Расчет ствола вертлюга на статическую прочность и сопротивление усталости
Автор: bocher94 • Апрель 18, 2018 • Контрольная работа • 2,854 Слов (12 Страниц) • 936 Просмотры
2 Расчет ствола вертлюга на статическую прочность и сопротивление
усталости.
Вертлюг служит для подвеса вращающейся бурильной колонны и подачи под давлением в нее бурового раствора. При бурении забойными двигателями вертлюг обеспечивает возможность периодического проворачивания бурильной колонны.
Наиболее ответственной и нагруженной деталью вертлюга является ствол, подвергающийся воздействию растягивающих и изгибающих усилий, внутреннего давления.
На наружной поверхности ствола находится грибовидный фланец, которым он упирается на основной опорный подшипник.
Изготавливаются стволы из сталей марок 40Х, 40ХН, 38ХГН, 38ХВА, 34ХМ по ГОСТ 4543-71. Частота вращения ствола вертлюга составляет 30….300 об/мин, диаметр отверстия 75…100 мм.
Технические характеристики вертлюгов отечественного производства приве- дены в таблице 1.
Таблица 1 – Техническая характеристика вертлюгов
Параметры | В З Б Т | Уралмашзавод | |||
БУ-50Бр-7 | БУ-75Бр | УВ-250МА | УВ-320МА | УВ-450МА | |
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
Допустимая нагрузка, МН
| 0,6 0,5 - | 1,0 0,75 - | 2,5 1,6 3,51 | 3,2 2,0 4,23 | 4,5 3,0 6,16 |
Условный диапазон глубины бурения, м | 600…1250 | 1600… 2000 | 2500… 4000 | 3200… 5000 | 4000…65 00 |
Максимальная частота вращения ствола, об/мин | 300 | 170 | 300 | 300 | 200 |
Наибольшее давление прокачи- ваемой жидкости, МПа | 20 | 20 | 25 | 32 | 40 |
Диаметр отверстия ствола, мм | 73 | 100 | 75 | 75 | 75 |
1 10
Постановка задачи.
На ствол вертлюга действуют: наибольшая нагрузка от веса бурильной колон- ны, длительно действующая нагрузка в процессе бурения, максимальная кратко- временная нагрузка, максимальное рабочее давление бурового раствора.
Расчетная схема ствола приведена на рис. 1. Наиболее опасными сечениями являются сечения А-А, Б-Б, В-В.
Необходимо определить расчетные нагрузки и коэффициенты запаса прочно- сти в опасных сечениях.
Таблица 2 – Исходные данные для расчета ствола вертлюга на статическую прочность и сопротивление усталости.
Наименование | Размер-ность | Обознач-ение | Значения |
1 | 2 | 3 | 4 |
Глубина бурения | м | Lк | (2…6)·103 |
Предел прочности материала | кН/м2 | ο в | (65…90) ·104 |
Радиус защемления фланца | м | r | 0,13 |
Толщина фланца* | м | H | 0,11; 0,13 |
Наружный радиус фланца* | м | R | 0,25; 0,28 |
Коэффициент Пуассона | μ | 0,23 | |
Коэффициент влияния среднего напряжения цикла | ψ σ | 0,05 | |
Коэффициент влияния амплитуды цикла | (Kσ )D | 4,25 | |
Средний диаметр в сечении ствола* | м | Dср | 0,170; 0,186 |
Толщина стенки сечения по впадине полного витка* | м | а | 0,0237; 0,038 |
Внутренний диаметр резьбы | м | d | 14,3·10-2 |
Шаг резьбы | м | S | 0,635·10-2 |
Угол между опорной поверхностью резьбы и осью ствола | град | α | 60 |
Угол между образующей конуса и осью ствола | град | ϕ | 4°46' |
Коэффициент запаса | K1 | 1,25…1,5 | |
Коэффициент облегчения веса колонны в рас- творе | K2 | 0,85 | |
Коэффициент снижения нагрузки на вертлюг при создании нагрузки на долото | K3 | 0,85 | |
Наружный радиус ствола вертлюга в сечении В- В | м | r1 | 0,0985 |
Наружный радиус ствола вертлюга в сечении Б- Б | м | r2 | 0,1 |
Внутренний радиус ствола вертлюга | м | r0 | 0,0375 |
Коэффициент неравномерности давления | q | 0,15 |
...