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電泵機(jī)組部件間的連接通常采用螺釘，在通過(guò)水平井彎曲井眼時(shí)，螺釘除了承受預(yù)緊力外，還要承受機(jī)組因彎曲變形產(chǎn)生的附加軸力，因螺釘強(qiáng)度不夠致使機(jī)組通過(guò)彎曲井段時(shí)發(fā)生局部塑性變形或斷裂事故時(shí)有發(fā)生，使?jié)撚碗姳脵C(jī)組在大曲率水平井中的應(yīng)用受到限制。受軸向工作載荷的螺釘連接強(qiáng)度分析在很多資料中都有涉及，可以采用載荷系數(shù)法等來(lái)計(jì)算螺釘?shù)倪B接強(qiáng)度，而受彎矩作用的連接螺釘由于連接件接觸面壓力分布不均，致使連接螺釘?shù)妮S向分布也不一致。本研究將對(duì)電泵機(jī)組連接螺釘在預(yù)緊力和彎曲井眼作用下的強(qiáng)度進(jìn)行分析。
潛油電泵機(jī)組部件間通常用6個(gè)或8個(gè)均勻分布螺釘連接。在預(yù)緊工作狀態(tài)下每個(gè)螺釘所受軸向力是一樣的，如圖所示。潛油電泵機(jī)組常使用的連接螺釘屬于細(xì)牙直螺紋，牙型為三角形，牙型角為60°。在預(yù)緊狀態(tài)下F為預(yù)緊力，d為螺釘螺紋中徑，P為螺紋升角，P為非矩形螺紋的當(dāng)量摩擦角，fc為螺釘頭與被連接件支撐面間的摩擦因數(shù)，r為支撐面摩擦半徑，T為擰緊力矩，[F]為螺釘保證載荷。
機(jī)組通過(guò)彎曲井眼時(shí)，由于各個(gè)部件利用螺釘緊密連接，假設(shè)螺釘和機(jī)組接觸面始終保持接觸，即所有連接部件在彎曲井眼內(nèi)為連續(xù)體，由于機(jī)組彎曲變形導(dǎo)致連接螺釘?shù)母郊虞S向力不相同，離中性軸越遠(yuǎn)，螺釘承受的附加軸向力越大。螺釘連接分布如圖所示，1號(hào)和4號(hào)螺釘承受的載荷最大，2號(hào)、6號(hào)與3號(hào)、5號(hào)對(duì)稱分布，承受的載荷相等，但是由于彎曲變形將使1,2,6號(hào)螺釘軸向力增大，而3，4，5號(hào)軸向力降低，因此1號(hào)螺釘為最危險(xiǎn)螺釘。
機(jī)組在彎矩M作用下的受力如圖所示。由于連接接頭接觸面壓力變化將承受部分彎矩Mz，而連接螺釘組軸向載荷變化也將承受部分彎矩Mz，可表示為在彎曲井眼作用下，接頭上承受的彎矩使連接螺釘產(chǎn)生附加軸向力，此時(shí)螺釘承受的軸向載荷是由擰緊扭矩和彎曲井眼共同引起，其強(qiáng)度評(píng)價(jià)條件為該機(jī)組在井眼曲率14014/30m下放時(shí)，根據(jù)材料力學(xué)公式可推得180s，由此式求得電機(jī)與保護(hù)器接頭、保護(hù)器與吸入口之間的接頭、吸入口與潛油泵之間的接頭、潛油泵之間的接頭處的彎矩，并將彎矩代入公式進(jìn)行連接螺釘連接強(qiáng)度評(píng)價(jià)。
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