[0072] 螺紋在接觸壓力作用下將封堵泄漏通道:鋸齒螺紋屬于三角螺紋。螺紋牙形在軸向剖面內(nèi)就像一個(gè)個(gè)“楔子”,在力的作用下,“楔子”被相互“楔緊”。使得公、母螺紋牙頂與牙底之間形成的空間螺旋狀間隙帶(即泄漏空隙),在緊扣扭矩的作用下逐漸縮小、消失,進(jìn)而形成緊密的過盈配合,最終實(shí)現(xiàn)螺紋連接的密封效果。
[0073] 從材料變形角度解釋螺紋密封機(jī)理:螺紋牙形兩側(cè)在力(接觸應(yīng)力)的作用下將產(chǎn)生彈性應(yīng)變,應(yīng)力與應(yīng)變的關(guān)系應(yīng)遵循虎克定律ε=σ/E。由于材料體積的不可壓縮性,變形的結(jié)果將使泄漏空隙得到填充,從而實(shí)現(xiàn)螺紋的密封效果。
[0074] 鋸齒螺紋采用60°牙形角非對稱自鎖設(shè)計(jì),承載側(cè)角度3°,導(dǎo)入側(cè)角度57°,螺紋接頭在拉伸載荷作用下的破壞形式為斷裂,在拉伸載荷作用下,牙底、牙頂不會出現(xiàn)間隙,密封性能可靠。如圖3,牙頂、牙底小間隙設(shè)計(jì)(0.03mm),即本實(shí)施例中牙頂?shù)箞A角半徑和牙底倒圓角半徑之差為0.03mm,提升密封性能。
[0075] (5.3)機(jī)緊余量A與螺紋配合面之間的徑向接觸應(yīng)力
[0076] 求解螺紋配合面之間的接觸應(yīng)力非常復(fù)雜,為了簡化,將螺紋配合假想為兩個(gè)薄壁圓筒的過盈配合,用彈性力學(xué)方法求得的兩個(gè)圓筒間的配合接觸應(yīng)力來近似代替公、母螺紋配合表面的徑向接觸應(yīng)力,進(jìn)而對螺紋牙形進(jìn)行定量的受力分析。
[0077] 如圖4所示,圖中,J:機(jī)械上緊后,管端距離接箍中心的距離;L7:公扣螺紋的完整螺紋長度;g是不完整螺紋長度;公扣螺紋全長L4=L7+g。
[0078] 由上扣引起的公母螺紋之間的徑向接觸應(yīng)力Py,由彈性力學(xué)公式得到下式[0079]
[0080] 式中,
[0081] E:材料的彈性模量?E=2*105?MPa
[0082] δ:螺紋配合過盈量A/T
[0083] W:接箍外徑
[0084] E7:螺紋中徑
[0085] d:管內(nèi)徑,D?2*Wt
[0086] 總的徑向接觸壓力=接觸面積*徑向接觸應(yīng)力Py)
[0087]
[0088] 式中,L:螺紋等效配合長度?L=L4?g/2
[0089] 鋸齒螺紋接頭徑向接觸應(yīng)力Py和總的徑向接觸壓力F,見表3
[0090] 表3
[0091]
[0092] 以規(guī)格為88.9*6.45mm鋸齒螺紋為例,Py=35.4MPa,F(xiàn)=555.9KN,相同外徑、壁厚的API墩粗油管?Py=72.3Mpa,F(xiàn)=1149.4KN,鋸齒螺紋的徑向接觸應(yīng)力Py更低,抗粘扣能力較好。
[0093] 除上述實(shí)施例外,本發(fā)明還包括有其他實(shí)施方式,凡采用等同變換或者等效替換方式形成的技術(shù)方案,均應(yīng)落入本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍之內(nèi)。