慮以上方案，結(jié)合實(shí)際工作情況，確定用焊接結(jié)構(gòu)。因?yàn)樵谄鸾倒苤乃俣炔⒉桓?，在扶正的部分上，由管柱線(xiàn)速度轉(zhuǎn)換出的扶正輪轉(zhuǎn)速也不很高，因此不需選用軸承連接。扶正器長(zhǎng)期工作在扶正狀態(tài)。在被動(dòng)受力，承受扶正力的過(guò)程中，需要有穩(wěn)定的受力狀態(tài)合理平衡性，顯然焊接相對(duì)于銷(xiāo)聯(lián)接是有優(yōu)勢(shì)的。在成本上同樣焊接最低。所以選擇焊接作為扶正器的安裝方式。扶正裝置的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)方

33、面的一些重要指標(biāo)本章我們要對(duì)不壓井修井機(jī)的帶壓作業(yè)系統(tǒng)管柱扶正裝置進(jìn)行設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)時(shí)，我們應(yīng)當(dāng)考慮諸多的因素，深入細(xì)節(jié)的調(diào)研，還要有嚴(yán)謹(jǐn)?shù)姆治龊捅匾挠?jì)算，以確保設(shè)計(jì)的合理化和最優(yōu)化，滿(mǎn)足下列要求。（1）工作安全可靠（2）性能穩(wěn)定，噪音小，壽命長(zhǎng)（3）扶正性能要準(zhǔn)確、可靠，沒(méi)有沖擊，保證接箍探測(cè)的準(zhǔn)確性。（4）調(diào)整、使用和維修要方便，操縱方面要簡(jiǎn)單、省力（5）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，重量輕，成本低圓柱螺旋壓縮彈簧的設(shè)計(jì) 根據(jù)最大、最小扶正力的要求、工作行程確定螺旋彈簧的結(jié)構(gòu)尺寸，已知條件如下：彈簧的最大工作載荷（扶正輪的最大扶正力時(shí)彈簧載荷）： Pn=300（公斤）；彈簧的最小工作載荷（扶正輪的最小扶正力

34、時(shí)彈簧載荷）： P1=187.5（公斤）；最大工作行程： mm。根據(jù)公式：計(jì)算彈簧的彈性系數(shù)為下表為根據(jù)Pn查表得出的彈簧設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)13。表3.1 彈簧設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)項(xiàng)目數(shù)據(jù)d10D265tPnfnPdlQ彈簧自由高度為260毫米彈簧的計(jì)算部分如下：彈簧有效圈數(shù)的計(jì)算公式為， 取n11.5。彈簧實(shí)際剛度的計(jì)算公式為計(jì)算得，與3.21接近，符合設(shè)計(jì)要求。彈簧實(shí)際圈數(shù)為。彈簧實(shí)際節(jié)距的計(jì)算公式為，與實(shí)際要求接近。工作極限負(fù)荷下的彈簧變形的計(jì)算公式為 mm。最大工作負(fù)荷下的彈簧變形的計(jì)算公式為 mm。最大工作負(fù)荷下的彈簧高度的計(jì)算公式為 mm。最小工作負(fù)荷下的高度的計(jì)算公式為 mm。工作極限負(fù)荷下的高度的計(jì)

35、算公式為 mm。圓柱螺旋壓縮彈簧展開(kāi)長(zhǎng)度的計(jì)算公式為 mm。圓柱螺旋壓縮彈簧的細(xì)長(zhǎng)比計(jì)算公式為，小于5.3 符合設(shè)計(jì)要求圓柱螺旋壓縮彈簧指數(shù)的計(jì)算公式為。如圖3.1所示，為彈簧的設(shè)計(jì)結(jié)果：圖3.1 彈簧結(jié)構(gòu) 扶正器的設(shè)計(jì) 扶正器是扶正裝置中的主要力學(xué)傳遞機(jī)構(gòu)，主要承受軸向載荷，即扶正力。形象自由度由兩個(gè)對(duì)稱(chēng)的導(dǎo)向平鍵來(lái)限制，保證扶正器部分不產(chǎn)生徑向轉(zhuǎn)動(dòng)。扶正部分由銷(xiāo)軸和扶正輪組成，采用焊接方式連接?；钊膊坑脕?lái)安裝彈簧。由于扶正器的存在，扶正裝置本身將分成前后兩個(gè)殼體，為了保證不產(chǎn)生壓差，導(dǎo)致扶正力增大，扶正器的安裝要保證與殼體之間有一定間隙，使前后腔之中的一壓力相同為21MPa。扶正器的結(jié)構(gòu)

36、如圖3.2所示。圖3.2扶正器結(jié)構(gòu)圖扶正輪銷(xiāo)軸的受力分析扶正輪銷(xiāo)軸，是傳遞扶正壓力的主要部件，它的作用是將管柱（工件）偏移所施加給扶正輪上的力通過(guò)活塞傳遞給彈簧，再由彈簧的反作用力對(duì)管柱（工件）加以扶正，在整個(gè)力的傳遞過(guò)程中，扶正輪銷(xiāo)軸是一個(gè)比較弱的環(huán)節(jié)，所以要進(jìn)行強(qiáng)度校核，根據(jù)銷(xiāo)軸的工作情況可知，銷(xiāo)軸主要受切應(yīng)力。確定銷(xiāo)軸的受力圖如下：圖3.3 銷(xiāo)軸受力分析剪切強(qiáng)度計(jì)算已知，本設(shè)計(jì)選用材料為45號(hào)優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，查表得知其=22 Kg/mm2。根據(jù)設(shè)計(jì)要求得知扶正力為P=300 Kg。理論計(jì)算軸截面積已知=22 Kg/mm2代入公式計(jì)算得 mm2。由已知 mm2。代入公式計(jì)算得 mm。設(shè)計(jì)銷(xiāo)

37、軸為16 mm，完全能夠滿(mǎn)足剪切應(yīng)力要求。其他部分的設(shè)計(jì)其他部分包括殼體結(jié)構(gòu)、導(dǎo)向平鍵、彈簧殼體的結(jié)構(gòu)殼體的設(shè)計(jì)由于扶正器是修井工作裝置中的一件，所以在安裝上應(yīng)該保證一定的通用性，應(yīng)該能夠與其他設(shè)備、井口的安裝尺寸相吻合，所以采用395的大徑法蘭連接，管腔仍然要保證186。在連接上采用M36的螺栓連接。殼體結(jié)構(gòu)采用比照法設(shè)計(jì)，參照接箍探測(cè)器的殼體結(jié)構(gòu)，這里不作詳細(xì)說(shuō)明，殼體結(jié)構(gòu)如圖3.4所示： 殼體的主要結(jié)構(gòu)包括：螺栓孔1：用于連接其他修井設(shè)備，如接箍探測(cè)器等。螺栓孔2：用于連接彈簧殼體，與其一起組成扶正裝置的外部機(jī)構(gòu)。3）扶正器內(nèi)徑：也就是油井內(nèi)徑，其尺寸為 mm，抽油管，接箍等驚嚇設(shè)備可以

38、正常通過(guò)。4）殼體材料：殼體材料選用35號(hào)鋼。由工作條件21MPa和加工難易程度，制造成本綜合考慮，在同樣滿(mǎn)足工作要求的情況下，35鋼比45鋼更易于加工，成本也更低，也就是說(shuō)更適合于本次設(shè)計(jì)。扶正器內(nèi)徑螺栓孔1螺栓孔2 箱體結(jié)構(gòu)圖導(dǎo)向平鍵的選擇導(dǎo)向平鍵用于動(dòng)聯(lián)接。用螺釘固定在軸槽中，導(dǎo)向平鍵與輪轂的鍵槽采用間隙配合，輪轂可沿導(dǎo)向平鍵軸向移動(dòng)。為了裝拆方便，鍵中間設(shè)有起鍵螺孔。導(dǎo)向平鍵適用于輪轂移動(dòng)距離不大的場(chǎng)合。當(dāng)輪轂軸向移動(dòng)距離較大時(shí)，可用滑鍵固定在輪轂上，滑鍵隨輪轂一起沿軸上的鍵槽移動(dòng)，故軸上應(yīng)銑出較長(zhǎng)的鍵槽。在扶正器的設(shè)計(jì)上，導(dǎo)向平鍵要限制扶正器的旋轉(zhuǎn)自由度，進(jìn)而輔助扶正器扶正抽油管?？?/p>

39、慮實(shí)際工作情況，導(dǎo)向平鍵應(yīng)固定在活塞上，而在殼體內(nèi)壁上開(kāi)出較長(zhǎng)的槽。導(dǎo)向平鍵的具體結(jié)構(gòu)如圖3.5所示。導(dǎo)向平鍵結(jié)構(gòu)圖彈簧殼體的設(shè)計(jì)在帶壓作業(yè)過(guò)程中，從實(shí)際考察工作經(jīng)驗(yàn)得知，在不壓井修井工作的油管起升過(guò)程中，并不能保證油管與接箍的水平位置不發(fā)生變化，會(huì)導(dǎo)致接箍探測(cè)器的準(zhǔn)確性降低。從而在控制排壓方面產(chǎn)生失誤，引起事故。因此，有必要在接箍探測(cè)器空間位置附近安裝抽油管扶正裝置，以保證接箍探測(cè)器工作的安全性，準(zhǔn)確性，可靠性。本設(shè)計(jì)的主要目的，就是要解決帶壓作業(yè)過(guò)程中，增加抽油管扶正裝置，提高接箍探測(cè)的準(zhǔn)確性，從而保證帶壓作業(yè)過(guò)程的安全，進(jìn)一步發(fā)揮帶壓作業(yè)過(guò)程在修井作業(yè)過(guò)程中的優(yōu)勢(shì)。該裝置為了保證管柱的水

40、平位置的穩(wěn)定性，有四個(gè)接觸點(diǎn)，使整個(gè)扶正體系達(dá)到平衡。同時(shí)為了保證接箍可以順利通過(guò)扶正裝置，且盡量減少摩擦，接觸部分采用滾輪構(gòu)。滾輪安裝在活塞上。彈簧殼體的設(shè)計(jì)殼體內(nèi)要承受21MPa的液壓，同時(shí)還要保證活塞和彈簧在其中可以進(jìn)行水平方向上的自由運(yùn)動(dòng)。為了達(dá)到既要結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單又要達(dá)到設(shè)計(jì)功能，殼體內(nèi)壁在設(shè)計(jì)上分成三部分，第一部分是安裝尾部彈簧調(diào)整活塞，用來(lái)實(shí)現(xiàn)扶正壓力的調(diào)整和檢修分解；由于是螺紋聯(lián)接，且有密封圈保證密封，所以強(qiáng)度上要求相對(duì)較低。第二部分是包含彈簧的部分，其中還有油液，也就是主要承受液壓強(qiáng)的部分。設(shè)計(jì)中采用了15mm的壁厚。內(nèi)壁最后一部分是開(kāi)鍵槽的部分，這部分的內(nèi)徑除了開(kāi)槽部分外，厚度取

41、20mm。在保證承壓的同時(shí)，與扶正器活塞結(jié)構(gòu)相配合，對(duì)于活塞的移動(dòng)距離起限制作用。防止當(dāng)修井工作的井下部分都提出井口之后，扶正器之間產(chǎn)程接觸和損傷。圖3.6彈簧箱體結(jié)構(gòu)圖彈簧殼體的結(jié)構(gòu)如圖3.6所示：1、彈簧殼體強(qiáng)度計(jì)算彈簧殼體作為主要受力配件即承受油管內(nèi)的油汽壓力，又要承受彈簧的彈力，所以要求殼體有足夠的強(qiáng)度，能長(zhǎng)時(shí)間承受油汽壓力及短期動(dòng)態(tài)試驗(yàn)壓力而不致產(chǎn)生永久變形，要有足夠的剛度，能夠承受活塞側(cè)向力和安裝的反作用力，而不致于產(chǎn)生彎曲；內(nèi)表面與活塞密封件及導(dǎo)向環(huán)的摩擦力作用下，能長(zhǎng)期工作，而磨損極少，有高的幾何精度，以確保活塞密封；某些焊接式結(jié)構(gòu)的缸筒，焊接上法蘭或管接頭后不致產(chǎn)生裂紋或有過(guò)

42、大的變形。 缸體的材料 液壓缸缸體常用型材為35、45無(wú)縫鋼管，遇焊接結(jié)構(gòu)時(shí)應(yīng)采用35鋼，粗加工后經(jīng)調(diào)質(zhì)處理。缸體毛壞材料也可采用鍛鋼、鑄鋼或鑄鐵件，鋼材可用ZG35B，鑄鐵可用HT200350以及球墨鑄鐵，特殊場(chǎng)合還可用鋁合金ZL105，及合金鋼30CrMo等。本設(shè)計(jì)選用的是35號(hào)厚壁無(wú)縫鋼管。缸體的強(qiáng)度計(jì)算1）殼體的厚度根據(jù)公式 式中：0缸筒強(qiáng)度要求的最小值（m）；C1缸筒外徑公差余量（m）；C2腐蝕余量（m）。0的計(jì)算有以下幾種情況當(dāng)時(shí)，按簿壁鋼筒計(jì)算計(jì)算公式如下當(dāng)/D=0.080.3時(shí)，按實(shí)用公式計(jì)算，公式如下當(dāng)/D0.3時(shí)，按厚壁筒計(jì)算，公式如下式中 D缸筒內(nèi)徑（m）； Pmax缸筒

43、內(nèi)最高工作壓力，當(dāng)工作壓力P16MPa時(shí)，Pmax=1.5 Pa； P16MPa時(shí)，Pmax=1.25 Pa。 材料的許用應(yīng)力（MPa）， b缸筒材料的抗拉強(qiáng)度（MPa） n安全系數(shù)，可參考下表選取材料靜載荷變載荷沖擊載荷不對(duì)稱(chēng)對(duì)稱(chēng)鋼35812鑄鐵461015本設(shè)計(jì)當(dāng)中預(yù)計(jì)彈簧殼體承壓部分厚度為 mm，缸內(nèi)徑為 mm。由經(jīng)驗(yàn)公式將設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)和D代入計(jì)算得出，滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。式中，缸筒內(nèi)徑D=90mm；缸筒內(nèi)最高工作壓力Pmax=211.25=26.25 MPa。材料的許用應(yīng)力為；b材料的抗拉強(qiáng)度查表得 MPa；n安全系數(shù)，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)工作情況為不對(duì)稱(chēng)變載荷所以取帶入公式計(jì)算得 MPa m考慮到外壁公稱(chēng)

44、余量和腐蝕余量取彈簧箱承壓部分壁厚為15 mm。2、彈簧殼體缸筒厚度校核1）為避免發(fā)生塑性變形，額定工作壓力應(yīng)滿(mǎn)足經(jīng)驗(yàn)公式式中PPL為缸筒發(fā)生塑性變形的壓力式中 s 缸筒材料倔服強(qiáng)度，經(jīng)查表得出35號(hào)鋼的倔服強(qiáng)度s=315MPa；D1 缸筒外徑130mm；D 缸筒內(nèi)徑90mm。將已知帶入公式中計(jì)算的 MPa；進(jìn)而得出。滿(mǎn)足不發(fā)生塑性變形的條件，故可以使用。2）彈簧殼體徑向變形量D應(yīng)滿(mǎn)足式中 D缸筒徑向變形量（m）；PT缸筒耐壓試驗(yàn)壓力（MPa）；E 缸筒材料彈性摸量（MPa）；r材料的泊桑比，鋼材r=0.3；本設(shè)計(jì)中Pr=1.25P=26.25MPa。將已知代入公式中計(jì)算得出 mm能夠滿(mǎn)足密封

45、圈的要求。3、彈簧箱缸體防爆裂壓力校核彈簧箱缸體的爆裂壓力PE應(yīng)大于耐壓試驗(yàn)壓力，根據(jù)公式將已知 MPa； m； m 帶入以上公式計(jì)算得知，通過(guò)計(jì)算得 MPa。PE遠(yuǎn)大于PT（PT=26.25MPa）。所以缸體不會(huì)爆裂。密封形式的選擇1、結(jié)構(gòu)的確定密封是帶壓作業(yè)設(shè)計(jì)的重要部分，活塞與殼體、殼體和殼體之間的密封的好壞直接影響帶壓作業(yè)管柱扶正裝置的工作效率和其工作安全性。當(dāng)密封性不好時(shí)，會(huì)導(dǎo)致內(nèi)外腔油壓不均衡，泄漏后更會(huì)導(dǎo)致安全事故。長(zhǎng)時(shí)間會(huì)的密封失效會(huì)導(dǎo)致零件壽命降低甚至損壞。這樣就要對(duì)連接件進(jìn)行定期互換，這樣不但需要大量的連接件和密封件，而且需要大量的維修時(shí)間，這樣就影響了此系統(tǒng)的正常工作。無(wú)

46、論從換件費(fèi)、維修費(fèi)還是從影響系統(tǒng)的正常工作方面都造成了大量的經(jīng)濟(jì)損失。密封結(jié)構(gòu)根據(jù)不同的工作壓力選用與其合適的密封圈。由于此系統(tǒng)的工作壓力為，所遇選擇型密封圈，由于型密封圈不但可以滿(mǎn)足其密封要求，而且經(jīng)濟(jì)實(shí)用。缸體根據(jù)以上分析得知液壓系統(tǒng)密封性的重要性，所以選擇了如圖3.7所示的結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、密封性好。由于機(jī)構(gòu)中的密封都是靜密封，所以活塞與缸體之間要并不需要導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，同時(shí)要求活塞要有很高的表面精度，以提高密封機(jī)構(gòu)本身的工作性能。同樣由于是靜密封，所以活塞與殼體之間微小的運(yùn)動(dòng)可以忽略不計(jì)，活塞和殼體的摩擦損耗不很?chē)?yán)重。所以在設(shè)計(jì)中再用這種多密封圈密封機(jī)構(gòu)。密封圈活塞圖3.7多密

47、封圈密封結(jié)構(gòu) 2、型密封圈的尺寸和材料由于此密封圈要對(duì)的缸體內(nèi)徑進(jìn)行密封，所以密封圈可根據(jù)表格查標(biāo)準(zhǔn)，查表選擇密封圈的尺寸mm，所以所選擇的密封G GB圖3.8 的尺寸示意圖O型密封圈的材料選擇為橡膠，這樣的密封圈使用范圍廣，購(gòu)買(mǎi)方便，所以這里也選擇橡膠密封圈。螺紋后端蓋的強(qiáng)度計(jì)算后端蓋在設(shè)計(jì)中起到穩(wěn)定住彈簧的作用，為彈簧提供可靠的力學(xué)保障。同時(shí)后端蓋采用螺紋結(jié)構(gòu)保證可以微調(diào)彈簧的初期調(diào)定力，也就是最小工作壓力。在結(jié)構(gòu)上，還要保留密封槽，因?yàn)榛钊诳梢詾檎{(diào)整的同時(shí)還要起到密封的作用。不能產(chǎn)生壓力泄露。具體機(jī)構(gòu)如圖3.9所示。圖3.9 尾部活塞結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)缸筒與缸蓋之間是用螺紋連接的螺紋處的拉應(yīng)力為螺紋處的剪應(yīng)力為合成應(yīng)力為：式中 為螺紋連接處拉應(yīng)力；為螺紋連接處剪應(yīng)力；F為缸蓋端部所承受的最大拉力由公式計(jì)算得出F=19690 N；D為鋼筒內(nèi)徑 D=0.09 m