Помощь студентам в учебе
Эксплуатация и обслуживание технологических объектов нефтегазового производства
|
ВВЕДЕНИЕ 7
1 Методы повышения износостойкости зубчатых передач 10
1.1 Машины и механизмы, использующие зубчатое зацепление 10
1.2 Причины отказов и поломок зубчатых передач 12
1.3 Оптимизация конструктивных решений узлов трения 13
1.4 Технологические методы повышения износостойкости деталей 16
1.5 Эксплуатационные мероприятия по повышению долговечности 23
Выводы по главе 24
2 Металлоплакирующие смазочные материалы 26
2.1 Общие сведения 26
2.2 Механизм действия (избирательный перенос) 27
2.2.1 Обнаружение избирательного переноса при трении 27
2.2.2 Механизм образования сервовитной плёнки 28
2.2.3 Физические основы эффекта безызносности 29
2.2.3.1 Осуществление контакта поверхностей трения через пластически
деформируемый мягкий и тонкий слой металла 31
2.2.3.2 Предотвращение процесса окисления металла на поверхностях
трения 32
2.2.3.3 Реализация эффекта Ребиндера 33
2.2.3.4 Перенос частиц с одной поверхности трения на другую и
удержание их в зоне контакта 34
2.2.3.5 Образование продуктов полимеризации смазочного материала на
поверхности сервовитной плёнки 35
2.2.3.6 Защита поверхности трения от водорода 36
2.3 Возможности использования металлоплакирующих смазочных
материалов в технике
2.4 Применение в буровом оборудовании 50
Выводы по главе 56
3 Результаты исследования применения металлоплакирующих смазочных материалов 57
3.1 Расчет геометрии зацепления 57
3.2 Определение интенсивности изнашивания зубьев 66
Выводы по главе 72
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 74
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 75
Приложение
1 Методы повышения износостойкости зубчатых передач 10
1.1 Машины и механизмы, использующие зубчатое зацепление 10
1.2 Причины отказов и поломок зубчатых передач 12
1.3 Оптимизация конструктивных решений узлов трения 13
1.4 Технологические методы повышения износостойкости деталей 16
1.5 Эксплуатационные мероприятия по повышению долговечности 23
Выводы по главе 24
2 Металлоплакирующие смазочные материалы 26
2.1 Общие сведения 26
2.2 Механизм действия (избирательный перенос) 27
2.2.1 Обнаружение избирательного переноса при трении 27
2.2.2 Механизм образования сервовитной плёнки 28
2.2.3 Физические основы эффекта безызносности 29
2.2.3.1 Осуществление контакта поверхностей трения через пластически
деформируемый мягкий и тонкий слой металла 31
2.2.3.2 Предотвращение процесса окисления металла на поверхностях
трения 32
2.2.3.3 Реализация эффекта Ребиндера 33
2.2.3.4 Перенос частиц с одной поверхности трения на другую и
удержание их в зоне контакта 34
2.2.3.5 Образование продуктов полимеризации смазочного материала на
поверхности сервовитной плёнки 35
2.2.3.6 Защита поверхности трения от водорода 36
2.3 Возможности использования металлоплакирующих смазочных
материалов в технике
2.4 Применение в буровом оборудовании 50
Выводы по главе 56
3 Результаты исследования применения металлоплакирующих смазочных материалов 57
3.1 Расчет геометрии зацепления 57
3.2 Определение интенсивности изнашивания зубьев 66
Выводы по главе 72
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 74
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 75
Приложение
Нефтегазовая отрасль России представляет собой высокомеханизированное производство. Оборудование, используемое для бурения скважин, добычи, сбора и подготовки нефти и газа, в значительной мере определяет научно-технический прогресс в нефтегазовой отрасли, широкое внедрение прогрессивных форм организации труда, эффективность капитальных вложений и качество выполняемых работ.
Непрерывный процесс оснащения предприятий нефтегазодобывающих обществ новым оборудованием всё более сложной конструкции и необходимость обеспечения высокого уровня технической готовности и экономичности его работы обуславливают резкое увеличение объемов работ по техническому обслуживанию и ремонту. Всё это повышает требования к состоянию всех звеньев эксплуатационной службы и требует коренного улучшения организационных форм использования оборудования по назначению, его технического обслуживания и ремонта.
Широкое применение в нефтегазовой области нашел механизм, заключающий зубчатую передачу в отдельный корпус - редуктор. Конструкция ведущего колеса и вала-шестерни остается постоянна и незаменима во времени, а постоянно увеличивающиеся нагрузки не позволяют вопросу повышения надежности зубчатых передач терять свою актуальность.
Надежность машины зависит от методов и условий эксплуатации, принятой стратегии технического обслуживания и ремонта, режимов работы и других факторов. Интенсивность износа зубчатых колес напрямую связана со скоростью их вращения, плавностью работы двигателя, ударными нагрузками, воспринимаемыми при монтаже редуктора а также работе валов, климатическими условиями. Все эти факторы влияют на срок службы редуктора и способны в значительной мере снизить его.
В период эксплуатации износу подвержены посадочные отверстия валов, подшипники качения, зубчатые колеса, уплотнения валов. И если процедура капитального ремонта подшипников и уплотнений подразумевает их замену, то ремонт зубчатых колес, напротив, представляется более сложной операцией: он возможен только в специально оборудованных помещениях, а транспортировка и демонтаж составляют значительную долю расходов. В связи с этим, повышение надежности зубчатых передач является важной задачей, а целью её решения - увеличение срока службы машины.
Эффективным способом снижения трения и износа представляется использование явления избирательного переноса. Наиболее простым и результативным методом реализации эффекта безызносности является применение металлоплакирующих смазочных материалов. Для достижения металлоплакирования и обеспечения защиты контактирующих при трении деталей в стандартные масла или пластичные смазки добавляют порошки мягких металлов, их сплавов и нерастворимых или малорастворимых химических соединений. Современные исследования смазочных материалов этого класса, разработка их составов и технологий применения в узлах трения базируются на применении средств, методов и продуктов нанотехнологий.
Целью настоящей выпускной квалификационной работы является повышение надёжности зубчатого зацепления посредством применения металлоплакирующих смазочных материалов, содержащих наноразмерные присадки.
Для достижения поставленной цели необходимо решение следующих
задач:
- Исследование конструкционных, технологических и
эксплуатационных мероприятий по повышению надежности зубчатых передач тяжелонагруженного бурового оборудования.
- Изучение основ явления избирательного переноса: механизма
образования сервовитной плёнки, физических основ эффекта безызносности.
8
- Информационно - патентный обзор применяющихся ультрадисперсных присадок, анализ достигнутых их применением результатов.
- Расчет интенсивности изнашивания зубчатой передачи редуктора РЦС - 1,53.
Непрерывный процесс оснащения предприятий нефтегазодобывающих обществ новым оборудованием всё более сложной конструкции и необходимость обеспечения высокого уровня технической готовности и экономичности его работы обуславливают резкое увеличение объемов работ по техническому обслуживанию и ремонту. Всё это повышает требования к состоянию всех звеньев эксплуатационной службы и требует коренного улучшения организационных форм использования оборудования по назначению, его технического обслуживания и ремонта.
Широкое применение в нефтегазовой области нашел механизм, заключающий зубчатую передачу в отдельный корпус - редуктор. Конструкция ведущего колеса и вала-шестерни остается постоянна и незаменима во времени, а постоянно увеличивающиеся нагрузки не позволяют вопросу повышения надежности зубчатых передач терять свою актуальность.
Надежность машины зависит от методов и условий эксплуатации, принятой стратегии технического обслуживания и ремонта, режимов работы и других факторов. Интенсивность износа зубчатых колес напрямую связана со скоростью их вращения, плавностью работы двигателя, ударными нагрузками, воспринимаемыми при монтаже редуктора а также работе валов, климатическими условиями. Все эти факторы влияют на срок службы редуктора и способны в значительной мере снизить его.
В период эксплуатации износу подвержены посадочные отверстия валов, подшипники качения, зубчатые колеса, уплотнения валов. И если процедура капитального ремонта подшипников и уплотнений подразумевает их замену, то ремонт зубчатых колес, напротив, представляется более сложной операцией: он возможен только в специально оборудованных помещениях, а транспортировка и демонтаж составляют значительную долю расходов. В связи с этим, повышение надежности зубчатых передач является важной задачей, а целью её решения - увеличение срока службы машины.
Эффективным способом снижения трения и износа представляется использование явления избирательного переноса. Наиболее простым и результативным методом реализации эффекта безызносности является применение металлоплакирующих смазочных материалов. Для достижения металлоплакирования и обеспечения защиты контактирующих при трении деталей в стандартные масла или пластичные смазки добавляют порошки мягких металлов, их сплавов и нерастворимых или малорастворимых химических соединений. Современные исследования смазочных материалов этого класса, разработка их составов и технологий применения в узлах трения базируются на применении средств, методов и продуктов нанотехнологий.
Целью настоящей выпускной квалификационной работы является повышение надёжности зубчатого зацепления посредством применения металлоплакирующих смазочных материалов, содержащих наноразмерные присадки.
Для достижения поставленной цели необходимо решение следующих
задач:
- Исследование конструкционных, технологических и
эксплуатационных мероприятий по повышению надежности зубчатых передач тяжелонагруженного бурового оборудования.
- Изучение основ явления избирательного переноса: механизма
образования сервовитной плёнки, физических основ эффекта безызносности.
8
- Информационно - патентный обзор применяющихся ультрадисперсных присадок, анализ достигнутых их применением результатов.
- Расчет интенсивности изнашивания зубчатой передачи редуктора РЦС - 1,53.
Избирательный перенос при трении (эффект безызносности) есть явление природы, оно признано научным открытием и зарегистрировано в Государственном реестре открытий СССР.
Все последующие изобретения, относящиеся к классу модификации смазочных материалов, были направлены на одну цель - Создать на поверхности трущихся деталей во время их работы металлическую (сервовитную) плёнку из меди или олова.
Благодаря использованию металлоплакирующих самозок можно повысить долговечность узлов трения (в 2 - 3 раза), снизить потери на трение (на 30 - 200 %) и тем самым повысить КПД машин и оборудования, уменьшить расход смазочных материалов (в 2 - 3 раза), увеличить период между смазочными работами ( до 3-х раз).
Была проведена оценка применения модифицированных смазочных материалов в нефтегазовой промышленности, а также выявлены перспективные направления развития эксперементальных и теоретических работ:
- Разработка новых методов по изучении строения физико - химических свойств образующихся плёнок
- Создание новых высокоэффективных смазочных композиций, реализующих в зоне контакта трущихся деталей устойчивых сервовитных плёнок.
- Разработка конструкций механизмов по проведению финишной антифрикционной безабразивной обработки деталей узлов трения без разборки трущихся сочленений и приспособлений по введению в машины смазочных композиций, реализующих эффект избирательного переноса.
- Проведение стендовых и эксплуатационных испытаний по оценке эффективности методов реализации избирательного переноса при безразборном восстановлении изношенных узлов машин и механизмов.
Все последующие изобретения, относящиеся к классу модификации смазочных материалов, были направлены на одну цель - Создать на поверхности трущихся деталей во время их работы металлическую (сервовитную) плёнку из меди или олова.
Благодаря использованию металлоплакирующих самозок можно повысить долговечность узлов трения (в 2 - 3 раза), снизить потери на трение (на 30 - 200 %) и тем самым повысить КПД машин и оборудования, уменьшить расход смазочных материалов (в 2 - 3 раза), увеличить период между смазочными работами ( до 3-х раз).
Была проведена оценка применения модифицированных смазочных материалов в нефтегазовой промышленности, а также выявлены перспективные направления развития эксперементальных и теоретических работ:
- Разработка новых методов по изучении строения физико - химических свойств образующихся плёнок
- Создание новых высокоэффективных смазочных композиций, реализующих в зоне контакта трущихся деталей устойчивых сервовитных плёнок.
- Разработка конструкций механизмов по проведению финишной антифрикционной безабразивной обработки деталей узлов трения без разборки трущихся сочленений и приспособлений по введению в машины смазочных композиций, реализующих эффект избирательного переноса.
- Проведение стендовых и эксплуатационных испытаний по оценке эффективности методов реализации избирательного переноса при безразборном восстановлении изношенных узлов машин и механизмов.