螺纹套管密封试压装置设计 毕业设计

螺纹套管密封试压装置设计1湛江海洋大学毕业设计（论文）书设计题目螺纹套管密封试压装置设计机械和电气控制系统设计专业机械设计制造及其自动化班级00级3班学生姓名李宗远指导教师张世亮、施汉基职称副教授、教授2004年6月1日螺纹套管密封试压装置设计2目录中英文摘要1序言6第一篇机械部份设计第一章系统方案的拟定7第二章机械部份各部件的设计校核及选用811夹具部份812液压马达813联轴器螺纹套管密封试压装置设计3914滚动轴承1015拨盘的设计与校核1116堵头的设计与校核1217移动工作台支承体重量估计1318导轨的设计1419支架的设计17第二篇电气部份设计第三章电气线路设计1821主回路设计螺纹套管密封试压装置设计41822控制回路设计1823控制电路电源1924绘制电气原理图19第四章选择电器元件2031电源引入开关2032热继电器2033熔断器2034接触螺纹套管密封试压装置设计5器2035行程开关2136压力继电器2137控制按钮2138信号灯21第三篇英文摘要DISCUSSION22第四篇中文翻译讨论23第五篇总结螺纹套管密封试压装置设计6总结24鸣谢25参考文献25中英文摘要摘要本课题TRNPT系列螺纹套管密封试压装置设计是南海合众公司的技术改造项目。螺纹套管是该公司2001年的新产品，该产品应用于海上油田勘探和开采油田打井的快速钻井技术中。设计在原有试压装置的基础上，进行一些技术上的改进，通过机械电气控制将机械、液压、电气等技术融合在一起，使新装置在钻井效率、降低成本、简化工艺等方面有很好的发展，使其更具自动化和人性化。在这里，主要进行的是机械和电气控制系统的设计。螺纹套管密封试压装置设计7关键词螺纹、套管、试压、机电、自动化。ABSTRACTTHEQUESTIONFORDISCUSSTHEDESIGNOFAEQUIPMENTFORTHESCREWBUSHINGSPRESSURIZATIONANDTRIALPRESSURE,ISAPROGRAMOFTECHNIQUEALTERATIONINHEZHONGCORPORATIONOFSOUTHSEATHESCREWBUSHINGWHICHISMAINLYAPPLIEDINTHEEXPLOITATIONOFFLATROOFONTHESEA,ISANEWPRODUCTOFTHISCORPORATIONIN2001BASEDONTHEEQUIPMENTWHICHISNOWINUSE,THEDESIGNMAKESOMETECHNIQUEALTERATIONSITMELTMECHANISM、FLUIDDRIVEANDELECTRICINAPOTWITHTHEHELPOFMECHANICALANDELECTRICCONTROLASARESULT,THENEWEQUIPMENTISMOREAUTOMATIC螺纹套管密封试压装置设计8ANDISFULLOFHUMANISMTHANBEFOREINHERE,THEMAINTASKSARETHEDESIGNOFMECHANISMANDELECTRICCONTROLSYSTEMKEYWORDSSCREW、BUSHING、TRIALPRESSURE、MECHATRONICS、AUTOMATIZATION序言时光东逝如流水，我在大学求学也即将期满毕业，虽不是学业有成，却有幸得到诸多师长的殷殷教诲和熏陶，这是我在大学四年里最大的收获。尤其在毕业设计期间，在校内指导老师、班主任，校外工程师等师长的悉心教导下我才能顺利地完成这次毕业设计的任务课题。还有就是我各位同学的大力支持和帮助在此我一并由衷地向他们表示感谢尽管如此,由于本人的水平有限,设计中难免存在不当和错误,希望得到各位评委的批评和指正。机械设计基础是在我们学完了大学的绝大部分基础课程|、技术基础课程以螺纹套管密封试压装置设计9及大部分专业课程后进行的。这是我们在进行毕业之前对所学各课程的一次深入的综合性的实践，也是一次理论联系实际的训练，因此，它在我们三年的大学生活中占有重要的地位。就我而言，我希望能通过这次毕业设计对自己未来将从事的工作进行一次适应性训练，从中锻炼自己分析问题、解决问题的能力，从而更好的以积极向上的态度来对待工作能溶入到实践中去，也为以后的工作打下一个良好的基础。我们做毕业设计目的是1学生综合分析和解决本专业的一般液压系统技术问题的独立工作能力，拓宽和深化学生的知识。2学生树立正确的设计思路，设计构思和创新思维，掌握液压系统设计的一般程序规范和方法。3学生正确使用技术资料国家标准，有关手册图册等工具书。进行设计计算数据处理编写技术文件等方面的工作能力。4学生今昔功能调查研究。面向实际。面向生产。向工人和工程技术人员学习的基本工作态度工作作风和工作方法。由于能力有限，设计尚有不足之处，恳请各位老师给予指教。第一篇机械部分设计第一章系统方案的拟定1,螺纹套管的夹紧机构仍采用合众近海建设公司的作业现场的相同。虽然操作上有点不方便，但从经济上考虑，从产量方面考虑,从夹紧的可靠性考虑，采用现场设备，真正做到最大可能地利用原有设备。2,拧紧机构采用液压马达带动旋转拨盘拨动螺纹堵头，将螺纹堵头旋进套螺纹套管密封试压装置设计10管采用的液压马达的扭矩很大，可达到23000NM拧紧力,动力很大，能达到螺纹套管所要承受的扭矩负载，省去了一个庞大的传动系统,使机构简单紧凑。3,因螺纹套管两头都要安装堵头，为节省时间，提高工作效率，堵头的旋进采用两边同时进行，即两边运动机构除旋转堵头不同外一个为内螺纹,一个为外螺纹，其余部分均可做的相同,从工艺方面考虑，不用采用两套不同的工艺，在制造时，应使两边的零部件具有互换性，从而简化工艺,提高系统的性价比。4，系统的拧紧部份的传动链如下电动机液压泵液压马达联轴器旋转拨盘堵头。5，整个系统的控制采用电气控制。6，在此基础上，拟画螺纹套管试压装置原理图第二章机械部分各部件的设计校核与选用1夹具部分考虑到经济性及技术性要求，其定位是采用V形块，螺纹套管上面也用V形块压住。夹紧依靠液压缸推动连杆机构将工件压紧,其原理示意图如下螺纹套管密封试压装置设计11液压缸用合众公司现液压缸,其校核已达到要求2液压马达选根据参考资料理论输出扭矩TT马达进出口压力差PX排量V及现场要求选用的马达必须满足PXV23000NM在保证扭矩TT的情况下,初步选用该马达的系统排量为63L/R所以马达的压力差P223000/63PA22428106PA229MPA根据提供的数据资料用低速大转矩马达选用NJM型内曲线径向柱塞马达NJM型内曲线柱塞马达是多作用横梁传动式径向柱塞式低速大转矩马达它具有结构紧凑,效率高,转矩大,低速稳定性好等优点,一般不需要经过变速装置而直接传动转矩广泛用于工程,矿山,器重,运输,船螺纹套管密封试压装置设计12舶,冶金等机械设备的液压系统中根据计算数据选取NJMG63径向柱塞马达其型号标记为NJMG63技术参数如下排量压力最高转速转矩质量额定/最大额定最大63L/R25/32MPA40R/MIN28849NM524KG3联轴器根据上面选用的马达，由于转矩最大达到28849NM采用GCL型鼓形齿式联轴器，其型号为GCL11,如下图,其技术参数为公称转矩TN35500NM许用转速N2350R/MIN重量M3138KG转动惯量J4941KGM2轴孔长度L167MM轴孔直径D1D2120MMD325MMD1276MMD2235MMA81MMB170MMC14MMH35MM螺纹套管密封试压装置设计13润滑脂用量V550ML4滚动轴承轴承承受的力主要为径向力，因而采用深沟球轴承，根据拨盘的直径选取轴承，选定为型号为61928的轴承,其技术参数为D140MMD210MMB24MMM41496KGCR651KNCOR672KN61928轴承的配合的选择轴承的精度等级为D级，内圈与轴的配合采用过盈配合,轴承内圈与轴的配合采用基孔制，由此轴的公差带选用M6，查表得在基本尺寸为140MM时，IT6DE公差数值为25UM，此时轴的基本下偏差EI0015MM，则轴的尺寸为MM。外圈与壳体孔的配合采用基轴制，过渡配合，由此选用壳体孔0415公差带为M6，IT6基本尺寸为210MM时的公差数值为0029MM，孔的基本上螺纹套管密封试压装置设计14偏差ES0015，则孔的尺寸为MM。015425拨盘的设计与校核拨盘的作用是将传递扭矩，将马达的传动传到旋转堵头，为了装拆的方便，将拨盘拨动堵头的部份用螺母将其和旋转堵头拧紧，以防止轴向运动时的冲击。马达的转矩靠联轴器传给拨盘，因联轴器的孔为花键孔，所以拨盘的轴端也要做成花键轴，以便同联轴器联接。现设计的拨盘的形状与尺寸如下螺纹套管密封试压装置设计156堵头的设计与校核1堵头为内螺纹的堵头螺纹套管密封试压装置设计16堵头的作用是在螺纹套管进行水压实验时，将螺纹套管密封起来的零件，因水压比较大，其强度要求也要求比较高的。同时在拧紧时，扭矩很大，其螺纹部份也要做成和螺纹套管相匹配的螺纹形式。为了方便拨盘拨动堵头旋转，堵头的四周也要做出相应的孔，用螺栓连接。现设计的堵头的形状及具体尺寸如下因堵头在工作时承受的扭矩较大,同时堵头的注水压力也较大,因此堵头的材料选用高强度的合金钢，现对其与拨盘螺栓连接强度校核。螺纹套管密封试压装置设计17因为此螺栓联接为受转矩的螺栓组联接，当采用普通螺栓时，靠联接预紧后在接合面间产生的摩擦力矩来抵抗转矩，由于此联接中各螺栓的预紧程度相同，即各螺栓的预紧力为F，所以各螺栓联接处产生的摩擦力均相等，假设此摩擦力集中作用在螺栓中心处，由本设计的零件可知4FFKT即F0S0FRTS4查有关资料可知F015K12T23000NMR265MMS代入上式公式里可求得F69452N0又根据螺栓危险截面的拉伸强度可知【】CA20431D281MPA,6795螺栓的材料为45钢，并经过淬火后回火处理，查手册得此材料的屈服极限为640MPAS所以【】512MPA,经计算此螺栓联接是合理的。PS（2）堵头螺纹接口为外螺纹的堵头。除接口处为外螺纹之外，其余的尺寸与（1）中堵头的尺寸相同，螺纹的旋合长度L也取为80。具体的校核也就略去。堵头的重量估计M5【（768/2）240（32922542）54】10978103202取为210。螺纹套管密封试压装置设计187移动工作台支承体的重量估计。由草图上的尺寸，初步估计其重量M7600现对移动工作台与马达螺栓联接处校核因为此螺栓联接为受转矩的螺栓组联接，当采用普通螺栓时，靠联接预紧后在接合面间产生的摩擦力矩来抵抗转矩，由于此联接中各螺栓的预紧程度相螺纹套管密封试压装置设计19同，即各螺栓的预紧力为F，所以各螺栓联接处产生的摩擦力均相等，假设此摩擦力集中作用在螺栓中心处，拨销插在堵头相对应的孔中，在工作过程中，主要承受堵头的孔对其的挤压作用力，同时拨销还要承受堵头的重量。马达重量M524KG,则G5135N。采用八个螺栓，每个承受马列达的重量G1G851358614N，R280MM,因扭转而使每个拨销承受的最大力FMAXTMAX（8R）23000（8280103）10KN由示意图可知2拨销所受的力最大，其受力大小为F2G1FMAX6141000010614N45钢的允许挤压强度【BS】100MPA所以中间位置的螺栓的挤压应力为BS10614（24030106）7MPAPDX103/KUD，可计算得到（式中K为经验常数，PD为电动机的额定功率，UD为电动机额定线电压），则有I15X1000/12X38033A。根据上面的情况，选择CJ2040型接触器，电磁线圈电压为380V。中间继电器全部选用JL1411ZQ型交流中间继电器，电磁线圈电压为380V，触点电流为25A，动合触点一对，动断触点一对，可满足要求。5行程开关。选用LX19K型的有触点行程开关，常开常闭触点各一对，工作电压为380V，电流为5A。6压力继电器。螺纹套管密封试压装置设计25选用型号为HED40的压力继电器。7控制按钮。全部选择LA2型面板安装式按钮，其中SB1，SB2，为绿色，SB3为红色。8信号灯。灯亮表明系统供电正常，正处于工作状态。HL选用AD1型，工作电压为380V，颜色为红色，结构为直接式。第三篇英文文摘4DISCUSSIONTHEENERGYBALANCESTUDYDOESNOTGIVEALLANSWERSCONCERNINGTHECOMPARISONOFTHEHFPECONCEPTSBECAUSEITISPURELYSTATICSTUDYOFTHEENGINESFEATURESANDITDOESNOTTAKEINTOACCOUNTDYNAMICALCHARACTERISTICSTHEDYNAMICCHARACTERISTICSWHICHHAVEINFLUENCEONTHEENGINEOPERATIONAREFOREXAMPLE,SPEEDOFTHEPISTON,HYDRAULICVALVESANDCOMBUSTIONTHEEFFECTOFTHEAUXLILIARYEQUIPMENTSWASNEGLECTEDASWELLTHESPEEDOFTHEPISTONHASINFLUENCEONTHEFLOWLOSSESANDITSETSVERYHIGHOPERATIONREQUIREMENTSFORTHEHYDRAULICVALVESTHEMECHANICALFRICTIONISHIGHERASWELLALLTHREECONCEPTSHAVEHIGHERMEANPISTONSPEEDTHANTHECONVENTIONALDIESELENGINETHESINGLEANDOPPOSEDHFPEDELIVERFLUIDFLOWONLYEVERYSECONDSTROKETDCBDCBECAUSETHEIROPERATIONISNOTSYMMETRICALASITISINTHEDUALHFPEWHICHPRODUCEFLOWWITHEVERYSTOKEASARESULTOFTHIS,THESINGLEANDOPPOSEDPISTONHFPENEEDLARGERHYDRAULICACCUMULATORSTOCOMPENSATEFLOWVARIATONONTHEOTHERHANDINTHESINGLEANDOPPOSEHFPE,ITISPOSSIBLETOCONTROLFLOWMOREEASILY/1/THECOMBUSTIONPROCESSHASGREATINFLUENCEONTHEENGINESTOTALEFFICIENCYTHECOMBUSTIONPROCESSISINFLUENCEDBYOTHERSYSTEMSANDPROCESSESLIKEFUELINJECTIONSYSTEMANDSCAVENGINGPROCESSFOR螺纹套管密封试压装置设计26EXAMPLETHEEFFICIENTCOMBUSTIONINTHEFREEPISTONENGINEREQUIRESVERYRAPIDCOMBUSTIONANDFASTANDACCURATEFUELINJECTION/7/THESCAVENGINGPROCESSHASANOTHERIMPORTANTROLEINTHECOMBUSTION,BECAUSEEFFICIENTCOMBUSTIONREQUIRESPUREMEWAIRTHESCAVENGINGREQUIREMENTSAREMOSTEASILYIMPLEMENTINTHEOPPOSEDHFPE,STOPPINGTHEPISTONINTHEBDCHELPSSCAVENGINGASWELLONTHEOTHERHANDTHEINTAKEANDEXHAUSTSYSTEMSAREMOREEASYTOTUNEIFTHEENGINEHASONLYONEOPERATINGFREQUENCYLIKETHEDUALHFPEAUXILIARYSYSTEMSLIKEFUELINJECTION,COOLING,ELECTRICSUPPLYORSTARTINGSYSTEMWERENOTHANDLEDINTHISSTUDYALLTHESESYSTEMSHAVEPOWERREQUIREMENTSDURINGORBEFOREENGINERUNNINGTHEAPPROXIMATEDPOWERREQUIREMENTFORTHESYSTEMSIS36KW,WHICHDECREASETHENETEFFECTIVEOUTPUTOFTHEENGINE第四篇中文翻译4讨论能量平衡学没有完全正确回答有关于HFPE观念的比较，因为它是纯粹的能量特征静态学，而且它没有将动态特征考虑进去，动态特征会影响引擎的工作，比如活塞的速度，水力值和燃烧，辅助设备的作用效果也常常被忽略。活塞速度受流程损失的影响，而且它对水力值要求较高的操作要求，对机械摩擦要求也要求较高，所有三种观念比传统柴油引擎有更高的活塞理论速度。单一和非对称HFPE每隔一冲程传送流程一次（TDCBDC）因为它们非对称的工作，就像在双重的HFPE需要较大的水力积聚设备来偿还流程损失，另一方面，单一、非对称HFPE，更容易控制流程。燃烧过程对引擎总效率也有很大影响，燃烧过程受其它系统和过程影响，比如燃料流入系统和通风系统。在自由活塞引擎里，有效率的燃烧需要迅速的螺纹套管密封试压装置设计27燃烧和快速准确的燃料流入/7/通风过程在燃烧中是另一重要角色，国为有效的燃烧需要纯的新鲜空气，在非对称HFPE中，通风设备更容易实现，阻停活塞就像BDC中的清扫系统。另一方面如果引擎只有一个工作频率，像双重HFPE，那么吸气和排气系统更易调节。辅助系统像燃料的流入、冷却、电力供应或启动系统都没有列入研究中，这些系统在引擎工作时或之前，需要动力驱动，这些系统需要大概36KW的电力驱动，这将降低引擎的外在效率。第五篇总结毕业设计总算是完成了，在心情彻底放松一刹那，所感受的是一种收获后的喜悦。两个多月的设计，所期待的不仅仅是一个结果。在设计过程中的每一次前进，或许都比那结果要生动具体得多了。因为这个过程的每一次前进，都是对大学四年所学东西的一个深化应用的过程。一次前进，就是一笔财富。毕业设计是对以前所学知识的一次融会