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

Таким образом, максимальный изгибающий момент возникает

всечении действия силы Р 2

Мтах = М рг = 739 000 кгс • см.

Зная диаметр оси (d = 170 мм) и максимальный изгибающий момент, определяем напряжение изгиба

0,1^3 0,1-173 =аоии кгс/см*5

Находим коэффициент запаса прочности

К = ^ ^ [ К 0],

и из

где аои — предел выносливости на изгиб при пульсирующем цикле нагрузок

0ОН“ О,б0в,

где 0В— предел прочности. Для стали 40ХН 0В = 90 кгс/мм2.

0ОИ= 0,6 • 90 = 54 кгс/мм2;

[Хо] — допустимый коэффициент запаса прочности по выносливости. [Ко] = 1,8 ч- 2,5.

Задача 112. Рассчитать раму кронблока, если она состоит из трех продольных и двух поперечных двутавровых балок № 55. На про­

Решение. Рама кронблока изготовляется из двутавровых балок. Конструкция рамы может быть сборно-разборной и сварной. Наибо­ лее часто встречается сварная конструкция рамы для обеспечения

Рис. 10. Схема усилий, действу­ ющих на продольные балки крон­ блока.

хорошей жесткости. Схематически продольные балки кронблока изображены на рис. 10. Эти балки воспринимают нагрузку от осей кронблока, которая передается на подкронблочные балки вышки.

190

Так как на средней продольной двутавровой балке рамы крон­ блока находится опора двух осей, то эта балка нагружена макси­ мальным изгибающим моментом.

Определяем усилие, действующее на среднюю двутавровую балку

P = RB + R C.

Для определения R c необходимо рассмотреть вторую ось крон­ блока, нагруженную силами /*4, Рь и Рй и, взяв сумму моментов всех сил относительно опоры А, определить реакцию R c . Для этого используем схему, приведенную на рис. 9.

Rc • (130,5 +130,5 +130,5 +130,5) - Pi (130,5 +130,5 +130,5) -

R d —Р 4 + -Р б + Р 6— Rc-

Rd = 25 200 + 23 650 + 22 300 - 36 200 = 34 950 кгс.

Р = 41 840 + 36 200 = 78 040 кгс.

Определив усилие, действующее на среднюю балку, найдем максимальный изгибающий момент. Согласно схеме, приведенной на рис. 11, максимальный изгибающий момент возникает в середине продольной двутавровой балки и при ее длине, которая составляет 2000 мм, равен

нее сечение двутавровой балки с усиливающими пластинами. На рис. 12 Ъ — ширина усиливающей пластины; h — ее высота.

191

а — расстояние от центра тяжести прямоугольника до оси х — х.

а = 0,75 + ~ —28,25 см;

Рис. И . Схема нагружения усилиями сред­ ней двутавровой балки кронблока.

Рис. 12. Среднее сечение двутавровой балки.

F — площадь поперечного сечения прямоугольника.

F = 1,5-13,5 = 20,25 см2.

1Х= 62 870 + 2 •3,8 + 2 • 20,25 • 28,252 = 62 870 + 7,6 + 32 400 = *

= 95 278 см4.

Момент сопротивления относительно оси х — х

Таким образом,

3 902 000

1190 кгс/см2.

3280

К= 11,927 = 2,62.

К^ [Ао], так как 2,62 > -1,8 -г- 2,5.

192

Задача 113. Рассчитать подшипники канатных шкивов крон­ блока на прочность. Известно, что шкивы монтируются на двух радиальных роликовых подшипниках № 42 234, в которых коэффи­ циент работоспособности Сф = 600 000. Максимальное натяжение ходового конца каната при подъеме равно 15,3 тс.

Решение. Наиболее высокую нагрузку несут подшипники пер­ вого от барабана лебедки канатного шкива. Их и будем рассчитывать на прочность. Первый канатный шкив несет нагрузку

P = P X. K+ SV

где Рх- к — максимальное натяжение ходового конца каната-, Рх к =

=15,3 тс.

—натяжение первой рабочей струны.

.?1 = Рх.кЛ,

где ц — к. п. д. подшипников шкивов, ц = 0,97.

S± = 15,3-0,97 = 14,84 тс.

Таким образом, первый шкив несет нагрузку

Р = 15,3 +14,84 = 30,14 тс.

Так как шкив смонтирован на двух подшипниках, то каждый из них несет нагрузку

Кб — динамический коэффициент. Берется из табл. 36.

Т а б л и ц а 36

Значения коэффициента К

грузки на крюке в процессе бурения. Кэ определяется по формуле

а — отношение минимальной нагрузки на крюке к максимальной нагрузке, а = 0,2; Р — отношение нагрузки при операциях спуска к нагрузкам при операциях подъема, р = 0,7.

Обозначим через а член 0,24>33 и через Ъ— член 0,73>33. Тогда lg а =

194

= sT l ,4 • 100 -1,5 - 85 • 1,25 • 1,3055 = 3,y^29 400.

Логарифмируя, определяем значение Кэ

lg Кэ = - Д - lg 29 400 = -gjjg- •4,4 683 = 1,34.

K3 — 2i,%.

Определяем теперь коэффициент работоспособности подшипника.

С = 15 070 -1,35-1,5-1-21,9 = 670 000.

Фактический коэффициент работоспособности подшипника не­ сколько ниже требуемого, следовательно, гарантируемая длитель­

РАСЧЕТ ДЕТАЛЕЙ ТАЛЕВОГО БЛОКА НА ПРОЧНОСТЬ

Задача 114. Определить коэффициент запаса прочности оси тале­ вого блока, если по условию задачи 110 известны натяжение ходо­ вого и неподвижного концов каната, усилия в рабочих струнах. Диаметр оси d = 170 мм.

Материал — сталь 40ХН. Все необходимые размеры даны на схеме действия сил (рис. 13).

Решение. Рассмотрим схему,, изображенную на рис. 13. Здесь А и В — опоры оси талевого бло­

= 130,5 мм; 12 — расстоя­ ние между опорой и вертикальной осью симметрии канатного

шкива; 12 = 106,5 мм; R A и R B — реакции, возникающие в опорах.

Имея данные из задачи 110, определяем усилия, действующие на ось талевого блока.

Р[ = St + S2= 14,84 + 14,4 = 29,24 тс.

Р; = S3+ = 14 +13,6 = 27,6 тс.

р; = S5+ Se = 13,2 +12,8 = 26 тс.

Р\ = 5, + S8 = 12,4 + 1 2 = 24,4 тс.

Р ’ъ = s9+ S10= И ,65 +11,3 = 22,95 тс.

Определяем реакции RA и R B.

Взяв сумму моментов всех сил относительно опоры R, определим реакцию RA.

Ъ М ВР1= 0.

—r ai + p [ (I - h) + р ; [ / - ( / , + h)] + р ; j - + р ;(г 1+ / 2) + Р ^ = о .

= 62 200 кгс.

Проверяем правильность определения RA и R B-

r a + r b = р ; + р ; + р ; + к 4- р\,

68 000 + 62 200 = 29 240 + 27 600 + 26 000 + 24 400 + 22 950.

130 200 = 130 190, т. е. реакции определены правильно. Определяем изгибающие моменты.

Изгибающий момент в сечении опоры А. МА = 0. Изгибающий момент в сечении действия силы Р ’х

МРх- = RAl%= 68 000 • 106,5 = 7 240 000 кгс •мм.

Изгибающий момент в сечении действия силы PJ

М Р2>= R a (l2+ lj) — P'tlx = 68 000 •237 - 2 9 240 • 130,5 =

= 16100 000 - 3 820 000 = 12 280 000 кгс * мм.

196

Изгибающий момент в сечении действия силы Р'3

МР. = R a 4 - Р[21х— Р'1Х= 68 000 • 367,5 - 29 240 • 261 =

з2.

=—27 600 • 130,5 = 13 600 000 кгс • мм = 1 360 000 кгс • см.

Изгибающий момент в сечении действия силы Р'х

Мтах == Л7р» = 1 360 000 кгс • см.

Определив максимальный изгибающий момент и зная диаметр оси талевого блока, определяем напряжение изгиба в наиболее опасном сечении оси.

Находим коэффициент запаса прочности (см. задачу 111).

Коэффициент запаса прочности оси талевого блока в пределах допустимого.

смятии, удельном давлении и максимальном растягивающем напря­ жении по формуле Ляме.

197

=210кгс/см2-

Определяем действительный коэффициент запаса прочности

K = *±JLt

Ир

где о0. — предел усталости при пульсирующем цикле нагрузок. Для

Определяем коэффициент запаса прочности на смятие.

по формуле Ляме. Для этого расчета рассматриваем щеки с толщиной стенок 6Х== 62 = 17,5 мм, так как они наиболее всего подвергаются

этим напряжениям. Считаем, что обе щеки несут нагрузку —~ ,

тогда одна щека (усиливающая) несет нагрузку Р г = — 17 000 кгс.

198

Формула Ляме имеет следующий вид:

199