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: 74
Скачиваний: 6
При |
изгибе замкового |
соединения отношение напряжений сга |
и ат (м) |
равно отношению |
радиуса наружной поверхности ниппеля |
R u (внутренний радиус резьбы |
на расстоянии 24 мм от упорного |
||||
уступа) и радиуса наружной поверхности |
муфты R M (рис. |
13). |
|||
g a |
__ Ан |
|
|
|
(И.14) |
° т ( м) |
R K |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Величина допустимого изгибающего напряжения определяется |
|||||
из формулы (11.14). |
|
|
|
|
|
аа = от(м)- ^ - . |
|
|
|
(II. 15) |
|
D |
|
|
запишем в виде |
||
Обозначив — — = k R, уравнение (11.15) |
|||||
R u |
|
|
|
|
|
а а = |
от{M)kR. |
|
|
|
(11.16) |
Заменив а)П(м)=ат (В) ^ из уравнения (11.13), |
получим |
|
|||
Оа = |
Gm(Yi)kFkR. |
|
|
(П.17) |
|
Подставив значение сга из уравнения |
(11.17) |
в (11.12), |
получим |
||
°m(H)k Fk R |
а т (н) |
_ |
j |
|
(11.18) |
(УР |
О’р |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Из уравнения (11.18) определим среднее напряжение стт (Н)
0 т(н ) |
(11.19) |
Если отношение о г/о Т обозначить через кц (коэффициент цикли ческой прочности соединения), то уравнение (11.19) примет вид
_ |
_________ Оч |
( 1120. ) |
|
ат(Н ) ~ k Fk R + * ц * |
|||
|
|||
^Икр. min = F нО/п(н)П. |
(11.21) |
||
Замковые соединения по ГОСТ 5286 — 58 |
кц |
||
с пределом текучести |
58кгс/мм2 ...................................................... |
0,16 |
|
с пределом текучести |
70кгс/мм2 ...................................................... |
0,13 |
|
УБТС 1 .......................................................................................................... |
|
0,16 |
|
УБТ ............................................................................................................... |
|
0,20 |
|
В табл. 3 приведены значения FH, F M, k F, kR и а |
(в зависимости |
||
ют коэффициента трения |
в резьбе р') замков бурильных труб по |
||
ГОСТ 5286—58 и специальных замков ЗШК, ЗУК по ОТУ 26-02-66
30
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица |
3 |
||
Тип замка |
F , см* |
Fu см« |
|
Значения а в м при коэффициенте трения в резьбе р' |
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
Ь |
Ь |
||||
|
|
|
0,0 8 5 |
0,09 |
0,10 |
о.н |
|
|
|
|
V |
R |
|
|
|
|
0,12 |
0,13 |
|
0,14 |
|
|
|||||
|
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
|
10 |
11 |
||
ЗН-80 |
15,3 |
22,7 |
0,0058 |
0,0060 |
0,0066 |
0,0072 |
0,0078 |
0,0084 |
0,0089 |
0 |
40 |
||
ЗН-95 |
|||||||||||||
24,3 |
31,5 |
0,0072 |
0,0076 |
0,0084 |
0,0091 |
0,0099 |
0,0106 |
0 0114 |
п’ |
5 3 |
|||
ЗН-108 |
35,0 |
36,9 |
0,0079 |
0,0083 |
0,0091 |
0,0099 |
0,0108 |
0^0116 |
0 |
0117 |
0 6 8 |
||
3H-113 |
35,0 |
45,5 |
0,0080 |
0,0084 |
0,0092 |
0,0105 |
0,0109 |
0'0117 |
0 |
0126 |
0 5 4 |
||
ЗН-140 |
61,0 |
55,3 |
|
||||||||||
ЗН-172 |
0 , 0 1 0 2 |
0,0107 |
0,0118 |
0,0129 |
0,0140 |
0'0151 |
0 |
0162 |
о '84 |
||||
87,6 |
89,0 |
0,0124 |
0,0130 |
0,0144 |
0,0157 |
0,0170 |
0 ’0184 |
0 |
0267 |
(Г 7? |
|||
ЗН-197 |
93,7 |
129,3 |
0,0136 |
0,0145 |
0,0158 |
0,0173 |
0,0188 |
О’0203 |
0 ’0218 |
0 |
52 |
||
ЗШ-108 |
27,5 |
32,6 |
0,0081 |
0,0085 |
0,0093 |
0 , 0 1 0 2 |
0 , 0 1 1 0 |
0,0119 |
0 0127 |
0 |
63 |
||
ЗШ-118 |
32,6 |
36,9 |
0,0088 |
||||||||||
ЗШ-146 |
0,0092 |
0 , 0 1 0 2 |
0 , 0 1 1 1 |
0 , 0 1 2 1 |
0^0130 |
0 0140 |
0 6 7 |
||||||
44,2 |
61,0 |
0,0105 |
0 , 0 1 1 1 |
0,0123 |
0,0134 |
0,0146 |
0,0157 |
0,0168 |
0 5 5 |
||||
ЗШ-178 |
6 6 , 0 |
84,0 |
0,0130 |
0,0137 |
|||||||||
ЗШ-203 |
0,0151 |
0,0165 |
0,0179 |
0,0193 |
О!0208 |
0 |
60 |
||||||
74,5 |
100,7 |
0,0149 |
0,0157 |
0,0174 |
0,0190 |
0,0206 |
0 , 0 2 2 2 |
О’0239 |
0 |
58 |
|||
ЗУ-108 |
27,5 |
32,6 |
0,0081 |
0,0085 |
0,0093 |
0 , 0 1 0 2 |
0 , 0 1 1 0 |
||||||
ЗУ-120 |
25,9 |
36,2 |
0,0098 |
0,0103 |
0,0119 |
0 ’0127 |
0 |
64 |
|||||
ЗУ -155 |
0,0123 |
0,0132 |
0,0134 |
0,0144 |
0,0154 |
0 |
54 |
||||||
46,0 |
55,9 |
0,0117 |
0,0123 |
0,0136 |
0,0148 |
0,0161 |
0,0174 |
0 |
0186 |
0 |
6 6 |
||
ЗУ-185 |
64,6 |
65,2 |
0,0150 |
0,0158 |
|||||||||
ЗУ-212 |
0,0174 |
0,0191 |
0,0207 |
0,0224 |
О’0240 |
0 7 4 |
|||||||
76,5 |
74,0 |
0,0162 |
0,0171 |
0,0188 |
0,0206 |
0,0224 |
О’0242 |
0 0249 |
0 |
80 |
|||
ЗШК-Ю8 |
23,0 |
||||||||||||
ЗШК-118 |
Зй, 1 |
0,0079 |
0,0083 |
0,0091 |
0,0099 |
0,0107 |
0 |0115 |
00123 |
О’44 |
||||
32,6 |
36,8 |
0,0087 |
0,0092 |
0 , 0 1 0 1 |
0,0108 |
0 , 0 1 2 0 |
0,0123 |
00139 |
0 67 |
||||
3U1K-133 |
|||||||||||||
36,3 |
54,9 |
0,0097 |
0 , 0 1 0 2 |
0,0113 |
0,0125 |
0,0133 |
0,0143 |
00154 |
О’50 |
||||
ЗШК-178 |
6 6 , 0 |
84,0 |
0,0130 |
0,0137 |
0,0151 |
0,0165 |
0,0179 |
0,0193 |
0 |
0208 |
0 |
60 |
|
ЗУК-120 |
28,3 |
37,0 |
0,0082 |
0,0096 |
0,0105 |
0,0115 |
0,0125 |
0,0134 |
00144 |
0 |
60 |
||
ЗУК-146 |
|||||||||||||
47,7 |
55,8 |
0,0108 |
0,0114 |
0,0126 |
0,0137 |
0,0149 |
0,0160 |
0 0172 |
6 |
6 6 |
|||
ЗУК-155 |
49,3 |
56,5 |
0,0116 |
0,0123 |
0,0135 |
0,0148 |
0,0160 |
0,0173 |
0 ’0185 |
0]б3 |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Та б л ица |
4 |
|
|
|
|
|
|
Значения а |
в м при коэффициенте трения в резьбе р1 |
|
|
|
|||
Тип УБТ |
Диаметр |
FB, см» |
F u , см» |
|
|
|
|
|
|
|
kF |
kR |
УБТ, мм |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
0,0 8 5 |
0,09 |
0,10 |
0,11 |
0,12 |
0,13 |
0,14 |
|
|
УБТС1 |
89 |
19,2 |
25,4 |
0,0068 |
0,0071 |
0,0078 |
0,0085 |
0,0091 |
0,0098 |
0,105 |
0,53 |
|
УБТС1 |
108 |
25,1 |
39,4 |
0,0077 |
0,0082 |
0,009 |
0,0098 |
0,0106 |
0,0114 |
0,0122 |
0,45 |
|
УБТС1 |
120 |
30,8 |
40,5 |
0,0089 |
0,0093 |
0,0102 |
0,0112 |
0,0121 |
0,0130 |
0,0140 |
0,57 |
|
УБТС1 |
133 |
43,3 |
53,8 |
0,0097 |
0,0103 |
0,0113 |
0,0123 |
0,0133 |
0,0144 |
0,0154 |
0,59 |
|
УБТС1 |
146 |
55,6 |
63,6 |
0,0105 |
0,0111 |
0,0123 |
0,0134 |
0,0145 |
0,0157 |
0,0166 |
0,65 |
|
УБТС1 |
178 |
80,4 |
86,2 |
0,0129 |
0,0136 |
0,0150 |
0,0165 |
0,0178 |
0,0192 |
0,0206 |
0,71 |
|
УБТС1 |
203 |
111,3 |
159,8 |
0,0141 |
0,0149 |
0,0164 |
0,0180 |
0,0195 |
0,0210 |
0,0226 |
0,49 |
|
УБТС1 |
229 |
144,5 |
181,6 |
0,0150 |
0,0158 |
0,0174 |
0,0191 |
0,0207 |
0,0223 |
0,0240 |
0,56 |
|
УБТС1 |
254 |
147,7 |
206,7 |
0,0174 |
0,0184 |
0,0203 |
0,0222 |
0,0241 |
0,0261 |
0,0280 |
0,53 |
|
УБТС1 |
273 |
147,7 |
285,3 |
0,0175 |
0,0185 |
0,0204 |
0,0223 |
0,0243 |
0,0262 |
0,0281 |
0,37 |
|
УБТС1 |
299 |
147,7 |
402,0 |
0,0176 |
0,0186 |
0,0205 |
0,0225 |
0,0244 |
0,0264 |
0,0283 |
0,23 |
|
УБТ |
146 |
50,3 |
61,2 |
0,0106 |
0,0112 |
0,0123 |
0,0135 |
0,0146 |
0,0158 |
0,0169 |
0,61 |
|
УБТ |
178 |
82,5 |
84,0 |
0,0130 |
0,0137 |
0,0152 |
0,0166 |
0,0180 |
0,0194 |
0,0208 |
0,74 |
|
УБТ |
203 |
122,5 |
100,7 |
0,0150 |
0,0158 |
0,0174 |
0,0190 |
0,0207 |
0,0223 |
0,0240 |
0,97 |
|
для бурильны х труб со стабилизирую щ им и поясками типа Т Б В К ,
ТБНК. |
приведены те |
же |
значения для |
УБТС 1-89-299 |
и |
|||||
В табл 4 |
||||||||||
УБТ-146,. 178 и 203. УБТС1-120, |
133, 146, |
|
178, |
229, 254, |
273 |
и |
||||
299 мм изготовляются по ОТУ |
26-02-22-66, |
а УБТ-146—203 |
по |
|||||||
ЧМТУ-3532-53. |
Для |
замков ЗШ-108, 118, |
146, |
178, ЗУ-108, 120, |
||||||
155, ЗШ К-П 8, |
133, |
ЗУК-120, |
146 и 155 среднее |
значение |
kFkR = |
|||||
= 0,62, поэтому (Тт(н)~1,3 о г, |
в результате |
формулу |
(И.21) |
можно |
||||||
записать в виде |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
mjn ^ |
1 ,3стfFgCi. |
|
|
|
|
|
|
|
В табл. 5 приведены значения максимально допустимых кру |
||||||||||
тящих моментов свинчивания |
Мкр. max, |
а также |
минимальных |
|||||||
Л4кр. mm для замков по ГОСТ 5286—58 и специальных замков ЗШК и ЗУК, изготовленных с пределом текучести 58 и 70 кгс/мм2.
В табл. 6 приведены /Мкр. max и Мкр. m in для УБТС1-89—299 и
УБТ-146—203 мм.
Предел выносливости от при знакопеременном изгибе замково го резьбового соединения, изготовленного из хромоникельмолибденовой стали и свинченного от руки, равен 9,1 кгс/мм2. Такое же значение а г получено фирмами ФРГ. На практике резьбовое соединение закрепляется значительным крутящим моментом свин чивания с таким расчетом, чтобы ниппельная и муфтовая части соединения сопротивлялись знакопеременному изгибу, как се чение сплошного полого вала. Поэтому предел выносливости аг, принимаемый для определения минимального крутящего момента свинчивания, является заниженным и не может в полной мере ха рактеризовать прочность резьбового соединения.
Даграмма усталостной прочности (см. рис. 12, а ), характери зующая постоянное соотношение между пределом выносливости и пределом текучести, относится только к ниппельной части соеди нения. Она не учитывает благоприятного влияния муфты, свинчен ной с ниппелем, при оптимальном крутящем моменте. Муфтовая часть соединения также воспринимает изгибающий момент и таким образом предел выносливости всего резьбового соединения повы шается.
Исследованиями, проведенными ВНИИБТ, установлено, что вы носливость замкового соединения, свинченного оптимальным кру тящим моментом, может быть более чем в два раза выше по сравнению с соединением, свинченным от руки.
Например, предел выносливости замкового соединения с резь бой 3-62 (наружный диаметр 75 мм, диаметр проходного отверстия
30 мм, сталь марки 40ХНМА |
с пределом текучести |
68 кгс/мм2), |
||
свинченного от руки, составил |
10,5 кгс/мм2, |
а |
при |
оптимальном |
крутящем моменте с азат (^ ) |
= (0,44-0,45) |
ат, |
он повысился до |
|
25 кгс/мм2. По той же причине |
повысился примерно в |
1,3 раза пре |
||
дел выносливости замкового резьбового соединения корпусов тур бобуров с резьбой МК 1 5 6 X 5 ,5 x 1 :3 2 (наружный диаметр
2 Зак. 678 |
33 |
со
|
р ' = D.085 |
р ' = 0,09 |
||
замка |
"кр- |
<ГСМ |
мкр- кгс-м |
|
Тип |
|
|
|
|
|
шах |
min |
шах |
min |
ЗН-80 |
■513/619 |
190/229 |
531/641 |
197/238 |
ЗН-95 |
1016/1226 |
316/381 |
1072/1294 |
334/403 |
ЗН-108 |
1608/1947 |
429/518 |
1689/2039 |
450/543 |
3H-113 |
1628/1965 |
504/608 |
1710/2064 |
529/638 |
ЗН-140 |
3605/4351 |
779/940 |
3781/4564 |
818/987 |
ЗН-172 |
6298/7602 |
1486/1794 |
6603/7970 |
1557/1879 |
ЗН-197 |
7349/8840 |
1968/2375 |
7836/9458 |
2098/2532 |
ЗШ-108 |
1292/1559 |
297/358 |
1356/1637 |
312/376 |
ЗШ-118 |
1663/2007 |
315/380 |
1739/2099 |
333/402 |
ЗШ-146 |
2703/3262 |
594/717 |
2847/3436 |
631/762 |
ЗШ-178 |
4972/6008 |
1018/1229 |
5244/6329 |
1075/1297 |
ЗШ-203 |
6434/7766 |
1417/1710 |
6780/8183 |
1794/2165 |
ЗШ-108 |
1292/1559 |
297/358 |
1356/1637 |
312/376 |
ЗУ-120 |
1468/1772 |
445/537 |
1542/1861 |
467/564 |
ЗУ-155 |
3121/3767 |
614/741 |
3284/3964 |
648/782 |
ЗУ-185 |
5616/6778 |
988/1192 |
5916/7141 |
1040/1255 |
ЗУ-212 |
6868/8290 |
1165/1406 |
7249/8750 |
1233/1488 |
ЗШК-Ю8 |
1055/1273 |
240/290 |
1108/1337 |
281/340 |
ЗШК-П8 |
1648/1989 |
291/351 |
1742/2102 |
308/372 |
ЗШК-133 |
2044/2467 |
408/492 |
2149/2594 |
429/518 |
ЗУК-120 |
1355/1635 |
320/386 |
1586/1914 |
338/408 |
ЗУК-146 |
2825/3410 |
517/624 |
2982/3600 |
549/663 |
ЗУК-155 |
3315/4001 |
360/434 |
3515/4243 |
378/456 |
|
|
Таблица 5 |
|
0,10 |
р'= 0,11 |
"кр. КГС-М |
Мкр, кгс-м |
|
max |
min |
max |
584/705 |
216/261 |
637/769 |
1185/1430 |
869/445 |
1284/1550 |
1852/2235 |
494/596 |
2015/2432 |
1873/2261 |
580/700 |
2137/2579 |
4170/5033 |
902/1089 |
4559/5503 |
7314/8828 |
1725/2082 |
7975/9626 |
8538/10305 |
2286/2759 |
9349/11284 |
1483/1790 |
341/411 |
1627/1963 |
1928/2327 |
366/442 |
2098/2532 |
3147/3798 |
696/840 |
3437/4148 |
5784/6981 |
1186/1431 |
6324/7633 |
1514/1827 |
1656/2000 |
8207/9906 |
1483/1790 |
342/413 |
1627/1964 |
1843/2224 |
558/673 |
1977/2386 |
3623/4373 |
714/862 |
3955/4774 |
6515/7864 |
1146/1383 |
7151/8631 |
7970/9620 |
1356/1637 |
8733/10541 |
1215/1466 |
308/372 |
1322/1596 |
1913/2309 |
338/408 |
2045/2468 |
2381/2874 |
475/573 |
2634/3179 |
1735/2094 |
373/450 |
1900/2293 |
3295/3977 |
602/727 |
3583/4325 |
3858/4657 |
414/500 |
4230/5106 |