Файл: Элияшевский, И. В. Типовые задачи и расчеты в бурении учеб. пособие.pdf

Скачать файл
Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 15.10.2024

Просмотров: 227

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

II р и л е ч а н и е. Для бурового оборудования величину коэффициента запаса прочности Kmin принимают в зависимости от степени пластичности мате­ риала, характеризуемой отношением предела текучести <тх к пределу прочности ов. Значения Ат ;п приведены в табл. 37.

Т а б л и ц а 37

Значения коэффициента запаса прочности A'min

От

 

0 ,4 5 - 0 ,5 5

0 ,5 5 - 0 ,7

-^min

1,2—1,5

1,4-1,8

0 ,7 - 0 ,9

1

То

В нашем случае для стали Ст. 5 ит = 27 кгс/мм2; ав = 55 кгс/мм2

СГт

2Т_ = 0,5,

Оь

55

т. е. &'mjn должен быть не меньше 1,5.

Таким образом, определенные коэффициенты запаса прочности удовлетворя­

ются.

 

ВЫБОР ДИАМЕТРА И ТИПА ТАЛЕВОГО КАНАТА

ДЛЯ ОСНАСТКИ ТАЛЕВОЙ СИСТЕМЫ

Задача 116. Выбрать диаметр и тип талевого каната для оснастки талевой системы (оснастка 5 X 6 ) , если максимальная нагрузка на крюке с учетом коэффициента прихвата и облегчения веса колонны при погружении в жидкость составляет 115 тс; коэффициент полез­ ного действия талевой системы цт_с = 0,85; профиль канавок шки­ вов 28 мм; вес подвижного оборудования Роб = 5 т.

Решение. Из условия задачи видим, что профиль канавок шкивов составляет 28 мм, значит диаметр каната также должен быть dK = = 28 мм.

Для выбора типа каната по 'известной упрощенной формуле

определяем натяжение ходового

конца каната при подъеме.

(/кр + Ррб

115 + 5

14,10 тс.

РX, К

10-0,85

П Т)т. с

 

Определяем необходимое разрывное усилие каната Рр, для чего задаемся коэффициентом запаса прочности К = 8—4. Принимаем

К = 3,5. Тогда

Рр = Рх к • К = 14.10 • 3,5 = 49,35 тс.

Исходя из значения разрывного усилия, которое составляет при­ мерно 49,35 тс по данным табл. 38 приложения, выбираем канат типа ЛК-РО диаметром dK = 28 мм с металлическим сердечником, который при пределе прочности ов = 160 кгс/мм2 имеет разрывное усилие 51,57 тс.

200

П Р О В Е Р О Ч Н Ы Й РАСЧЕТ ТАЛЕВОГО К А Н А ТА Н А ПРОЧНОСТЬ

Задача 117. По условию ранее решенной задачи провести про­ верочный расчет талевого каната на прочность.

Проверочный расчет каната на прочность проводим по следующей формуле:

 

Ссум ~ *-^р ~Г С из.

где осум — суммарные

напряжения, которые возникают в канате;

ор — напряжения при

растяжении

где F — площадь

поперечного сечения всех

проволок в канате.

По данным табл.

38 приложения, F — 379,26

мм2.

14 100

ор 37,2 кгс/мм2.

379,26

оиз — напряжения при изгибе.

_б_

С из g Ек D ’

где Ек — модуль упругости каната с металлическим сердечником,

Ек = 1,25 «10е кгс/см2 = 1,25-104 кгс/мм2;

б — диаметр проволок в канате.

Выбранный тип каната состоит из проволок различного диаметра. Для расчета берется диаметр внешнего слоя пряди, который,

по данным табл. 38 приложения, равен б = 1,8 мм.

D — диаметр канатного шкива или диаметр барабана лебедки. Для расчета необходимо брать меньший диаметр (как правило, берут диаметр барабана лебедки). D = D6 = 650 мм.

Подставив все значения в формулу, определим оиз.

сиз = -|- • 1,25 • 104 -Ц |_ = 1 3 кгс/мм2.

Таким образом,

сСум = 37,2 -f 13 = 50,2 кгс/мм2.

Определяем коэффициент запаса прочности

К = Ов

170

3,38.

ОсуМ

50,2

 

Коэффициент запаса прочности для талевых канатов должен быть не менее 2,5, т. е. выбранный тип каната отвечает требованию.

201

ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАБОТЫ ТАЛЕВОГО КАНАТА ПО ПОДЪЕМУ

 

И СПУСКУ БУРИЛЬНЫХ ТРУБ

 

Задача

118. Определить работу талевого каната по

подъему

и спуску бурильных труб диаметром 141 мм на глубину L = 1500 м

при следующих данных: средняя длина свечи I = 24 м; вес 1 м

трубы q =

35,3 кг; вес подвижного оборудования Роб =

5 т.

Решение. Вследствие отсутствия надежных методов расчета та­ левого каната его долговечность оценивается по производимой канатом работе, которую можно определить по формуле Саркисова:

Л = 2 [ q J?-+ L ( 2 P 06+ q \ ) ]

10-®;

А = 2 [35,3• Ц - + 1500 (2 • 5000 + 35’32 24 )]

.10~6 = 313,2 т-км.

РАСЧЕТ ДЕТАЛЕЙ КРЮКА НА ПРОЧНОСТЬ

Задача 119. Рассчитать ствол крюка на прочность, если макси­

мальная нагрузка на крюке составляет (?кр =

120 тс. Материал —

сталь 40 ХН, у которой

сгт = 60

кгс/мм2,

ав =

75 кгс/мм2.

Диа­

 

метр ствола в наиболее опасном

 

сечении D =

136 мм. Внешний диа­

 

метр

 

резьбы

cf =

160 мм, внутрен­

 

ний

диаметр

резьбы

= 138 мм,

 

шаг

S =

16

мм.

 

Дополнительные

 

данные приведены на рис. 15.

D =

 

= 136

мм; D г =

130 мм; R = 150 мм;

 

В = 300 мм;

b =

71

мм.

 

 

 

Ствол

крюка

является

ответ­

 

ственной деталью и изготовлен из

 

высоколегированной кованой и тер­

 

мообработанной стали. В нижней

 

части

ствола

имеется

проушина

 

с расточкой для подвешивания пла­

 

стинчатого

крюка,

на

котором во

 

время

бурения

 

находится

штроп

 

вертлюга.

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 15. Ствол крюка.

Решение.

Рассчитываем

сече­

В этом сечении ствол

ние

I —I.

 

 

растяжение

 

крюка работает на

 

„ _ Скр

где QKр — максимальная нагрузка на крюке. (7кр = 120 тс; F — пло­ щадь поперечного сечения ствола крюка.

„

jtZ>2

3,14

. 13,62 = 145 см2.

 

4

4

 

 

120 0004

= 830 кгс/см2.

 

 

145

 

202

Коэффициент запаса прочности можно определить по формуле

Ир

где а0 р — предел выносливости на растяжение сжатие при пульсирующем цикле нагрузок.

Приближенные значения пределов выносливости сг_х (симмет­ ричный цикл нагрузок) и о о (пульсирующий цикл нагрузок) для сталей могут быть определены по эмпирическим зависимостям, устанавливающим связь между статическими усталостными характе­ ристиками металлов (см. табл. 38)

Т а б л и ц а 38

Вид деформации

Симметричный цикл

Пульсирующий цикл

нагрузок

нагрузок

Изгиб

с?- in — 0,43

0В

Оои ^ 0,6

0В

Растяжение — сжатие

(У-ip === 0,36

0*8

(jop — 0,5

0в

Кручение

т_! = 0,22

ств

т0 — 0,3 (Ув

П р и м е ч а н и е .

Для чугуна с_^н « 0,45 ств.

 

 

 

Пользуясь данными зависимостями, определяем o0j>

аор = 0,5ств = 0,5• 75 = 37,5 кгс/мм2.

Таким образом,

* = f f = 4 '5 -

Рассчитываем сечение I I —II.

 

Определяем напряжение

растяжения

 

( ? к р

120000

■500 кгс/см2,

2{B —Di)b.

• 2(30 -13)7,1

 

что явно меньше допустимого.

Определяем максимальное растягивающее напряжение в проу­

шине ствола крюка по

формуле Ляме.

 

 

 

 

 

№ + т

 

 

 

 

 

 

 

№

т

’

 

 

 

 

 

-

гДе

Я — интенсивность

удельного

давления между поверхностями

пальца и проушины

 

 

 

 

 

 

 

 

„

< ? к р

 

1 2 0 0 0 0

 

 

Л С Л

| О

 

q =

~ 2 Д Д Г =

2 • 7,1 • 13

д

6 5 0

КГС/СМ2.

 

— V

—

 

R =

150 мм; % =

*§? =

65

мм.

 

 

 

 

 

 

Л

Z

 

 

 

 

 

 

 

 

а тах = 6 5 0 |

| 2- j ] g

’ 5 2

' =

 

9 6 0 К Г С / С М 2 .

203

Коэффициент запаса прочности равен

К = - ^ ~ = 3 7 ^ 3 ,9 ^шах

Рассчитываем резьбовую часть ствола. Резьбовая часть ствола рас­ считывается на прочность при деформации изгиба, смятии и среза. Рассчитываем резьбу ствола на прочность при деформации изгиба по формуле

 

 

из

3 < ? к р ( й — dx)a

 

 

 

 

 

2лрадздх

 

 

 

где d — наружный

диаметр резьбы, d — 160 мм; с/х — внутренний

диаметр

резьбы.

dx = 138

мм;

а — коэффициент,

учитывающий

неравномерность распределения

нагрузки

на витки

резьбы,

а =

= 0,43;

(3 — коэффициент,

зависящий от

профиля

резьбы.

|3 =

=0,75; S — шаг резьбы. *5 = 16 мм.

Таким образом,

*^из —

3-120 000(16-13,8) -0,43

= 2000 кгс/см2.

2 • 3,14 • 0,752 • 1,62 • 13,8

Коэффициент запаса прочности

СГр и

К

Пиз

где а0 и — предел выносливости на изгиб при пульсирующем цикле нагрузок. сг0 и можно определить с помощью табл. 38.

а0 и = 0,6сгв = 0,6 •75 = 45,0 кгс/мм2;

^ = f =2,25.

Расчет прочности на смятие определяем по формуле

а(?кр

_

0,43-120 000

998 кгс/см2.

см 0,785 (Л2 — й\)

 

0.785 (16213,82)

 

 

Коэффициент запаса прочности

К

СГр СМ

Осм

где а0 см — предел выносливости

на

смятие при пульсирующем

цикле нагрузок.

 

 

см—'(1,7 2)ог0р.

ао см = 1,7»37,5 =

63,5 кгс/мм2.

63,5

=

6,4.

,98

 

 

204

Смотрите также файлы