22. Критерии работоспособности несущих элементов бурового оборудования.

Задачей проектирования буровых машин и агрегатов является обеспечение их высокой работоспособности за счет рациональной конструктивной схемы, правильного выбора критериев работоспособности несущих элементов и на ос­нове этого выбора рациональных свойств сталей.

Одним из основных критериев работоспособности является прочность дета­лей, под которой подразумевается способность деталей, не разрушаясь, воспри­нимать нагрузки в определенных режимах и условиях нагружения.

Прочность обеспечивается:

-Знанием условий работы и физики отказов несущих элементов;

-выбором материалов;

-способами упрочения материалов (деталей);

-правильным обоснованием размеров геометрической формы деталей;

-применением современных методов прочностных расчетов, базирующих­ся на современных достижениях теории прочности и опыте расчета, конструиро­вания и эксплуатации машин.

Знание условий работы позволяет выявить действующие нагрузки и зако­номерности их изменения в процессе функционирования несущих элементов бу­рового оборудования

1.Прочность – способность детали и соединения выполнять свои функции без разрушений в течение заданного времени под действием заданных рабочих нагрузок.

2.Жёсткость – способность детали сохранять свою форму при действии рабочих нагрузок.

3.Износостойкость – способность детали сохранять свои размеры в условиях интенсивного трения.

4.Коррозионная стойкость - противостоять разрушению поверхностных слоёв в результате действия окр. среды.

5.Хладо- и теплостойкость - работоспособность в условиях изменения температур.

6.Виброустойчивость - оставаться работоспособной под действием вибрационных нагрузок.

23. Алгоритм расчета долговечности основной опоры ротора

Опорные реакции, действующие в вертикальной плоскости:

Опорные реакции, действующие в горизонтальной плоскости:

Суммарные реакции в опорах вала:

Суммарные реакции в опорах вала:

Определение изгибающих моментов.

Максимальный изгибающий момент будет действовать в сечении А в вертикальной и горизонтальной плоскостях. В сечении В изгибающий момент будет возникать только в горизонтальной плоскости.

Изгибающий момент, действующий в вертикальной плоскости:

Изгибающий момент, действующий в горизонтальной плоскости:

Максимальный суммарный изгибающий момент:

Определение напряжений, возникающих в сечении А.

Под воздействием расчетного крутящего и изгибающего моментов в сечении А возникают нормальное и касательное напряжение:

Параметры симметричного цикла нагружения вала.

Минимальные напряжения цикла:

Амплитуда цикла:

Средние напряжения цикла:

Определение коэффициентов запаса прочности.

Запас прочности при расчете на усталостную прочность по нормальным напряжениям:

,

где _-1 = 0,47 _В.

Запас прочности при расчете на усталостную прочность по касательным напряжениям:

,

где  _-1 0,586 _В.

Запас прочности при совместном действии крутящего и изгибающего мо­ментов:

Условие соблюдения прочности:

Расчет подшипников качения

Выбор подшипников качения

Подшипники качения подбирают по статической грузоподъемности или заданной долговечности.

По статической грузоподъемности выбирают подшипники, у которых угловая скорость вращающегося кольца не превышает 1 об/мин ≈ 0,1 рад/с

Выбор подшипников по динамической грузоподъемности

Критерием для выбора подшипника служит неравенство Стр< С, (1)

где Стр — требуемая величина динамической грузоподъемности подшипника;

С — табличное значение динамической грузоподъемности выбранного подшипника

Для радиальных и радиально-упорных подшипников динамическая грузоподъемность представляет собой постоянную радиальную нагрузку, которую группа идентичных подшипников с неподвижным наружным кольцом сможет выдержать до возникновения усталостного разрушения рабочих поверхностей колец или тел качения в течение одного миллиона оборотов внутреннего кольца.

Для упорных подшипников определение динамической грузоподъемности аналогично, но вместо радиальной для них подразумевается осевая нагрузка

Формулами 2 и 3 выражена зависимость между приведенной нагрузкой подшипника Q, его долговечностью, выраженной в миллионах оборотов вращающегося кольца и обозначаемой L, или долговечностью Lh, выраженной в часах работы, и угловой скоростью n об/мин.

α — коэффициент, зависящий от формы кривой контактной усталости и принимаемый для шариковых подшипников α = 3 и для роликовых α = 10/3.

Формулы справедливы при любом n > 10 об/мин, но не превышающем предельного значения n пред для данного типоразмера подшипника. Предельные значения (n пред) указаны в ГОСТах на подшипники (так как случаи работы подшипников при n > n пред встречаются редко, здесь значения не даны). При n = 1 ÷ 10 об/мин расчет ведут, исходя из n = 10 об/мин

Часто при подборе подшипников приходится определять расчетную долговечность выбранного подшипника, в частности, это необходимо в тех случаях, когда подбор подшипника ведут методом последовательных приближений. Расчетную долговечность (в миллионах оборотов или в часах) определяют по табличному значению динамической грузоподъемности и величине приведенной нагрузки по формулам 4 и 5

В качестве расчетной долговечности партии идентичных подшипников принято число оборотов (или часов при данной постоянной скорости), в течение которых не менее 90% из данной партии подшипников должны проработать без появления первых признаков усталости металла.

Полезно иметь в виду, что практически значительная часть подшипников будет иметь фактическую долговечность значительно более высокую, чем расчетная. Это обстоятельство следует учитывать в первую очередь при выборе желаемой долговечности подшипника и не назначать ее чрезмерно большой.