Расчетная часть-Расчет винтового забойного двигателя ВЗД Д3-176-Курсовая работа-Дипломная работа-Оборудование для бурения нефтяных и газовых скважин

Расчетная часть-Расчет винтового забойного двигателя ВЗД Д3-176-Курсовая работа-Дипломная работа-Оборудование для бурения нефтяных и газовых скважин

Расчет винтового двигателя

Заданными параметрами для расчета винтовых двигателей задают: диаметр скважины , расход жидкости , частота вращения долота , перепад давления на двигателе , крутящий момент на валу .
Диаметр двигателя задают из условия обеспечения требуемого коэффициента просвета:

Контурный диаметр статора (по впадинам зубьев):

где - толщина металлической стенки статора, принимаемая ; - минимальная толщина резиновой обкладки статора должна быть не менее .
Для выбора кинематического отношения винтового героторного механизма руковод-ствуются следующим:
при необходимости рассчитать винтовой двигатель с максимальной скоростью враще-ния и минимальным крутящим моментом выбирают рабочие органы с кинематическим отношением ;
в случае, если по условиям эксплуатации требуется двигатель с малой скоростью вра-щения и большим крутящим моментом, целесообразно принять кинематическое отноше-ние

и более;
для получения средней величины скорости вращения и крутящего момента рекоменду-ется принимать кинематическое отношение
или
В нашем случае целесообразно принять кинематическое отношение

Из двух возможных зацеплений (гипоциклоидное и эпициклоидное) предпочтение от-дается гипоциклоидному зацеплению.
Эксцентриситет гипоциклоидного зацепления

где - коэффициент внецентроидности, принимаемый исходя из условия обес-печения максимальной плавности профиля; - коэффициент, способствующий обеспечению минимума контактного давления в паре ротор – статор.
Величина эксцентриситета определяется до одного знака после запятой.
Ориентировочное значение площади живого сечения рабочей камеры
.
Шаг винтовой поверхности статора

где - число заходов ротора.
Полученная величина должна находиться в пределах: и не превы-шать 1000мм (по условиям технологии изготовления). При выборе шага статора необхо-димо определить скорость движения жидкости в каналах
,
которая не должна быть больше 15 м/с.
Величина округляется до ближайшего целого числа, кратного числу заходов стато-ра.
Шаг винтовой поверхности ротора:

Диаметр статора по выступам:

Диаметр ротора по впадинам:
,
где - диаметральный натяг.
Длина рабочей поверхности обкладки статора:
,
где - число шагов статора:
,
где - допустимый перепад давления на один шаг, принимаемый при твердости ре-зины 75 – 80 усл. ед., равным 2 – 3 Мпа. Меньшее значение допустимого давления при-нимают при применении абразивной жидкости, а большее – при использовании жидко-сти с небольшим содержанием механических примесей.
Величина рабочего объема двигателя:
.
Для винтовых двигателей с гипоциклоидным зацеплением площадь сечения шлюза:

Скорость вращения ротора:
,
где - объемный КПД.
Момент винтового двигателя:
,
где - гидромеханический коэффициент, равный 0,5.
Для расчета осевой опоры двигателя вычисляют осевую гидравлическую нагрузку, действующую на ротор:

Конструкция осевых опор выбирают исходя из опыта эксплуатации турбобуров, кото-рый показывает, что при бесспорном преимуществе опор качения по величине потерь энергии турбобура на трение, в отношении долговечности предпочтение отдается рези-нометаллическим опорам, которые хорошо работают в условиях бурения скважин с про-мывкой глинистым раствором с высоким содержанием абразивных частиц.
Число подпятников резинометаллической опоры

где P – осевая нагрузка но опору турбобура; pmax – допустимое удельное давление на поверхность трения подпятника (pmax=1-1,5 МПа); F – площадь трущейся поверхности диска пяты; φ – коэффициент, учитывающий наличие канавок на резиновой обкладке подпятника,

где Fк – площадь канавок в подпятнике ;

где bк – ширина канавок, i – число канавок.