Усталостная прочность - резьбовое соединение
Cтраница 3
 |
Схема стенда для испытаний натурных образцов труб и их соединений на. [31] |
Многочисленные исследования, проведенные советскими и зарубежными авторами, показали, что характеристики долговечности и выносливости соединений труб объективно могут определяться только экспериментальным путем при испытании образцов на стендовых установках, имитирующих условия нагружения соединений в процессе бурения. Лабораторные же исследования усталостных характеристик материала труб и их соединений, выполняемые на воздухе и в буровых средах на образцах различного типа ( гладких и с концентраторами напряжений по профилю трубной резьбы), могут послужить лишь отправной базой для ориентировочного выбора материала труб, так как при этих испытаниях не могут имитироваться такие важные факторы, влияющие на усталостную прочность резьбовых соединений ЛБТ, как степень и стабильность напряженного состояния деталей резьбовой пары, распределение контактных давлений в резьбовом соединении. [32]
При нарезке на утолщенных участках труб конической резьбы часты материала удаляется и остаточные напряжения перераспределяются. Расчет такого перераспределения показывает, что при изготовлении труб с разъемными конструкциями резьбовых соединений при сравнительно небольшом слое снимаемого при обточке ( проточке конусов под нарезку резьбы) металла незначительные растягивающие напряжения сохраняются, что не желательно с точки зрения обеспечения высокой сопротивляемости переменным изгибающим нагрузкам. Для повышения усталостной прочности резьбовых соединений ЛБТ с замками перспективна замена процесса нарезания накатыванием, обеспечивающим создание в поверхностных слоях ощутимых сжимающих остаточных напряжений, которые могут повысить предел выносливости. [33]
Замковое соединение подвергается разнообразным статическим и динамическим нагрузкам. В результате осевых нагрузок и изгибающих моментов бурильный замок деформируется, что может уменьшить давление между торцом муфты и уступом ниппеля и вызвать раскрытие стыка. В связи с увеличением напряжений уменьшается усталостная прочность резьбового соединения и герметичность. Для обеспечения необходимой прочности и герметичности замка большое значение имеет величина крутящего момента затяжки соединения. [34]
При выборе способа и технологических режимов изготовления резьбовых деталей ответственных соединений следует учитывать качество поверхности резьбы, которое определяется микрогеометрией и физико-механическими свойствами поверхностного слоя. Физико-механические свойства ( твердость, микроструктура, химический состав, остаточное напряжение) характеризуют прочность, износоустойчивость и коррозионную стойкость поверхностного слоя резьбовой детали. Микрогеометрия и физико-механические свойства поверхностного слоя резь-бсвой детали в значительной степени влияют на усталостную прочность резьбовых соединений и практически не влияют на статическую прочность. [35]
 |
Виды резьб. а - треугольная метрическая, б - трапецеидальная. [36] |
В качестве крепежной резьбы в основном применяется метрическая резьба. В результате получают рабочую высоту профиля Нх. Стандартом регламентирован радиус скругления резьбы на внутреннем диаметре винта Rx Я / 6, который существенно влияет на усталостную прочность резьбового соединения. [37]
Обкатывание роликами широко применяют для упрочнения крупных деталей: паровозных и вагонных осей, штоков штамповочных молотов, торсионных валов, зубчатых колес и других деталей. Особая эффективность упрочнения крупных деталей объясняется возможностью получать в процессе обкатки большую глубину ( до 30 мм) и большую степень наклепа. Например, обкатка подступич-ной части осей вагонов увеличивает срок их службы в 25 раз при глубине наклепа 13 - 19 мм. Обкатка резьбы увеличивает усталостную прочность резьбовых соединений до 2 раз при незначительном повышении статической прочности. [38]
К погрешностям взаимного расположения поверхностей резьбового соединения относятся: перекос опорных поверхностей, вызываемый перекосом оси отверстия или неперпендикулярностью опорных поверхностей резьбовых деталей к осям соответствующих резьбовых частей; эксцентрицитет оси резьбы по отношению к оси гладкой части стержня или центрирующего пояска болта. Перекос опорных поверхностей вызывает изгибающие нагрузки в стержне болта и снижает прочность резьбовых соединений; эксцентрицитет осей резьбовой и гладкой части нарушает нормальное сопряжение витков резьбы и тоже снижает прочность соединения. Шероховатость поверхности представляет собой совокупность повторяющихся неровностей с относительно малыми шагами, образующих рельеф поверхности детали, получается в результате воздействия инструмента на обработанную поверхность. Шероховатость поверхности и физико-механические свойства поверхностного слоя резьбы оказывают большое влияние на усталостную прочность резьбовых соединений, работающих в условиях циклических нагрузок. [39]
Страницы: 1 2 3