Розроблення конструкції інструмента для фрикційного зміцнення конічної нарізі та перевірка його роботоздатності

І. П. Тарас; Л. Я. Роп’як; Т. О. Пригоровська; М. Й. Бурда; О. В. Пригоровський

doi:10.31471/1993-9965-2020-2(49)-25-38

Автор(и)

І. П. Тарас ІФНТУНГ; 76019, м. Івано-Франківськ, вул. Карпатська, 15
Л. Я. Роп’як ІФНТУНГ; 76019, м. Івано-Франківськ, вул. Карпатська, 15
Т. О. Пригоровська ІФНТУНГ; 76019, м. Івано-Франківськ, вул. Карпатська, 15
М. Й. Бурда ІФНТУНГ; 76019, м. Івано-Франківськ, вул. Карпатська, 15
О. В. Пригоровський ІФНТУНГ; 76019, м. Івано-Франківськ, вул. Карпатська, 15

DOI:

https://doi.org/10.31471/1993-9965-2020-2(49)-25-38

Ключові слова:

конічна нарізь, інструмент для фрикційного зміцнення, технологія зміцнення, деталі нафтогазопромислового в бурового обладнання, втомна міцність.

Анотація

Розглядається проблема конструювання інструменту для фрикційного зміцнення з метою підвищення втомної міцності для конічних нарізевих з’єднань елементів нафтопромислового і бурового обладнання. Для підвищення втомної міцності було розроблено інструмент для фрикційного зміцнення робочої поверхні нарізі. Запропонована конструкція інструменту вирішує актуальну проблему одночасного зміцнення западин та бічних поверхонь конічної нарізі, що забезпечує підвищення як втомної міцності, так і зносостійкості. Конструктивні розміри розробленого інструменту визначені за допомогою геометричного моделювання. Наукова новизна конструкції розробленого інструменту полягає у вирішенні проблеми одночасного зміцнення западин та поверхонь профілю конічної нарізі, а саме, різних довжин бокових поверхонь витка конічної нарізі, шляхом модифікації його бокових деформуючих елементів. За рахунок цього спрощується технологія виготовлення інструмента, забезпечується підвищення періоду стійкості інструменту, стабільність параметрів зміцненого шару робочої поверхні профілю конічної замкової нарізі на елементах бурильних колон, а це покращує якість, продуктивність та економічність фрикційного зміцнення конічних замкових нарізей. Зміцнення здійснювалося на токарно-гвинторізному верстаті 16К20. Були вибрані такі режими зміцнення: максимальне зусилля накатування – 20 кН. Максимальна швидкість обробки 20 м / хв. На машині ИМА-50 проведено експериментальні дослідження втомної міцності зміцнених запропонованим інструмен-том нарізевих деталей нафтопромислового обладнання. 40ХН. Під час розроблення методики випробувань деталей на втомну міцність був прийнятий спосіб навантаження зразка за схемою чистого згину з обертання. Встановлено, що втомна міцність зміцнених деталей, виготовлених із сталі 40ХН, була у 1,15-1,2 рази вищою за втомну міцність незміцнених деталей із того самого матеріалу. Встановлено, основні фактори, що забезпечують збільшення втомної міцності конічного нарізевого з’єднання деталей.

Завантаження

Дані завантаження ще не доступні.

Посилання

Samarin O.Ie. Doslidzhennia mitsnosti rizbovoi pary z nakatnoiu rizboiu. Naukovyi visnyk Khersonskoi derzhavnoi mashynobudivnoi akademii. 2013. No 1 (8). P. 190-194. URL: http://kma.ks.ua/ua/images/science/publications/2013/1_8/28.pdf [in Ukrainian]

Rapatskyi Yu.L., Lypka V.M. Matematychna model protsesu nakatuvannia zovnishnikh rizei rolykamy. Visnyk SevNTU: zb. nauk. pr.. Seriia: Mashynopryladobuduvannia ta transport. 2010. Vyp. 111/2010. S.138-143. URL: http://lib.sevsu.ru:8080/jspui/bitstream/123456789/2716/1/111-27.pdf [in Ukrainian]

Povishenie nesuschey sposobnosti krupnih rezbovyih soedineniy poverhnostno-plasticheskoy deformatsiey / I.V.Kudryavtsev, N.D.Scherbyuk, Yu.I.Gazanchan. Vestnik mashinostroeniya. 1982. No 6. P. 44-56. [in Russian]

Grudov A. A., Komarov P. N., Hostikoev M. 3. Tangentsialnyie rezbonakatnyie golovki tipa TNGS. Stanki i instrument. 1976. [in Russian]

GOST 6211–81 Osnovnye normy vzai-mozameniaemosti. Rezba trubnaia koniches-kaia. [in Russian]

Hostikoev M.Z., Ageev V.N. Rasshirenie tehnologicheskih vozmozhnostey i effektivnosti mnogotselevyih stankov putem primeneniya v naladkah tangentsialnyih rezbonakatnyih golovok. Gornyiy informatsionno-analiticheskiy byulleten. 2016. No 8. P. 195–199. [in Russian]

Pesin M.V. Nauchnyie osnovyi modeliro-vaniya protsessa uprochneniya vpadinyi rezby burilnyih trub obkatyivaniem rolikom. Ekspozitsiya Neft Gaz. 2013. No 5 (30). P. 68–70. [in Russian]

Pesin M.V. Povyishenie effektivnosti ekspluatatsii burilnyih trub na osnove razrabotki nauchnyih osnov tehnologicheskogo protsessa uprochneniya rezbyi. Akademicheskiy zhurnal Zapadnoy Sibiri. 2013. No 4 (47). P. 26-27. [in Russian]

Pat. 4,576,033. SShA, MPK B21H 3/06. Thread Rolling Die Construction / Richard H. Corrette. No 558,947; zayavl. 7.12 1983 ; opubl. 18.03.1986.

Pat. US 9,643,236 B2 SShA, MPK (2006.01) B2IH 3/04, B2IH 3/06. Thread rolling die and method of making same / Prakash K. Mirchandani, V. Brian Shook, Grayson L. Bowman, Matthew D. Benninghoff Brown. – No 12/616,300; zayavl. 11.11.2009 ; opubl. 9.05.2017.

Pat. US 8,506,227 B2 SShA, MPK FI6B 23/00. Thread forming screw thread and corresponding thread roll die / Balasingam Karupaya. No12A665,281; zayavl. 20.06.2007 ; opubl. 13.08.2013.

Pat. 3,691,806 SShA, MPK B21H 3/02, B23G 7/02, B2 LB 1/16. Thread rolling machine for manufacturing a particular type of rolled thread / Yasuo Hanzawa. No 82,938; zayavl. 22.10.1970 ; opubl. 19.09.1972.

Pat. 4,633,696 SShA, MPK B21H3/06. Thread rolling method / Kimimasa Murayama; Shoji Ikawa; Shinobu Kaneko. No 762,396; zayavl. 05.08 1985; opubl. 19.09.1972.

Pat. 4,870,848 SShA, MPK B21H 3/04. Tapered rolled thread bar joint / Anton M. Kies, Harry C. van den Nieuwelaar, Geoff M. Bowmer. No 251,315; zayavl. 30.09 1988; opubl. 03.10.1989.

Pat. # CN100595000C, MPK V21 N 3/08, V 23 G 7/00. Screw rolling machine for inner thread. [in Russian]

. A. s. SSSR 1058699, B 21 H 5/00. Instrument dlya uprochneniya vpadin zubchastyih koles / O.V. Berestnev, V.L. Basinyuk, N.N. Ishin, P.A. Chepa (SSSR). No 3490951 / 25-27 ; zayavl. 09.07.82 ; opubl. 07.12.83, Byul. No 45.

Kirpichnikov F. P., Byikasov V. I. Golovki dlya nakatyivaniya konicheskoy rezbyi. Stanki i instrument. 1978. No 3. [in Russian]

Babey Yu.I. Poverhnostnoe uprochnenie metallov. K. : Naukova dumka, 1995. 253 p. [in Russian]

Uprochnenie rezb instrumentom firmyi ECOROLL NG URL: https://stanko-arena.ru/article/uprochnenie-rezb-instrumentom-firmy-ecoroll-ag.html[in Russian]

A. s. SSSR, No 1516206, B 21 H 3/04. Instrument dlya uprochneniya profiley / V.Ya. Belousov, I.Yu. Gladiy, Z.D. Vasilechko, I.M. Stotskiy, L.Ya. Ropyak, Ya.V. Bilusyak, M.N. Mikityuk (SSSR). No 4379539 / 31-27 ; zayavl. 13.11.87; opubl. 23.10.89, Byul. No 39. [in Russian]

A. s. SSSR, No 118355, V 24 V 39/00. Instrument dlya friktsionnogo poverhnostnogo uprochneniya / V.I. Kyiryiliv, T.N. Kalichak (SSSR). – 4732876/27; zayavl. 29.08.90 (46) 15.02.92.Byul, No 6 (71). [in Russian]

Severinchik N. A., Kopey B. V. Dolgo-vechnost i nadezhnost geologorazvedochnyih burilnyih trub. M.: Nedra, 1979. 176 p. [in Russian]

Vplyv tekhnolohii vyhotovlennia na mitsnist rizby nasosnoi shtanhy / B. V. Kopei, V. V. Mykhailiuk, O. R. Martynets, Yu. Ya. Bub-linskyi. Naftohazova enerhetyka. 2014. № 2. P. 14-20. http://nbuv.gov.ua/UJRN/Nge_2014_2_3. [in Ukrainian]

Vplyv nanokrystalichnoho zmitsnenoho poverkhnevoho sharu na znosostiikist siroho chavunu pry terti z hranychnym mashchenniam / I. V. Hurei, V. I. Hurei, P. R. Dmyterko. Suchasni tekhnolohii v mashynobuduvanni. 2014. Vyp. 9. S. 23-32. URL: http://nbuv.gov.ua/UJRN/Stvm_2014_9_6. [in Ukrainian]

Shvets V.V., Makar E.F., Yakovleva E.V. Fazovyiy sostav belyih sloev na stalyah 40H i 50HFA poluchennyih friktsionnyim uprochneniem. FIziko-hImIchna mehanIka materIalIv. 1985. No3. P. 75-78. [in Russian]

Belyaev M.S., Hvatskiy K.K., Gorbovets M.A. Sravnitelnyiy analiz rossiyskogo i zarubezhnyih standartov ispyitaniy na ustalost metallov. Trudyi VIAM: elektron. nauch.-tehnich. zhurn. 2014. No 9. P. 11. URL: http://www.viam-works.ru (data obrascheniya: 20.09.2018). DOI: 10.18577/2307-6046-2014-0-9-11-11. [in Russian]