Тюменский индустриальный

ЛОСКУТОВ М.А., ФРОЛОВА Л,Е.
 
СТАТИСТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ДЕРЖАВКИ ИЗ 
РЕССОРНО-ПРУЖИННЫЕ СТАЛИ ПРИ ГЛУБОКОМ 
РАСТАЧИВАНИИ 
Лоскутов М.А., магистрант, [e-mail] 
Фролова Л,Е., магистрант, [e-mail] 
г. Тюмень, Тюменский индустриальный университет 
Аннотация.
Проведен статистический анализ использования державки при глубоком 
растачивании на примере пакера разбуриваемого сменного типа ПРС - 195. Целью 
исследования является обеспечение точности при растачивании глубоких отверстий. 
Анализ произведен в системе автоматизированного проектирования Solidworks. Получив 
значения отклонении при различных видах обработки установлено, одним из вариантов 
снижения суммарного отклонения является уменьшения значения подачи или скорости.
Ключевые слова:
растачивание отверстий, пакер, державка, рессорно –пружинная 
сталь. 
Наиболее сложной разновидностью обработки деталей резанием 
считается расточка глубоких отверстий, данная проблема служит 
актуальностью исследования. Целью исследования является обеспечение 
точности при растачивании глубоких отверстий с использованием 
державки из рессорно – пружинной стали. 
За основу для исследования взят пакер разбуриваемый сменный 
типа ПРС - 195, изображенный на рисунке 1[1].
218 

---

Рис. 1. Пакер разбуриваемый сменный типа ПРС – 195 
Пакер ПРС – 195 предназначен для применения совместно с 
гидравлической головкой из комплекта пакера в качестве уплотнителя для 
разобщения затрубного пространства при изоляции зон поглощения в 
скважинах максимальным диаметром 216 мм. Технические характеристики 
пакера ПРС – 195 представлены в таблице 1. 
Таблица 1 
Технические характеристики пакера ПРС – 195 [2] 
Технические характеристики 
Значение, мм 
Номинальный диаметр скважины 
215 
Диаметр скважины 
224 
Диаметр сечения седла 
70 
Диаметр проходного сечения ствола 
95 
Длина пакера 
685 
Наружные диаметр 
200 
Типоразмер резьбы для свинчивания с гидроголовкой Tr 100×5 LH по ГОСТ 9884–81 
В качестве заготовки ствола пакера выступает трубный бесшовный 
прокат для механообработки по ГОСТ 121x16 ГОСТ 8732–78 / Б 40Х 
ГОСТ 8731–74, материал заготовки сталь 40х. 
В исследовании используется пластина из сверхтвердого материала 
по ГОСТ 28762–90 CN*N–090312 на рисунке 2. 
219 

---

Рис. 2. Режущая пластина CN*N–090312 
Параметры размера режущей пластины представлены в таблице 2[3]. 
Таблица 2 
Параметры размера режущей пластины 
Обозначение пластины 
d
, мм 
l
, мм 
α
n
r
ε
m 
m1 
CN*N–090312 
9,525 
9,7 
0 
0,8 
2,206 
1,212 
Определив значения силы резания для черновой, чистовой и тонкой 
обработки, необходимо проверить как под усилиями будет вести себя 
деталь и резец при механообработке в результате действия сил. Для этого 
был проведен статический анализ. 
Для проведения анализа создана 3D модель ствола пакера ПРС – 195 
и модель расточного резца, так же внесение параметров материала для 
стали 40Х (пакер) и 65С2ХА (державка). 
При статическом анализе закрепления детали и режущего 
инструмента считается абсолютно жесткими. При приложении силы 
резания будет учитываться коэффициент запаса прочности. Наличие 
коэффициента запаса прочности обеспечит дополнительную надежность 
конструкции для того чтобы избежать критических ошибок при 
изготовление изделия, коэффициент запаса n = 2. 
Сила резания при черновом точении составляет 3835,5 H. При учете 
коэффициента запаса прочности сила резания при черновой обработке 
составит = 7651,8 H. Результат статического анализа детали при черновой 
обработке представлен на рисунке 3. Максимальное отклонение при 
данной силе составило 0,163 мм. 
Рис. 3. Результат статического анализа детали при черновой обработке 
220 

---

Аналогично приложена сила резания на расточной резец. 
Максимальное отклонение режущего инструмента составило 0,221 мм. 
Результат статического анализа представлен на рисунке 4. 
Рис. 4. Результат статического анализа расточного резца при черновой обработке 
Суммарные отклонения детали и расточного резца полученные в 
результате проведения статического анализа cоставляют 0,603 мм. 
Полученные значения в результате проведения статического анализа 
ствола пакера и расточного резца при черновом точении представлены в 
таблице 3.
Таблица 3 
Результаты статического анализа при черновой обработке 
Вид обработки Оборудование Допуск 
полученный 
Допуск 
суммарный 
Допуск 
предъявляемый 
Черновая 
обработка 
Ствол пакера 
0,163 
0,27 
0,87 
Расточной 
резец 
0,107 
При чистовой обработке сила резания составляет 1672,8 H. С учетом 
коэффициента запаса прочности сила резания составляет 3345,6 H. 
Приложив данную силу на деталь, получено максимальное отклонение 
0,
33 мм. 
Аналогично приложена данная сила резания на расточной резец. 
Максимальное отклонение режущего инструмента составило 0,048 мм. 
Полученные значения в результате проведения статического анализа 
ствола пакера и расточного резца при чистовой обработке представлены в 
таблице 4. 
Таблица 4 
Результаты статического анализа при чистовой обработке 
Вид обработки Оборудование 
Допуск 
полученный 
Допуск 
суммарный 
Допуск 
предъявляемый 
Чистовая 
обработка 
Ствол пакера 
0,036 
0,084 
0,087 
Расточной 
резец 
0,048 
221 

---

При тонком растачивании сила резания составляет 382. C учетом 
коэффициента запаса прочности сила резания при чистовой обработке 
составляет 764,4. Максимальное отклонение при тонком растачивании 
составило 0,0113 мм.
Аналогично приложено усилие на расточной резец. Максимальное 
отклонение при тонком растачивании составило 0,011 мм. Результат 
представлен в таблице 5. 
Таблица 5 
Результаты статического анализа при тонком расстачивании 
Вид 
обработки 
Оборудование 
Допуск 
полученный 
Допуск 
суммарный 
Допуск 
предъявляемый 
Чистовая 
обработка 
Ствол пакера 
0,0113 
0,0243 
0,035 
Расточной 
резец 
0,0103 
Получив значения отклонений при различных видах обработки, 
можно сделать вывод, что при черновом (0,27 мм) и тонком растачивании 
(0,0243 
мм) отклонение с учетом коэффициента запаса прочности более 
чем удовлетворяют полю допуска. При чистовом точении значения 
отклонения (0,084 мм) находятся близко к границе допуска (0,087 мм). 
Одним из вариантов снижения суммарного отклонения является 
уменьшения значения подачи или скорости.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 
1. 
Пакер ПРС–195 [Электронный ресурс] // Буровой портал. – Режим 
доступа: http://www.drillings.ru/prs-195.
 
2. 
Пакер разбуриваемый сменный ПРС-195 [Электронный ресурс] // 
Нефть и газ: инвестиции, поставщики, рейтинги. – Режим доступа: 
https://www.oil-gas.ru/companies/119/serv_prod/p111/
 
3. 
Анурьев, В. И. Справочник конструктора – машиностроителя / В. 
И. Анурьев, И. Н. Жестковой. – Москва : Машиностроение, 2001. – 920 с.