D tăng lên (ở đây là đờng kính của lỗ khoan, d đờng kính gầu
thiết kế bộ khớp nối treo xoay 5.1 Cấu tạo, Nguyên lý làm việc khớp xoay.
5.1 Cấu tạo, Nguyên lý làm việc khớp xoay.
5.1.1. Cấu tạo khớp xoay.
1 3 1 R39 ỉ40 ỉ42 5 6 4 75 ỉ120 1 2 14 3 4 5 6 9 7 8 ỉ40js6 ỉ90H7/js6 10 11 12 13 6 0 5 0 M 4 0 8 M 4 2 ỉ 4 0 ỉ 4 3 ỉ 4 2 ỉ 4 3
Hình 5.1. Sơ đồ cấu tạo khớp xoay.
1: thân dới 8: thân giữa
2: bu lông liên kết với thanh kelly 9: vít cấy
3: vòng đệm 10: đai ốc hãm lực dọc trục
4: phớt mỡ 11: vú mỡ
5: vòng đệm cao su 12: thân trên
6: nút tháo mỡ 13: kẹp cáp
7: ổ bi đỡ chặn 14: thanh kelly 4 Đặc điểm cấu tạo khớp xoay.
- Thân dới, một đầu để liên kết với thanh kelly, đầu còn lại đợc lắp ổ lăn. - Thân giữa có nhiệm vụ bao kín ổ và đỡ ổ lăn, và cố định với thân trên.
- Thân trên một đầu cố định với cáp treo, đầu còn lại liên kết cứng với thân giữa.
5.1.2. Nguyên lý làm việc.
Trong quá trình làm việc động cơ thuỷ lực đặt trên giá khoan hoạt động sẽ truyền mônen làm thanh kelly quay. Đầu trên thanh kelly thứ t đợc nối cứng với thân dới của khớp xoay, dẫn đến làm cho khớp xoay quay quanh trục của nó. Thân trên của khớp xoay nối cứng với cáp, để treo khớp xoay. Khi cắt đất đầy gầu xoay thì mô tơ thuỷ lực ngừng quay, làm cho thanh kelly, khớp xoay không quay. Ngời điều khiển chuyển sang trạng thái kéo cáp, đa bộ công tác lên trên mặt đất.
5.2. Thiết kế khớp xoay.
Để tính toán thiết kế khớp xoay, thì cần xác định trạng thái làm việc bất lợi nhất của khớp xoay. Theo nh chơng 2, trạng thái bất lợi nhất trong khi làm việc đối với khớp xoay là trạng thái 3 (trạng thái kéo bộ công tác ở độ sâu lớn nhất).
5.2.1. Vật liệu làm trục.
Vật liệu dùng để chế tạo trục cần có độ bền cao, ít nhậy với tập trung ứng suất, có thể nhiệt luyện đợc và dễ gia công. Thép các bon và thép hợp kim là những vật liệu chủ yếu để chế tạo trục.
Cần lu ý rằng thép hợp kim nhiệt luyện tuy có độ bền và độ rắn cao nhng môđun đàn hồi lại hầu nh không khác các loại thép các bon thông thờng. Do đó nếu theo điều kiện độ bền để thiết kế trục, kích thớc trục bằng thép hợp kim sẽ tơng đối nhỏ, nhng trục có thể không đủ độ cứng cần thiết. Mặt khác, thép hợp kim khá đắt và nhạy với tập trung ứng suất. Vì vậy chỉ khi nào thật cần thiết (cần giảm kích thớc và khối lợng trục, nâng cao tính chống mòn của ngõng trục v.v ) và xét đến độ cứng…
cần thiết của trục vẫn đợc đảm bảo, thì mới dùng thép hợp kim để chế tạo trục.
Trong quá trình làm việc khớp xoay chịu mômen xoắn, lực kéo cáp và quay với tốc độ từ (15-30 [v/ph]), hơn thế nữa làm việc trong môi trờng nớc, dung dịch bentonit. Do đó vật liệu để phù hợp các yêu cầu trên, và theo kinh nghiệm thì chọn thép 45.
- Độ rắn HB = 170-200 - Giới hạn bền σb = 600 MPa - Giới hạn chảy σch = 360 MPa - Nhiệt luyện thờng hoá.
5.2.2. Tính sơ bộ đờng kính trục.
G
Nz
Pkc
G = Gkl+Ggx+Gd
Trong đó:
Gkl: tổng trọng lợng các thanh kelly. Ggx: trọng lợng gầu.
Gđ: trọng lợng đất chứa trong gầu. G = Gkl+Ggx+Gd = 35455+9000+16920 = 61375 [N] (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Trong quá trình kéo cáp ngoài các trọng lợng của bộ công tác, còn có lực quán tính xuất hiện trong của trình tính toán, lực ma sát. Lúc bắt đầu kéo thì có lực ì do đó để thắng tổng tất cả các lực thì cần có lực kéo cáp Pkc lớn hơn tổng các lực trên.
Do trong khi kéo thì tốc độ kéo cáp phụ thuộc vào ngời điều khiển. Vậy khi tính lực ta nhân với một hệ số làm việc.
G’ = 1,2.G = 1,2.61375 = 73650 [N] - Lực tác dụng lên khớp xoay là:
P = Pkc- G’ = 123,6.1000-73650 = 49950 [kN] Vì khớp xoay chỉ chịu lực dọc trục, áp dụng công thức.
σ = Nz P F = F ≤ [σ]b (2.22,[6]) Trong đó: F = 2 . 4 d