Файл: Халилов А.А. Техника подземного ремонта нефтяных скважин.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 10.07.2024
Просмотров: 150
Скачиваний: 1
Момент сопротивления сечения W определяется по формуле:
W = |
J |
( |
у |
где У— момент инерции сечения:
У — расстояние от центра тяжести
|
ленной точки сечения. |
|
||
Момент инерции сечения: |
|
|||
г |
г |
I |
Ь Н Ъ |
Ьс Р |
J |
= |
Лол» — Л |
= —т^--------- (б) |
|
|
|
|
12 |
12 |
до наиболее уда*
Ь . г, з |
... |
/ с . |
12
У |
(3,73 23) = 14,2 CJ<4. |
У = — |
|
12 |
ѵ |
Расстояние от центра тяжести до наиболее удален ной точки (сечение II—II) определяется как
У = -у- = 1,85 см
по формуле (5):
J 14,20 = 7,67 смК
У1,85
Нормальное напряженке в сечении II—II:
_ М_ __ [13500
/а ~~ W ~ ~7,67
При заводском стендовом испытании опытных образ цов ключей выявилось, что в случае значительного уве личения силы, прилагаемой к концу рукоятки, она изгибается вблизи головки. Поэтому предполагаемым опасным сечением будет сечение III—III.
Всечении III—III действует изгибающий момент
М— Р-13 = 300-40 = 12000 кГсм.
Момент сопротивления круга
|
W = |
32 |
0,1 а 3 |
(7) |
|
|
|
|
|
при. d — 3,5 см\ |
W = 0,1 ä3 = 0,1 -3,53 = 4,28 |
см3. |
||
Нормальное напряжение сечения III—III |
|
|||
_ |
М_ _ |
12000 |
2804 кг'см-. |
|
~ |
W ~ |
4,28 |
|
|
|
|
|||
В проверке остальных сечений рукоятки ключа нет надобности, поскольку изгибающий момент уменьшается
102
значительно быстрее момента сопротивления соответ ствующих сечений.
Как видно из производственного расчета, максималь но напряженным й, следовательно, наиболее уязвимым сечением для рукоятки является сечение III—III.
Челюсть рассматриваем как балку, подверженную действию сил Q'\, Q 3 и Q* (рис. 34).
Сечение ы |
СечениеЛ J |
|
1* |
||
— Г |
||
|
||
ht-20MMihf1Qw*i Н=30мм; 6=60мм |
н Ч І |
Г
в-20мм; R*20мм; г ■10мм
Рис. 34. Чертежи челюсти ключа с нанесением действующих усилий
На рис. 34 показана челюсть ключа, находящаяся в равновесии, хотя действующие усилия не пересекаются в
одной точке.
В действительности действующие в челюсти силы трения отклоняют силы Q3 и Q4 таким образом, что сила Q'2 пересекает их в одной точке.
Так как для простоты расчета мы пренебрегали сила ми трения, для равновесия системы необходимо прило
103
жить момент, уравновешивающий систему действующих на челюсть сил.
Ввиду незначительности момента (как показал ряд графических построений действующих сил в разных ва риантах челюсти), необходимого для равновесия систе мы, им при расчетах пренебрегаем.
Наиболее слабым местом в челюсти является сече ние I—/ у продолбленного паза под плашку..
Это сечение рассматриваем как консоль, нагружен ную силой Q4.
Изгибающий момент, действующий в этом сечении;
М = С4-/ 3120-4,5 = 14040 кГсм.
Из таблицы 27 Q4 = 3120 кг и из рис. 34 / = 4,5 см.
Для определения момента инерции / сечение разби ваем на элементарные треугольник и прямоугольник, площади которых обозначаем соответственно через Fі
и Р2.
F\ = tl± L = ± 1 = б еж*; |
F2 = b-h2 = 6-1,0 = 6 см». |
2 2
Определим в отдельности моменты сечения, состо ящие из треугольника и прямоугольника, относитель но их центров тяжести.
Для треугольника:
|
J, |
b-hi |
(8 ) |
|
' ~ w |
||
|
b-h\ |
|
|
|
6-23 |
|
|
|
Зэ |
~ ІГ = 1,33 см*. |
|
Для прямоугольника: |
|
|
|
|
b-hl |
6-13 |
|
Уа= — - = ---- --- 0,5 см*. |
|
||
2 |
12 |
12 |
|
Момент инерции J всего сечения относительно своего центра тяжести определяем по формуле:
J = -jr J2 |
F2-C2. |
(9) |
Для определения значений ' Сх и С2, входящих [в формулу, определим Ус—ординату центра тяжести всего сечения:
Уг |
F1—f-Л Д Z7г- Уі |
( 10) |
104
где Ух —ордината центра |
тяжести треугольного сече- |
||||||||
ния |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ух = — hx — 1,33 см; |
|
|
||||
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
^ 2” "°РДината центра тяжести |
прямоугольного |
сечения |
|||||||
|
|
У2 = |
ht + |
= |
2,5 см. |
|
|
||
Тогда |
Ус — 1,9 см. |
|
|
|
|
|
|
||
С, = |
Ус - — h, = |
0,6 |
см; |
С2 |
Н — Ус — — = |
0,6 см. . |
|||
|
3 |
|
|
|
|
|
|
2 |
|
По формуле |
(9) момент инерции сечения 1—1 |
|
|||||||
|
J — J} -{- J2 |
F1• С\ -f- F2• С2 — 1,33 |
0,5 4* |
||||||
|
+ -“ |
2-6-0,6 + 1,0-6-0,6г = |
12,63 см4. |
|
|||||
У =.- Н — Ус = |
1,1 см; |
W = — = |
^ |
11,3 |
см\ |
||||
|
|
с |
|
|
|
У |
1,1 |
|
|
Нормальное |
напряжение |
в сечении І —І |
|
|
|||||
м_ _ 14040
11/ — 11,3
1242 кг!см2.
%
Проушину челюсти проверяем на прочность в сечении II—II. В проушине челюсти действует сила Q'2 — 2820 кг-см (рис. 34). Проушину челюсти рассматриваем как брус большой кривизны, подвергнутый действию вну треннего давления, передаваемого пальцем.
При расчете проушины используем формулу для тол стостенных цилиндров.
Для наибольшего напряжения на внутренней поверх ности проушины формула имеет вид:
<Wc = |
-------. |
(.11) |
где Р — удельное давление в проушине; |
тонком |
|
Я — внешний радиус |
проушины в самом |
|
месте; |
|
|
г — внутренний радиус проушины.
Для определения интенсивности давления в отверстии проушины пользуемся соотношением:
Qi
тде b—высота в проушине;
d —диаметр отверстия в проушине.
Из рис. |
34 b = 2 см; d = 2 см; |
R = 2 см; г = 1 см; |
|||
а усилие в проушине Q2 = 2820 кг. |
|||||
|
Р = |
о'„ |
2820 |
705 |
кг\смг. |
|
-------= -------= |
||||
|
|
b d |
2 - 2 - 1 |
|
' |
По формуле (И ) |
определяем |
|
|
||
|
°макс = 705‘———- = |
1195 кг)см2. + |
|||
|
|
|
2 а— із |
|
|
Сечение |
/ / / —/ / / |
ушка челюсти |
работает на растя |
||
жение. Напряжение |
в сечении |
|
|
||
Qo
о = — кг/см2.
F
Площадь сечения (см. рис. 34)
F 4(R ~~ г ) ~ - = 4(2 — 1) -|- = 4 см\
Q2 = 2820 кг, |
о = |
2820 |
. |
------= |
705 кг/смг. |
Расчет пальца введем ^ля пальца, соединяющего рукоят ку и челюсть. В этом шарнирном соединении действует наибольшая срезывающая сила Q2 = 2820 кг. Диаметр пальца d = 2 см.
Напряжение в пальце, работающем на срез по двум сечениям, определяется из формулы:
|
°ср |
_2Qa |
|
|
- |
/1 о \ |
|
_ |
|
|
|
( ^ ) |
|
оср |
2Qs _ |
2-2820 |
449 |
кг;смг. |
|
|
к -d? |
3,14-22 |
|
||||
|
|
|
|
|
||
Максимальные напряжения и удельные давления в |
||||||
элементах ключа приведены в таблице 31. |
|
|||||
|
|
|
|
|
Таблица 31 |
|
Детали ключа |
|
Рукоятка |
Челюсть |
Палец |
||
Нормальное напряжение |
|
2804 |
|
1242 |
■--- |
|
Касательное'напряжение |
|
682,5 |
|
— |
— |
|
Напряжение смятия (удельное дав |
— |
|
1195 |
— |
||
ление в проушине) |
|
|
|
|||
Напряжение среза |
|
|
|
|
|
449 |
106
Материалом рукоятки, челюсти и пальца является сталь 40Х, термообработанная, со следующими механи ческими свойствами (по ГОСТу 4543-61); предел проч ности при растяжении ав > 100 кг/мм2-, предел текучести от > 8Q кг!мм2.
Минимальный запас прочности в наиболее напряжен ном сечении деталей ключа определяется из соотноше
ния: |
|
|
|
п — |
gT |
|
(14) |
ямакс |
|
||
Для рукоятки ключа |
в наиболее опасном |
сечении |
|
I I I —III: |
8000 |
|
|
от |
2, 8. |
|
|
амакс |
?8'.,4 |
|
|
|
|
||
Хотя запас прочности в опасных сечениях деталей ключа выше необходимого, автор не считал нужным уменьшать запас прочности, так как при конструирова нии исходят не только из этого фактора, но и из конструк тивного оформления ключа.
Необходимо отметить, что расчет ключа является ориентировочным, в нем не учитываются силы трения. Такой метод достаточно точен и удобен для практиче ского применения.
3. КОНСТРУКТИВНОЕ ОФОРМЛЕНИЕ
После выбора рациональной кинематической схемы захвата и расчета основных деталей ключа конструктор приступает к конструктивному оформлению его. ~ При конструировании ключа работа идет в двух на
правлениях.
Первое — достижение наилучших эксплуатационных качеств ключа. Здесь перед конструктором стоят задачи: облегчение труда рабочих; повышение долговечности и надежности работы как ключа в целом, так и отдельных его деталей; снижение веса конструкции и уменьшение расхода быстроизнашивающихся запасных частей.
Второе направление — достижение технологичности конструкции ключа. Здесь требуется решение комплекса вопросов, обеспечивающих наибольшую простоту и де шевизну изготовления ключа без ущерба для его качеств.
107
