机械毕业设计1095螺纹套管密封试压装置设计
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机械毕业设计1095螺纹套管密封试压装置设计,机械毕业设计论文
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螺纹套管密封试压装置设计 1 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 ： 指导教师 ： 200 年 6 月 1 日 nts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 8 1 1 夹具部份 8 1 2 液压马达 8 1 3 联轴器 9 1 4 滚动轴承 10 1 5 拨盘的设计与校核 11 1 6 堵头的设计与校核 12 1 7 移动工作台支承体重量估计 13 1 8 导轨的设计 14 1 9 支架的设计 17 第二篇 电气部份设计 第 三 章 电气线路设计 18 2 1 主回路设计 18 2 2 控制回路设计 18 2 3 控制电路电源 19 nts螺纹套管密封试压装置设计 3 2 4 绘制电气原理图 19 第 四 章 选择电器元件 20 3 1 电源引入开关 20 3 2 热继电器 20 3 3 熔断器 20 3 4 接触器 20 3 5 行程开关 21 3 6 压力继电器 21 3 7 控制按钮 21 3 8 信号灯 21 第 三 篇 英文摘要 Discussion 22 第 四 篇 中文翻译 讨 论 23 第 五 篇 总结 总 结 24 鸣 谢 25 参考文献 25 nts螺纹套管密封试压装置设计 4 中英文摘要 摘要： 本课题 TR-(N)PT 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。 关键词：螺纹、套管、试压、机电、自动化。 nts螺纹套管密封试压装置设计 5 Abstract: The question for discuss the design of a equipment for the screw bushings pressurization and trial pressure, is a program of technique alteration in Hezhong corporation of south sea. The screw bushing which is mainly applied in the exploitation of flat roof on the sea, is a new product of this corporation in 2001. Based on the equipment which is now in use, the design make some technique alterations. It melt mechanism、 fluid drive and electric in a pot with the help of mechanical and electric control. As a result, the new equipment is more automatic and is full of humanism than before. In here, the main tasks are the design of mechanism and electric control system. Key words: screw、 bushing、 trial pressure 、 mechatronics、 automatization nts螺纹套管密封试压装置设计 6 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。 nts螺纹套管密封试压装置设计 7 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 . nts螺纹套管密封试压装置设计 8 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 : 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 T t = 马达进出口压力差 P x 排量 V 及现场要求选用的马达必须满足 : P X V = 23000N.M 在保证扭矩 T t的情况下 ,初步选用该马达的系统排量为 6.3L/r. 所以马达的压力差 nts螺纹套管密封试压装置设计 9 P = 2 23000/6.3 pa = 22.428 106pa =22.9Mpa 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 ,船舶 ,冶金等机械设备的液压系统中 . 根据计算数据选取 :NJM-G6.3径向柱塞马达 其型号标记为 :NJM-G 6.3 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 6.3L/r 25/32Mpa 40r/min 28849N.M 524kg nts螺纹套管密封试压装置设计 10 3 联轴器 . 根据上面选用的马达，由于转矩最大达到 28849N.m 采用 G CL型鼓形齿式联轴器，其型号为 G CL11,如下图 ,其技术参数为： 公称转矩 :Tn=35500N.M 许用转速 :n=2350r/min 重量 :m3=138kg 转 动惯量 :J=4.941kg.m2 轴孔长度 L=167mm. 轴 孔 直 径 d1=d2=120mm D=325mm D1=276mm D2=235mm A=81mm B=170mm C=14mm H=3.5mm 润滑脂用量 V=550ml 4 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： d=140mm D=210mm B=24mm nts螺纹套管密封试压装置设计 11 m4=1.496kg Cr=65.1KN Cor=67.2KN 61928 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 ei=+0.015mm，则轴的尺寸为04.0 015.0140 mm。外圈与壳体孔的配合采用基轴制，过渡配合，由此选用壳体孔公差带为 M6， IT6 基本尺寸为 210mm 时的公差数值为 0.029mm，孔的基本上偏差ES= -0.015，则孔的尺寸为 015.0044.0210mm。 5 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 : nts螺纹套管密封试压装置设计 12 从上图知道，拨杆轴最有可能的危险截面 将会是 A-A 截面 ,拨杆轴采用高强度合金钢 , T =2545MPa,则由扭转强度条件为 T =TWT T : Wt= 7.684 108（ 16 768） =0.89 108mm3 T Tmax/Wt=23000（ 0.89 108 10-9） =2.5Mpa T 可见，拨杆轴的强度适合。 现校核花键强度，其中内花键的型号是 INT40ZX3MX30Px7h, 因为此联接为动联接，查有关资料可知此键的许用压力【 p】 =3060MPa,现校核此花键： p=mzhldT3102 其中 T=23000NM， Z=40， L=40 0.5m=188.4mm dm =zm=120mm, h=0.8m=2.4mm 所以 p=2x23000x103/9.8x40x0.8x188.4x120 =29.6MPa, p=PdX103/(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 I=15X1000/(12X380)=33A。 根据上面的情况，选择 CJ20-40 型接触器，电磁线圈电压为 380V。 中间继电器全部选用 JL14-11ZQ 型交流中间继电器，电磁线圈电压为 380V，触点电流为 2.5A，动合触点一对，动断触点一对，可满足要求。 5 行程开关。 选用 LX19-K 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。 nts螺纹套管密封试压装置设计 22 6 压力继电器。 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 4 Discussion The energy balance study does not give all answers concerning the comparison of the HFPE concepts because it is purely static study of the engines features and it does not take into account dynamical characteristics.the dynamic characteristics which have influence on the engine operation are for example,speed of the piston,hydraulic valves and combustion.the effect of the auxliliary equipments was neglected as well. The speed of the piston has influence on the flow losses and it sets very high operation requirements for the hydraulic valves.The mechanical friction is higher as well.All three concepts have higher mean piston speed than the conventional diesel engine. The single and opposed HFPE deliver fluid flow only every second stroke (TDC-BDC) because their operation is not symmetrical as it is in the dual HFPE which produce flow with every stoke.As a result of this ,the single and opposed piston HFPE need larger hydraulic accumulators to compensate flow variaton.On the other hand in the single and oppose HFPE,it is possible to control flow more easily/1/. The combustion process has great influence on the engines total efficiency.The combustion process is influenced by other systems and processes like fuel injection system and scavenging process for example.The efficient combustion in the free piston engine requires very nts螺纹套管密封试压装置设计 23 rapid combustion and fast and accurate fuel injection/7/. The scavenging process has another important role in the combustion,because efficient combustion requires pure mew air.The scavenging requirements are most easily implement in the opposed HFPE,stopping the piston in the BDC helps scavenging as well.On the other hand the intake and exhaust systems are more easy to tune if the engine has only one operating frequency like the dual HFPE. Auxiliary systems like fuel injection,cooling,electric supply or starting system were not handled in this study.All these systems have power requirements during or before engine running. The approximated power requirement for the systems is 3-6kw,which decrease the net effective out put of the engine. 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（ TDC-BDC）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nts螺纹套管密封试压装置设计 24 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 3-6KW 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贯通的全面检测；是对学生综合运用所学过
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