3.4.2. Винтовой забойный двигатель
Рабочим органом винтового забойного двигателя (ВЗД) является винтовая пара: статор и ротор (рис. 3.17.).
Статор представляет собой металлическую трубу, к внутренней поверхности которой привулканизирована резиновая обкладка, имеющая 10 винтовых зубьев левого направления, обращённых к ротору.
Ротор выполнен из высоколегированной стали с девятью винтовыми зубьями левого направления и расположен относительно оси статора эксцентрично.
Кинематическое отношение винтовой пары 9: 10 и соответствующее профилирование её зубьев обеспечивает при движении бурового раствора планетарное обкатывание ротора по зубьям статора и сохранение при этом непрерывного контакта ротора и статора по всей длине. В связи с этим образуются полости высокого и низкого давления и осуществляется рабочий процесс двигателя.
Вращающий момент от ротора передаётся с помощью двухшарнирного соединения на вал шпинделя, укомплектованного многорядной осевой шаровой опорой и радиальными резино – металлическими опорами. К валу шпинделя присоединяется долото. Уплотнение вала достигается с помощью торцевых сальников.
ВЗД изготовляют согласно ТУ 39-1230.
Типичная характеристика ВЗД при постоянном расходе бурового раствора следующая. По мере роста момента М перепад давления в двигателе Р увеличивается почти линейно, а частота вращения вала двигателя снижается вначале незначительно, а при торможении – резко. Зависимости изменения мощности двигателя и К.П.Д. от момента М имеют максимумы. Когда двигатель работает с максимальным, режим называют оптимальным, а с максимальной мощностью – экстремальным. Увеличение нагрузки на долото после достижения экстремального режима работы двигателя приводит к торможению вала двигателя и к резкому ухудшению его характеристики.
Неэффективны и нагрузки на долото, при которых момент, развиваемый двигателем, меньше момента, обеспечивающего оптимальный режим его работы.
Характер изменения от момента М при любом расходе бурового раствора остаётся примерно одинаковым.
ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ ЗАБОЙНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ
|
|
ТБ-172 |
ТБ-195 |
ТШ-195М1 |
ТШ-240 |
Д1-195 |
|
Расход рабочей жидкости, л/с |
25-28 |
45-50 |
24-30 |
32-34 |
25-35 |
|
Перепад давления, МПа |
2,85-3,5 |
2,9-3,6 |
6,5-10 |
5,5-6,2 |
3,9-4,9 |
|
Частота вращения вала, об/с |
10,5-11,7 |
9,7-10,8 |
9,3-11,7 |
7,4-7,8 |
1,33-1,83 |
|
Крутящий момент, Н*м |
559-687 |
714-882 |
1961-1060 |
2648-2991 |
3138-3726 |
|
Присоединительная резьба долото/БК |
З-117/147 |
З-117/147 |
З-152/171 |
З-152/171 |
З-117/147 |
|
Диаметр, мм |
172 |
195 |
195 |
240 |
195 |
|
Длина, мм |
7940 |
8060 |
25870 |
23225 |
7700 |
|
Масса, кг |
1057 |
1440 |
4745 |
5975 |
1350 |