Проверка прочности инструментального каната

Диаметр каната и его характеристика выбирается в соответствии с разрывным усилием каната.

Для определения разрывного усилия вначале подсчитывается максимальная растягивающая нагрузка на канат

где F_max - максимальная растягивающая нагрузка, действующая на канат, Н;

k₁ - коэффициент прихвата инструмента, k₁ = 1,2-1,3;

m₀ - общая масса бурового снаряда, кг;

q_k - ориентировочная масса 1 м каната, кг (выбирается по рекомендации приложения 19); Н – глубина скважины, м.

Расчет ведется дважды: для конечной глубины скважины и для глубины, соответствующей применению снаряда максимальной массы.

Для дальнейших расчетов принимается наибольшая из двух нагрузок.

По максимальной растягивающей нагрузке на канат определяется расчетное разрывное усилие каната

где F_p - разрывное усилие каната, Н; k_з.п. - Коэффициент запаса прочности инструментального каната. Принимается k_з.п. = 8-10.

Задаваясь временным сопротивлением проволоки разрыву (обычно принимается в пределах 1570-1766 МПа), по приложению 20 находится ближайшее значение разрывного усилия и соответствующий диаметр каната.

Выписывается характеристика каната: тип, диаметр, число прядей, число проволок, диаметр проволоки, фактическая масса 1 м каната, временное сопротивление разрыву, разрывное усилие.

Подсчитывается фактическое наибольшее усилие на канат с учетом фактической массы каната

где F_ф - фактическое наибольшее растягивающее усилие на канат, Н; q_ф - фактическая масса 1 м каната, кг.

Проверочный расчет инструментального каната на прочность заключается в определении суммарного напряжения, возникающего в канате от действия растягивающих и изгибающих нагрузок

где σ_∑ - суммарное напряжение, Па; σ_р - напряжение растяжения, Па; σ_из - напряжение изгиба, Па; i – число проволок в канате, шт.; d_пр - диаметр проволоки, м; Е – модуль продольной упругости (для стальной проволоки Е = 2*10¹¹ Па); k_τ - коэффициент, учитывающий напряжение кручения в проволоках и трение между отдельными проволоками (для условий ударного бурения рекомендуется принимать k_τ = 0,375); Д_{р -} диаметр роликов, м (для расчетов можно принять Д_р = 0,5м).

После определения суммарных напряжений находится действительный запас прочности каната по формуле

k_g - действительный запас прочности каната; σ_в - временное сопротивление проволоки каната разрыву, Па (по характеристике каната).

Действительный запас прочности должен быть не менее 4, в противном случае подбирают более прочный канат.

Действительный запас прочности не должен быть также более 6.

Приложение 1

Образец титульного листа