Главная Учебники - Разные Буровые машины и механизмы (Лесецкий В.А.) - 1980 год
поиск по сайту правообладателям
|
|
|
содержание .. 50 51 52 53 ..
ЗАБОЙНЫЕ ДВИГАТЕЛИ § 8. ГИДРОБУРЫ Принцип действия и устройство гидробура Гидробур представляет собой гидравлический забойный агрегат с гидравлическим винтовым двигателем объемного действия, приводимый в действие потоком бурового раствора, который закачивается в бурильную колонну с поверхности насосами (рис. XIII.16). Гидравлический винтовой двигатель гидробура состоит из статора и эксцентрично расположенного винтового ротора, представляющего собой как бы зубчатую пару с внутренним зацеплением с винтовыми зубьями. Число зубьев статора на один больше зубьев ротора, что позволяет ему совершать планетарное движение, как бы обкатываясь по зубьям статора, ось ротора при этом движется по окружности с диаметром, равным двойному эксцентриситету е. Для соединения ротора с валом шпинделя, соосно расположенного с корпусом, служит шарнирная муфта, компенсирующая эксцентриситет. Шпиндель гидробура сходен по конструкции со шпинделем турбобура. Он укреплен на радиальных резино-металлических подшипниках и снабжен пятой для восприятия осевой нагрузки. Вал шпинделя пустотелый, в верхней части снабжен каналами для прохода жидкости к долоту, присоединяемому через переводник к нижней части вала гидробура. Корпус гидробура через переводник прикрепляется к нижней части бурильной колонны. По принципу действия винтовые двигатели (рис. XIII. 17) относятся к объемным роторным машинам. Основными элементами рабочих органов таких машин являются: статор — корпус с полостями, примыкающими по концам к камерам высокого и низкого давлений; ведущий ротор — винт, вращающий момент которого передается валу шпинделя; замыкатели винтовой поверхности, предназначенные для герметизации рабочих органов и предотвращения перетекания жидкости из камеры высокого давления в камеру низкого давления.
![]() Рис. XIII.16. Гидробур с винтовым
двигателем Д2-172: Рис. XIII.17. Рабочие органы винтового гидродвигателя: 1 — винтовой ротор; 2 — статор; I—V — осевые сечения
![]() Рис. XIII 18. Кинематика рабочих органов винтового двигателя с различным числом зубьев:
Винтовые поверхности статора и ротора делят рабочий объем
двигателя на ряд полостей. Полости, связанные с областями высокого и низкого
давлений, называются камерами, а замкнутые полости — шлюзами. В поперечном
сечении имеются камеры, разделенные между собой контактной линией. Каждая камера
по мере вращения периодически связывается с полостями высокого и низкого
давлений и в каждый заданный момент времени -становится шлюзом. Теоретически на
длине одного шага происходит разобщение полостей, находящихся выше и ниже
рабочих органов. Однозаходный ротор не симметричен относительно центра своей начальной окружности. Сечение ротора представляет собой круг с центром О1, а сечение статора — овал, симметричный относительно точки О2. Винтовые двигатели с однозаходным ротором довольно просты по конструкции и поэтому широко применяются в различных отраслях промышленности. Винтовые роторные двигатели имеют ряд преимуществ, что позволило использовать их как гидравлические забойные двигатели: 1) отсутствие клапанных или золотниковых распределителей потока жидкости; 2) отсутствие относительного перемещения трущихся деталей пары ротор — статор; 3) непрерывное изменение положения линии контакта рабочих органов при вращении ротора позволяет потоку бурового раствора удалять абразивные частицы из камер и шлюзов. Условия создания шлюзов в паре ротор — статор объемных винтовых двигателей следующие: число зубьев или заходов статора Z1 должно быть на единицу больше зубьев ротора z2 отношение шага зубьев статора Т к шагу зубьев ротора t должно быть пропорционально отношению их числа, т. е. T/t = z1/z2. Отношение чисел зубьев ротора и статора называется передаточным отношением: (XIII.51) u = z1/z2. Теоретически винтовой двигатель может иметь любое передаточное отношение. Двигатели с малозаходными винтовыми механизмами развивают большие частоты вращения при небольшом вращающем моменте. По мере увеличения числа заходов ротора вращающий момент увеличивается и снижается частота вращения. Это объясняется тем, что винтовой механизм с многозаходным ротором выполняет роль двигателя и одновременно редуктора, передаточное отношение которого пропорционально числу заходов ротора.
Основные параметры винтовых гидродвигателей
Однозаходные винтовые двигатели являются высокоскоростными, поэтому более рациональными являются многозаходные винтовые механизмы. В частности, для получения частоты вращения выходного вала двигателя в пределах 100—200 об/мин число заходов ротора должно быть не менее восьми. В двигателях Д2-172 выбрано число заходов ротора, равное девяти. Характеристика забойного винтового гидродвигателя ![]() Рис XIII 20 Рабочая характеристика винтового забойного двигателя Д2-172 при постоянном расходе
Режим максимальной мощности называется эффективным, а наивысшего к. п. д. — оптимальным. Обычно в этих двигателях они не совпадают. Зона устойчивой работы двигателя находится между этими режимами при частотах вращения 50— 100 об/мин. В рабочем режиме гидромеханический к. п. д. составляет 0,4—0,5, объемный — 0,8—0,9, а общий достигает 0,50—0,55. При достижении предельного момента торможения вал двигателя останавливается, а величина давления определяется герметичностью пары ротор — статор. При нарушении герметичности раствор протекает через двигатель. В рабочей области от режима холостого хода до оптимального частота вращения n прямо пропорциональна расходу Q, поэтому при изменении расхода Q1 на Q2 частота определяется как n2=n1*Q2/Q1 С увеличением расхода раствора диапазон устойчивой работы двигателя
расширяется. В винтовых двигателях частота вращения зависит от величины
вращающего момента.
содержание .. 50 51 52 53 ..
|
|