Резьбовое соединение

 

Использование: в буровой технике Сущность изобретения: в резьбовом соединении охватываемой и охватывающей деталей профиль резьбы выполнен треугольным по меньшей мере на одной из деталей в зоне основания впадин резьбы выполнены углубления, резьба выполнена конической, углубления во впадинах смещены в сторону неопорной поверхности витков резьбы детали , а радиус углублений увеличивается в сторону опорного витка детали. Радиус углублений равен отношению шага резьбы к высоте ее профиля, а радиус каждого последующего углубления в сторону его увеличения равен Rn+i д Rn, где Rn-н - радиус каждого последующего углубления в сторону увеличения, Rn - радиус первого углубления д - коэффициент пропорциональности , равный д D/d m, где D наружный диаметр охватывающей детали d - внутренний диаметр резьбы в плоскости опасного сечения охватываемый детали, m - число полных витков резьбы детали Кроме того, углубления можно выполнять по всей длине резьбы охватываемой детали или по всей длине резьбы охватывающей детали А также, возможно выполнение углублений по всей длине резьбы обеих деталей. 4 з.п. ф-лы 1 ил СО С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4843706/27 (22) 07,05,90 (46) 15.09.92. Бюл. ¹ 34 (71) Ивано-Франковский институт нефти и

Газа (72) Б.А,Чернов, Н.А.Чернов, И.С.Бабюк, М.Е,Симкив и Л.П,Неструев (56) Бергер И,А, Иосилевич Г.Б. Резьбовое соединение. М., Машиностроение. 1973, с.

177, рис. 193, (54) РЕЗЬБОВОЕ СОЕДИНЕНИЕ (57) Использование: в буровой технике.

Сущность изобретения; в резьбовом соединении охватываемой и охватывающей деталей профиль резьбы выполнен треугольным по меньшей мере на одной из деталей. в зоне основания впадин резьбы выполнены углубления, резьба выполнена конической, углубления во впадинах смещены в сторону неопорной поверхности витков резьбы детали, а радиус углублений увеличивается в

Изобретение относится к буровой технике, а именно к резьбовым соединениям бурильной колонны.

Известно резьбовое соединение, содержащее охватываемую и охватывающую детали, сопряженные по резьбе треугольного профиля, по всей длине резьбы по меньшей мере одной из деталей в зоне основания впадин резьбы выполнены углубления, Недостатком этого соединения является то, что выполненные углубления. уменьшая концентратор напряжения в соединении, не исключают его усталостного разрушения и не создают равномерного

ÄÄ 5U Ä Ä 1761999 А1

s F 16 В 33/04: F 16 L 15/00 сторону опорного витка детали. Радиус углублений равен отношению шага резьбы к высоте ее профиля, а радиус каждого последующего углубления в сторону его увеличения равен Rn+", = д Rn, где Rn 1 — радиус каждого последующего углубления в сторону увеличения; Rn — радиус первого углубления; д — коэффициент пропорциональности, равный д = D/d . m, где D наружный диаметр охватывающей детали:

d — внутренний диаметр резьбы в плоскости опасного сечения охватываемый детали; m— число полных витков резьбы детали. Кроме того, углубления можно выполнять по всей длине резьбы охватываемой детали или по всей длине резьбы охватывающей детали. А также, возможно выполнение углублений по всей длине резьбы обеих деталей. 4 з.п. ф-лы. 1 ил. распространения напряжений по виткам резьбы.

Целью изобретения является повышение долговечности конических резьбовых соединений путем равномерного распределения нагрузки по виткам резьбы.

Указанная цель достигается тем. что резьба выполнена коническои и на резьбовых участках охватываемой и охватывающей деталях, либо по крайней мере на одной из них, в зоне основания впадин резьбы выполнены углубления, которые смещены в сторону неопорной поверхности витков резьбы детали. а радиус углубления увеличивается в сторону опорного витка детали.

1761999

При этом радиус углублений равен отношению шага резьбы к высоте ее профиля, а радиус каждого последующего углубления в сторону его увеличения равен;

Rn+)= д R,, 5 где R +> — радиус каждого последующего углубления в сторону увеличения;

Кп — радиус первого углубления; д — коэффициент пропорциональности, равен; 10

d1 m где D — наружный диаметр охватывающей детали;

d< — внутренний диаметр резьбы в пло- 15 скости опасного сечения охватываемой детали;

m — число полных витков резьбы детали.

Отличительным признаком является то, что соединение выполнено коническим и yr- 20 лубления во впадинах смещены в сторону неопорной поверхности витков резьбы детали, а радиус углублений увеличивается в сторону опасного витка детали, причем углубления выполнены на охватываемой и ох- 25 ватывающей деталях одновременно, либо на одной из них, а радиус углублений определяется соотношением, обеспечивая максимальный положительный эффект.

Коническое резьбовое соединение со- 30 стоит из охватываемой и охватывающей деталей, сопряженных конической резьбой с углублениями переменной величины, выполненными от торца соответственно íà охватываемой детали и охватывающей, 35

На чертеже представлено предлагаемое соединение.

Предлагаемое коническое резьбовое соединение работает следующим образом.

При свинчивании соединения значитель- 40 ным крутящим моментом за счет наличия углублений 3 и 4, выполненных на охватываемой детали 1 и охватывающей детали 2, в соответствии с указанными соотношениями, происходит перераспределение напря- 45 жений между витками резьбы по всей ее длине, Усталостное разрушение происходит либо по опасному сечению охватываемой детали (первый сопряженный виток резьбы), либо по опасному сечению охваты- 50 вающей детали (последний сопряженный виток резьбы). Таким образом. в зоне опасного сечения подвнутреннее углубление имеет максимальную величину и соответственно данный виток обладает 55 максимальной податливостью, 3а счет такого конструктивного исполнения резьбовое соединение делится на две части, в первой половине которого более податливый "мягкий" участок охватываемой детали и "жесткий" охватывающей детали, а в другой наоборот. При свинчивании крутящим моментом такое соединение работает как пружина, перераспределяя напряжения по виткам вдоль длины резьбового соединения.

Кроме того, данное углубление приводит к значительному уменьшению коэффициента концентрации напряжения в плоскости опасных сечений, поскольку радиус закругления в этих сечениях наибольший, Таким образом уменьшение концентрации напряжений в плоскости опасного сечения за счет изменения податливости витков резьбы и уменьшения коэффициента концентрации, за счет увеличения радиуса закругления впадины резьбы, приводит к значительному повышению сопротивления усталости конического резьбового соединения, а следовательно, к повышению работоспособности и надежности всей конструкции в процессе эксплуатации.

Так, например, УБТ-146 с резьбой 3-121, выполненное согласно ГОСТ 52-86-80, имеет наружный диаметр D = 146 мм, внутренний диаметр резьбы в плоскости осевого сечения ниппеля d> = 117,5 мм, число полных витков резьбы m = 17, шаг резьбы S =

=5,08 мм, высота профиля резьбы и = 2,993 мм. Исходя из предложенных соотношений оптимальная величина углубления резьбы составляет д = — = 1,24 (мм) .

146

111,5 17

Предлагаемое конструктивное выполнение замковой резьбы бурильных и утяжеленных бурильных труб позволяет повысить более чем на 50 сопротивление усталости резьбового соединения за счет уменьшения коэффициента концентрации и перераспределения нагрузки по длине резьбового соединения.

Зкономическая эффективность достигается от использования податливой конструкции бурильной трубы за счет повышения эксплуатационных характеристик и уменьшения количества аварий с бурильными трубами в резьбовой части, Формула изобретения

1, Резьбовое соединение, содержащее охватываемую и охватывающую детали, сопряженные по резьбе треугольного профиля по всей длине резьбы. по меньшей мере на одной из детали, в зоне основания впадин резьбы выполнены углубления, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения срока службы путем равномерного распределения нагрузки по виткам резьбы, она выполнена конической, углубления во впадинах смещены в сторону неопорной поверхности витков резьбы детали, а радиус

1761999

D — наружный диаметр охватывающей детали;

d> — внутренний диаметр резьбы в плоскости опасного сечения охва ываемой де5 тали;

m — число полных витков резьбы детали.

3, Соединение по п. 1, от л и ч а ю ще ес я тем, что углубления выполнены по всей длине резьбы охватываемой детали.

10 4. Соединение по п. 1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что углубления выполнены по всей длине резьбы охватывающей детали.

5. Соединение по п. 1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что углубления выполнены по всей

15 длине резьбы охватываемой и охватывающей деталей. углублений увеличивается в сторону опорного витка детали.

2. Соединение по и. 1, отличающ е е с я тем, что радиус углублений равен отношению шага резьбы к высоте ее профиля, а радиус каждого последующего углубления в сторону его увеличения равен

Rn+1= д Rn, где Rn+1 — радиус каждого последующего углубления в сторону увеличения;

Rn — радиус первого углубления; д — коэффициент пропорциональности, D равный д =

01.m

Составитель Б.Чернов

Редактор Н.Сильнягина Техред М.Моргентал Корректор И.Шмакова

Производственно-издательский комбинат "Патент". г. Ужгород. ул.Гагарина, 101

Заказ 3245 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва. Ж-35. Раушская наб., 4/5