книги из ГПНТБ / Щербюк, Н. Д. Резьбовые соединения труб нефтяного сортамента и забойных двигателей

Принципиально возможно сконструировать калибры с укоро­ ченным профилем для контроля собственно среднего диаметра конической резьбы треугольного профиля. Применение таких ка­ либров по аналогии с цилиндрическими резьбами, потребует уста­ новления суммарного допуска на элементы резьбы. Проверка ка­ либрами может обеспечить соблюдение суммарного допуска, но при этом величины отклонений каждого элемента, входящего в суммарный допуск, останутся неизвестными.

Суммарный допуск может быть использован на отклонение какого-либо одного элемента резьбы, за счет более точного вы­ полнения других элементов. Резкое возрастание погрешности отдельных элементов резьбы по сравнению с существующими до­ пусками может привести к задиранию и заеданиям при свинчива­ нии с натягом, к снижению прочностных характеристик, к ухуд­ шению герметичности и т. п. Кроме того, как указано в главе I, отклонения конусности могут компенсировать влияние отклонений шага. Таким образом, при проверке существующими резьбовыми калибрами изделия, имеющего отклонения по конусности, приве­ денный средний диаметр не полностью учитывает диаметральную компенсацию погрешности шага. Следовательно, измеренная с помощью калибров разность между приведенным средним и соб­ ственно средним диаметрами конической резьбы не полностью учитывает погрешность шага.

При существующей проверке приведенного среднего диаметра с помощью резьбовых калибров конусность способствует свинчиваемости калибра с изделием практически при неограниченных погрешностях отдельных элементов резьбы. Таким образом, со­ блюдение заданного натяга в процессе калибровки обеспечивает лишь свинчиваемость резьбового соединения, но не гарантирует его работоспособности, так как погрешности отдельных элементов резьбы при этом не ограничиваются.

Установление допусков на шаг, половину утла профиля и конусность предусматривает проведение дифференцированного метода контроля, при котором отдельные элементы проверяются независимо друг от друга. Поэлементно коническая резьба изде­ лий контролируется с помощью специальных средств измерения, что позволяет установить фактические значения погрешностей шага, половины угла профиля и конусности. Контроль отдельных элементов резьбы отличается сравнительно большой трудоем­ костью и требует высокой квалификации контролера.

Обычно при изготовлении изделий с конической резьбой огра­ ничиваются выборочной проверкой отдельных ее элементов. Периодичность проверки во многом зависит от устойчивости техно­ логического процесса нарезания резьбы. Погрешности шага опре­ деляются кинематической точностью цепи подач резьбонарезного станка. Погрешности половин угла профиля возникают от неточ­ ности профилирования и установки резьбообразующего инстру­

231

мента, а погрешность конусности обычно зависит от прямолиней­ ности и точности установки конусной копировальной линейки.

При поэлементной проверке необходимо также следить за правильностью выполнения высоты профиля, так как с уменьше­ нием высоты профиля снижается прочность и герметичность соеди­ нений, а при увеличенной высоте профиля может произойти не­ правильное сопряжение по вершинам и впадинам резьбы, с обра­ зованием зазоров по боковым сторонам профиля.

У резьбы с трапецеидальным профилем резьбовыми калибрами контролируется непосредственно внутренний диаметр резьбы труб и наружный диаметр резьбы муфт. Гладкими калибрами контро­ лируется наружный диаметр резьбы труб и внутренний диаметр резьбы муфт.

В соединениях с посадкой по внутреннему диаметру у внутрен­ них резьб замков или муфт посадочная поверхность проверяется непосредственно гладким калибром — пробкой, как и для гладких конических втулок. Для наружных резьб труб в целях более надежного контроля посадочной поверхности наряду с резьбовыми калибрами — кольцами с полным профилем применяются калиб­ ры — кольца с неполным профилем, т. е. с уменьшенной шириной витка и соответственно увеличенной шириной впадины. Несоот­ ветствие натягов по калибрам — кольцам с полным и неполным профилем сигнализирует о нарушении предельных размеров кон­ тура резьбы при ее изготовлении или от повреждений, полученных при транспортировке.

КОНТРОЛЬ ПО НАТЯГУ С ПОМОЩЬЮ КАЛИБРОВ

Для уменьшения износа калибры должны быть закалены и отшлифованы. Калибры изготовляются из стали марки ШХ15, ХГ или X. С целью уменьшения изменяемости размеров во времени калибры в процессе изготовления подвергают искусственному старению.

Шероховатость поверхности резьбы, за исключением проточек по впадинам, должна быть не ниже 9-го класса, а измерительных

измеряется осевой натяг, определяемый как расстояние между измерительной плоскостью калибра и торцом муфты или муфтовой части изделия. В зависимости от типа резьбового соединения и конструкции калибров измерительная плоскость калибра должна выступать или утопать относительно торца муфты. Схемы калиб­ ровки внутренней резьбы приведены на рис. 115.

Номинальные величины осевых натягов при проверке резьбо­ выми калибрами — пробками внутренней резьбы различных типов конических резьбовых соединений приведены в табл. 55.

У внутренних резьб с трапецеидальным профилем по осевому натягу проверяется непосредственно внутренний диаметр резьбы

232

Т а б л и ц а 55

Величины натягов при проверке внутренней резьбы резьбовыми калибрами — пробками

Рис. 115. Схемы контроля, внутренней резьбы калибром — проб­ кой.

а — калибр — пробка со специальным фланцем; б — калибр — пробка с нор­ мальным фланцем.

1 — муфта; 2 — калибр—пробка; 3 — фланец.

с помощью гладких калибров — пробок. Величины натягов приве­ дены в габл. 56.

При контроле наружной резьбы калибром — кольцом измеряют осевой натяг, определяемый как расстояние между измерительной плоскостью кольца, совпадающей с торцом кольца и измеритель­ ной базой изделия. В соединениях, свинчиваемых до соприкос­ новения наружных торцов (замковые резьбы, соединение НКБ1),

233

Т а б л и ц а 56

Величина натягов при проверке внутренней трапецеидальной резьбы гладкими калибрами-пробками (схема калибровки показана рис. 115)

за измерительную базу принимают плоскость упорного уступа ниппельной части (рис. 116, а ). При контроле натяга резьбы трубы для удобства измерений за измерительную базу принят торец

должно быть ограничено допуском.

Номинальные величины осевых натягов при проверке резьбо­ выми калибрами — кольцами наружной резьбы различных типов конических резьбовых соединений приведены в табл. 57.

У наружных резьб с трапецеидальным профилем гладкими калибрами — кольцами проверяют наружный диаметр резьбы. Ве­ личины натягов при проверке резьбы гладкими калибрами такие 'ж е, как и при проверке резьбовыми калибрами.

234

Т а б л и ц а 57

Величины натягов при проверке наружной резьбы резьбовыми калибрами-кольцами

Контроль гладких конических посадочных поверхностей, имею­ щихся у высокогерметичных соединений труб ОТТГ1, ТБО-4, ТБО-5, НКБ1 и НКМ, а также у бурильных труб ТБВК и ТБНК, про­ изводится с помощью гладких конических пробок и колец. Кон­ троль осуществляется проверкой отклонений заданного базорасстояния (натяга) по осевому перемещению калибра относительно торца трубы или муфты.

КОНТРОЛЬ ШАГА РЕЗЬБЫ

Измерение шага наружной и внутренней резьбы производится с помощью накладных шагомеров. Наиболее широкое применение находят индикаторные шагомеры типа ЦЛ-250 для резьбы диа­ метром 33— 114 мм и типа ШИ для резьбы диаметром от 70 мм и выше.

•-‘36

проверяемой резьбе. В процессе измерения шага по двухточечной схеме необходимо находить наименьшее показание индикатора, покачивая прибор относительно неподвижного наконечника.

Для треугольной резьбы с углом профиля 60° диаметры шари­ ковых наконечников выбирают в зависимости от шага таким образом, чтобы контакт шариков осуществлялся по боковым сто­ ронам профиля.

Оптимальный диаметр шарикового наконечника, при котором контакт осуществляется по линии среднего диаметра, т. е. на половине высоты рабочего профиля, определяется по формуле

Увеличение или уменьшение диаметра шарикового наконечника по сравнению с оптимальным диаметром для резьбы с углом профиля 60° вызывает смещение контакта относительно линии среднего диаметра на ту же величину.

Рекомендуемые диаметры шариковых наконечников приве­ дены в табл. 58.

Т а б л и ц а 58

Рекомендуемые диаметры шариковых наконечников

Для контроля трапецеидальной резьбы диаметры шариковых наконечников должны быть подобраны таким образом, чтобы они могли одновременно касаться впадины профиля и одной из боко­ вых сторон профиля.

Для резьбы труб ОТТМ1, ОТТГ1 и ТБО касание шариковых наконечников должно происходить по стороне профиля с углом наклона 3°, так как другая сторона имеет большой радиус скругления, равный половине высоты профиля. При контроле шага трапецеидальной резьбы рекомендуется пользоваться двухточеч­ ной схемой измерения. Необходимо следить, чтобы неподвижный наконечник плотно прижимался к одной стороне профиля, как в

237

процессе настройки шагомера по резьбовому калибру— пробке или шаблону, так и измерения резьбы изделия. Отжим прибора производят таким образом, чтобы неподвижный и подвижный на­ конечники касались одной и той же стороны профиля.

При трехточечной схеме измерения для резьб ОТТМ1, ОТТГ1 и ТБО настройку прибора для контроля внутренней резьбы необ­

шагомера и контроля резьбы необходимо следить, чтобы оба не­ подвижных наконечника были плотно прижаты к одной стороне профиля.

К О Н Т Р О Л Ь КО НУСНОСТИ Р Е З Ь Б Ы

Конусность по наружному диаметру наружной резьбы прове­ ряют гладкими коническими калибрами-— кольцами, а конусность по внутреннему диаметру внутренней резьбы — гладкими калиб­ рами — пробками. Проверка с помощью гладких калибров поз­ воляет лишь приближенно судить об отклонениях конусности резьбы, так как результаты измерений в большой степени зависят от наличия бочкообразное™, корсетности, овальности и других искажений формы резьбового конуса.

В процессе контроля наружной резьбы гладкий калибр — коль­ цо надевают на резьбу и если при этом имеет место качание в поперечном направлении, то калибр отжимают к одной стороне резьбы, а образовавшийся зазор измеряют с помощью набора пластинчатых щупов (рис. 118). Величина зазора в этом случае характеризует отклонение разности диаметров от номинального значения на длине контакта резьбы с калибром. Если гладкий

в-двух диаметрально противоположных сторонах, характеризует отклонение разности диаметров на длине калибра.

При проверке кольцевого зазора щупом прямоугольной формы и имеющим обычно ширину 7 мм возникает некоторая ошибка, увеличивающаяся с уменьшением диаметра проверяемой резьбы. Вводить поправку, подсчитанную исходя из ширины щупа и диа­ метра кольцевого зазора, не рекомендуется, так как при этом не учитывается гибкость пластинки щупа в поперечном направлении, способствующая компенсации указанной ошибки. С целью умень­ шения погрешности при измерении конусности малых диаметров резьб следует уменьшить ширину пластинок щупа.

При контроле внутренних резьб используется гладкий калибр — пробка, имеющий форму крестовины (рис. 119).

Методика проверки конусности внутренних резьб точно такая же, как и для наружных резьб.

Конусность по среднему диаметру резьбы треугольного про­ филя, по внутреннему диаметру трапецеидальной наружной резьбы

238

и наружному диаметру трапецеидальной внутренней резьбы проверяется с помощью специальных накладных приборов. Для измерения конусности наружных резьб диаметром до 180 мм при­ меняют прибор ИНК1, а для резьб диаметром от 180 до 508 мм — ИНКИ. Оба прибора одинаковы по конструкции и отличаются

а

Рис. 118. Контроль конусности наружных резьб с помощью гладкого калибра — кольца.

а — минусовое отклонение конусности; б — плюсовое отклонение конусности.

/ — труба; 2 — калибр—кольцо; 3 — щуп.

Рис. 119. Контроль конусности внутренних резьб с помощью пробки — крестовины.

мещаются кронштейны. Приборы типа ИНК представляют собой скобу, состоящую из цилиндрической направляющей, на которой расположены два кронштейна (рис. 120).

В одном из кронштейнов имеется микрометрическая пара, а в другом закреплен индикатор часового типа. В измерительном стержне индикатора и в микрометрическом винте укрепляются

239