σ_в= 980МПа - предел прочности материала ствола (сталь 38ХВА).

     В сечении ΙΙ- ΙΙ ствол подвержен напряжению изгиба и среза

     σ_{изг ΙΙ}= М_изг/ w _ΙΙ,

     σ_{изг ΙΙ}= 29440 ·10 ³/418879 = 70,3МПа,

     где М_изг  = Qр · ( D -   D₁ )/4,

     М_изг  = 1472 · 10 ³ (400 -  320 )/4= 29440 ·10 ³ Н ·мм

     Момент сопротивления развернутого сечения 

     w _ΙΙ = π · D  ·h ²/6

     w _ΙΙ = 3,14 · 320  ·50 ²/6 = 418879мм ³.

     Запас прочности на изгиб

     h σ_ΙΙ = σ_ои / σ_{изг ΙΙ},

     h σ_ΙΙ = 588 / 70,3 = 8,36 >[п _р]= 1,5                             

     где σ_ои = 0,6 ·980 = 588МПа – предел выносливости на изгиб при пульсирующем цикле нагрузок.

     Напряжение среза  τ_срΙΙ = Q_р/ π · D₁  ·h,

     τ_срΙΙ = 1472 · 10 ³ /( 3,14 · 320  ·50 )= 29,3 МПа

     Запас прочности на срез h _τΙΙ   = τ_оср /τ_срΙΙ = 343 /29,3=11,7>[ п_τ]= 1,5,

     где  τ_оср - предел выносливости на срез при пульсирующем цикле нагрузок. 

     2.3.2 Расчет штропа на статическую прочность 

     Расчет штропа на статическую нагрузку.

     Условия, действующие на каждую ветвь штропа  (Рис.  ) А = В = 0,5 ·Qр 

     А = В = 0,5 ·1472 = 736кН.

     Раскладываем усилие А по двум взаимно перпендикулярным направлениям вдоль оси штропа Р и нормально к ней Т.

     Р = А ·cos α 

ЛНТ О. 150411 10 01 ПЗ

Лист

Изм

Лист.

Подп.

Дата

     Т = А ·sin α

     Т = 736 · 0,121869 = 89,695кН

     α = аrctg 120/980,

     α = аrctg 0,1224 = 7 ⁰

     Сечение   Ι-Ι рассчитываем на растяжение

     σ _{р Ι} = (R ²+ r ²)/ (R ² – r ²) · q

     σ _{р Ι} = ( 270 ²+ 140 ²)/ (270 ² –  140 ²) · 203,12= 352,5МПа,

     где q = Q_р/( z · r · в ·sin β/2),

     q = 1472 ·10 ³ /( 2 · 140 · 100 ·0,258819) = 203,12МПА,

     β = 30 ^{0 -} угол касания.

     Коэффициент запаса прочности  в сечении

       п _{р Ι} = σ_ор / σ_{р Ι},

     п _{р Ι} = 540/352,5 = 1,53 >[ п _р ]= 1,5,

     где  σ_ор  = 0,5  ·σ_в 

      σ_ор  = 0,5 · 1080 = 540МПа,

     где σ_в = 110кг/мм ²= 110 ·9,81 = 1080МПа (сталь 30ХГСА).

     Сечение ΙΙ- ΙΙ рассчитываем на совместное действие растяжения и изгиба

     Результирующее  напряжение

     σ_ΙΙ = σ _рΙΙ  +  σ_изгΙΙ =Р/ F _ΙΙ+М_{изг ΙΙ} / w_{и ΙΙ},

     где F _ΙΙ = 0,785 ·90 ²= 6358,5мм ²

     М_{изг ΙΙ} = Т · l

     М_{изг ΙΙ} = 89,695 · 10 ³ ·260 = 23320,7 · 10 ³Н ·мм

     w_{и ΙΙ} = 0,1 · d ³

     w_{и ΙΙ} = 0,1 · 90 ³= 72900мм ³

     σ_ΙΙ = 730,5 · 10 ³/ 6358,5 +23320,7· 10 ³/72900 = 434,78МПа.

     Запас прочности в сечении

     h _ΙΙ = σ_ои / σ_ΙΙ, 

ЛНТ О. 150411 10 01 ПЗ

Лист

Изм

Лист.

Подп.

Дата

     2 · Qном = 2 ·75 =150т, что маловероятно.

        Расчет проушины штропа (сечение  ΙΙΙ - ΙΙΙ).

     Штроп в сечении  ΙΙΙ - ΙΙΙ подвержен напряжению растяжения

            σ _{р ΙΙΙ} = А/F _ΙΙΙ

           σ _{р ΙΙΙ} = 736 · 10 ³/[59 · (210-70) ]= 89,1МПа

     h _ΙΙΙ = σ_ои / σ_рΙΙΙ

     h _ΙΙΙ = 540/89,1 = 6,06 >[п ]= 1,5.

     Условие прочности выполняется.

     Сечение  ΙV – ΙV

     Напряжение  в сечении определяем по формуле Ляме

     σ _{р ΙV} = [R ²₁+ (d/2) ²]/ [R ²₁ – (d/2) ²)] · q _ΙV,

     где  q _ΙV = А/ d · в₁

     q _ΙV = 736 · 10 ³/(70 · 59) = 178,21МПа – интенсивность давления

     σ _{р ΙV} = (105 ²+ 35 ²)/ (105 ² – 35 ²) · 178,21 = 222,76МПа

     h _ΙV = σ_ои / σ_{р ΙV}

     h _ΙV = 540 /222,76= 2,42 >[п ]= 1,5. 

2.3.3 Расчет пальца штропа 

     При расчете палец  рассматривается  двухопорная балка (Рис.  ), равномерно разгруженная по длине сопряжения штропа.

       Максимальный изгибающий момент

       М_изг  = А/2 ·  (l /2 – в₁ /4)

       М_изг  = 736 · 10 ³ /2 · (125/2 – 57,5/4) = 1771 ·10 ⁴Н·мм,

     где l = 125мм - длина пальца 
 
 

ЛНТ О. 150411 10 01 ПЗ

Лист

Изм

Лист.

Подп.

Дата

       Момент сопротивления  изгибу

       w_и = 0,1 · d ³

       w_и = 0,1 · 70 ³= 34300мм ³

     Напряжение  изгиба

      σ_изг = М_изг/ w_и

     σ_изг = 1771 ·10 ⁴/34300 = 516,3МПа,

     σ_ои  = 0,6  ·σ_в 

     σ_ои  = 0,6  ·980 = 588МПа,

     где  σ_в = 980МПа (сталь 40Х)

     h = σ_ои / σ_и

     h = 588 /516,3 = 1,14>[п ]= 1,5.

     Условие прочности выполняется.  

3.12 Расчет напорной  трубки 

     Расчет  ведется на растяжение от внутреннего давления бурового раствора

     Р = 20МПа

     Напряжение  растяжения определяется по формуле 

     σ _р = 2· Р · D ²/(D ²- d ²)

     σ _р = 2· 20 · 120 ²/(120 ²- 100 ²) = 130,9МПа,

     где D =120мм - наружный диаметр напорной трубки,

     d = 100мм - внутренний диаметр.

     h  = σ_ои / σ_р

     h  = 490/130,9 =3,74 >[п ] > 2

     Напорная  трубка изготовляется  из стали 40Х, σ_в =980МПа

     σ_ор  = 0,5  ·σ_в 

     σ_ор  = 0,5 ·980 = 490МПа

     Условие прочности выполняется.  
 
 
 

ЛНТ О. 150411 10 01 ПЗ

Лист

Изм

Лист.

Подп.

Дата

     У вертлюгов постоянно проверяют состояние стопорения всего крепежа и уровень масла в масляной ванне. Ствол вертлюга должен свободно вращаться при помощи ключа с плечом 1м от усилия 20-30кгс. Манжеты грязевой трубы не должны пропускать промывочный раствор, в противном случае их необходимо заменить. Общее состояние вертлюга проверяют перед каждой сменой.

     При установке упорных подшипников вертлюгов регулируют осевой зазор, он должен составлять 0,1-0,15мм. Зазор регулируют набором прокладок под верхним стаканом, а у вертлюга ШВ 14-160 - подтягиванием гайки ствола.  При нагреве вертлюга свыше 80 ⁰С работу прекращают, определяют причину нагрева и устраняют ее. Работы проводят пользуясь рекомендациями  (таблица 4 и таблица 5).

     Таблица 4 Рекомендация по смазке узлов вертлюга 

ЛНТ О. 150411 10 01 ПЗ

Лист

Изм

Лист.

Подп.

Дата