4.4.3. Характеристика забойного винтового двигателя
Э
нергетические
параметры винтового гидравлического
двигателя
определяются
его передаточным числом, перепадом
давления и расходом рабочей жидкости.
При постоянном расходе Q
двигатель характеризуется изменением
вращающего момента М
от перепада давления р,
частоты вращения п
вала шпинделя, мощности
N и
к.п.д. η.
На рис. 4.10 приведена рабочая характеристика винтового забойного двигателя Д2-172м.
Наибольшая частота вращения соответствует режиму холостого хода, а максимальный вращающий момент - режиму торможения при n = 0. Двигатель запускается при перепаде давления р = 1÷2 МПа. Это давление расходуется на механические и гидравлические потери. При увеличении момента торможения перепад давления возрастает, одновременно повышаются мощность и к. п. д.
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. В рабочем режиме гидромеханический к. п. д. составляет 0,4 - 0,5, объемный - 0,8 - 0,9, а общий достигает 0,5 - 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 п прямо пропорциональна расходу Q, поэтому при изменении расхода Q1 на Q2 частота вращения
n2 = nIQ2/Ql. (4.28)
С увеличением расхода раствора диапазон устойчивой работы двигателя расширяется. В винтовых двигателях частота вращения существенно зависит от величины вращающего момента. В этих двигателях по мере их износа характеристики ухудшаются. Это объясняется повышением утечек жидкости через зазоры по мере их увеличения при износе. Износ ротора и статора по выступам и профилю зубьев приводит к нарушению герметичности рабочей пары, увеличению объемных потерь и снижению нагрузочной характеристики. Износ рабочей пары определяет межремонтный срок службы двигателя, составляющий 50 - 200 ч в зависимости от качества двигателя и свойств бурового раствора.
Техническая характеристика винтовых двигателей
Типоразмер |
Д1-195 |
Д2-172М |
Д-127 |
Д-85 |
Д1-54 |
Частота вращения, об/мин |
100-130 |
115-220 |
200-250 |
225-290 |
180-480 |
Вращающий момент, кН·м |
5,0-6,1 |
2,9-4,1 |
1,0-1,2 |
0,27-0,34 |
0,06-1,08 |
Мощность, кВт |
50-80 |
33-92 |
20-30 |
6-10 |
1,3-3,1 |
Расход жидкости, м3/с |
30-40 |
23-36 |
12-15 |
5,7 |
1,0-2,5 |
Перепад давления, МПа |
5-6 |
4,5-6 |
3,5-4,5 |
2,7-3,0 |
3,8-4,2 |
Наружный диаметр, мм |
195 |
172 |
127 |
88 |
5,4 |
Длина, м |
6,23 |
6,90 |
4,40 |
3,19 |
2,0 |
Масса, кг |
1090 |
880 |
305 |
105 |
25 |