Расчетная часть-Расчет Кронблока УКБ-5-160-Курсовая работа-Дипломная работа-Оборудование для бурения нефтяных и газовых скважин

Расчетная часть-Расчет Кронблока УКБ-5-160-Курсовая работа-Дипломная работа-Оборудование для бурения нефтяных и газовых скважин

2. СПЕЦИАЛЬНЫЙ РАЗДЕЛ



В данном разделе дипломного проекта необходимо произвести определение и обоснование параметров процесса, выбор и обоснование конструкции механизма, а также проверочный расчёт элементов кронблока.
При выборе механизма необходимо определить условия и область применения механизма, детально изучить функции, которые выполняются в процессе работы механизма.
Далее необходимо изучить возможные конструктивные схемы механизмов, выполняющих необходимые функции, выявить достоинства и недостатки каждой из них. Выбрав конкретную конструктивную схему переходим к определению параметров процесса. Необходимо выявить сможет ли выбранная конструкция удовлетворять исходным параметрам. Если данный механизм не сможет работать при заданных параметрах, то следует предусмотреть возможность применения дополнительного устройства компенсирующего этот недостаток, или предусмотреть изменение конструктивной схемы этого механизма.
Добившись удовлетворительного результата, переходим к определению технической, экономической эффективности работы механизма, если результаты расчётов не удовлетворяют по каким либо причинам (низкая экономическая эффективность или ущерб), тогда необходимо продолжить процесс выбора механизма.

2.1.1. Назначение буровых кронблоков
Кронблок (неподвижная часть полиспаста) является передаточным звеном в системе подвижного механизма буровой установки. Он служит для передачи увеличенного усилия с барабана лебедки на крюк через канат и для размещения свободно вращающихся шкивов, по которым проходит канат талевой системы. Кронблок представляет собой конструкцию, в которой группа свободно вращающихся шкивов смонтирована на подшипниках. Оси закрепляются на раме. По числу осей и их креплению кронблоки конструируют четырех видов – соосные, одноосные, многоосные и комбинированные. В одноосных конструкциях все блоки размещают на одной, а в соосных на нескольких неподвижных соосных осях, подшипники монтируют в ступицах шкивов. В многоосных конструкциях оси выполняют несоосными и вращающимися вместе со шкивами в подшипниках, смонтированных в корпусах, укрепленных на раме.




Рис 2.1. Конструктивные схемы кронблоков:
а – соосная с промежуточными опорами осей; б – многоосная; в – одноосная с двумя внешними опорами; г – одноосная многоопорная; д – комбинированная; 1 – опора оси; 2 – шкив; 3 – неподвижная ось; 4 – подшипники шкива и оси; 5 – вращающаяся ось.

На рисунке 2.1, а, в и г показаны схемы соосных и одноосных, а на рисунке 2.1, б – многоосных кронблоков. При конструировании предпочтительны одноосные конструкции, имеющие меньшую массу и габариты.
Комбинированными выполняются только кронблоки для обеспечения более удобного расположения ведущей струны вне габаритов мачты. В этих конструкциях кронблоков все шкивы, через которые проходят струны подвески талевого блока, монтируются на одной оси (рис. 2.1, д).
Соосные кронблоки по конструкции осей и опор можно выполнять трехопорными (рис. 2.1, а), одноосные – двухопорными (рис. 2.1, в) и многоопорными (рис. 2.1, г).
Поскольку оси кронблока представляют собой нагруженную балку, выбор того или иного конструктивного решения зависит от возможности обеспечить требуемую прочность оси и долговечность подшипников. В двухопорных конструкциях диаметр оси должен быть значительно больше, чем в многоопорных. В многоопорных одноосных конструкциях диаметр оси может быть наименьшим, однако технологически сложно обеспечить равномерное распределение нагрузки по опорам при неразрезанной оси.
При конструировании кронблока прежде всего выбирают его схему в зависимости от предполагаемой нагрузки, числа шкивов, масштабов производства и возможностей завода – изготовителя.

2.1.2 Конструктивная классификация, выбор и обоснование конструкции кронблока.

Проанализировав конструкции кронблоков применяемых в нефтегазопромысловой отрасли, можно для составления примерной классификации, выделить следующие классификационные (функциональные) признаки:
Конструктивное исполнение - соосные, одноосные, многоосные и комбинированные;
Грузоподъемность от 1,2 т до 6,75 т и более;
Количество шкивов от 5 до 8;
Диаметр используемого каната от 25 мм до 41,3 мм и более.
Масса от 1 т до 11,69 т и более;
Габариты:
длина от 1,3 м до 5,09 м и более;
высота от 0,94 м до 2,69 м и более;
ширина от 0,22 м до 2,95 м и более

2.1.3 Общие сведения о конструкции буровых кронблоков

Кронблок УКБ-5-160, в дальнейшем кронблок, является неподвижной частью полиспаста и предназначен для ведения спуско-подъемных операций и удержания на весу бурового инструмента в процессе бурения нефтяных и газовых скважин.
Кронблок предназначен для эксплуатации в условиях умеренного климата, категория размещения 1 по ГОСТ 15150-69.

ОСНОВНЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ И ХАРАКТЕРИСТИКИ
.
Таблица 2.4.
Основные технические характеристики  Значения
Грузоподъемность, т  160
Число шкивов 4 +1
Максимальное натяжение каната, кН (тс) 
основного 250 (25,5)
вспомогательного 68,6 (7)
Диаметр шкива, наружный, мм 
основного  720
вспомогательного 520
Профиль желоба шкивов под канат диаметром, мм 
основного 28
вспомогательного  17
Габаритные размеры, мм 
высота 1820
ширина 1785
длина 2250
Масса, кг  1780
Максимальная нагрузка от бурильной колонны определяется уравнением

Q_(б.к.)=G+α(qL_max+P)+T_max+P_д (1.26)
где G вес элеватора и верхней части бурильной колонны, находящейся над устьем скважины;
α-коэффициент, учитывающий действие сил Архимеда на бурильную колонну;
q - средний вес 1 м длины бурильной колонны,- q = 19,3 кг/м
Lmax - максимальная длина бурильной колонны, находящейся в скважине;
Р - постоянный вес нижней части бурильной колонны;
Ттах - сила сопротивления при движении бурильной колонны;
T_max=(0,1...0,2)[G+α(qL_max+P)] (1.27)
Pд - динамическая нагрузка на рабочий механизм, действующая в начале подъема, в период неустановившегося движения.
Если подъем производится после механического бурения, то
G=G_(р.т.)+G_в  (1.28)
где G_(р.т.) - вес ведущей трубы
G_в- вес вертлюга,
G=65,6×27+2420=4191 , кг
Коэффициент определяем по формуле
α=(1-γ_ж/γ_м ) (1.29)

где γ_ж - удельный вес промывочной жидкости;
〖 γ〗_м - удельный вес материала бурильных труб; ум=76,93 кН/м3.
Для нормальных не усложненных условий бурения применяют растворы с удельным весом 〖 γ〗_м=11... 13,5 кН/м3.
α=(1-11/76,5)=0,856


Величину постоянного веса Р определяем как разницу между весом компоновки нижней части бурильной колонны и весом однородной бурильной колонны соответствующей длины
P=G_(у.б.т.)+〖 G〗_д-q_(у.б.т.) l_0  (1.30)
где G_(у.б.т.)— вес утяжеленных бурильных труб;
〖 G〗_д— вес породоразрушающего инструмента.
q_(у.б.т.) — средний бес 1 м длины УБТ; qубт =19,3 кг/м
〖 l〗_0=l_(у.б.т.)-〖 l〗_д (1.31)
где l_(у.б.т.) — длина утяжеленных бурильных труб;
〖 l〗_д — длина породоразрушающего бурового инструмента с переводником принимается 0,3...0,9 м.
〖 l〗_0=350-0,5=349,5 ,м
P=27150+610-19,3×349,5=20817,8 кг
Максимальная длина бурильной колонны
 L_max=L-l_(у.б.т.) (1.32) 
где L — глубина скважины. L=2500 м.
L_max=2500-350=2150
Динамическая нагрузка
P_д=1,74 a/g Q (1.33)

где а - замедление верхней части бурильной колонны при торможении, а=0,25...2 м/с2;
д — ускорение силы тяжести, g=9,81 м/с2;
Q— вес колонны в воздухе.


Q=qL_max+q_(у.б.т.) l_(у.б.т.)+G_в (1.34)



где QB - вес вертлюга,

Вес колонны в воздухе:
Q=19,3×2150+79×350+2420=71565 кг

Максимальная нагрузка от бурильной колонны
Qб.к.=4191+0,85619,3×2150+164651,2
Q_(б.к.)=141605 кг
Максимальный вес обсадной колонны
Qоб.к.=[Gэ+αqкLк+Pк]f (1.35)
где Gэ — вес элеватора для спуска обсадной колонны и части колонны над устьем скважины;
qK — вес 1 м длины обсадной колонны;
LK - длина обсадной колонны;
Рк — вес оборудования низа обсадной колонны (обратного клапана, башмака, стопкольца и т.д.) в предварительных условиях не учитывается;
f— коэффициент сопротивления движению колонны в скважине, учитывающий трение колонны о стенки скважины, обычно принимают f= 1,1... 1,2.
Qоб.к.=1,8+0,856×19,3×2150+16465×1,2
Qоб.к.=86448 кг
Допустимая максимальная кратковременно действующая нагрузка на подъемную часть является максимальной грузоподъемностью талевой системы и определяется уравнением:
Q_max=kQ_ном 
где к — коэффициент запаса грузоподъемности, который в зависимости от условии бурения скважин следует принимать равным 1,3-1,5.
Q_max=1,5×141605=212407кг или 2100кн
Эту грузоподъемность необходимо привести в соответствие со стандартным рядом.
Принимаем
Q_max=2500 , кН


2.1.4. Узлы и механизмы буровых кронблоков
2.1.5 ПРОЧНОСТНЫЕ РАСЧЕТЫ ТАЛЕВОЙ СИСТЕМЫ
Оснастка талевой системы
Порядок прохождения талевого каната через канатные шкивы кронблока и талевого блока имеет существенное значение для распределения нагрузки на ноги вышки и для правильной навивки каната на барабан лебедки, а также влияет на срок службы каната. В талевой системе число шкивов кронблока всегда на один больше, чем в талевом блоке, а количество ветвей в оснастке четное:
           (2.1)
           (2.2)
где кратность полиспаста;
число шкивов талевого блока;
число шкивов кронблока.


Число блоков, их размеры и количество ветвей каната в талевой системе определяются грузоподъемностью на крюке, тяговым усилием лебедки, количеством слоев навивки каната на барабан, размерами, прочностью и скоростью намотки на барабан талевого каната .
Чем больше шкивов и ветвей в оснастке, тем сильнее истирается канат, а чем меньше шкивов и ветвей, тем канат более натружен и сокращается его усталостная долговечность. Увеличение кратности оснастки способствует повышению объема СПО, выполняемых канатом до разрушения из-за усталостных повреждений .
Наибольшее распространение имеют системы оснастки 5x6 и 6x7. При бурении мелких скважин применяют оснастки 3x4 и 4x5.
Скорость ведущей ветви каната vB по условиям намотки на барабан лебедки не должна превышать 20 м/с, т. е.
v_в=v_к×i
v_в=1,6×10=16 ,м⁄с
где 
V_к = 1,6 м/с. - скорость крюка.
В то же время натяжение ведущей ветви
P_в=Q_max/i≤R_д/n_σ (1.36)
где P_в - расчетное разрывное усилие каната в целом; P_в = 640 кН.

N_σ- запас прочности каната по отношению к максимальной нагрузке


P_в=2000/10≤1600/2,5 P_в=2500/10≤1600/2,5

P_в=250≤640



Число шкивов в талевой системе определяется из соотношения:
z=i/2=Q_max/(2P_в ) (1.37)
Принимаем оснастку талевой системы 5х6

Натяжение ветвей талевой системы и коэффициент полезного действия
Чем больше шкивов и ветвей в оснастке, тем сильнее истирается канат, а чем меньше шкивов и ветвей, тем канат более нагружен и сокращается его усталостная долговечность. Увеличение кратности оснастки способствует повышению объема СПО, выполняемых канатом до разрушения из-за усталостных повреждений.

На рис. 2.2 приведена номограмма для расчета запаса прочности талевых канатов в зависимости от нагрузки на крюке, диаметра каната и кратности оснастки. На крайней правой шкале показана ожидаемая относительная долговечность каната в зависимости от запаса прочности, установленная по данным

Натяжение в подвижной ветви талевого каната, навивающегося на барабан лебедки и в неподвижной ветви при нагрузке на крюке при весе подвижных частей талевой системы , и заданной оснастки определяется по формуле:


Таблица 2.5. Рекомендованные значения веса подвижных частей талевой
системы
Номинальная грузоподьемность установки Q, кН Оснастка талевой системы,  Длина свечи L, м Рациональный вес подвижных частей талевой системы, кН
2500 5x6 27 100

Таблица 2.6
Операция Подъем
инструмента Спуск
инструмента
Натяжение в подвижной ветви,
Р,,, кН P_(х.к.)=(Q+F_т)1/(iη_(т.с.) )
P_(х.к.)=(2500+100) 1/(10×0,849)=306,кН

 P_(х.к.)
Натяжение в неподвижной ветви, РМ к , кН P_(м.к.)=(Q+F_т)(η_(т.с.)^1)/i
P_(м.к.)=(2500+100) 0,842/10=219,кН

 

Pm


В таблице 2.6 приняты следующие обозначения•
i - число ветвей талевой системы (кратность
полиспаста); η_(т.с.)-КПД талевой системы,
η_1=0,97- приведенный КПД одного шкива, который принимается равным 0,97

η_(т.с.)=0,849
η_(т.с.)^1=0,842







Рис. 2.3 Натяжение в струнах талевой системы.

Натяжение в струнах талевой оснастки
а) при подъеме крюка
P_n=P_(х.к.)/β^n (1.38)

где β - коэффициент, зависящий от жесткости каната и от величины потерь на трение в опорах канатного шкива,
β=1/η_1 =1,03
б) при спуске крюка
P_n^'=P_(х.к.)^(с.п.) β^n (1.39)




Таблица 2.7 Натяжение в струнах талевой оснастки

при подъеме , кН при спуске , кН
P1 297 P1 212,6
P2 288,4 P2 232,3
P3 280 P3 239,3
P4 271,9 P4 246,4
P5 264 P5 253,8
P6 256,2 P6 261,5
P7 248,8 P7 269,3
P8 241,5 P8 277
P9 234,6 P9 285
P10 227,7 P10 294
Подбор каната
Маркировочная группа каната по пределу прочности
МПа.....................................................................................................................1600 1700 1800
Допускаемый разбег предела прочности, МПа
B 26 27 28
I 32 34 37
Канаты имеют правое и левое направление свивки. При правом направлении (рис. 3.5, айв) свивки пряди располагаются слева вверх направо, а при левом справа вверх налево (рис. 3.5, б и г). Направление свивки выбирается в зависимости от положения каната относительно барабана и направления укладки его диткод на дарадане. Наматывание на барабан лебедки сопровождается подкручиванием каната в результате его смещения относительно ранее навитого на барабан Витка. Поэтому направление свивки следует Выбирать так; чтобы при намотке на барабан канат подкручивался в направлении своей свивки. В этом случае дополнительная подкрутка способствует упорядоченной и плотной укладке каната на барабан. Правила выбора направления свивки каната указаны в табл. 6




Рис. 8. Канат двойной крестовой (а, б) и односторонней (в, г) свивки• а и в—правой; б и г — левой
При многослойной намотке направление свивки выбирается из условия упорядоченной и плотной укладки первого слоя, способствующего нормальной намотке последующих слоев.









Таблица 6
Направление укладки витков каната на барабане Положение каната относительно барабана Рекомендуемое направление свивки каната
Справа налево Под барабаном правое
Слева направо Над барабаном »
Слева направо Под барабаном Левое
Справа налево Над барабаном »
сопротивляемость каната упругой деформации при растяжении характеризуется модулем упругости, величина которого зависит от конструктивных и технологических параметров каната•
E_к=aE=0,35×2,1×〖10〗^5=7,39×〖10〗^4 ,МПа
где Ек - модуль упругости каната;
Е - модуль упругости проволоки;
а=0,33 - 0,35, по данным многих авторов для стальных канатов двойной свивки.
Е увеличением числа повторных свивок проволок в канате и углов свивки модуль упругости каната снижается. При растяжении происходит
конструктивное удлинение каната, в результате которого его диаметр уменьшается до номинального. В зависимости от используемого сердечника, диаметра и числа проволок конструктивное удлинение каната изменяется в пределах 0,2 — 6 % от рабочей длины каната.
Длина талевого каната устанавливается заказчиком. Различают канаты нормальной длины для работы с перепусками и укороченные. Рекомендуемые длины талевых канатов по ГОСТ 16853-71:
Диаметр каната, мм 25 28 32 35 38
Длинна каната, м, не менее:
Нормального 1000 1200 1500 2000 2000
Укороченного 450 475 750 1000 1200
Отклонения от заказанной длины каната допускаются в пределах +1 %.
По установившейся практике, согласующейся с правилами инспекции Госгортехнадзора, диаметр талевых канатов выбирают по расчетному разрывному усилию, которое определяется из следующей зависимости•'
P_p=P_(х.к.) n=297×2,5=742 ,кН <=[792]кН


где Рр - расчетное разрывное усилие каната в целом;
n - коэффициент запаса прочности каната, который должен быть не менее 2.
Принимаем канат 1-32-1800-В — ГОСТ 16853-71 (канат исполнения 1 диаметром 32 мм из проволоки с пределом прочности 1800 МПа правой крестовой свивки марки В)


Выбор диаметра канатного шкива и профиля канадки под канат
Практикой установлено следующее соотношение между диаметром каната dK и диаметром канатного шкива dш
D_ш⩾(32...42)d_к
D_ш=(32...42)×32=(1024...1344)

Диаметр канатного шкива Dm зависит от диаметра каната dK и от величины коэффициента запаса прочности выбранного каната его можно определить из следующего условия:
K D_ш/d_к =B
Где В - условный параметр, величина которого равна 150 -160.
В американской практике значения Dш определяются по следующей формуле:
D_ш=(N_max P_(x.max))/P_p d_к
где N_max - безразмерный коэффициент
N_max=67,75+38720/Q_max
Qmax - максимальная грузоподъемность на крюке, кН;
Рр - разрывное усилие в канате в целом, кН;
Рх.max -максимальное натяжение подвижного конца каната, кН;
dK - диаметр каната; мм.
N_max=67,75+38720/2500=83,2

D_ш=(83,2×247)/700 32=939 ,мм
Принимаем шкив Шк-1000-32 диаметром Dm = 1000 мм.
Таблица 7. Техническая характеристика шкива ШК-1000-32
Типоразмер
шкива Диаметр, мм Радиус канавки, мм,
Г Высота канавки, Н мм, не менее Ширина обода, H, мм, не менее Радиус профиля, Bр мм Масса, кг,
 номинальный по дну канавки, D наружный
шкиваD1 Канат     
Шк-1000-32 1000 1100 32 17 56 90 30 150


R=0,5×d_к+(0,02...0,07)d_к
R=0,5×32+0,03×32=17,мм

H=1,75d_к
Для предотвращения интенсивного изнашивания канатов и боковых стенок канавок шкивов угол развала их в талевых системах принимается не менее 50е. Чистота поверхности канавки быть не ниже значений, приведенных на рис. 7. Канавка должна быть закалена ТВЧ (или пламенем) до твердости HRC>75 на глубину не менее 3 мм.

Давление между канатом и канавкой
p=(2P_н)/(D_ш d_к )
где Рн - номинальное натяжение каната, МН.
Принимаем шкивы из среднеуглеродистой стали канавки обработаны до чистоты Rz80, допустимое удельное давление между канатом и канавкой будет равной [р] = 600 - 700 МН/м2;
p=(2×0,297)/(0,9×0,032)=20 ,МН⁄м^2
Ширина ступицы канатных шкивов определяется размерами подшипников.

2.7Расчет заправочной длины талевого каната (выбор оптимальной длины)
В зависимости от высоты вышки и схемы оснастки используют следующую заправочную длину канатов
Таблица 8 - Заправочная длина канатов
Высота вышки,
м Заправочная длина каната при оснастке, м
 45 56 67
41 450 570 -
43 - 54 - 750 850

Для сокращения расхода каната необходимо использовать талевые канаты увеличенной длины и эксплуатировать их с перепуском. Исследованиями установлено, что для серийных буровых установок грузоподъемностью 1250 кН (с талевой системой) целесообразно использовать канаты длиной до 2000 м, а на установках грузоподъемностью 2000 или 3000 кН , 1700 м. Увеличение длины канатов нежелательно ввиду больших трудностей , связанных с производством длинных канатов.Определение расчетных нагрузок, действующих на талевую систему. Нагрузка на талевый блок
Т_б=Q+G_kГде Q - нагрузка на крюке талевой системы, кН;
Ок - вес крюка, кН.
Выбираем крюк УК-270 = 2900 кг.
Т_б=2000+29=2029 ,кН

Нагрузка на ветви талевого каната
T=Т_б+G_б
G_б=2,47 ,т

где GБ - вес талевого блока, кН. (2,47 т.)

Т=2029+24,3=2053,3 ,кН

Нагрузка на кронблок с учетом веса талевого блока и веса каната (в кН)
Т_(к.б.)=Т+G_(т.к.)+P_(х.к.)+P_(м.к.)
где Рхк и Рмк -натяжение ведущей и закрепленной ветви талевого каната, кН.

Максимальные расчетные нагрузки будут при наибольшей (максимальной) нагрузке на крюке, т. е. при Q = Qmax, определяемой из уравнения.
Т_(к.б.)=2053,3+90+306+219=2620,3 ,кН

2.4.4 Механизма крепления неподвижной ветви талевого каната
Механизм крепления, рис.2.6 состоит из стойки, поз. 2, на которой с помощью роликового конического двухрядного подшипника, поз. 4, и оси поз. 6, установлена консоль, поз. 3.
На консоли с помощью роликового конического двухрядного подшипника, поз. 7, и оси поз.8, установлен барабан, поз. 5.
Для неподвижного фиксирования барабана относительно консоли имеется фиксатор, поз. 10. С одной стороны консоли имеется площадка, на которой крепится идущий с бухты канат прижимной планкой, поз. 1. через консоль осуществляется передача нагрузок с талевого каната на датчик веса и далее посредством специальной электросистемы на контрольные приборы пульта бурильщика. В случае отсутствия датчика веса устанавливается серьга, поз.11. Серьга крепится специальными болтами между проушинами консоли датчика и стойкой. Для удобства монтажа и демонтажа датчика веса имеется болт, поз. 9, выполняющий роль винтового домкрата.

Рисунок 2.5 - Устройство кроноблока



















Расчет оси кронблока
По сечению 1-1 ось кронблока рассчитывается на статическую прочность и по сечению 2-2 на выносливость в сечении.




Для расчета оси кронблока принимаем следующие значения; Материал Cm 40с термообработкой НВ 180-229 и пределом прочности σ_B=540 ,МПа
Вид заготовки - поковка.
Максимальная грузоподъёмность кронблока S_max=1600 ,кН
Количество шкивов кронблока i_шк=6
Количество рассчитываемых шкивов кронблока n_шк=6
Расстояние между опорами l=0,9 ,м
Расстояние опоры до распределенной нагрузки l_1=0,163 ,м
Длина нагруженной части l_2=0,71 ,м
Расстояние до отверстия l_3=0,07 ,м
Диаметр оси D=0,22 ,м
Диаметр отверстия d_0=0,02 ,м
Минимально допустимый коэффициент запаса [n]=2
Минимально допустимый коэффициент запаса по напряжению [n_σ ]=1,5
Минимальное напряжение цикла σ_min^ц n=0 ,МПа
Коэффициент асимметрии r_σ=0
Коэффициент влияния среднего напряжения цикла Ψ_σ=0,1
Коэффициент эквивалентности к_э=0,6
Эффективный коэффициент концентрации напряжений к_σ=1,89
d_0/D=0,02/0,22=0,09
Масштабный фактор ε=0,55
Коэффициент состояния поверхности k_пов=1,09
Коэффициент упрочнения поверхности β=1
Угол наклона поперечного отверстия к поверхности α=〖45〗^0

Предел выносливости
σ_(-1)=0,47σ_в
σ_(-1)=0,4×540=253 ,МПа

Нагрузка действующая на рассчитываемую ось
N_max=(S_max n_шк)/i
N_max=(800×6)/6=800 ,кН
Опорные секции
R_A=R_B=N_max/2
R_A=R_B=800/2=400 ,кН
Распределенная нагрузка
q=N_max/l_2
q=800/0,71=1127 ,кН⁄м

Момент сопротивления сечения по изгибу
w=(πD^3)/32
w=(3,14×〖0,22〗^3)/32=0,001044 ,м^3

Расчет для сечения 1-1
Максимальный изгибающий момент
〖 M〗_1=M_max=(R_B l)/2-(ql_2^2)/8
〖 M〗_1=M_max=(400×0,9)/2-(1127×0,71)/8=80 ,кН×м

Максимальное напряжение изгиба
σ_max=M_max/W
σ_max=80/0,001044=76 ,МПа
Коэффициент изгиба
n=σ_B/σ_max
n=540/76=7
Расчет для сечения 2-2
Максимальный изгибающий момент
〖 M〗_2=M_max=R_b (l_1+l_3 )-(ql_3^2)/8
〖 M〗_2=M_max=400(0,0163+0,07)-(1127×〖0,07〗^3)/8=93,15 ,кН×м

Момент инерции сечения
I=(πD^4)/64
I=(3,14×〖0,22〗^4)/64=0,0001149 ,м^4
Расстояние от опасной точки до нейтрального слоя

y=D/2 cos〖45〗^0
y=0,22/2 cos〖45〗^0=0,077 ,м
Максимальное напряжение цикла
σ_max^ц=(M_2 y)/l
σ_max^ц=(93,15×0,077)/0,9=7,96 ,МПа
Коэффициент влияния конструктивных факторов на предел выносливости
детали
k_σ^д=(k_пов+k_σ-1)/εβ k_э
k_σ^д=(1,09+1,89-1)/(0,55×1) 0,6=2,16

Коэффициент запаса
n_σ=(2σ_(-1))/(σ_max (k_σ^Д+Ψ_σ))
n_σ=(2×253)/(7,6(2,16+0,1))=29,4 ˃[n]