Файл: Щербюк, Н. Д. Резьбовые соединения труб нефтяного сортамента и забойных двигателей.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 16.10.2024
Просмотров: 70
Скачиваний: 6
Т а б л и ц а 2
|
Максимально допустимая растягивающая нагрузка в тс |
|
||||||
Замки |
ЗН-80 |
ЗН-95 |
ЗН-108 |
3H-113 ЗН-140* ЗН-172 |
ЗН-197 |
|||
0Т= |
|
88,7 |
141,0 |
203,0 |
203,0 |
320,7 |
505,8 |
543,5 |
=58 кгс/мм2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
от= |
|
107,1 |
170,1 |
245,0 |
245,0 |
387,1 |
613,2 |
655,9 |
= 7 0 кгс/мм2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
Замки |
|
ЗШ-108 |
ЗШ-118 |
ЗШ-1 46 |
ЗШ-1 78 |
ЗШ-203 |
||
от=58 кгс/мм2 |
159,5 |
189,0 |
256,4 |
382,8 |
432,1 |
|||
от=70 кгс/мм2 |
192,5 |
228,2 |
309,4 |
462,0 |
521,5 |
|||
Замки |
|
ЗУ-108 |
ЗУ-120 |
ЗУ-155 |
ЗУ-185 |
ЗУ-212*. |
||
с т=58 кгс/мм2 |
159,5 |
150,2 |
266,8 |
374,7 |
429,2 |
|||
<jT=70 кгс/мм2 |
192,5 |
181,3 |
322,0 |
452,2 |
518,0 |
|||
Замки |
ЗШК-108 |
ЗШК-118 |
ЗШК-133 |
ЗШК-178 ЗУК-120 ЗУК-146 |
ЗУК-155 |
|||
<гт= |
|
133,4 |
189,0 |
210,5 |
382,8 |
165,3 |
261,6 |
286,0 |
=58 кгс/мм2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
Of—— |
|
141,0 |
228,2 |
254,1 |
462,0 |
199,5 |
315,7 |
345,1 |
=70 кгс/мм2
*В этих замках Ртах определено по Fu.
Рис. 11. Замковое резьбовое соединение после приложения AfKp свинчивания.
25
ОТУ-26-02-66. Ртах для замков ЗН-140 и ЗУ-212 определено поплощади муфты Рм, так как она меньше площади ниппеля в опас ном сечении.
Определение крутящего момента свинчивания
Крутящий момент свинчивания определяют по формуле
М кр = М р + Мг, |
(И.2> |
где Мр — крутящий момент, необходимый для создания осевой на грузки Q (поднятия груза) и преодоления трения в резьбе; Мт — крутящий момент, необходимый для преодоления трения по упор ным торцам (муфта — ниппель).
Afp = Q-^E-tg(P + p), |
(Н.3> |
где Q — осевая нагрузка в кгс; d rp — средний диаметр |
резьбы на |
расстоянии 24 мм от упорного уступа ниппеля в м; р — угол подъе ма винтовой линии; p= arctg р '— угол трения.
t g p = ------- ;p '= tg p ; (S — шаг резьбы в м; р '— коэффициент-
я4ср
трения в резьбе).
______И_ cos -
где р — коэффициент трения в резьбе с прямоугольным профилем; а — угол профиля резьбы.
Подставляя эти обозначения в формулу (П .З), получаем
M P = Q ■иср |
|
|
|
+ р' |
tgp + tgp |
Q 4 ср |
7id,ср |
||
|
1 — tgptgp |
|
|
|
|
|
|
|
лd.ср |
Для резьб большого диаметра угол подъема винтовой линии |
||||
очень мал, поэтому |
произведение |
— — |
•р' по |
сравнению с еди— |
|
|
Я4,ср |
|
|
ницей тоже мало. Тогда |
|
|
|
|
Afp = Qdc |
— dcp |
/ |
s |
ndcpP^V |
хсР |
|
Q d c P ( 2ndcp |
2л4Ср ) |
|
|
м п o f — |
j_ rfcp^iy |
(II.4). |
|
|
\ 2я |
2 |
) |
|
26
Крутящий момент, необходимый для преодоления трения по упорным торцам,
M T = Q |
l4 p |
|
2 ’ |
где d 'ср — средний диаметр поверхности упорных торцов соедине ния в м.
М кр = 4 |
(0,325 + цЧ р + М |
. |
(П-5) |
Для резьбы с углами |
профиля 30, 60 и 90° |
соответственно ц = |
|
= 0,966 ц7; ц = 0,866 ц7 и ц = 0,707 ц7.
Определение Мкр при свинчивании резьбовых соединений упор ного типа с углами профиля 30, 60 и 90° необходимо производить
по следующим формулам: |
|
|
||
Л*кР(зо) = Q [а ,1 6 5 + 0 ,5 ц 'Ч Р + |
0,9664р)]; |
(П.6) |
||
Мкр (60) |
= |
Q [0,16S -f- 0,5pi7(dcр -)- 0,866dcp) ); |
(II-7) |
|
Мкр (90) |
= |
Q [0,16S -I- 0,5ц7 (dcp + |
0,707d;p)j. |
(П.8) |
Если выражение в квадратных скобках обозначить через а, то |
||||
|
|
Мкр = Qa. |
|
(II.9) |
Коэффициент трения ц7 зависит от многих факторов: точности изготовления резьбы, шероховатости поверхности, качества смаз ки и др. Исходя из исследований, коэффициент трения ц7 при свин чивании фосфатированной и оцинкованной резьбы с применением
графитовой смазки (графит 40—50% |
и масло МС) равен 0,13, а |
||||
кадмированной — 0,09-^0,11. При |
отсутствии |
покрытия и шерохо |
|||
ватости поверхности 5-го класса |
чистоты ц7=0,14. |
||||
В случае |
применения качественной |
смазки |
(типа Р-416) с ме |
||
таллическими |
наполнителями |
до |
60% |
(цинк, свинец, сернистый |
|
молибден и др.) коэффициент |
трения |
для |
фосфатированной и |
||
■оцинкованной резьбы следует принимать равным 0,09—0,11. Средний диаметр упорной поверхности d 'cр замков по ГОСТ
•5286—58 определяется при наличии наружных фасок торцев 1X Х45°. Увеличение фасок должно обязательно учитываться при оп ределения d'Ср. Коэффициент трения в резьбе при известных Мкр и
•<3 (для резьбы с углом профиля 60°) |
равен |
ц7 ---------- _ |
(П .10) |
"Q (dcp + |
0,866d'cp) |
27
Коэффициент трения в резьбе зависит от угла профиля резьбы. Известно, что
а
cos----
2
где р — коэффициент трения в резьбе с прямоугольным профилем.
При угле профиля |
Увеличение коэффициента трения |
|||
30° |
1,035 |
Р + 3 .5 |
% |
|
|
cos 15 |
|
|
|
60° |
11'=—!:!— = 1,155 |
Р + |
15,5 % |
|
|
^ cos 30 |
|
|
|
90° |
* ' = — = 1,41 |
р + |
41 |
% |
|
cos 45 |
|
|
|
При учете коэффициента трения в резьбе в зависимости от угла профиля коэффициент в формуле (И. 10) при d 'cр изменяется.
Максимально допустимый крутящий момент свинчивания
МКр max = |
(II. И) |
|
где F — меньшее из значений |
F H или F M; |
F H— площадь сечения |
ниппеля на расстоянии 24 мм |
от упорного |
уступа; F M— площадь |
сечения муфты на расстоянии 24 мм от упорного торца; от — пре дел текучести материала замка.
Для определения минимального крутящего момента свинчива ния, с учетом изгибающих нагрузок, определим среднее напряже ние в опасном сечении ниппельной части соединения от (н).
Для этого используем диаграмму усталостной прочности, ха рактеризующую постоянное соотношение между статической и ци
клической прочностью металлов |
(рис. 12, а). Причем предпола |
гаем, что в процессе нагружения |
среднее напряжение цикла а т и |
амплитуда цикла оа изменяются пропорционально, т. е. — = const.
Из диаграммы усталостной прочности
_£i. + |
1. |
(11.12) |
Or
В свинченном замковом соединении при отсутствии изгиба от ношение напряжений затяжки в опасных сечениях муфты и нип пеля обратно пропорционально отношению площадей их сечений
|
J m (M ) |
F |
’ OVnfM) |
J m(н) |
|
°т ( н) |
|||
|
* м |
|
|
|
FH |
, |
|
|
|
если —— = kp, |
|
|
|
|
F» |
|
|
|
(11.13) |
|
|
^т(м) —• |
||
28
W/AW*
Рис. 12. Диаграммы усталостной прочности.
а — упрощенная; б — для |
соединений с |
резьбой МК 156X5,5X1 |
: 32 и 3-62. |
1 — для соединений с резьбой МК 156; 2 — для соединений с резьбой 3-62; 3 — для соединения с резьбой МК 156 с учетом со противления муфты; 4 — для соединения с резьбой 3-62 с учетом сопротивления
муфты.
б/пСм)
Рис. 13. Напряжения в замковом соединении при изгибе после свинчивания с Мкр.