ДЗ 7 Лапшина М.А. РБ-18-01 (ВЗД)

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

РГУ нефти и газа (НИУ) имени И.М. Губкина

Факультет	Инженерной механики
Кафедра	Машин и оборудования нефтяной и газовой
	промышленности

ДОМАШНЕЕ ЗАДАНИЕ №7

по дисциплине

Гидравлические машины и гидропневмопривод

на тему

Расчет технических показателей винтового забойного двигателя

«К ЗАЩИТЕ»		ВЫПОЛНИЛ:
		Студент группы	РБ-18-01
			(номер группы)
Доц, к.т.н.; Кривенков С. В.		Лапшина М. А.
(должность, ученая степень; фамилия, и.о.)		(фамилия, имя, отчество)
(подпись)		(подпись)
(дата)		(дата)

Москва, 20

21

Диаметр долота мм	215,9
Тип долота	Шарошечное
Расход жидкости Q, л/с	25
Частота вращения долота n, об/мин	100
Удельный момент Муд, Н∙м/кН	5
Нагрузка на долото G, кН	100

ДАНО

Для шарошечных долот предпочтительны кинематические отношения z₂/z₁=7:8÷9:10.

Для долот PDC предпочтительны кинематические отношения z₂/z₁=3:4÷4:5.

ЗАДАНИЕ

1. Рассчитать геометрические размеры винтовой пары двигателя под заданные условия бурения.

2. Начертить в масштабе поперечное сечение рассчитанной винтовой пары ВЗД.

РЕШЕНИЕ

1. Расчет габаритных размеров ВЗД.

   1. Наружный диаметр ВЗД

Выбираем D=178 мм.

2. Внутренний диаметр корпуса ВЗД

1. Толщина металлической стенки корпуса ВЗД

2. Внутренний диаметр металлического корпуса ВЗД

3. Определение контурного диаметра Dк винтовой пары ВЗД

   1. Минимальная толщина резиновой обкладки статора винтовой пары

2. Контурный диаметр Dк винтовой ВЗД

2. Расчет рабочего объема ВЗД

3. Расчет числа зубьев статора z₁, ротора z₂ винтовой пары, эксцентриситета e и уточнение контурного диаметра D_к.

Нахождение необходимых показателей ВЗД сводится к решению системы из двух уравнений:

Первое из этих уравнений дает связь рабочего объема с геометрическими параметрами винтовой пары, а второе уравнение нужный профиль в поперечном сечении винтовой пары.

Значения коэффициентов профиля задаются из условия отсутствия подрезов и пересечений (плавности профиля).

На базе существующего инструмента зафиксированы и рекомендуются следующие значения коэффициентов профиля.

Данную систему можно свести к одному уравнению, если исключить переменную e:

Решение этого уравнения приводит к выражению:

Найдём такое значение z₂, которое позволяет получить контурный диаметр в пределах, определенных раннее:

1. Результаты решения искомого уравнения:

№ п/п	Показатели	Результаты расчетов
1	Кинематическое отношение z2/z1	1/2	2/3	3/4	4/5	5/6	6/7	7/8	8/9	9/10
2	Полученный контурный диаметр Dк, мм	198,5	171,5	157,6	149,2	143,5	139,4	136,3	133,9	132,0
3	Эксцентриситет e, мм	22,8	15,5	11,8	9,5	7,9	6,8	6,0	5,3	4,8

Анализ таблицы показывает, что удовлетворяют заданным условиям следующие кинематические соотношения: z₂/z₁ = 7/8, z₂/z₁ = 8/9, z₂/z₁ = 9/10.

Так как многозаходные винтовые пары предпочтительнее в смысле передачи вращающего момента и с ВЗД применяется шарошечное долото, то окончательно выбираем z₂/z₁ = 9/10.

4. Определение перепада давления в винтовой части ВЗД.

Примем предварительно значение гидромеханического КПД в рабочем режиме:

5. Определение числа шагов винтовой пары.

При известном перепаде давления число шагов K_L выбираем по допустимому межвитковому перепаду давления [Δp_к] и округляем полученный результат до числа, кратного 0,1.

При любых условиях желательно K_L ≥ 2

Величина межвиткового перепада давления обычно находится в пределах:

Выбираем предварительно [Δp_к] = 0,4 МПа

Для выполнения условия K_L ≥ 2, принимаем K_L = 2.

6. Длина винтовой пары ВЗД

   1. Определение осевого хода зубьев

2. Определение шага винтовой линии нарезки статора

3. Длина винтовой пары ВЗД

7. Число контактных линий, отделяющих вход от выхода в винтовой паре

8. Фактический перепад давления