8.Методы расчета бурового оборудования на прочность.

Расчеты на прочность выполняются с целью определения разме­ров и формы деталей машин, исключающих возможность их по­ломок и недопустимых деформаций в условиях нормальной экс­плуатации. Различают проектные и проверочные расчеты на проч­ность.

Проектные расчеты служат для определения наиболее харак­терных размеров, необходимых для начала проектирования де­тали. Полученные в результате проектных расчетов размеры только в простейших случаях могут оказаться окончательными. В большинстве же случаев размеры и форма деталей изменяются при дальнейшем их согласовании с конструктивными требова­ниями проектируемой машины и действующими стандартами. Окончательные размеры, форма опасных сечений, шероховатость поверхности и другие факторы, влияющие на конструкционную прочность детали, определяются при деталировке проектируемой машины.

Проверочные расчеты, позволяющие оценить конструкционную прочность детали путем сопоставления расчетных запасов прочно­сти с допустимыми, выполняются при деталировке машины. Если расчетные запасы прочности оказываются меньше допустимых, вносятся необходимые конструктивные и технологические измене­ния, повышающие прочность рассчитываемой детали.

Обеспечение равной прочности деталей является основным требованием при проектировании бурового оборудования. При этом под прочностью конст­рукции имеется в виду способность сопротивляться действию эксплуатационных нагрузок в течение заданного срока службы, не получая таких изменений, кото­рые могли бы нарушить нормальную работу машин в целом.

Буровое оборудование может быть приведено в нерабочее состояние по следующим причинам:

- разрушением конструкции от нагрузок создающих напряжения, превы­шающие предельное напряжение;

- потерей устойчивости;

- большими перемещениями-деформациями;

- разрушением от накопления усталостных факторов:

- износом, и т. д.

Для исключения причин, вызывающих неработоспособное состояние, необ­ходимо ограничивать режим нагружения с тем, чтобы действующие в машине нагрузки не превышали предельные значения.

Степень надёжности конструкции будет зависеть от соотношения предель­ной нагрузки с действующей.

В целях предот вращения разрушения буровое оборудование

рассчитывают на статическую и усталостную прочность.

9.Прочность при статическом нагружении

На статическую прочность рассчитывают детали, находящиеся под действи­ем постоянных или медленно изменяющихся длительно действующих нагрузок, имеющих малое число повторений.

В качестве исходной расчетной нагрузки при расчете на статическую проч­ность бурового оборудования принимают:

- максимально-допускаемую нагрузку на крюке для деталей спускоподъем­ного комплекса, расположенных между вертлюгом и подъемным валом лебедки, а также для некоторых деталей ротора;

- максимальный крутящий момент - для деталей трансмиссии лебедки, ро­тора и бурового насоса;

- максимальное давление, развиваемое буровыми насосами I для деталей их гидравлической части.

Наиболее распространен метод расчета на прочность, основанный на срав­нении рабочих напряжений а с допускаемыми. При этом, в зависимости от за­дач проектирования, условия прочности записывают:

- при определении размеров сечения детали с заданным материалом, на­пример, при растяжении

, т. е.

аналогично ,

- при выборе материала детали с заданным сечением

;

,

- при проверке статической прочности детали с известными размерами и материалом

где - расчетные нормальные и касательные напряжения, при достижении которых рабочими напряжениями нарушается нормальная работа конструкции; [п] - нормативное значение коэффициента запаса прочности; [<т].

Расчетные напряжения определяют:

при изгибе

при кручении

при растяжении-сжатии

- максимальные значения изгибающего, крутящего момента и осевой силы, действующих в рассчитываемом сечении соответственно; Wи , W_K, F моменты сопротивления при изгибе, кручении и площадь поперечного сечения детали соответственно.

В случае плоского или объемного напряженного состояния (при совместном действии нормальных и касательных напряжений) условие прочности выражает­ся с помощью гипотез прочности.

При расчете деталей из пластичных материалов условие прочности по ги­потезе максимальных касательных напряжений (третьей) имеет вид

по гипотезе энергии формоизменения (четвертой-энергетической) условия прочности (при действии и ) имеет вид:

- для сжатия

- для растяжения

Расчет деталей из хрупких материалов рекомендуется проводить по гипоте­зе наибольших растягивающих напряжений

или по гипотезе наибольших удлинений

где - коэффициент Пуассона, принимаемый равным - для сталей и

- для чугуна.