Останнім часом велика увага приділяється організаційним заходам щодо підвищення якості продукції нафтового машинобудування, зокрема, впровадження систем менеджменту якості на базі стандартів ISO серії 9000. Проте не втратили своєї значимості технологічні методи забезпечення якості. Розглянуто чинники, що впливають на якість циліндричної тонкостінної деталі в процесі експлуатації. Найбільш істотними факторами є зусилля, що діють на деталь в процесі її захоплення в затискному механізмі. Проведено експерименти на дію навантажень на деталь, що затискають. Мета цих експериментів-встановлення впливу на напруги і деформації циліндричних тонкостінних деталей різних факторів. Основними факторами крім доданих сил є кут охоплення затискного елемента, довжина зіткнення його з деталлю, розподіл навантаження на зубцях затискного елемента. З розвитком глибокого буріння і збільшенням навантажень, що діють на клинові захвати, зростають вимоги, що пред'являються до їх утримуючої здатності. Недостатня утримуюча здатність клинового захвату може призвести до пошкодження труби в місці затиску її клинами. При цьому затискні зусилля діють в одній і тій же області труби, утворюючи стоншення шийки при тривалій експлуатації. Результатом таких пошкоджень є передчасний вихід бурильної труби з ладу і небезпека виникнення аварійної ситуації. Істотний вплив на утримуючу здатність клинового захвату надають елементи його конструкції. Має значення також напружений стан бурильної труби, затиснутої в клиновому захваті. Розраховано оптимальні геометричні характеристики затискних губок. Найкращі показники дають рифлені губки з косою насічкою, що перехрещується. Розглянуто розподіл навантаження на зубцях затискних губок. Показано, що оптимальний розподіл навантаження на зубцях забезпечують губки з косою насічкою, що перехрещується. При цьому на 1-й зуб доводиться 26 % навантаження, на 2-й-22 %, на 3-й-19 %, на 4-й-17 %, на 5-й-16 %. Результати отриманих даних дозволять внести такі зміни в конструкцію затискних пристроїв, які істотно підвищать їх утримуючу здатність і зменшать небезпеку виникнення аварійних ситуацій Ключові слова: бурильні труби, клиновий захват, навантаження, напруги і деформації, утримуюча здатність

Аналіз відбракованих бурильних труб, які працювали в клинових захватах, показав, що основною причиною відбракування труб є зменшення стінки труби в результаті пластичних деформацій, через пошкодження поверхні труби зубцями плашок. При тривалому впливі навантажень відбуваються пластичні деформації циліндричних деталей, що може привести до неприпустимих пошкоджень і спотворень форми. У нафтовій промисловості при затиску бурильних і обсадних труб напруга на деяких ділянках в зоні захоплення перевершує границю текучості. При багаторазових затисканнях труби може відбутися зменшення стінки труби в області захвату, що призводить до передчасного виходу труби з ладу. Зминання труби відбувається не відразу при додавані навантаження, а поступово локальним пластичним деформуванням труби в різних точках по довжині та колу, де напруги перевершують границю текучості матеріалу труби. З метою запобігання неприпустимих деформацій труб в процесі пускооперацій були розглянуті можливості зменшення навантажень. У зв'язку з цим особливу увагу було приділено конструкції затискних губок, що забезпечують підвищену утримуючу здатність, і технології їх виготовлення. Найбільшу утримуючу здатність забезпечують губки з косою рискою, що перехрещується. У таких губках зубці насічки розташовуються в «шаховому» порядку. Це дозволяє виключити утворення вертикальних канавок на тілі труби внаслідок проковзування її від осьового навантаження. Однак виготовлення таких насічок на внутрішній циліндричній поверхні затискних губок викликає певні труднощі. Це пов'язано з тим, що немає стандартних інструментів для виготовлення таких насічених поверхонь складної конфігурації. В результаті проведеного дослідження був сконструйований і виготовлений спеціальний інструмент, і розроблена технологія його виготовлення. Це дозволило полегшити процес нарізування на затискних губках насічок, що забезпечують надійний захват бурильних труб Ключові слова: клиновий захват, бурильні труби, зусилля затиску, насічка губок, утримуюча здатність

Due to the fact that clamping devices are widely used in various industries, the requirements for the operation of such devices are constantly increasing. This is due to an increase in the general requirements for processing accuracy, as well as an increase in the forces acting on the clamped part. The reliability of these devices when working with thin-walled cylindrical parts is of great importance. Thin-walled cylinders used in mechanical engineering are subject to significant loads. With prolonged exposure to loads from clamping forces, as well as from axial tensile forces, plastic deformations of cylindrical parts occur. In the oil and gas industry, when clamping drill and casing pipes in some areas in the capture zone, stresses exceed the yield strength. Multiple clamping of the pipe will reduce the pipe wall in the gripping area, which causes premature pipe failure. Therefore, increasing the holding capacity of clamping mechanisms is relevant. Analysis of broken drill pipes, which have been operating in wedge grips for a long time, showed that in most cases the pipes undergo plastic deformation caused by damage to the pipe surface by the teeth of the ram. To clarify the actual conditions of loading the pipe and the possibilities of increasing the capacity of the clamping devices, studies of the contact pressures in the clamping zone were carried out. A new pipe clamping chuck is also presented, which provides a sufficiently high reliability of fastening of cylindrical parts.

In oilfield equipment, a significant place is occupied by clamping mechanisms used to grip pipes during tripping operations. They are mainly divided into 2 groups. The first includes mechanisms with a forced clamping of the part. The second group includes self-clamping devices with a wedge mechanism. Here, the clamping force increases in proportion to the axial shear force. In these clamping devices, clamping jaws serve as a common element. In addition to smooth jaws, there may be jaws with notches on the inner cylindrical surface. Such notches contribute to an increase in the coefficient of adhesion when clamping cylindrical parts, in particular pipes. During the operation of clamping devices with corrugated jaws, the teeth of the notch are introduced into the pipe walls under the action of the clamping force. The shearing force can then displace the pipe relative to the jaws. The adhesion coefficient µ is the ratio of the shear force P to the clamping force Q, i.e. P/Q. Exceeding the shear force P of the limit value causes the pipe to be clamped to move. The correct choice of the place of load application is also of great importance. Optimum clamping performance can be achieved by clamping workpieces without slipping from shear forces. At the same time, it is necessary to ensure reliability, efficiency, productivity. Therefore, all factors that determine the holding capacity of clamping mechanisms should be considered. These factors include the coefficient of adhesion, the design of the working surfaces of the clamping elements, the type of notch of the corrugated jaws and the place of application of the clamping force