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

Рис. 93. Кривые усталости резьбового соединения с резьбой МК156Х5.5Х1 : 32 турбобура диаметром 172 мм при их закреплении с М„р.

Рис. 94. Зависимость предела выносливости от крутящего момента свинчивания (напряжения за­ тяжки) резьбового соединения с резьбой МК156Х Х5,5Х1 : 32 турбобура диаметром 172 мм.

Повышение усталостной прочности резьбовых соединений

Повышение усталостной прочности резьбовых соединений дости­ гается следующими способами:

1)введением разгружающих зарезьбовых канавок;

2)применением угла профиля 90°;

206

Зарезьбовые разгружающие канавки положительно влияют на усталостную прочность замковых резьбовых соединений утяжелен­

рых конструкциях турбобуров диаметром 172 мм. Образцы резь­ бовых соединений закрепляли с крутящим моментом свинчивания 1500 кгс •м, применяя смазку, и с металлическими наполнителями типа Р-416.

На рис. 96 представлены кривые выносливости резьбовых соеди­ нений /, II, III, IV, V и VI. Предел выносливости выражен допу-

207

стимыми изгибающими моментами. У образцов с резьбой МК156х5,5х1 : 32 все разрушения происходили по опасному сече­ нию резьбы корпуса (муфты), т. е. в первых двух витках резьбы, находящихся в сопряжении. Исключение составляет соединение III, разрушавшееся по опасному сечению резьбы переводника (ниппе­ ля). В этих соединениях для определения эффективности направ­ ляющего пояска впадины резьбы корпуса предварительно обкаты­ вали роликами.

Р и с . 9 6 . К ривы е у ст а л о ст и р езь б о в ы х соеди н ени й .

1 — М К 1 5 6 x 5 , 5 x 1 : 3 2 — б е з р а з г р у ж а ю щ е й з а р е з ь б о в о й к а ­ н а в к и ; 2 — М К 1 5 6 X 5 , 5 X 1 : 3 2 — с н а п р а в л я ю щ и м п о я с к о м у у п о р н о г о у с т у п а н и п п е л я ; 3 — М К 1 5 6 X 5 ,5 Х 1 : 3 2 — с р а з г р у ­

к о й в м у ф т е и л и н и п п е л е ; 6 — С К 9 0 / 1 5 6 Х 7 Х 1 : 32 с р а з г р у ­ ж а ю щ и м и з а р е з ь б о в ы м и к а н а в к а м и в н и п п е л е и м у ф т е .

Соединения с резьбой СК 90/156Х 7Х1 :32 разрушались как по опасному сечению корпуса, так и по опасному сечению перевод­ ника. Это свидетельствует о примерной равнопрочности деталей резьбового соединения. После введения в конструкцию соединения с резьбой СК 90/156Х 7 Х 1 : 32 зарезьбовых разгружающих кана­ вок: только в резьбу муфты или ниппеля разрушение происходи­ ло по опасному сечению детали, не имеющей канавки.

Анализируя результаты испытаний, представленные на рис. 96, можно сделать вывод о влиянии зарезьбовых разгружающих кана­ вок, угла профиля резьбы 90° и направляющего пояска у упорного уступа ниппеля на повышение усталостной прочности резьбового соединения, выполненного на тонкостенных деталях (муфта — нип­ пель).

208

1. Введение зарезьбовых разгружающих канавок в муфту и ниппель в соединение с резьбой МК.156х5,5х1 : 32 повысило уста­

соединений турбобура диаметром 195 мм с резьбой РК Т177Х 5,08Х

(0,1455).

На рис. 97 представлены результаты испытаний резьбовых сое­ динений с резьбой РКТ177 и МК477. Увеличение радиуса закруг­ ления впадины резьбы с 0,5 до 0,85 мм повысило предел выносли­ вости на 17%.

Обкатка впадин резьбы роликами широко применяется для по­ вышения усталостной прочности резьбовых соединений. Для выяв­ ления влияния обкатки впадин резьбы МК156х5,5х1 :32 провели стендовые испытания натурных образцов соединений на знакопе­

резьбового соединения на 50%.

209

Распределение осевых и окружных напряжений по длине свинчивания соединения

При закреплении конического резьбового соединения крутящим

•моментом свинчивания в муфте и ниппеле по длине резьбы возни­ кают осевые Оо и окружные стг напряжения. Для определения на­ пряжений от затяжки Мкр= 1500 кгс-м в соединении с резьбой МК156х5,5х1 :32 в шести точках на наружной поверхности муф­ ты, внутренней поверхности ниппеля и в канавке резьбы ниппеля шириною 12 мм, прорезанной вдоль образующей конуса, разме­ стили проволочные тензодатчики.

На рис. 98 представлен характер распределения напряжений сто

лo t по длине свинчивания.

Врезультате внецентренного приложения осевой нагрузки по

упорному уступу ниппеля (точка А, см. стр. 75) и упора в первый виток резьбы происходит изгиб ниппеля по шейке на расстоянии примерно 50 мм от упорного уступа. Осевые напряжения на на­

крутящего момента свинчивания.

Для выявления зависимости осевых напряжений от крутящего

дольной канавке ниппеля (рис. 99).

Первые показания тензодатчиков записывали при закреплении резьбового соединения с величиной осевого натяга 3,6 мм. Зазор по торцам 0,7 мм. Последующие замеры производили при прило­ жении Мкр = 700, 1000, 1500, 2000 и 2500 кгм. Характерной яв­ ляется линия пересечения осевых напряжений на внутренней по­

резьбового соединения на величину натяга, кривые распределения осевых напряжений пересекаются с осью абсцисс в одной точке. Это свидетельствует об отсутствии осевых усилий при свинчива­ нии резьбового соединения на величину натяга до упора в торцы. Однако в местах изгиба ниппеля-шейки на расстоянии 70 мм от упорного уступа существуют осевые напряжения, причем на на­ ружной поверхности шейки их значения положительны, а на внут­ ренней — отрицательны. С увеличением крутящего момента свин­ чивания до 2000 кгс-м максимальные осевые напряжения на по­ верхности шейки (направляющего пояска) и внутренней поверх­ ности выравниваются и превышают последние приблизительно на '30%. Вследствие наличия направляющего пояска осевые напря­ жения у упорного уступа ниппеля ниже максимальных напряже-

210