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

соединений замков бурильных труб. Из таблицы видно, что коэф­ фициенты внешней нагрузки k H', йм' и ka", ku" отличаются от kH, кш в среднем на ± 10 %.

После приложения внешней нагрузки Р ниппель растягивается

ностью передается на ниппель. Раскрытие торцов опасно, так как при переменных осевых и изгибающих нагрузках появляются до­ полнительные напряжения, которые вызывают разрушение резьбо­ вого соединения. Поэтому сила затяжки Q3aT должна задаваться такой, чтобы при заданном весе колонны бурильных труб обеспе­ чивалось плотное сжатие упорных торцов муфты и ниппеля.

В соединениях, применяемых в машиностроении, коэффициент внешней нагрузки обычно принимается Ан= 0,20±0,30 . В этом слу­ чае лишь небольшая часть внешней нагрузки (20— 30% ) переда­ ется на болт, а остальная разгружает стык, т. е. применяется податливый болт.

Учитывая особые условия эксплуатаций замковых резьбовых соединении, связанных с их ограниченными размерами, восприни­ мающими высокие растягивающие нагрузки, уменьшить коэффи­

ний, нагруженных переменными по величине усилиями, необхо­ димо учитывать предварительную затяжку, как правило, значи­ тельную по сравнению с внешними нагрузками. Наличие большой предварительной затяжки при Значительных деформациях ниппе­ ля и возможно малой деформации муфты приводит к тому, что рас-

46

Колебания

Нагрузка

Рис. 17. Диаграмма усилий и напряжений в резьбовом соединении.

47

четная нагрузка Q\ (рис. 16) изменяется меньше, чем внеш­ няя нагрузка Р. В этом случае целесообразно применение подат­ ливых ниппелей, так как при одном и том же значении ат ах изме­ няется соотношение между стм и 0а.

На рис. 17 приведены расчетные графики для замковых соеди­ нений с ниппелем и муфтой различной жесткости при сопостави­

ливости ниппеля ан'<ан, с целью обеспечения заданной величины остаточной силы затяжки Q" потребует повышения силы предвари­ тельной затяжки, т. е. Q '>Q . При этом амплитуда цикла ста умень­ шается при одинаковом <Jmax=Q7^H, ТЗК КЭК

Таким образом, конструкция резьбового соединения с податли­ вым ниппелем при одном и том же значении Стах может выдер­ жать до разрушения большое число изменений нагрузок, чем та же конструкция с более жестким ниппелем (рис. 17, а, б).

Из формул (11.26) и (II.27) угол наклона линии деформиро­ вания ниппеля а п, определяющий податливость ниппеля, опреде­ ляют

лать проточки, канавки на ниппеле, увеличивать внутренний диа­ метр. При этом должно соблюдаться условие обеспечения одина­ ковой статической прочности в нарезанной и ненарезанной части ниппеля.

Выносливость замкового резьбового соединения зависит от конструктивных (концентраций напряжений, угла профиля), тех­

При одинаковых силе затяжки Q и изменении внешней нагруз­ ки Р приращение силы затяжки Рн, определяющее расчетную на­ грузку Q1, во втором случае значительно меньше. В процессе проведения расчетов замковых резьбовых соединений необходимо пользоваться экспериментальными данными по усталостной проч­ ности натурных соединений, так как в этом случае учитывается

48

ряд других факторов, учесть которые только по прочности мате­ риала ниппеля затруднительно. Диаграмма усталостной прочно­ сти ниппеля замкового соединения при различных значениях асим­ метрии цикла напряжений представлена на рис. 18.

Рис. 18. Диаграмма прочности замковых резьбовых соединений.

4»

Определим максимальное напряжение, возникающее в ниппе­ ле от предварительной силы затяжки Q и веса колонны буриль­ ных труб Р:

ние веса колонны бурильных труб при бурении глубоких скважин

вая тяжелые условия эксплуатации бурильных труб (частые при­ хваты, затяжки и пр.), следует принимать ят не менее 1,5. При

статочно. Если от= 70 кгс/мм2, то /гт=1,5.

Необходимо рассмотреть вопрос использования материала замков, в зависимости от крутящего момента свинчивания и ко­ эффициента трения в резьбе.

50

Отношение напряжений растяжения ниппеля замка ат ах или сжатия муфты аСш, возникающих в процессе затяжки резьбо­

затяжки. Для момента коэф­

фициент использования k„ выше и ближе к пределу текучести. Коэффициенты трения в резьбе не являются постоянными, а за ­ висят от многих факторов. Из-за возможности колебания коэф* фициента трения крутящие моменты свинчивания рекомендуют

В интервале Л4рек. mln- Ь Мрек. max-

Графики, типа представленных на рис. 19, можно построить для всех размеров применяемых замков и конических резьбовых соединений упорного типа.

ДИАГРАММА ПРОЧНОСТИ ЗАМКОВЫХ СОЕДИНЕНИИ

Имея минимальные, максимальные и рекомендуемые крутя­ щие моменты свинчивания и значение пределов выносливости, можно построить диаграмму прочности замковых резьбовых со­ единений (см. рис. 18).

51