Файл: Щербюк, Н. Д. Резьбовые соединения труб нефтяного сортамента и забойных двигателей.pdf

где бм и бт — толщина стенки муфтовой и ниппельной частей со­ единения в середине рабочей длины резьбы.

Для резьбовых соединений с углами профиля 30, 60 и 90° фор­ мулу (IV.11) можно записать

При определении крутящих моментов свинчивания по форму­ лам ( IV. 12), (IV. 13) и (IV. 14) необходимо учитывать уменьшение натяга в результате приработки резьбы [см. формулу (IV. 1)]. Кру­ тящий момент свинчивания зависит от многих факторов: качества смазки, шероховатости поверхности, зазоров в резьбе и т. д.

201

окружных напряжений a t по длине свинчивания и соответствующих им деформаций от натяга установлено фактическое значение диа-

r fA K

<э, кгс/ммг

Рис. 91. Уменьшение осевого натяга Н и окружных напряжений a t (в середине длины резьбы) в зависи­ мости от количества свинчиваний соединения с резь­ бой 3-147.

202

окружные напряжения уменьшаются. Интенсивность уменьшения натяга больше уменьшения окружных напряжений.

На рис. 91 представлено уменьшение осевого натяга и окруж­ ных напряжений (в середине длины свинчивания) в процессе мно­

уменьшение натяга при свинчивании соединения II I с минимальны­ ми отклонениями конусности. В соединении II, с замыканием по меньшему диаметру конуса, уменьшение натяга менее интенсивно, чем в соединении /. Однако, вследствие больших удельных давле­ ний, на первых витках резьбы образуются кольцевые риски, кото­

где Мир определяют по формулам (II.7) и (11.9).

Дополнительное напряжение растяжения в ниппеле (перевод­ нике) в случае ликвидации прихвата инструмента

где Р — усилие натяжения инструмента; kB— коэффициент внеш­ ней нагрузки, определяемый по формуле (11.39).

При свинчивании резьбового соединения должно быть соблю­ дено условие

где п принимают равным 1,5.

ИССЛЕДОВАНИЕ РЕЗЬБОВЫХ СОЕДИНЕНИЙ КОРПУСОВ ТУРБОБУРОВ НА ПРОЧНОСТЬ

Определение оптимального крутящего момента свинчивания

Одним из наиболее важных факторов, влияющих на прочность резьбовых соединений, является действие в опасном сечении нип­ пеля растягивающего напряжения, возникающего при свинчивании соединения. Помимо этого в процессе бурения в резьбовых соеди­ нениях возникают переменные циклические напряжения изгиба

203

вследствие радиальных вибраций, прогиба бурового инструмента и др. Среднее напряжение цикла в этом случае определяется кру­ тящим моментом свинчивания резьбового соединения, оптимальное значение которого существенно влияет на повышение прочности соединения.

А. И. Якушев [43] выяснил влияние среднего напряжения цикла на предельную амплитуду изгибающих моментов на болтах из ле­ гированных и углеродистых сталей. В большей степени это влияние сказывается на болтах из легированных сталей и в меньшей — из углеродистых.

Коническое резьбовое соединение турбобуров отличается от обычных болтовых соединений, поэтому требует дополнительного

с механическими свойствами после термообработки: предел проч­ ности 904-100 кгс/мм2, предел текучести 804-85 кгс/мм2, относи­ тельное удлинение 134-15%, относительное сужение 454-50%, ударная вязкость 124-14 кгс-м/см2, твердость НВ 286.

Напряжения в деталях резьбового соединения эксперименталь­ но определяли проволочными тензодатчиками сопротивления и ап­ паратурой статической и динамической тензометрии. Для выясне­ ния взаимного влияния ниппеля и муфты на прочность резьбового соединения, предварительно затянутого с различными Л4кр, к соеди­

ленном резьбовом соединении максимальные напряжения изгиба возникают в опасном сечении ниппеля, минимальные-— муфты. При увеличении крутящего момента свинчивания (до 700 кгс-м) происходит благоприятное перераспределение напряжений в муфте и ниппеле резьбового соединения: в ниппеле — уменьшение, а в муфте — увеличение.

Возрастание крутящего момента свинчивания с 700 до 2500 кгс-м практически не влияет на величину амплитудного на­ пряжения изгиба. Следовательно, увеличивая крутящий момент свинчивания сверх его оптимальной величины, можно только сни­ зить сопротивление ниппеля переменным изгибающим нагрузкам, так как асимметрия цикла для него все больше смещается в сто­ рону растяжения. Для определения оптимального крутящего мо­ мента свинчивания проведены испытания на знакопеременный изгиб натурных образцов соединений турбобуров диаметром 172 мм с резьбой М К 156Х 5,5Х 1 :32, свинченных с крутящими моментами 700, 1000, 1500, 2000 и 2500 кгс-м, с применением смазки с метал­ лическими наполнителями типа Р-416. Для предотвращения раз­ рушения муфты (корпуса) соединения в опасном сечении (/— IV,

204

рис. 92) впадины резьбы упрочняли обкаткой роликами. Осевой натяг в соединениях равен 3,44-3,6 мм. Средние напряжения цикла при коэффициенте трения в резьбе 0,09 составили соответственно

рис. 94 зависимость предела выносливости от крутящего момента свинчивания.

Анализируя результаты экспериментов, можно сделать вывод, что при свинчивании соединений турбобуров диаметром 172 мм с резьбой МК 156x5,5 Х 1 : 32 необходимо задавать напряжение за­ тяжки 03ат= О,ЗсГт.

205