 |
Прочность при статическом нагружении
|
|
|
|
На статическую прочность рассчитывают детали, находящиеся под действием постоянных или медленно изменяющихся длительно действующих нагрузок, имеющих малое число повторений.
В качестве исходной расчетной нагрузки при расчете на статическую прочность бурового оборудования принимают:
- максимально-допускаемую нагрузку на крюке для деталей спускоподъемного комплекса, расположенных между вертлюгом и подъемным валом лебедки, а также для некоторых деталей ротора;
- максимальный крутящий момент - для деталей трансмиссии лебедки, ротора и бурового насоса;
- максимальное давление, развиваемое буровыми насосами I для деталей их гидравлической части.
Наиболее распространен метод расчета на прочность, основанный на сравнении рабочих напряжений а с допускаемыми. При этом, в зависимости от задач проектирования, условия прочности записывают:
- при определении размеров сечения детали с заданным материалом, например, при растяжении
, т. е. 
аналогично 
,
- при выборе материала детали с заданным сечением
;
,
- при проверке статической прочности детали с известными размерами и материалом
где 
- расчетные нормальные и касательные напряжения, при достижении которых рабочими напряжениями нарушается нормальная работа конструкции; [п] - нормативное значение коэффициента запаса прочности; [<т].
Расчетные напряжения определяют:
при изгибе 
при кручении 
при растяжении-сжатии 
- максимальные значения изгибающего, крутящего момента и осевой силы, действующих в рассчитываемом сечении соответственно; Wи, WK, F моменты сопротивления при изгибе, кручении и площадь поперечного сечения детали соответственно.
|
|
|
В случае плоского или объемного напряженного состояния (при совместном действии нормальных и касательных напряжений) условие прочности выражается с помощью гипотез прочности.
При расчете деталей из пластичных материалов условие прочности по гипотезе максимальных касательных напряжений (третьей) имеет вид
по гипотезе энергии формоизменения (четвертой-энергетической) условия прочности (при действии 
и 
) имеет вид:
- для сжатия 
- для растяжения 
Расчет деталей из хрупких материалов рекомендуется проводить по гипотезе наибольших растягивающих напряжений
или по гипотезе наибольших удлинений
где 
- коэффициент Пуассона, принимаемый равным 
- для сталей и
- для чугуна.
Вероятность разрушения при статическом нагружении
Разрушение детали при статическом нагружении имеет место, когда действующие напряжения превышают предельное, т. е. 
или 
где 
- может быть 
и т. д.; - действующее напряжение; М- случайная величина.
Если случайные величины 
независимы и распределены нормально, то математическое ожидание 
и дисперсия S2M случайной величины М определяются:
при этом М также распределена по нормальному закону и тогда можно записать
M = M+Up-SM
где Uр - квантиль нормального распределения, соответствующая вероятности Р.
Вероятность разрушения детали равна вероятности осуществления неравенства (10.18) и соответствует квантили U в уравнении:
M = M + Up =0.
Расчет на прочность при переменном нагружении
Запасы прочности при нестационарном нагружении определяют:
- для симметричных циклов переменных напряжений
- для асимметричных циклов переменных напряжений
где 
- коэффициент эквивалентности; 
предел выносливости детали;
- амплитуда переменных напряжений и максимальная
К – коэффициент снижения предела выносливости
|
|
|
