Класифікація діючих навантажень

РОЗДІЛ 3 МІЦНІСТЬ ДЕТАЛЕЙ БУРОВИХ МАШИН І ОБЛАДНАННЯ

Міцність характеризує властивість деталей, не руйнуючись, сприймати навантаження в певних режимах і умовах навантаження. Великий вплив на міцність деталей мають матеріали, способи зміцнення, розміри і геометричні форми їх. Особливого значення набувають питання міцності деталей у зв'язку із зростаючими вимогами до підвищення надійності і довговічності бурових машин і обладнання та зниження їх маси. У забезпеченні міцності деталей машин важливу роль відіграють методи розрахунків на міцність, основані на найновіших досягненнях теорії міцності і досвіді розрахунку, конструювання і експлуатації машин. Сучасний стан науки і техніки дозволяє на стадії розрахунку і проектування надати деталям машин практично необхідний рівень міцності.

Класифікація діючих навантажень

Навантаженням називають силову дію, що викликає зміну пружно-деформованого стану деталей машин. По характеру дії навантаження поділяють на статичні і динамічні.

Статичні навантаження характеризуються тим, що їх значення, напрямок і місце прикладання постійні або змінюються так незначно, що при розрахунку конструкцій нехтують впливом сил інерції. В свою чергу вони поділяються на постійні і тимчасові.

До постійних відносяться навантаження, значення яких для даної конструкції приймаються незмінними. Прикладом постійного статичного навантаження являється вага конструк-ції. Навантаження від ваги значно впливають на пружно-де-формований стан бурової вишки і іншого обладнання, що складається з вузлів і деталей, вага яких спів розмірна з експлуатаційними навантаженнями. Постійні навантаження можуть викликати в деталях конструкції змінні напруження. Так, в результаті згину з крученням в перерізах валу за один оберт відбувається зміна розтягуючих і стискаючих напружень. Аналогічно в результаті періодичного входу в зачеплення зуби зубчастих передач сприймають змінні напруження при постійному робочому навантаженні, що діє на виконавчий орган машини.

До тимчасових статичних відносяться навантаження, що діють протягом тривалого циклу роботи (наприклад, початкова затяжка різьбових з'єднань, тиск рідини або газу в різних апаратах, навантаження від снігу, голольоду і температурного впливу, попередній натяг тягових органів).

Динамічні навантаження характеризуються швидкою зміною значення, напрямку або точки прикладання, що викликає в елементах конструкції значні сили інерції. Причини появи динамічних навантажень — нерівномірність робочого процесу; прискорення при пусках, гальмуваннях і реверсування; незрівноваженість деталей, що швидко обертаються; надмірне зношення зубчастих і ланцюгових передач; зазори в рухомих з'єднаннях та ін. Динамічні навантаження, викликані нерівномірністю робочого процесу, характерні для поршневих машин (насосів і двигунів), і особливо для машин і інструмента ударної і вібраційної дії (молотів, копрів, бурових доліт, вібросит та ін.).

По характеру робочих процесів розрізняють стаціонарні і нестаціонарні навантаження. Стаціонарним називають навантаження з постійними характеристиками робочого процесу. Навантаження із змінними характеристиками робочого процесу відносять до нестаціонарного. До машин, що сприймають стаціонарні навантаження, відносяться вентилятори, машини центральних насосних станцій та деякі інші. Більшість машин сприймають нестаціонарне навантаження. Зміна характеристик робочих процесів в бурових машинах обумовлена неправильним збільшенням глибини забою в процесі буріння свердловини, а також ступінчастою зміною ваги буриль-ної і обсадної колон труб при спуско-підіймальних операціях.

Зміна рівня навантажень і частота повторення навантажень певного рівня залежать від технологічного процесу, що виконується машиною, і передаточного числа від виконавчого органу до розглядуваної деталі. Наприклад, навантаження на гаку підіймального механізму бурової установки рівні вазі підвішеної бурильної колони. При підійманні останньої число циклів навантаження гака рівне числу бурильних свіч в колоні труб. Навантаження, яке при цьому сприймає підіймальний вал лебідки, зменшуються пропорційно кратності оснастки талевого механізму.

За час підіймання колони на довжину одної свічі, що відповідає одному циклу навантаження гака, число циклів навантаження підіймального валу лебідки буде рівне числу його обертів, що залежить від довжини намотуваного каната і діаметра барабана. Навантаження в деталях, що обертаються, силових передач приводу лебідки зменшуються, а число циклів навантаження зростає пропорційно передавальному числу між розглядуваною деталлю і підіймальним валом.

Поиск по сайту: