Лекция № 7 Конструирование и расчёт вертлюгов

Изменить, добавить расчёт

1. Конструирование вертлюгов и их элементов

1.1 Общие вопросы конструирования

При конструировании выбирают прототип и разрабатывают структурную схему на базе анализа существующих конструкций.

Пример выбора такого прототипа показан на рис 7.1.

1 – ствол; 2, 8 – сальники масляные нижний и верх­ний; 3, 7 – роликоподшип­ники радиальные (нижний и верхний); 5 – опора глав­ная: 6 – подшипник упор­ный; 9 – уплотнение быстро­сменное; 10 – труба напор­ная; 11 – крышка; 12 – са­пун с маслоуказателем; 13 – подвод

Рисунок 7.1 – Вертлюг РС- 650

В этом вертлюге верхний радиальный и вспомогательный упорный подшипники имеют изолированную камеру с консистентной смазкой, а главная опора и нижний радиальный подшипник работают в масляной ванне корпуса. В результате уменьшена высота вертлюга и упрощен монтаж ствола. Это удачное решение. Неудачна здесь конструкция фланцевого крепления бурового рукава к подводу, усложнены конструкция крышки и крепления нижнего сальника. При разработке нового вертлюга необходимо учесть эти недостатки и доработать конструкцию.

1.2. Конструирование элементов вертлюга

1). Корпус вертлюга

Выполняется в виде пустотелой отливки сложной формы из литьевых сталей (35Л и др.). Внутренняя полость разделяется горизонтальной перемычкой для опирания главного подшипника. Для жёсткости она усилена вертикальными рёбрами.

Между стенками корпуса и опорной плитой необходимо предусматривать каналы для циркуляции смазки при вращении ствола.

На внешней поверхности корпуса размещают два прилива в виде карманов с отверстиями для дренажа. В отверстиях стенок карманов монтируют две оси, для соединения корпуса со штропом.

При конструировании важно обеспечить максимально возможное расстояние между осью шарниров штропа и опорой. Это снижает риск изгиба ведущей трубы при установке её в шурф и подъёме из него.

При изготовлении корпусы вертлюгов должны подвергаться дефектоскопическому контролю.

Внутренние литые поверхности корпуса покрывают маслостойкой краской для предохранения от коррозии.

2). Ствол вертлюга

Ствол вертлюга — наиболее нагруженная и ответственная де­таль. На ствол действуют:

• растягивающая сила,

• изгибающий момент,

• внутреннее давление.

Ствол подвержен уста­лостному и абразивно-эрозионному износу по внутренней по­верхности канала и механическому износу в зоне контакта с уп­лотняющими кольцами.

Стволы изготовляются из сталей марок 40Х, 40ХН, 38ХГН, 338ХВА, 34ХМЩ и др. Заготовки получают свободной ковкой. Ствол под­вергается закалке с последующим отпуском до твердости 280— 320 НВ.

Канал ствола не должен иметь резких пережимов и расширений. Длину ствола выбирают с учетом перенарезки изношенной левой внутренней замковой резьбы.

3). Штроп.

Изготавливают из сталей марок 40ХН, 40ХНМА, 38ХГН, ЗОХГСА и др. методом свободной ковки с высадкой и прошивкой проушин. Механиче­ской обработке подвергаются только отверстия и торцовые по­верхности проушин.

Дуговая часть штропа (для прочности и жесткости) выполняется эллиптического сечения.

Для защиты проушин от из­носа применяют сменные втулки. При проектировании диаметр штропа иногда увеличивают на 15—20% с учетом износа.