книги из ГПНТБ / Элияшевский, И. В. Типовые задачи и расчеты в бурении учеб. пособие

Определяем проекции площадей остальных панелей грани на вер­ тикальную плоскость

Рб = 73,25-15,25.1,4-2 = 3120 кгс.

Р7= g7F7{pmp = 76,25 • 14,2*0,15 *1 *2 = 324 кгс.

Pio —^н/юФ^Р = 88 •9,2 • 0,15 • 1 • 2 = 243 кгс.

При определении суммарной ветровой нагрузки на вышку учи­ тываем, что в местах, где отсутствует обшивка, ветровая нагрузка действует и на заветренную часть вышки

7? = 7?н + 7?3.

Пн = Роб + 7>2 + 7>3 + 7J4 + 7>6 + 7>e+ 7J(5+ P7+ 7*8 + 7*0 -f 7Э10 =

= 8865 + 409 + 545 + 496 + 445 + 206 + 3120 + 324 + 336 + 293 + -{-243 = 15 282 кгс.

R3— ветровые нагрузки, действующие на заветренную часть вышки

7?з= 0,7 (Р2+ 7>з + Р4 + Р6 + 7:>в + Р 7 + />8 + 7>9 + Р 10) = = 0,7 (409 + 545 + 496 + 445 + 206 + 324 + 336 + 293 + 243) =

= 2307,9 кгс.

Таким образом, ветровая нагрузка на вышку равна Л = 15 282+ 2307,9 = 17 589,9 кгс = 17 590 кгс.

181

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГОРИЗОНТАЛЬНОЙ СОСТАВЛЯЮЩЕЙ НАГРУЗКИ ОТ ВЕСА СВЕЧЕЙ

Задача 107. Определить горизонтальную составляющую нагрузку, действующую на вышку от веса свечей, установленных за пальцы, если количество свечей п = 125, вес 1 м свечи = 27,5 кг, длина свечи 1СВ = 24 м, высота пальцев относи*

тельно подсвечника hn = 22 м. Решение. Определяем вес свечей

Q c s ---- n i h : J СВ•

< ? с в 125-27,5-24 = 82 600 кг.

Составляем сумму моментов всех сил относительно подсвечника (рис. 5).

Р п-22- < ? с в - ^ = 0 .

где а г — угол наклона свечи к вертикали. а г = 2°- -4°.

X = 12 • sin 4° = 12 • 0,07 = 0,84 м;

Таким образом, горизонтальная составляющая нагрузка, дей­ ствующая на вышку, от веса свечей, установленных за пальцы, равна 3160 кгс.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДИАМЕТРА ОТТЯЖЕК ДЛЯ КРЕПЛЕНИЯ ВЫШКИ

Задача 108. Вышка типа ВМ-41 высотой 41 м и весом 24 т подвер­ гается действию ветровой нагрузки, которая составляет R = 17,6 тс, горизонтальной составляющей нагрузки от веса свечей, установлен­

расположенными в плоскостях диагоналей вышки. Подобрать диа­ метр оттяжек для крепления вышки. Дополнительные данные см. на рис. 6 и 7.

Решение. Чтобы вышка не опрокинулась, необходимо соблюдать

условие

мустS& мопрк,

182

где М уст — момент устойчивости вышки; М 0Т!р — момент опроки­ дывания; К — коэффициент безопасности. К = 1,5—2.

а

М уст — G, 1 *

где GB— вес вышки. GB= 24 т; а — размер нижнего основания.

а = 8 м.

AfVCT= 24 000 • 4 = 96 000 кгс • м.

Р п — горизонтальная составляющая нагрузка от веса свечей, уста­ новленных за пальцы. Рп = 3200 кгс; hn — высота от подсвеч­ ника до пальца. hn принимаем 22 м; Рсв — ветровая нагрузка на

18а

ho6 — высота обшивки. ho6 = 6 м.

Таким образом,

М опр = 17 600 • 16,5 + 3200 •22 + 3300 -14 = 306 600 кгс •м.

Используя ранее написанную формулу и подставляя цифровые зна­ чения, определяем равенство

Муст— М 0ПрК.

Принимаем К = 2, тогда

96 000 < 613 200 (кгс*м).

Для дальнейшего расчета используем рис. 6 и 7. На рис. 6 изо­ бражен один ярус оттяжек (две оттяжки). Введем следующие обо­

угол наклона плоскости, проходящей через две смежные оттяжки, к плоскости основания вышки; Cs — расстояние между основанием плоскости оттяжек и основанием боковой грани вышки (см. рис. 7).

184

Учитывая два яруса оттяжек, определяем действительное усилие- в одной оттяжке

Диаметр каната для оттяжек вышки выбирается по разрывному усилию

185

где К — коэффициент запаса прочности. К = 3—4.

Рр = 5050 • 4 = 20 200 кгс = 20,2 тс.

Согласно данным табл. 34, выбираем канат типа ЛК-0 6 X 19 диа­ метром 20 мм, который при пределе прочности 170 кгс/мм2 имеет разрывное усилие Р р = 22,05 тс.

РАСЧЕТ КОЛИЧЕСТВА ТРАКТОРОВ ДЛЯ ПЕРЕДВИЖЕНИЯ ВЫШКИ

Задача 109. Определить количество тракторов для передвижения вышки, если вес вышки GBравен 24 т, вес саней Gc равен 3 т, угол наклона пути движения вышки а = 30°, мощность одного трактора

N= 80 л. с. Дополнительные данные приведены в решении задачи. Решение. Определяем тяговое усилие одного трактора

р_ 75-Ут]тр

где N — мощность двигателя одного трактора, N = 80 л. с.; цтр —

Определяем силу тяги R, необходимую для передвижения вышки, по следующей формуле:

R = Q (sin oc + pcos a),

где Q — вес вышки и саней.

Q = GB+ Gc = 24 000 + 3000 = 27 000 кг;

a — угол наклона пути движения вышки, а = 30°; р — коэффициент трения, который берется равным 0,3—0,4 (стали по песчаному грунту) и 0,02—0,04 (стали по снегу и льду). Принимаем р = 0,3. Тогда

R = 27 000 (sin 30° + 0,3 • cos 30°) = 27 000 (0,5 + 0,3.0,87) = 20 480 кгс.

Зная тяговое усилие одного трактора и силу тяги, определяем количество тракторов, необходимое для перетаскивания вышки.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ НАТЯЖЕНИЙ В СТРУНАХ ТАЛЕВОЙ СИСТЕМЫ

Задача 110. Определить натяжение ходового и неподвижного концов талевого каната, а также натяжение рабочих струн, если максимальная нагрузка на крюке составляет 125 тс с учетом облег-

186

чения веса колонны при погружении в жидкость и с учетом коэффи­ циента прихвата. Оснастка 5 x 6 . При данной оснастке определить коэффициент полезного действия талевой системы.

Решение. Рассматриваем подъем колонны. При подъеме колонны наибольшее натяжение несет ходовой конец каната, наименьшее — неподвижный. Пусть, согласно рис. 8, Рх. к— натяжение ходового конца каната, Рн. к — натя­ жение неподвижного конца

каната, S S 2, S s, . . ., S 10—

натяжение рабочих струп. При подъеме колонны натя­ жение ходового конца каната определяется по формуле

Рх.к = ( - ^ | ± ^ ) р П(Р -1 ),

Определяем натяжение неподвижного конца талевого каната.

£ в = 5*0,97 = 13,2-0,97 = 12,8 тс.

S7 = Se0,97 = 12,8 • 0,97 = 12,4 тс.

Ss = S70,97 = 12,4 • 0,97 = 12 тс.

S9 = S80,97 = 12,0 - 0,97 = 11,65 тс.

^10 = ^0,97 = 11,65 *0,97 = 11,3 тс.

187

Определяем коэффициент полезного действия талевой системы при оснастке 5 X 6 .

Коэффициент полезного действия талевой системы можно опре­

РАСЧЕТ ДЕТАЛЕЙ КРОНБЛОКА НА ПРОЧНОСТЬ

Задача 111. Определить коэффициент запаса прочности оси кронблока, если известно натяжение ходового и неподвижного концов каната, усилия в рабочих струнах (данные для расчета следует брать из задачи 110). Ось изготовлена из стали 40ХН. Необходимые

и.

8

RГ

%\

И0,!> и 0 ,5 ) J 0 ,5 \! 3 D ,5 '\~ ~ ~ \U 0 ,5 ilS 0 ,iilJ 0 ,5 - W, 51-

Рис. 9. Схема распределения усилий на ось двухосного кронблока.

расстояния для расчета см. на рис. 9. Диаметр оси кронблока

170 мм.

Решение. На схеме (см. рис. 9) изображены оси шестишкивного двухосного кронблока. Оси талевой системы являются ответствен­ ными деталями, поэтому они изготовляются из высококачественных легированных сталей. Левая ось несет более высокую нагрузку, чем правая, поэтому ее и будем рассчитывать на прочность. Согласно приведенной схеме, средняя опора является общей для концов обеих осей и условно разбита на две опоры, которые на схеме обозначены

В я С.

Определяем усилия, действующие на оси кронблока.

Р х= Рх к+ = 15,3 + 14,84 = 30,14 тс.

Р%= + |$'з= 14,4 —14 = 28,4 тс.

Р3= S, + S&= 13,6 + 13,2 = 26,8 тс.

Р 4 = S6+ S 7 = 12,8 + 12,4 = 25,2 тс.

P&= Ss + S9 —12 + 11,65 = 23,65 тс.

Рв = £м + Л ..к = 11,3 + 11 = 22,3 тс.

188

Оси кронблока рассматриваем как балки, лежащие на двух опорах. Для расчета принимаем ось с опорами А и В, так как эта ось нагружена больше правой оси. Используя формулу для расчета прочности на изгиб

% М АР{ = 0.

Rb •522 —Р3•391,5 —Рг • 261 —Pt •130,5 = 0.

Отсюда определяем RB

R B = g r . 3 1 1 .» 5 + f 2 j 6 1 t £ i 113.0,5 _ 4 1 8 4 0 к г с .

Берем сумму моментов всех сил относительно опоры R.

2 ik fBP( = 0.

- R a •522 + Рх. 391,5 + Р2• 261 + Р3• 130,5 = 0.

Отсюда

Мрt — Ra •130,5 = 43 500 • 130,5 = 5 655 000 кгс • мм = 565 500 кгс • см.

Изгибающий момент в сечении действия силы Р 2

Мрг = Ra • 261 - Л • 130,5 = 43 500 • 261 - 30 140 • 130,5 = = 7 390 000 кгс • мм = 739 000 кгс • см.

Изгибающий момент в сечении действия силы Р 3

М Р, = Ra . 391,5 - Рг •261 - Р2•130,5 = 43 500 *391,5-30140 •261 -

—28 400 •130,5 = 5 450 000 кгс •мм = 545 000 кгс ■см.

189