Проверочный расчет базовых узлов и деталей пневматического клинового захвата

2.6   ПРОВЕРОЧНЫЙ РАСЧЕТ БАЗОВЫХ УЗЛОВ И ДЕТАЛЕЙ

При работе пневматического клинового захвата его клинья испытываю значительные нагрузки. Теоретический расчет учитывает постоянство распирающих усилий под действием вертикально приложенной нагрузки, т.е. эпюра напряжений равна постоянной величине. Практически  связи с отклонением наружного диаметра труб от номинально допустимых пределов, а также разных величин диаметральных деформаций труб клинья захватывающие трубу будут устанавливаться в корпусе на разной высоте, интервал изменения которого составит:

,

где α – оптимальный угол, равный 9º30' (для ПКР).

Рисунок 1- Определение h

При  существенных допусках и размеров труб величина h может составлять 20…40 мм. В результате чего контакт между клином и корпусом при плюсовом допуске трубы будет не по поверхности, а по одной образующей. При минусовом – по краям клина, в результате чего общая картина распределения усилий, действующих от клиньев пневматического клинового захвата будет характеризоваться сложной пространственной эпюрой (σ_р). Как правило для изготовления клиньев используют более мягкий материал по отношению к материалу трубы. Поэтому клинья быстро изнашиваются и требуют замены.

          Рисунок 2 – Эпюра напряжений

          Действительное распределение напряжений на деформацию среза и смятия сложное и расчеты ведут по условным напряжениям, которые определяют в предположение равномерного их распределения по площади среза и смятия.

          Касательные напряжения при срезе

, МПа,

где  Р_ср-сила, вызывающая срез, Н;

        F_ср-площадь среза, мм².

Основное усилие на зубья плашки это усилия от статического веса колонны бурильных труб

          Напряжения смятия

, МПа,

где  Р_см-сила, вызывающая смятия, Н;

        F_см-площадь смятия, мм².

          При расчете рассматривается поверхность в виде усеченного конуса, в который вставлены плашки.