Он бірінші тарау бҰрҒылау ҚондырҒысыныҢ тербелу мойынтірегініҢ шыдам мерзімін есептеу

11.1. Есептеу әдістемесі

Әдетте жеке тербелу мойынтірегінің шыдам мерзімі (ресурсы) деп бір-біріне қатысты айналыстағы сақиналардың немесе терділіс денелерінің бірінде түйістірілген металл шаршауының бірінші белгілері пайда болғанға дейінгі айналым санын айтады.

Бірақ та «мойынтіректің шыдам мерзімі» терминінің берілген анықтамасы тек мойынтіректі стационарлық жүктемелегенде ғана дұрыс. Мойынтірек өзгеретін күшсалмақпен және айналу жиілігімен жұміс істегенде оның шыдам мерзімі екі жолмен анықталады. Біріншісі – мойынтіректің эквиваленттік күшсалмағы мен шартты айналу жиілігі (әдетте ол 100 айн/мин тең) кезіндегі айналым саны бойынша. Екіншісі – тіректің түйіннің жұмысы кезіндегі қайталанатын күшсалмақтар блогінің саны бойынша (шыдам мерзімін анықтаудың блоктық әдісі). Мысалы, автомобиль жетігі элементтерінің шыдам мерзімін есептеу кезінде бір күшсалмақ блогі ретінде орташаланған жолдың бір километрін жүріп өткенде автомобильге әсер ететін күшсалмақ пен оның әректітің саны қабылданған, ал есептік шыдам мерзімі (ресурсы) мыңдық километрмен өрнектелген жалпы жүріп өткен жолымен (брактау белгілері пайда болғанға дейін) өрнектеледі.

Бұрғылау қондырғысы жабдықтарының жүктемеленуінің стационар еместігі ескеріле оның элементтерінің (оның ішінде тербелу мойынтіректерінің де) шыдам мерзімін оларда брактау белгілері пайда болғанша бұрғыланатын ұңғымалар санымен анықтаған жөн.

Мойынтіректерді жүктемелеудің барлық жағдайларында (стационарлық және стационарлық емес) мойынтіректердің динамикаылқ жүккөтергіштігі олардың шыдам мерзімін есептеудің негізі болып табылады.

 

Ақауын iрiктеу белгiлерiнiң орнында пайда болуға дейiн бұрғыланған ұңғымақтардың санды анықтамасымен оның (соның iшiнде домалау мойынтiректерi) элементтерiнiң ұзақ уақытқа жарамдылығы бұрғылама қоюды жабдықтың жүктеулерi тұрақты тәртiптiң есепке алуымен орынды.
Подшипниктiң ұзақ уақытқа жарамдылығының есептеуге арналған негiздiң барлық жағдайларында (тұрақты және тұрақтысыз) подшипниктiң жүктеулерi оның динамикалық жүк көтеретiнi болып табылады.

Базалық динамикаылқ жүккөтергіштік ретінде, мойынтірек бір млн. айналым жасағанша шыдайтын тұрақты жылжымайтынрадиаль (радиаль және радиаль-тіректік мойынтіректер үшін) немесе центрлік өстік күшсалмақ қабылданады.

Есептік базалық ресурс ретінде, жүктемелену режимдері (күшсалмағы мен айналу жиілігі) бірдей, құрамындағы бірдей мойынтіректердің 90%-нің жүгіру жолдарында және тербелу денелерінде ойықтар мен қабыршақтану түріндегі металдың шаршау белгілері пайда болмайтын мойынтірек партиясының ресурсын түсінеді.

Шарикті, роликті радиаль және радиаль-тіректі мойынтіректер үшін есептік базалық ресурс L ₁₀ (миллион айналыммен):

, (11.1)
мұнда, L₁₀ – есептік ресурс, 10 индексі %-пен көрсетілген iстен шығу ықтималдылығы; C_r – базалық динамикалық радиаль есептік жүккөтергіштік, Н; m _П – мойынтіректің шаршау қисығы дәрежесiнiң көрсеткiшi.

Шарикті, роликті тіректік және тіректі-радиаль мойынтіректер үшін есептік базалық ресурс L ₁₀ (миллион айналыммен):

(11.2)
мұнда, C_a – базалық динамикалық өстік есептік жүккөтергіштік, Н; P_a –эквиваленттік динамикалық өстiк күшсалмақ, Н.

Мойынтіректің шаршау қисығы дәрежесiнiң көрсеткiшi:

- m_n=3 – шарикті мойынтіректер үшін;

- m_n=10/3 роликті подшипниктер үшін.

Есептік базалық ресурсты L ₁₀ мойынтіректің жұмысқабілеттілігінің сынбағасы ретінде пайдаланады. Бұл ресурс сенімділіктің 90%. Бұл кезде мойынтірек элементтерін жасауға кәдімгі материалды, кәдімгі өндірісті және кәдімгі пайдалану шарты пайдаланылған.

Әртүрлі сенімділік дәрежесі үшін және (немесе) кәдімгі шарттан өзгеше мойынтіректердің арнайы қасиеттері мен пайдалану шарттары үшінресурсты есептеу қажет болған кезде түзетілген есептік ресурсты (L_na), яғни мойынтіректердің ерекше қасиеттері және ерекше пайдаланылу шарттарына (100-n)% сенімділік деңгейі үшін түзетілген есептік ресурсты қолданады (мұнда п – істен шығу ықтималдылығы, %):

L_na = a ₁· a ₂· a ₃· L ₁ немесе L_na = a ₁· a ₂₃· L ₁₀, (11.3)

мұнда, a ₁ – сенiмдiлiгіне тәуелді ресурсты түзететін коэффицент, (11.2-кестені қара); a ₂ –сақина мен тербелу денелерінің металының сапасын есепке алатын коэффициент; a ₃ - пайдалану шарттарын (сақиналар мен тербелу денелерi түйiсетiн беттерінiң арасындағы гидродинамикалық май қабаты бар болуын, қиғаштанулары болуын және де басқаларды) есепке алатын коэффициент.

а₂ және а₃ коэффициетін өзара байланысты, сондықтан мойынтіректің шыдам мерзіміне бөлшектерді пайдалану шарттары мен метал сапасының бiрлескен ықпалын жалпылама коэффициентiмен а ₂₃ алу қабылданған.

Бұл коэффициенттi таңдауға арналған мойынтіректерді пайдалану шарттарының үш түрi ұсынылады:

- мойынтіректерді қолдануының кәдімгі шарттары;

- сақиналар мен тербелу беттердiң арасында гидродинамикалық май қабатының болуымен (Λ≥2,5) және түйiнiнде үлкен қиғаштанулардың болмауымен сипатталатын шарттар;

- сақина мен тербелу денелері электрқождық немесе вакуумдық болаттан жасалған және мойынтіректер түйісу беттері арасында гидродинамикалық май қабатының болуымен (Λ≥2,5) және түйiнiнде үлкен қиғаштанулардың болмауымен жұмыс істейтін шарттар.

Осы шарттардың үш түрiне сәйкес үшін а ₂₃ коэффициенттiнің келесi мәндерiн қабылдайды.

11.1-кесте

а ₂₃ коэффициенттiнің мәндері

Мойынтіректерді қолдану шарттары
Шарикті мойынтіректер үшін (сфералықтардан басқа)	0,7÷0,8	1,0	1,2÷1,4
Цилиндрлiк роликті мойынтіректер сфералық екi катарлы шариктi мойынтіректер үшiн	0,5÷0,6	0,8	1,0 ÷1,2
Конустық роликті мойынтіректер үшiн	0,6÷0,7	0,9	1,1÷1,3
Сфералық екi катарлы роликті мойынтіректер үшiн	0,3÷0,4	0,6	0,8÷1,0

МЕСТ 18855-94 а ₁=1 және а ₃=1 коэффициенттерін майлаудың қалыпты жағдайлары үшін қабылданған. Арнайы қасиеттi мойынтіректерді жасауында а ₂ мәндерін мойынтіректерді жасап шығарушысы бекiтiлуi керек.

Егер подшипниктiң айналу жиiлiгі тұрақты болса, түзетiлген есептiк ресурсты L_h жұмыс сағатымен есептеген ыңғайлырақ:

L_h = а ₁· а ₂₃· L ₁₀· , (11.4)

мұндағы n – айналу жиілігі, айн/мин.

(11.1)-(11.4) формулалардан эквиваленттік күшсалмақ екі есе өскенде есептік шарикті мойынтіректің шыдам мерзімі 8 есе, ал роликті мойынтіректікі 10 есе кемитіні көрінеді.

Ұңғыманы жүргізу процестерінде бұрғылау жабдықтарына тән, стационарлық емес жұмыс режимдерінде, мойынтіректердің талап етілетін динамикалық жүккөтергіштігі мына формула бойынша анықталады:

, (11.5)
мұнда, C_mp – талап етілген мойынтіректің динамикалық жүккөтергіштігі;
C ¹ –бiр ұңғыманы бұрғылау кезіндегі мойынтіректің динамикалық жүккөтергіштігін құраушы; z_c – мойынтіректің қызмет мерзiмiнде бұрғыланған ұңғымалардың саны; – бiр ұңғыманы бұрғылау цикліндегі мойынтіректің динамикалық жүккөтергіштігін шартты жиынтық құраушысы; – жүктемелеудің n-ші сатысында бiр ұңғыманы бұрғылау циклінде мойынтірек түйiнiн жүктемелеу шарттарынан анықталатын, эквивалентті келтірілген күшсалмақ:

; (11.6)

мұндағы, F_rn және F_an - сәйкесiнше жүктелеудiң n -ші сатысында мойынтірекке түсетін радиал және өстік күш; Х және Y - келтiрiлген жүктемеге радиаль және және өстiк күшсалмақтар коэффициенттерi; v – кинематиялық коэффициент, v =1 – мойынтіректің iшкi сақиналары айналғанда; v =1,1 – сфералық мойынтіректің сыртқы сақиналары айналғанда; v =1,1 – барлық мойынтіректер үшін сыртқы сақиналары айналғанда; K_m – температуралық коэффициент.
Қоршаған ортаның температурасы 120 кем болмағанда K_m =1 деп қабылдайды; K_δ – жұмыс режимі коэффициенті (динамикалық коэффициент) есептеуде қабылданған: (кестеге 4.12 қара):

- ротордың негiзгi тiректерiне K_δ =3;

- ұршықтың негiзгi тiректерiне K_δ =1,7;

- бұрғылау шығырының көтергiш бiлiгiнiң тiректік мойынтіректеріне K_δ =1,8;

- тәл блогі мен кронблок шкивтері мойынтіректеріне K_δ =1,8;

- бұрғылау сораптарының эксцентрик бiлiгiнiң тiректік мойынтіректеріне K_δ =2,0;

N_n – бір ұңғымаын жүргізу кезінде күшсалмақпен орындалған мойынтірек айналымдарының жиынтық саны; N₀=10⁶ – мойынтірек айналымдарының базалық саны.

Кесте 11.2

а ₁ коэффициентiнің мәндері

Сенімділік, %	Ln	а 1	Сенімділік, %	Ln	а 1
	L10a	1,00		L3a	0,44
	L5a	0,620		L2a	0,33
	L4a	0,53		L1a	0,21

 

Сенiмдiлiкке тәуелді ресурсты түзететiн коэффициент (сенімділіккоэффициенті) мына формула бойынша табылады:

, (11.7)

мұнда P(t) – мойынтіреккеқажетті сенімділік (істен шықпай жұмыс істеу ықтималдылығы); В – Вейбулла таратуының қисығы пішінінің параметрі. Мойынтіректердіңбарлық типтері үшін В=1,5 қабылданады.

Мойынтіректіңбелгілі конструктивті динамикалық жүк көтергіштігі С_к (каталог бойынша) кезінде мына жағдай сақталуы тиіс:

С_к ≥ С_mp (11.8)

Тізбектей қосылған екі немесе одан да көп мойынтіректер үшін олардың жалпы динамикалық жүк көтергіштігі былай анықталады:

, (11.9)

мұндағы С₁ – бір мойынтіректің динамикалық жүк көтергіштігі; Z_П–тірекке қойылған мойынтіректер саны.

Қажетті сенімділік деңгейі сақталғанда, бұрғыланған ұңғымаларының санымен өрнектелетін, мойынтіректердің шыдам мерзімі Z_c (11.5) және (11.8) формулаларда көрініс тапқан ретпен және Z_c-ке қатысты шешіммен табылады:

, (11.10)

мұнда Р_npn – келтірілген эквиваленттікүшсалмақ, ол бір ұңғыманы бұрғылау кезіндегі (11.6) формула бойынша анықталады; С¹ –мойынтіректің бір реттік ұңғыманы бұрғылауына қажетті динамикалық жүк көтергіштігі.

Радиалды және радиалды-тіректік мойынтіректер үшін базалық динамикалық есептік жүк көтергіштікті, базалық динамикалық өстік тіректік және радиалды-тіректік мойынтіректерідң есептік жүк көтергіштігін, эквивалентті динамикалық радиалды және өстік жүктемелерді 11.3 және 11.4-кестелерде көрсетілген есептік формулалар бойынша анықтаған жөн.

Есептік формулалар көлемі мен бағыты тұрақты ретте жұмыс істейтін, шаршаңқыраған қирату кезіндегі айналу жиілігі шектік мәннен төмен болатын мойынтіректер үшін қолданылады.

f_c немесе Х және Y коэффициенттерінің мәні әр түрлі мойынтіректер құрылымдары үшін 11.5 және 11.4-кестелерде көрсетілген.