ПРАКТИЧНЕ ЗАНЯТТЯ № 13. 13.1.1 Вивчення конструкції гвинтових вибійних двигунів (ГВД)

РОЗРАХУНОК ОСНОВНИХ ПАРАМЕТРІВ

ГВИНТОВИХ ВИБІЙНИХ ДВИГУНІВ

 

13.1 Мета і завдання

 

13.1.1 Вивчення конструкції гвинтових вибійних двигунів (ГВД).

13.1.2 Розрахунок енергетичних параметрів ГВД.

 

Тривалість заняття – 2 години.

 

13.2 Теоретичні відомості

 

Дослідження роботи шарошкових доліт показують, що з метою підвищення довговічності породоруйнівного інструменту, найбільш сприятливим є силовий режим, при якому осьові навантаження підтримуються максимально допустимими, а частота обертання долота вибирається в межах 50…280 хв^-1. Здійснення такого режиму роботи долота можливе при використанні в якості вибійного бурового двигуна гвинтових машин об’ємного принципу дії.

Найбільш характерним представником гвинтових машин для буріння свердловин є гідравлічний двигун з однозахідним ротором. Робочим органом гвинтових двигунів є гвинтова пара, що містить ротор і статор (рис.13.1). Зовнішній корпус статора двигуна – це металева труба, покрита всередині гумовою обкладкою.

Гвинтові двигуни відносяться до об’ємних роторних машин. Основними елементами робочих органів таких машин є:

1) статор-корпус з порожнинами, які примикають по кінцях до камер високого і низького тиску;

2) ведучий ротор-гвинт, обертовий момент якого передається виконавчому механізму.

3) замикаючі гвинтові поверхні, призначені для герметизації робочих органів і запобігання перетіканню рідини з камери високого тиску в камеру низького тиску.

1 – статор; 2 – ротор

Рисунок 13.1 – Схема гвинтового вибійного двигуна

 

Гвинтові поверхні статора і ротора ділять робочий об’єм двигуна на ряд порожнин. Порожнини, зв’язані з областями високого тиску, називаються камерами, а замкнені порожнини – шлюзами.

ГВД прийнято класифікувати на одно західні та багатозахідні.

Відношення числа зубів ротора і статора називають кінематичним відношенням механізму:

,

(13.1)

Аналітичні дослідження показують, що вихідні параметри гвинтових двигунів при різних кінематичних відношеннях робочих органів суттєво відрізняються. На рис. 13.2 показано графічні залежності і . Вони показують, що двигуни з малозахідними гвинтовими механізмами створюють більші швидкості обертання при мінімальному обертовому моменті і навпаки.

Найважливішими енергетичними параметрами, що характеризують ГВД і в значній мірі визначають його експлуатаційні якості, є обертовий момент та частота обертання вихідного вала.

Рисунок 13.2 – Залежність робочих параметрів