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时间:2021-03-10
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1、设计过程及计算一、提升装置提升力(伸长力)计算因活塞两侧受力面积相等,所以,F=F22)]提升伸长=P·A=P·[0.25×π×(D–D21=35MPa×[0.25×3.14×(1662-95.52)]mm2=506522N≈506.5KNF提升>500KN,满足设计要求。式中:P:提升装置额定工作压力,取35MPaF提升:提升装置额定提升力,单位NF伸长:提升装置额定伸长力,单位N2A:受力面积,单位mmD1:受力面外径,为166mmD2:受力面内径,为95.5mm二、传压管耐压强度校核1、传压管抗内压强度校核根据套管(D/δ>14)抗内压计算公式P2ns,得D
2、PD351832ns4.4(mm),20.875835δ小于实际设计壁厚8.5mm,满足抗内压强度要求。式中:Pmax:管内最高工作压力,单位MPa,此处取Pmax=35MPaD:管外径,单位mmσs:材料屈服极限,单位MPa,材料为35CrMo,取σs=835MPaP:管子抗内压强度的压力,单位MPa,n:安全系数,一般按壁厚的12.5%的负公差,取n=0.8752、传压管抗外压强度校核根据套管(D/δ>14)抗外压计算公式Pns(2.5030.046),得D/[D(P0.046)]/2.5037.44mmnsδ小于实际设计壁厚8.5mm,满足抗外压强度要求。式
3、中:Pmax:管内最高工作压力,单位MPa,此处取Pmax=35MPaD:管外径,单位mmσs:材料屈服极限,单位MPa,材料为35CrMo,取σs=835MPaP:管子抗外压强度的压力,单位MPa,n:安全系数,取n=0.75三、下壳体耐压强度校核1、下壳体抗内压强度校核根据套管(D/δ>14)抗内压计算公式P2ns,得DPD352052ns4.91(mm),20.875835δ小于实际设计壁厚10mm,满足抗内压强度要求。式中:Pmax:管内最高工作压力,单位MPa,此处取Pmax=35MPaD:管外径,单位mmσs:材料屈服极限,单位MPa,材料为35CrM
4、o,取σs=835MPaP:管子抗内压强度的压力,单位MPa,n:安全系数,一般按壁厚的12.5%的负公差,取n=0.8752、下壳体抗外压强度校核根据套管(D/δ>14)抗外压计算公式Pns(2.5030.046),得D/[D(P0.046)]/2.5038.34mmnsδ小于实际设计壁厚10mm,满足抗外压强度要求。式中:Pmax:管内最高工作压力,单位MPa,此处取Pmax=35MPaD:管外径,单位mmσs:材料屈服极限,单位MPa,材料为35CrMo,取σs=835MPaP:管子抗外压强度的压力,单位MPa,n:安全系数,取n=0.75四、提升装置上顶安
5、全性校核根据管柱及井口装置结构,当提升装置伸长使管柱上顶是,上顶力通过油管挂作用在采油树上,所以根据采油树法兰与井口装置连接处螺栓强度进行强度校核。螺栓参数表材质名称45数量12极限强度σb(MPa)600大径D(mm)48屈服强度σs(MPa)355中径d2(mm)46.051结合圈数(mm)10小径d1(mm)44.752螺纹类型普通轴向力F(KN)1350线数1导程3牙型角α(°)60滑动摩擦系数f0.11注:以上数据来自机械设计手册及金石采油树结构图。当采油树法兰与井口装置连接处承受最大上顶力时,每根螺栓承受的上顶力为:F每根F伸长506500N=4220
6、8N12121、螺纹副抗挤压强度校核根据抗挤压强度计算要求F[p],pAF每根4220818(MPa)挤压应力p3.1446.0510.5413A10p=s355MPa178MPa许用挤压应力[σ]S2因p[p],所以,满足抗挤压强度校核。式中:σp:挤压应力,单位MPa[σp]:许用挤压应力,单位MPaS:安全系数,静载荷工况下,S=2~1.3,此处取S=22A:挤压面积,单位mm,A=πd2hzh:螺纹工作高度,单位mm,h=53P0.541P(普通螺纹)162、螺纹副抗剪切强度校核因为当外螺纹与内螺纹材质相同时,公螺纹首先破坏,所以这里只对外螺纹进行强度校核
7、。由[]0.6[],[]S得,[]107MPaS公螺纹所受剪切应力为:F42208d1bz13(MPa)3.1444.7520.75310[],满足剪切强度要求。式中:[τ]:许用剪切应力,单位MPa[σ]:许用拉应力,单位MPaτ:剪切应力,单位MPab:螺纹牙底宽度,单位mm,b=0.75p(普通螺纹)S:安全系数,静载荷工况下,S=2~1.3,此处取S=2综上所述,当采油树法兰与井口装置连接处承受最大上顶力时,螺栓连接强度满足强度要求。五、零件1(上接头)与零件2(上壳体)连接处螺纹副强度校核螺纹副参数表材质名称35CrMo螺距p(mm)3极限强度σb(MP
8、a)980
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