5.9. Расчет на прочность ствола крюкоблока

Ствол является одной из несущих деталей подвески отдельных крюков и крюков, соединенных с талевым блоком (крюкоблоков). Соответственно конструкции ствола имеют разную форму. По этой причине может изменяться содержание проверочных расчетов по отдельным элементам ствола. В данном разделе приводится расчетная схема одной из конструкций.

Форма ствола и его размеры предварительно определяются при эскизном компоновании подвески и уточняются в результате проверочного расчета на прочность по пределу текучести и на сопротивление усталости при растяжении. Резьбовая часть ствола I – I (рис. 5.10) рассчитывается по внутреннему диаметру резьбы, которая выполняется трапецеидальной, по ГОСТ 9484-73.

Наибольшее напряжение растяжения при действии максимальной статической нагрузки:

, МПа, (5.34)

где k_т – коэффициент запаса по пределу текучести (k_т не менее 5).

Рис. 5.10. Расчетная схема ствола крюка

Проверку прочности и усталости следует вести при нагрузках во время спуска и подъема инструмента.

Амплитуда эквивалентных напряжений цикла:

, МПа (5.35)

где F – площадь рассчитываемого сечения ствола крюка, м²;

T_к – наибольшая нагрузка на крюк, МН;

k_о – коэффициент эквивалентной нагрузки при спуско-подъемных операциях, (принимается k_о =0,6).

Запас прочности по выносливости для ствола крюка при

, (5.36)

где - коэффициент влияния асимметрии цикла; при

- коэффициент влияния абсолютных размеров; при диаметре заготовки 200 мм [24, стр. 429];

- эффективный коэффициент концентрации напряжений в резьбе;

, (5.37)

где q – коэффициент чувствительности материала к концентрации напряжений; для сталей и радиуса закругления резьбы можно принимать q =1;

- теоретический коэффициент концентрации, зависящий от отношения радиуса закругления резьбы r к ее высоте h, при .

Тогда выражение (5.36) запаса прочности по усталости для ствола крюка будет иметь вид:

. (5.38)

Коэффициент должен быть не менее 1,2.

Здесь - предел усталости на растяжение при знакопеременной нагрузке в МПа (табл. 5.3).

Аналогично приведенной выше методике определяют напряжения в сечениях III – III и IV – IV и других деталях, передающих эти же нагрузки.

Высота гайки для нарезанной части ствола крюка проверяется по допустимому напряжению изгиба и удельному давлению в резьбе.

Таблица 5.3

Марка сталей	Предел прочности при растяжении σв, МПа	Предел текучести при растяжении σт, МПа	Предел усталости при симметричном цикле нагружения σ-1, МПа
Ст 3	380 … 470	200	130
Ст 45	600 … 700	340	210
38ХН1М	750 … 800	600	300
30ХН	900 … 1000	700	420
30ХГСА	900 … 1000	800	450

Пальцы и оси подвески крюка и хомут рассчитываются на изгиб и срез; хомут крюка или траверсы крюкоблоков на прямых участках рассчитываются на растяжение; в месте перегиба и проушинах – как брус с криволинейной осью равного сечения.

Упорный подшипник бурового крюка рассчитывается только на динамическую грузоподъемность по максимально действующей нагрузке. Применяются обычно специальные упорные шарикоподшипники без сепараторов. Обоймы изготавливают из шарикоподшипниковой стали типа ШХ9, ШХ15 или 50ХН с термообработкой до твердости HRC=56. Лучше применять стали, обеспечивающие твердость не ниже HRC=59. Шарики выбирают стандартных размеров, диаметром 25 … 50 мм, в зависимости от грузоподъемности.