常用力学计算公式.docx

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1、设计过程及计算一、提升装置提升力（伸长力）计算因活塞两侧受力面积相等，所以，F＝F22）]提升伸长＝P·A＝P·[0.25×π×（D–D21＝35MPa×[0.25×3.14×(1662-95.52)]mm2＝506522N≈506.5KNF提升＞500KN，满足设计要求。式中：P：提升装置额定工作压力，取35MPaF提升：提升装置额定提升力，单位NF伸长：提升装置额定伸长力，单位N2A：受力面积,单位mmD1：受力面外径，为166mmD2：受力面内径，为95.5mm二、传压管耐压强度校核1、传压管抗内压强度校核根据套管（D/δ>14）抗内压计算公式P2ns，得D

2、PD351832ns4.4(mm)，20.875835δ小于实际设计壁厚8.5mm，满足抗内压强度要求。式中：Pmax：管内最高工作压力，单位MPa，此处取Pmax＝35MPaD：管外径，单位mmσs：材料屈服极限，单位MPa，材料为35CrMo，取σs=835MPaP：管子抗内压强度的压力，单位MPa，n：安全系数，一般按壁厚的12.5%的负公差，取n＝0.8752、传压管抗外压强度校核根据套管（D/δ>14）抗外压计算公式Pns(2.5030.046)，得D/[D(P0.046)]/2.5037.44mmnsδ小于实际设计壁厚8.5mm，满足抗外压强度要求。式

3、中：Pmax：管内最高工作压力，单位MPa，此处取Pmax＝35MPaD：管外径，单位mmσs：材料屈服极限，单位MPa，材料为35CrMo，取σs=835MPaP：管子抗外压强度的压力，单位MPa，n：安全系数，取n＝0.75三、下壳体耐压强度校核1、下壳体抗内压强度校核根据套管（D/δ>14）抗内压计算公式P2ns，得DPD352052ns4.91(mm)，20.875835δ小于实际设计壁厚10mm，满足抗内压强度要求。式中：Pmax：管内最高工作压力，单位MPa，此处取Pmax＝35MPaD：管外径，单位mmσs：材料屈服极限，单位MPa，材料为35CrM

4、o，取σs=835MPaP：管子抗内压强度的压力，单位MPa，n：安全系数，一般按壁厚的12.5%的负公差，取n＝0.8752、下壳体抗外压强度校核根据套管（D/δ>14）抗外压计算公式Pns(2.5030.046)，得D/[D(P0.046)]/2.5038.34mmnsδ小于实际设计壁厚10mm，满足抗外压强度要求。式中：Pmax：管内最高工作压力，单位MPa，此处取Pmax＝35MPaD：管外径，单位mmσs：材料屈服极限，单位MPa，材料为35CrMo，取σs=835MPaP：管子抗外压强度的压力，单位MPa，n：安全系数，取n＝0.75四、提升装置上顶安

5、全性校核根据管柱及井口装置结构，当提升装置伸长使管柱上顶是，上顶力通过油管挂作用在采油树上，所以根据采油树法兰与井口装置连接处螺栓强度进行强度校核。螺栓参数表材质名称45数量12极限强度σb（MPa）600大径D（mm）48屈服强度σs（MPa）355中径d2（mm）46.051结合圈数（mm）10小径d1（mm）44.752螺纹类型普通轴向力F（KN）1350线数1导程3牙型角α（°）60滑动摩擦系数f0.11注：以上数据来自机械设计手册及金石采油树结构图。当采油树法兰与井口装置连接处承受最大上顶力时，每根螺栓承受的上顶力为：F每根F伸长506500N＝4220

6、8N12121、螺纹副抗挤压强度校核根据抗挤压强度计算要求F[p],pAF每根4220818(MPa)挤压应力p3.1446.0510.5413A10p＝s355MPa178MPa许用挤压应力[σ]S2因p[p]，所以，满足抗挤压强度校核。式中：σp：挤压应力，单位MPa[σp]：许用挤压应力，单位MPaS：安全系数,静载荷工况下，S=2～1.3，此处取S＝22A：挤压面积，单位mm，A=πd2hzh：螺纹工作高度，单位mm,h=53P0.541P（普通螺纹）162、螺纹副抗剪切强度校核因为当外螺纹与内螺纹材质相同时，公螺纹首先破坏，所以这里只对外螺纹进行强度校核

7、。由[]0.6[]，[]S得，[]107MPaS公螺纹所受剪切应力为：F42208d1bz13(MPa)3.1444.7520.75310[]，满足剪切强度要求。式中：[τ]：许用剪切应力，单位MPa[σ]：许用拉应力，单位MPaτ：剪切应力，单位MPab：螺纹牙底宽度，单位mm，b=0.75p（普通螺纹）S：安全系数，静载荷工况下，S=2～1.3，此处取S＝2综上所述，当采油树法兰与井口装置连接处承受最大上顶力时，螺栓连接强度满足强度要求。五、零件1（上接头）与零件2（上壳体）连接处螺纹副强度校核螺纹副参数表材质名称35CrMo螺距p（mm）3极限强度σb（MP

8、a）980